Lisboa, 14 de abril 2020 - A NEC Corporation, líder na integração de tecnologias de informação e de rede, acaba de anunciar a primeira (*1) demonstração bem-sucedida a nível mundial de transmissão digital sem fios em tempo real com multiplexagem de modos de Momento Angular Orbital (OAM), combinando transmissão de multiplexagem de polarização (*2) acima de 100m na banda de 150GHz. Espera-se que esta tecnologia ajude a resolver a crescente procura de redes sem fio de alta capacidade na era do 5G e mais além.

A NEC tem um historial de sucesso no desenvolvimento de tecnologia de multiplexagem de modos OAM, incluindo a demonstração bem-sucedida da transmissão com multiplexagem de modos OAM acima de 40m na banda de 80GHz realizada em dezembro de 2018 (*3). Desta vez, a NEC conseguiu estender a distância de transmissão até 100m, 2,5 vezes mais, e duplicou a capacidade com 16 feixes, adicionando a multiplexagem de polarização à multiplexagem de modos OAM, em comparação com a anterior demonstração na banda de 80GHz.

A NEC planeia aplicar esta tecnologia à sua série de sistemas de rádio de micro-ondas supercompactos iPASOLINK, produtos de rádio mmWave e soluções de backhaul móvel que permitem uma capacidade ultraelevada para redes de 5G e acima de 5G (B5G).

Antena matriz com multiplexagem de modos OAM na faixa dos 150GHz	Sinal 256QAM demodulado numa transmissão a 100 m

Devido ao rápido aumento da capacidade de dados em redes 5G, o volume de tráfego entre terminais de agregação de estações base 5G pode chegar aos 100Gbps. Além disso, é necessário um número extremamente grande de estações base para uma cobertura detalhada, especialmente nas áreas urbanas com grande densidade populacional, onde a rede de telemóvel se torna muito densa. Como é difícil interligar esses locais de células de alta densidade apenas com fibras óticas, as expectativas de necessidade de interligação através de redes sem fio, especialmente no que diz respeito a uma instalação fácil e flexível, estão a aumentar.

No entanto, é necessário que o tráfego entre estações base 5G alcance até 100Gbps, e é extremamente desafiante criar capacidade de transmissão suficiente com tecnologias convencionais, como o uso de canais mais amplos, multicanais ou o aumento do esquema de modulação. Assim, a tecnologia de multiplexagem de modos OAM, que tem potencial para suportar uma capacidade significativamente maior devido à sua boa multiplicidade, está a captar uma enorme atenção.

A OAM é uma das características físicas da propagação de ondas eletromagnéticas. Uma característica de um sinal OAM é a sua frente de fase em espiral na direção da propagação. O número de planos em espiral num sinal é designado modo OAM, e as formas de todos os modos são diferentes em relação à direção de rotação da onda; isto significa que todos os modos OAM são independentes entre si. Deste modo, múltiplos modos OAM transmitidos simultaneamente no mesmo canal podem ser separados e demodulados pelos recetores. Esta é uma tecnologia de transmissão por multiplexagem de modos OAM como multiplexagem espacial de ondas eletromagnéticas na mesma direcção. Além disso, a multiplexagem de modos OAM também é independente da multiplexagem de polarização. A multiplicidade pode por isso ser ainda aumentada com a combinação de ambas as tecnologias de multiplexagem.

A NEC anunciou o desenvolvimento e a demonstração bem-sucedida de um circuito de processamento de sinal digital em tempo real em dezembro de 2018. Com isto conseguiu uma transmissão sem fios a uma distância de 40m com uma modulação de 256QAM na banda-E (71 a 86GHz) através da multiplexagem de 8 modos OAM, sendo porem isto efetuado com uma única polarização.

Na última demonstração, o dobro dos modos foram multiplexados para 16 feixes de sinais 256QAM modulados, adicionando multiplexagem de polarização com a tecnologia de multiplexagem de modos OAM. Foram assim transmitidos 14,8Gbps (8 modos × dupla polarização x 8 bit/símbolo × 115 Mbaud) usando uma taxa de símbolo (*4) de 115 Mbaud.

Para além disso, a NEC conseguiu transmissões a 100m, 2,5 vezes o conseguido na demonstração anterior, com quase o mesmo diâmetro de antena, suprimindo a divergência de sinais de modo OAM devido à propagação com recurso a banda-D (130 a 174,8GHz), que é uma banda de frequência mais alta do que a banda-E

Esta demonstração efetuou transmissões a uma frequência de RF de 157GHz através de um rádio equipado com dispositivos de RF na banda-D, desenvolvidos pela NEC.

Para realizar a transmissão por multiplexagem de modos OAM combinada com a multiplexagem por polarização, é necessário realizar a separação tanto dos modos OAM como da polarização no recetor e recuperar a informação com SINR elevado (*5).

O novo circuito adaptável de processamento de sinais digitais (*6) da NEC proporciona uma extração altamente precisa dos sinais desejados, mesmo em condições nas quais há interferência com os inter-modos OAM e polarizações cruzadas devido a imperfeições do equipamento ou volatilidades dos ambientes de propagação. Como resultado, foi alcançada uma eficiência de espectro extremamente alta de 128bps/Hz (*7).

No futuro, a NEC pretende melhorar ainda mais a distância de transmissão e alcançar uma capacidade de transmissão de mais de 100Gbps com implementação de circuitos de processamento de sinal digital LSI, e uma largura de banda maior até 1GHz. A NEC visa aplicar estas tecnologias no backhaul das estações base 5G, bem como no fronthaul entre CU (Unidade Central: estações base de agregação) e DU (Unidade Distribuída: estações remotas).

Esta pesquisa e desenvolvimento foi realizada como parte do "Projeto de Investigação e Desenvolvimento em Rádios com Multiplexagem de Modos OAM permitindo Transmissão de Capacidade Ultra Elevada em bandas de transmissão de onda milimétrica” sob um contrato com o Ministério dos Assuntos Internos e Comunicações do Japão.

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Nota:

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