据东京科学研究所的研究人员报道，一种新颖的时分MIMO技术使相控阵接收机能够以卓越的面积效率和低功耗更快地运行。该系统通过快速切换重用信号路径，显著降低了5G和6G网络(包括非地面节点)的电路复杂度。它在65纳米CMOS集成电路中实现了创纪录的8个数据流38.4 Gbps的数据速率。

下一代无线通信技术 6G 有望实现超高数据速率和广泛覆盖，从而彻底改变我们全球互联的方式。这一愿景的核心是利用低地球轨道 (LEO) 卫星构建非地面网络，从而实现地面网络与卫星网络的无缝集成。为了实现这一宏伟目标，能够进行多波束操作的先进相控阵天线至关重要，因为它们能够同时在不同方向和范围内发射和接收多个无线电波束。

多输入多输出 (MIMO) 技术对于满足未来 6G 网络日益增长的数据吞吐量需求也至关重要。MIMO 通过多路复用技术来增加网络容量，即多个信号流共享同一无线信道。

然而，传统的 MIMO 系统面临着一个重大挑战：电路复杂度与天线数量和 MIMO 流的乘积成正比，这使得大规模 MIMO 系统的集成变得极其困难。对于卫星而言，这个问题变得更加紧迫，因为卫星对重量、尺寸和功耗的限制至关重要，限制了传统 MIMO 架构的实际部署。

为了突破这些限制，由日本东京科学研究所(Science Tokyo)电气电子工程系冈田健一教授领导的研究团队开发出了一种突破性的解决方案。他们的研究成果于2025年6月8日至12日举行的2025年IEEE VLSI技术与电路研讨会上发表，介绍了一种新颖的时分MIMO技术，该技术使相控阵接收机的运行速度远超传统系统，同时保持卓越的面积效率和低功耗。

关键创新在于该团队专有的非均匀跳时方法，该方法可在相控阵天线模块内实现高速波束切换，而无需根据 MIMO 流的数量调整电路。与依赖空间复用的传统系统不同，该设计通过快速随机切换，将信号路径重用于不同的流，从而显著降低了芯片面积要求。

研究人员采用65纳米硅CMOS工艺在集成电路中实现了接收器，并集成了高速开关移相器，以增强器件的抗干扰能力。该系统集成了八条信号路径和同步开关，工作时钟频率高达3.2 GHz。

通过无线测量，该团队展示了卓越的性能。该接收机成功实现了水平和垂直极化的4×4 MIMO信号接收，在八个数据流中实现了38.4 Gbps的最大数据速率。

“在最近报道的毫米波相控阵 MIMO 接收器中，该设备展示了迄今为止最高的比特率和最佳的面积效率，”Okada 解释道。

总体而言，这项技术代表了6G的一项关键进步。通过在保持紧凑电路尺寸和低功耗的同时，实现低地球轨道(LEO)卫星的多波束能力，本研究中提出的创新为能够满足下一代无线网络需求的实用大规模MIMO系统铺平了道路。

冈田表示：“我们开发的接收器可以集成到5G和6G物联网、移动设备以及低地球轨道(LEO)卫星中。这是朝着利用高比特率(包括非地面网络)的新型通信服务的商业化和应用迈出的重要一步。”

希望该领域的进一步努力能够帮助我们实现完全互联的地球的愿景，以几年前认为不可能的方式利用地面和卫星网络。

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