东京工业大学(Tokyo Institute of Technology)和NEC公司的研究人员联合开发了一种支持双极化MIMO[2]的28 GHz相控阵[1]收发器，用于第五代移动通信系统(5G)无线电单元。5G技术的进步将惠及医疗、制造、交通、教育和娱乐等一系列需要高带宽和高质量连接的行业。

　　偏振信号与任意角度偏振旋转之间的泄漏抵消说明。图片来源:2020超大规模集成电路技术与电路研讨会

　　随着各国推出或准备5G服务，研究人员正在合作继续加大力度促进5G基础设施的部署。双极化相控阵收发器是一种很有吸引力的天线系统，可以通过水平方向同时传输数据垂直偏振波和垂直偏振波。大量研究表明，双极化MIMO可以提高5G无线单元的数据速率和频谱效率。然而，这些系统遇到的一个问题是交叉极化泄漏[3]，这导致信号质量下降，特别是在毫米波波段。

　　东京工业大学和NEC公司的研究人员联合开发了一种支持双极化MIMO的28 GHz相控阵收发器，用于第五代移动通信系统(5G)无线电单元。5G技术的进步将惠及医疗、制造、交通、教育和娱乐等一系列需要高带宽和高质量连接的行业。图片来源:2020超大规模集成电路技术与电路研讨会

　　现在，东京工业大学电气电子工程系冈田健一实验室和日本NEC公司已经开发出一种收发器，能够利用内置的所谓的水平和垂直(H/V)消除交叉极化干扰。实验表明，采用这种新的泄漏抵消技术，256QAM[5]的误差矢量幅值[4]可以从7.6%提高到更理想的3.3%。研究人员说:“消除信号是在传输端为水平和垂直极化产生的，这样就可以消除通过发射/接收芯片、封装、印刷电路板和天线造成的交叉极化泄漏。”

　　该收发器使用低成本、可批量生产的硅CMOS[6]技术制造，占地面积仅为16毫米2． 研究人员预计，这种新电路可能会被安装在未来5G将启用的广泛应用中。即时通讯重要的是，他们指出，他们的收发器将提高频谱效率，同时将设备尺寸和安装成本降至最低。

　　东京工业大学和NEC公司的研究人员联合开发了一种支持双极化MIMO的28 GHz相控阵收发器，用于第五代移动通信系统(5G)无线电单元。5G技术的进步将惠及医疗、制造、交通、教育和娱乐等一系列需要高带宽和高质量连接的行业。图源:用于极化MIMO的相控阵无线电

　　该研究结果将在6月14日举行的2020超大规模集成电路技术与电路研讨会(VLSI 2020)上公布。该论文也被选为会议的技术亮点之一。

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　　这项研究得到了日本内务和通讯部(JPJ000254)的支持。

　　技术术语

　　[1]相控阵:描述一种电导向天线阵列。

　　[2]双极化MIMO:双极化多输入多输出(dual polarization multiinput multiple output, MIMO)，是指通过使用多个天线同时传输信号来提高传输容量的无线通信天线系统。

　　[3]交叉极化泄漏:水平极化和垂直极化信号相互干扰造成的一种信号泄漏。

　　误差矢量幅值:通过理想发射信号和实际接收信号之间的差值计算出的干扰水平的量度。

　　[5] 256QAM:将数字数据转换为无线电波和电信号的最高数字调制方法。

　　[6] CMOS:互补金属氧化物半导体，制造集成电路的主要工艺方法。

　　参考文献

　　技术环节(视频):CF2 -射频和毫米波电路

　　会议题目:一种28 ghz CMOS相控阵波束形成器，支持双偏振MIMO交叉偏振泄漏抵消

　　作者:Pang J.等。

　　会议:2020超大规模集成电路技术与电路研讨会