Samsung Electronics ha publicado un nuevo documento en el que expone la visión de la compañía para el despliegue de la próxima generación de tecnologías de comunicación basadas en el 6G.
El White Paper, titulado como “6G Spectrum: Expanding the Frontier”, analiza las formas de obtener el espectro necesario para lograr el desarrollo tecnológico que suponen las nuevas redes 6G. En concreto, se explora cómo hacer posible que el 6G se haga realidad en torno a 2030 desde la perspectiva del espectro.
“Hace tiempo que iniciamos el viaje para comprender, desarrollar y estandarizar la tecnología de comunicaciones 6G. Nos comprometemos a compartir nuestros hallazgos para difundir nuestra visión de llevar la próxima experiencia hiperconectada a todos los rincones de la vida”, explica Sunghyun Choi, Vicepresidente Ejecutivo y Director del Centro de Investigación de Comunicaciones Avanzadas de Samsung Research.
Por qué el espectro 6G
Los sistemas de comunicación móvil han evolucionado a lo largo de varias generaciones, desde el 3G al 5G, desarrollando una nueva generación tecnológica cada 10 años aproximadamente.
Si tenemos en cuenta esta tendencia, la comercialización temprana del 6G podría producirse antes de 2030, mientras que la comercialización masiva podría comenzar alrededor del 2030. Para que la comercialización del 6G se produzca en estas fechas, el espectro debe estar listo antes de ese año.
Los escenarios de uso representativos de los servicios 5G, es decir, la banda ancha móvil mejorada, las comunicaciones ultra fiables y de baja latencia y las comunicaciones masivas de tipo máquina seguirán mejorando a medida que avancen hacia el 6G.
Asimismo, nuevos servicios surgirán gracias a estos avances en el ámbito de la detección, las imágenes y la IA. El 6G habilitará nuevos servicios como la realidad extendida verdaderamente inmersiva (XR), el holograma móvil de alta fidelidad y la réplica digital, etc.
Actualmente se están estudiando los objetivos de rendimiento del 6G para permitir estos servicios de experiencia definitiva, como la XR verdaderamente inmersiva, el holograma móvil de alta fidelidad y la réplica digital, que pueden requerir velocidades de datos de hasta 1 Tbps. Por consiguiente, se necesitan entre cientos de MHz y decenas de GHz de espectro para cumplir los requisitos de rendimiento de la red.
Ampliando la frontera
El 6G necesitaría un espectro con un ancho de banda contiguo de cientos de MHz a decenas de GHz para permitir nuevos servicios como los hologramas móviles de alta fidelidad y la realidad extendida verdaderamente inmersiva, que se caracterizan por comunicaciones de altísima velocidad y gran cantidad de datos. También hay una creciente demanda de mayor cobertura.
En respuesta a estos requisitos, Samsung propone que se consideren todas las bandas disponibles para la 6G, desde la banda baja por debajo de 1 GHz, hasta la banda media en el rango de 1-24 GHz y la banda alta en el rango de 24-300 GHz.
También destaca la importancia de asegurar las nuevas bandas para los despliegues comerciales de 6G, ya que las redes 5G seguirán funcionando cuando comience el despliegue de 6G. La banda media dentro del rango de 7-24 GHz es una candidata que puede soportar una mayor velocidad de datos y una cobertura razonable. La banda de sub-terahercios (sub-THz) en el rango de 92-300 GHz se está considerando para soportar una velocidad de datos ultra-alta.
El documento también menciona la reconversión de las bandas existentes utilizadas para las redes 3G, 4G y 5G al funcionamiento 6G como otra forma de obtener todo el espectro necesario para la 6G. Además, señala que la investigación sobre las normativas y tecnologías de futuro en materia de utilización del espectro es esencial para ofrecer un soporte eficiente y flexible de la 6G y otros servicios con el espectro limitado.
Tecnologías a desarrollar junto al 6G
Samsung también destaca los resultados de sus investigaciones sobre algunas de las tecnologías candidatas al 6G, concretamente sobre las comunicaciones en la banda sub-THz, la superficie inteligente reconfigurable (RIS), la división dúplex cruzada (XDD), el dúplex completo, la compensación de la no linealidad basada en la inteligencia artificial (AI-NC) y el ahorro de energía basado en la inteligencia artificial (AI-ES).
El sub-THz se considera un espectro candidato para las comunicaciones 6G, que se espera que soporte la velocidad de datos de hasta 1 Terabits por segundo (Tbps), 50 veces más rápido que los 20 Gbps de las redes 5G. Samsung demostró con éxito una velocidad de datos de 6 Gbps a una distancia de 15 metros en interiores en junio de 2021, y 12 Gbps a una distancia de 30 metros en interiores y 2,3 Gbps a una distancia de 120 metros en exteriores al año siguiente.
El RIS puede mejorar la nitidez del haz y dirigir o reflejar la señal inalámbrica en la dirección deseada con el uso de una superficie de metamaterial. Puede reducir la pérdida de penetración y el bloqueo de la señal de alta frecuencia, por ejemplo, de ondas milimétricas. Samsung ha demostrado que su tecnología de lentes RIS puede multiplicar por cuatro la intensidad de la señal y por 1,5 el alcance de la dirección del haz.
La XDD puede mejorar la distancia de propagación de la señal de enlace ascendente hasta dos veces en el sistema TDD al permitir la transmisión continua del enlace ascendente en una pequeña porción del ancho de banda del sistema. Por lo tanto, XDD es capaz de mejorar drásticamente la cobertura del sistema TDD que suele utilizarse en bandas de alta frecuencia. Samsung demostró su tecnología principal, la cancelación de autointerferencias en la estación base.
Con el dúplex completo, la transmisión y la recepción de datos pueden tener lugar simultáneamente utilizando la misma frecuencia, de modo que la velocidad de los datos aumenta hasta el doble. Samsung llevó a cabo con éxito una prueba de full dúplex en la banda de ondas milimétricas con una estación base y un terminal separados por 100 metros, demostrando la cancelación de autointerferencias de más de 114 dB y una mejora de 1,9 veces en la velocidad de datos.
AI-NC utiliza la IA en el receptor para compensar la distorsión de la señal causada por la no linealidad del amplificador de potencia de un transmisor y, por tanto, puede mejorar significativamente la cobertura y la calidad de las señales de datos de alta velocidad. Samsung ha demostrado que la cobertura se multiplica por 1,9 en el caso de los datos de alta velocidad en el enlace ascendente y que la velocidad de transmisión se multiplica por 1,5 para una cobertura determinada.
AI-ES aprovecha la IA para minimizar el consumo de energía en la estación base ajustando los parámetros que controlan el encendido y apagado de las células seleccionadas en función de la carga de tráfico, sin afectar al rendimiento de la red. En una simulación replicada de estaciones base basada en datos reales, Samsung aplicó AI-ES para demostrar un ahorro de energía de más del 10%.
Puede acceder al documento en el siguiente enlace (pdf):
https://cdn.codeground.org/nsr/downloads/researchareas/2022May_6G_Spectrum.pdf
Imágenes: Samsung
