Uma nova antena programável poderia abrir caminho para uma nova geração de dispositivos 6G, aplicações do tipo cidade inteligente e hologramas 3D, afirmam os cientistas.
Os pesquisadores criaram uma antena dinâmica de metassuperfície (DMA) que poderia ser controlada por um processador em miniatura codificado digitalmente que é tecnicamente um array de portas programáveis de campo de alta velocidade (FPGA) – um tipo de circuito reconfigurável integrado em um chip.
Este protótipo, que tem aproximadamente o tamanho de uma caixa de fósforos, é o primeiro do mundo a trabalhar com sinal 6G na banda de ondas milimétricas de 60 GHz (mmWave) — reservada para aplicações industriais, científicas e médicas. As descobertas são detalhadas em um novo estudo aceito para publicação em um futuro próximo na revista IEEE Open Journal de Antenas e Propagação.
O padrão de comunicações móveis mais avançado atualmente é o 5G. Esta rede foi estabelecida pela primeira vez em 2018 antes de se difundir em 2019. Hoje, quase todos os novos smartphones podem ligar-se a redes 5G nos EUA e em todo o mundo.
6G – o que poderia ser um mil vezes mais rápido que 5G — é o próximo da fila, estando ainda em fase de decisão as especificações técnicas, bem como as infraestruturas e os componentes necessários para tornar esta rede uma realidade. As especificações finais para 6G são esperadas para 2028, com o lançamento comercial provavelmente no início de 2030, de acordo com o entidade comercial GSMA.
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“Nosso projeto de antena inteligente e altamente adaptável de alta frequência pode ser uma das bases tecnológicas da próxima geração de antenas reconfiguráveis mmWave”, disse o principal autor da pesquisa, Masood Ur Rehmanprofessor sênior em sistemas autônomos e conectividade na Universidade de Glasgow, na Escócia, em um declaração.
Uma das principais características do protótipo da antena é a formação de feixe. Isto concentra a direção do sinal 6G precisamente no dispositivo alvo, o que aumenta a confiabilidade e a velocidade, ao mesmo tempo que reduz as demandas de energia. Esse processo acontece em nanossegundos. Aqui, os pesquisadores usaram elementos de “metamateriais” projetados para ressoar em torno de 60,5 GHz que podem ser ajustados sem a necessidade de circuitos complexos.
“O controle de feixe programável e a modelagem do feixe do DMA podem ajudar na geração de imagens holográficas de ondas milimétricas de granulação fina, bem como na comunicação de campo próximo de próxima geração, foco de feixe e transferência de energia sem fio”, disse Ur Rehman.
No estudo, os pesquisadores disseram que este dispositivo poderia ter um grande impacto na comunicação, detecção e imagem.
Um dos principais desafios do 6G é a dificuldade de obter sinal dentro de um edifício. Esta nova antena poderia suportar redes internas de Internet das Coisas (IoT) de 60 GHz em larga escala que abrangem altas taxas de transmissão e transferência massiva de dados”, disseram os cientistas em seu relatório. Em testes, o protótipo reduziu o consumo de energia em 88% e as colisões de dados em 24%, em comparação com antenas omnidirecionais.
A detecção via 6G também levanta possibilidades interessantes. Isto utiliza as propriedades das ondas de rádio para detectar objetos em tempo real, com aplicações potenciais incluindo o rastreamento de pacientes em um hospital ou a determinação do caminho de um carro autônomo. O uso desses dados capturados também pode levar à criação de modelos holográficos 3D que mostram o movimento de pessoas e objetos na área local, disseram os cientistas.
Ur-Rehman disse que sua equipe está apenas no início da jornada e planeja melhorar o design para que a antena ofereça maior flexibilidade e desempenho mais versátil. Eventualmente, Ur Rehman o vê como um componente-chave na IoT habilitada para 6G e em ambientes de cidades inteligentes.
