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Metasuperficie para distinción de señales inalámbricas

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Desarrollada por investigadores del Instituto de Tecnología de Nagoya, la nueva metasuperficie es de gran ayuda para los servicios de comunicación de próxima generación que demandan una mayor capacidad de tráfico inalámbrico, sin congestión.

El creciente número de dispositivos conectados a redes inalámbricos ha aumentado la necesidad de soluciones innovadoras que garanticen conexiones fiables. Por esta razón, investigadores del Instituto de Tecnología de Nagoya (Japón) han presentado una metasuperficie que puede distinguir las señales inalámbricas en función de la frecuencia y el ancho de pulso.

Esta metasuperficie se puede integrar en antenas para soportar más dispositivos en la misma banda de frecuencia, creando múltiples posibilidades para los servicios de comunicación de próxima generación que demandan una mayor capacidad de tráfico inalámbrico.

En un nuevo estudio publicado recientemente por la revista Nature Communications, un equipo de investigadores, dirigido por el profesor Hiroki Wakatsuchi del Instituto de Tecnología de Nagoya, explica cómo se ha diseñado esta metasuperficie que puede diferenciar las señales inalámbricas.

Metasuperficies

En palabras más sencillas, las metasuperficies son superficies que pueden manipular las ondas electromagnéticas incidentes para realizar modificaciones específicas que permitan la generación de diferentes señales. Esto garantiza que las señales estén separadas y no interfieran entre sí, lo que se traduce en una reducción de la probabilidad de problemas relacionados con la congestión. Estos materiales se pueden integrar en dispositivos de radiofrecuencia, como antenas y filtros, para ofrecer servicio a más usuarios y dispositivos dentro del mismo espectro de frecuencia.

Esta metasuperficie distingue las señales de manera más eficaz que los materiales tradicionales. Wakatsuchi destaca que “cuando el número de frecuencias disponibles era N, las ondas electromagnéticas y los fenómenos relacionados podían controlarse de N maneras, lo que ahora se extiende notablemente al número factorial de N (es decir, ¡N!)”.

Filtro en la transmisión de señales

El nuevo desarrollo se compone de diversas celdas que responden a frecuencias específicas. Al activar múltiples celdas, es capaz de controlar señales en múltiples bandas de frecuencia. La metasuperficie puede considerarse como un filtro que selecciona la transmisión de señales según secuencias de frecuencia específicas. Los investigadores comparan esto con el salto de frecuencia, donde los dispositivos cambian de frecuencia rápidamente para evitar interferencias. Sin embargo, en este caso, la metasuperficie se puede sintonizar para alterar las señales entrantes en función de sus frecuencias. Esta propiedad permite recibir y distinguir una amplia variedad de señales de diferentes frecuencias de dispositivos inalámbricos.

Como resultado, con esta metasuperficie, aumenta el número de señales que se pueden distinguir de una relación lineal a una basada en una relación factorial. «Si hay cuatro o cinco frecuencias disponibles, el número de señales a diferenciar aumenta de cuatro o cinco a veinticuatro o ciento veinte«, añade Wakatsuchi. «En el futuro, esto podría ayudar a que se utilicen más señales y dispositivos de comunicación y sensores IoT sin interferencias, incluso con recursos de frecuencia limitados”.

Servicios de próxima generación

A largo plazo, esto será de gran importancia en servicios de comunicación de próxima generación, como conducción autónoma, fábricas inteligentes, gemelos digitales, sistemas ciberfísicos y sistemas de reconocimiento de comportamiento.

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