Investigadores de la Universidad Nacional de Pusan han diseñado un sistema de comunicación de retrodispersión de baja potencia que, según afirman, logra una alta eficiencia espectral y una mayor eficiencia energética en comparación con los métodos tradicionales.
También conocida como BackCom, la comunicación por retrodispersión se considera un método prometedor de bajo consumo para la adopción generalizada de tecnologías de Internet de las cosas (IoT), donde los dispositivos conectados reflejan y modulan las señales existentes alterando su impedancia de carga, en lugar de generar señales por sí mismos.
Para lograr bajas tasas de error de bits y altas velocidades de datos, se seleccionan esquemas de modulación de orden superior, como la modulación de amplitud en cuadratura (QAM), basándose en coeficientes de reflexión modelados con precisión.
Sin embargo, el equipo de investigación de Pusan observó que las discrepancias entre las simulaciones y las mediciones del mundo real dificultan predecir con precisión el coeficiente de reflexión óptimo.
Con el objetivo de abordar estos problemas, y destacados en una publicación sobre su trabajo, un equipo de investigación dirigido por el profesor Sangkil Kim del Departamento de Ingeniería Electrónica de la Universidad Nacional de Pusan utilizó el aprendizaje por transferencia para modelar con precisión la carga en fase/cuadratura o I/Q. moduladores. Además, el equipo introdujo diversidad de polarización para diseñar un sistema BackCom que utiliza múltiples antenas para la transmisión y recepción simultánea de señales.
Los investigadores diseñaron un sistema transceptor MIMO 2 × 2 × 2 para BackCom, con dos antenas de transmisión y dos de recepción con diferentes polarizaciones, como vertical y horizontal. La configuración mejoró la recepción de señal, el rendimiento y la eficiencia en BackCom. Utilizando una antena Vivaldi de doble polarización, el equipo logró una ganancia superior a 11,5 dBi y una supresión efectiva de la polarización cruzada de 18 dB.
El principal hallazgo del trabajo fue que, en general, el sistema propuesto sienta las bases para un sistema de retrodispersión altamente confiable y eficiente para múltiples aplicaciones, incluida la electrónica de consumo, el monitoreo de la atención médica, la infraestructura inteligente para la gestión urbana, la detección ambiental e incluso la comunicación por radar.
Se dice que el nuevo sistema es un 40% más eficiente energéticamente que los sistemas de retrodispersión convencionales y permite tecnología integrada de detección y comunicación. Además de marcar un importante paso adelante en las comunicaciones eficientes de IoT y será de gran valor en casos de uso de IoT como hogares inteligentes, tecnología portátil y automatización industrial.
Además, el equipo probó su algoritmo y su sistema MIMO BackCom en la banda C de 5,725 GHz a 5,875 GHz de la banda industrial, científica y médica, que ofrece un ancho de banda de 150 MHz. Su enfoque logró una eficiencia espectral de 2,0 bps/Hz utilizando modulación 4-QAM, lo que demuestra una utilización eficaz del ancho de banda. También alcanzaron una magnitud del vector de error del 9,35%, lo que indica, según el equipo, una alta confiabilidad y eficiencia en la transmisión de datos.
“A medida que mejora la tecnología para una comunicación de retrodispersión más eficiente y confiable, se reduce la barrera para la adopción de IoT en numerosas industrias”, dijo Kim.
“Esto podría conducir a una proliferación de dispositivos IoT y sistemas integrados de detección y comunicación. [ISC]facilitando ciudades inteligentes, industrias más eficientes y mejores servicios personales y públicos.
“La combinación de modelado de circuitos preciso, técnicas de modulación avanzadas y diversidad de polarización, todo probado en entornos inalámbricos, presenta un enfoque holístico para abordar los desafíos en ISC e IoT”, añadió.