Con el objetivo de poner en marcha una transmisión inalámbrica de clase terabit para satisfacer la demanda de comunicaciones inalámbricas en la década de 2030, NTT Corporation (NTT) ha logrado la primera transmisión inalámbrica de alta capacidad con multiplexación de momento angular orbital (OAM, por sus siglas en inglés) del mundo, a 1,44 Tbit/s, con un ancho de banda ultraancho de 32 GHz. Este logro, que representa una tecnología de comunicación inalámbrica innovadora que utiliza la banda de los subterahercios (sub-THz), permitirá el acceso inalámbrico a enormes cantidades de información a una velocidad de transferencia de datos superior a 1 Tbit/s. Para conseguirlo se ha utilizado la banda sub-THz, en el rango comprendido entre 135 GHz y 170 GHz, y se trata de una tecnología de comunicación inalámbrica que permite el acceso inalámbrico a una gran cantidad de información, superior a 1 Tbit/s. Como elemento clave de la «Red Óptica e Inalámbrica Innovadora» (IOWN, por sus siglas en inglés), que pretendemos implantar con nuestros socios de todo el mundo, es una extensión de la red de comunicación de alta capacidad y la infraestructura de procesamiento de la información centrada en la luz a las redes inalámbricas, incluida la 6G.
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Figure 1: Image of OAM-multiplexing transmission technology and trends in high-capacity wireless transmission (Graphic: Business Wire)
NTT se dedica a la investigación y el desarrollo con el objetivo de lograr una transmisión inalámbrica de clase terabit, con la intención de apoyar la red de alta capacidad y la infraestructura de procesamiento de la información de la IOWN y la 6G y prepararse para la creciente demanda futura de comunicaciones inalámbricas. Para reforzar la capacidad de las comunicaciones inalámbricas, NTT está aumentando el orden de multiplexación espacial a través de un nuevo principio que utiliza ondas de radio con momento angular orbital (Figura 1) para aumentar la capacidad de transmisión inalámbrica y utilizando la banda de subterahercios (sub-THz) para ampliar el ancho de banda de transmisión.
El enfoque que adopta NTT consiste en utilizar un circuito analógico denominado «matriz Butler» para aumentar el orden de multiplexación espacial al multiplexar varias ondas OAM. Este método reduce la enorme cantidad de procesamiento digital de señales que se necesita para eliminar las interferencias entre los flujos de datos multiplexados en las comunicaciones de alta capacidad superior a un terabit.
En esta investigación, NTT ha impulsado la investigación y el desarrollo de la tecnología de guía de ondas en la banda sub-THz y ha logrado desarrollar una matriz Butler integrada en antena que funciona con un amplio ancho de banda y mínimas pérdidas. La matriz Butler integrada en la antena se ha diseñado para generar y separar simultáneamente ocho ondas OAM diferentes en un ancho de banda muy amplio, es decir, de 135 a 170 GHz, que puede utilizarse para multiplexar y transmitir ocho señales de datos. Además, al realizar la transmisión por multiplexación OAM con dos polarizaciones diferentes, se puede multiplexar y transmitir en simultáneo el doble de señales de datos sin interferencias. Hemos realizado pruebas de transmisión con la matriz Butler integrada en la antena y hemos logrado la primera transmisión inalámbrica de gran capacidad del mundo, con un total de 1,44 Tbit/s, en las bandas sub-THz de 135,5 a 151,5 GHz y de 152,5 a 168,5 GHz (Figura 2). Esta capacidad de transmisión equivale a la velocidad de transmisión simultánea de aproximadamente 35 000 videos 4K de ultra alta definición (a unos 40 Mbit/s) que pueden estar disponibles en los sitios web de video actuales. Con esta velocidad es posible la transmisión simultánea de 140 o más videos 4K sin comprimir (a unos 10 Gbit/s) para aplicaciones que requieren una latencia ultrabaja.
Con esta tecnología se espera conseguir (i) una transmisión inalámbrica de banda ancha y alta velocidad comparable a los sistemas de transmisión óptica y (ii) una conexión sin fisuras entre los sistemas de transmisión inalámbricos y ópticos sin necesidad de complejos sistemas digitales de procesamiento de señales para la multiplexación espacial, ya que el circuito analógico (es decir, la matriz Butler) se encarga de la multiplexación de las ondas OAM. El siguiente paso en este desarrollo es realizar demostraciones a distancias más largas (superiores a 100 m), al tiempo que se prevén diversas aplicaciones en el mundo real, como backhaul/fronthaul inalámbrico entre estaciones base y transmisión por relé (Figura 3). Esperamos que el desarrollo final de esta tecnología respalde la creación y difusión de diversos servicios futuros, como la RV/RA (realidad virtual/realidad aumentada), la transmisión de video de alta definición, los vehículos conectados y la telemedicina, como tecnología innovadora de comunicación inalámbrica en la era IOWN y 6G.
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