[據(jù)哥倫比亞大學(xué)網(wǎng)站2015年3月16日報(bào)道] 哥倫比亞大學(xué)工程學(xué)院的研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)出全雙工無線集成電路，該集成電路由納米互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體（CMOS）工藝制造，可在無線電通信中以相同頻率實(shí)現(xiàn)信息的同時(shí)收發(fā)。在此項(xiàng)技術(shù)進(jìn)展之前，同時(shí)、同頻率信息收發(fā)被認(rèn)為是不可能實(shí)現(xiàn)的，信息的收發(fā)或者是同時(shí)不同頻率或者是同頻率但不同時(shí)。由電子工程副教授Harish Krishnaswamy領(lǐng)導(dǎo)的哥倫比亞研究團(tuán)隊(duì)首次證實(shí)了集成電路可實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)。研究團(tuán)隊(duì)將其研究成果發(fā)布在舊金山2月25日召開的國際固態(tài)電路會(huì)議（ISSCC）上。

哥倫比亞高速和毫米波集成電路（CoSMIC）實(shí)驗(yàn)室主任Krishnaswamy說：“這是改變游戲規(guī)則的突破。通過使用我們的新技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)頻譜資源擴(kuò)展一倍，滿足智能手機(jī)、筆記本這樣設(shè)備的使用需求。”

在大數(shù)據(jù)時(shí)代，現(xiàn)階段的頻譜危機(jī)是研究人員面臨的最大挑戰(zhàn)之一，而且很明顯當(dāng)前的無線網(wǎng)絡(luò)不足以支撐未來的海量數(shù)據(jù)。現(xiàn)在在用的標(biāo)準(zhǔn)如4G/LTE已支持40種不同的頻段，射頻段已沒有進(jìn)一步擴(kuò)展的空間。而下一代5G通信網(wǎng)絡(luò)所面臨的巨大挑戰(zhàn)是將數(shù)據(jù)容量提升1000倍。

因此，接收和發(fā)射可復(fù)用同一頻段的能力具備立刻將當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)容量提升一倍的潛力。Krishnaswamy指出，其他研究團(tuán)隊(duì)和初創(chuàng)公司已在理論上證實(shí)了在相同頻率同時(shí)實(shí)現(xiàn)收發(fā)的可能性，但都未制造出具備這種能力的納米級(jí)集成電路。Krishnaswamy說：“我們的工作首次證實(shí)了集成電路可同時(shí)進(jìn)行接收和發(fā)射。在一片集成電路上實(shí)現(xiàn)這個(gè)能力非常關(guān)鍵，它將帶來廣泛影響，使蜂窩電話等手持設(shè)備，WiFi筆記本、WiFi電話和基站等移動(dòng)設(shè)備具備全雙工通信能力。”

該團(tuán)隊(duì)在實(shí)現(xiàn)全雙工過程中面臨的最大挑戰(zhàn)是消除發(fā)射機(jī)的回聲。想象一下，你正視圖聆聽遠(yuǎn)處一個(gè)人的小聲呢喃，而同時(shí)一個(gè)站在你旁邊的人正大聲叫喊。如果你能消除近處叫喊人的回聲，你就能聽清遠(yuǎn)處那一人的竊竊私語。Krishnaswamy的博士生、該論文的第一作者周金（音）說：“如果每個(gè)人都能做到這一點(diǎn)，每個(gè)人都可同時(shí)說話和傾聽，這樣交流所用時(shí)間和資源的總量是我們現(xiàn)在所用的一半。消除發(fā)射機(jī)的回聲或‘自干擾’是根本性的挑戰(zhàn)，特別是在微小的納米級(jí)集成電路上實(shí)現(xiàn)，但我們找到了解決這項(xiàng)挑戰(zhàn)的方法。”

Krishnaswamy和周金下一步計(jì)劃對(duì)大量的雙工節(jié)點(diǎn)進(jìn)行測試，以了解在網(wǎng)路中的增益情況。Krishnaswamy 補(bǔ)充道，“我們同哥倫比亞工程學(xué)院網(wǎng)絡(luò)理論的專家、電子工程副教授Gil Zussman和他的博士生Jelena Marasevic展開了密切合作。如果我們能夠真正達(dá)到預(yù)期性能增益將會(huì)令人非常激動(dòng)。”

該研究由DARPA的RF-FPGA項(xiàng)目提供資金支持。（工業(yè)和信息化部電子科學(xué)技術(shù)情報(bào)研究所  張倩）