2024年6月27日，麻省理工学院（2024USNews美国大学排名：2）（MIT）的研究人员展示了一种新的毫米波多输入多输出（MIMO）无线接收器架构，该架构能够比以前的设计处理更强的空间干扰。MIMO系统具有多个天线，能够从不同方向发送和接收信号。其无线接收器在最早的机会感知并阻止空间干扰，在不需要信号放大之前取消不需要的信号，从而提高性能。该MIMO接收器架构的关键是一种特殊电路，称为非互易相移器。通过制造一种可重构、低功耗和紧凑的相移器结构，研究人员展示了如何在接收器链的早期阶段取消干扰。该接收器可以阻止多达四倍于某些类似设备的干扰。此外，干扰阻止组件可以根据需要开关以节省能源。在移动电话中，这种接收器可以帮助缓解导致Zoom通话或视频流缓慢和断断续续的信号质量问题。研究人员希望将他们的设备扩展到更大的系统，并使其能够在6G无线设备使用的新频率范围内运行。这些频率范围容易受到卫星的强干扰。此外，他们还希望将非互易相移器适应其他应用。该研究得到了MIT集成电路与系统中心的部分支持。
麻省理工学院（MIT）在无线通信领域的最新突破，展示了其在技术创新和前沿研究方面的卓越能力。2024年6月，MIT推出了一种创新的毫米波多输入多输出（MIMO）无线接收器架构，这一新技术有望显著提升移动通信的性能，特别是在信号较弱的区域。MIMO系统通过多个天线从不同方向发送和接收信号，能够更有效地捕捉和放大无线信号，从而提供更稳定和高速的连接。这一进展不仅对普通消费者有利，还将对需要可靠通信的行业，如紧急服务和远程医疗，产生深远影响。
MIMO系统的核心在于其能够处理和消除空间干扰的能力。传统的无线接收器在面对多路径干扰和信号重叠时，往往难以保持高效的信号传输。而MIT的新型MIMO接收器架构通过引入非互易相移器，成功地在接收器链的早期阶段取消了不需要的信号，从而提高了系统的整体性能。非互易相移器是一种特殊的电路，能够在不需要信号放大的情况下感知并阻止空间干扰。这种设计不仅提高了接收器的干扰处理能力，还显著降低了功耗。
2024年2月18日，《科学报告》发表了一篇关于基于90°非互易相移器（NRPS）的非磁性四端口电子环行器的研究文章。该研究提出了一种新的拓扑对称性，使得基于晶体管的电路实现具有线性和低损耗的特性。其基本原理是利用90°非互易相移器在正交激励下，根据信号的相位差来传输或反射信号。基本拓扑结构由两个背靠背的正交混合耦合器和一个并联在对称线上的90°非互易相移器组成，通过在NRPS处旁路或反射信号而非通过它来实现环形传播。研究将电路分解为三个基本的四端口子电路，通过级联子电路的传递函数进行分析，并通过求解矩阵方程合成其他四端口无源子电路，从而实现四端口环行器的传递函数。文章模拟了两种电路解决方案，包括标准的正交混合器和具有相等阻抗的改进设计，验证了理论分析，并比较了两种电路在1 GHz左右的性能。实验结果显示，具有相等臂的四端口环行器在1 GHz左右的插入损耗优于1.5 dB，端口间的反向隔离度超过17 dB，端口匹配度优于20 dBr。
非互易相移器在无线通信中的应用不仅限于MIMO系统。其独特的特性使其在各种无线通信设备中具有广泛的应用前景。例如，在移动电话中，这种接收器可以帮助缓解导致Zoom通话或视频流缓慢和断断续续的信号质量问题。研究人员希望将他们的设备扩展到更大的系统，并使其能够在6G无线设备使用的新频率范围内运行。这些频率范围容易受到卫星的强干扰。此外，他们还希望将非互易相移器适应其他应用，如卫星通信、雷达系统和物联网设备。
2024年2月2日，Scientific Reports发表了一篇题为《基于格子约简辅助算法的MIMO OFDM系统的新型迭代检测方法》的文章。文章提出了一种新型的迭代检测算法，该算法基于格子约简辅助方法，旨在提高多输入多输出正交频分复用（MIMO-OFDM）系统的检测性能。格子约简辅助算法作为最大似然接收机，具有更好的系统性能和全多样性，因而受到广泛关注。新算法通过在检测器内部进行迭代，减少了MIMO-OFDM检测器与Turbo解码器之间的信息交换成本。由于并行干扰消除算法受初始检测值精度的限制，容易在多次迭代后形成误差传播。引入格子约简辅助算法后，其性能接近最大似然算法，从而提高了检测算法的准确性，克服了误差传播的影响。仿真结果表明，与其他算法相比，当误码率设定为10^-4时，所提出的算法在信噪比方面提高了0.8-2 dB。
MIMO系统的干扰消除能力是其性能提升的关键。通过引入先进的算法和硬件设计，MIT的新型MIMO接收器架构能够在不需要信号放大的情况下感知并阻止空间干扰，从而提高了系统的整体性能。这种设计不仅提高了接收器的干扰处理能力，还显著降低了功耗。非互易相移器在无线通信中的应用不仅限于MIMO系统。其独特的特性使其在各种无线通信设备中具有广泛的应用前景。例如，在移动电话中，这种接收器可以帮助缓解导致Zoom通话或视频流缓慢和断断续续的信号质量问题。研究人员希望将他们的设备扩展到更大的系统，并使其能够在6G无线设备使用的新频率范围内运行。这些频率范围容易受到卫星的强干扰。此外，他们还希望将非互易相移器适应其他应用，如卫星通信、雷达系统和物联网设备。
综上所述，麻省理工学院（MIT）在无线通信领域的最新突破展示了其在技术创新和前沿研究方面的卓越能力。通过引入非互易相移器和先进的算法设计，MIT的新型MIMO接收器架构显著提升了系统的干扰处理能力和整体性能。这一进展不仅对普通消费者有利，还将对需要可靠通信的行业，如紧急服务和远程医疗，产生深远影响。未来，随着技术的不断发展和应用的扩展，非互易相移器在无线通信中的应用前景将更加广阔。
参考新闻资料:
- Wireless receiver blocks interference for better mobile device performance
- MIT Innovates Signal-Boosting Wireless Receiver to Enhance Mobile Communications
- Non-magnetic four-port electronic circulators based on 90° non-reciprocal phase-shifters
- A novel iterative detection method based on a lattice reduction-aided algorithm for MIMO OFDM systems
- Just a moment…
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