మిళిత యాంటెన్నాలకు భిన్నమైన ఫ్రీక్వెన్సీ కలయికలు ఎందుకు ఉన్నాయి?

పది సంవత్సరాల క్రితం, స్మార్ట్‌ఫోన్‌లు సాధారణంగా నాలుగు GSM ఫ్రీక్వెన్సీ బ్యాండ్‌లలో పనిచేసే కొన్ని ప్రమాణాలకు మరియు బహుశా కొన్ని WCDMA లేదా CDMA2000 ప్రమాణాలకు మాత్రమే మద్దతిచ్చేవి. ఎంచుకోవడానికి చాలా తక్కువ ఫ్రీక్వెన్సీ బ్యాండ్‌లతో, 850/900/1800/1900 MHz బ్యాండ్‌లను ఉపయోగించే “క్వాడ్-బ్యాండ్” GSM ఫోన్‌లతో ఒక నిర్దిష్ట స్థాయి ప్రపంచ ఏకరూపత సాధించబడింది మరియు ప్రపంచంలో ఎక్కడైనా ఉపయోగించవచ్చు (బాగా, చాలా వరకు).
ఇది ప్రయాణీకులకు భారీ ప్రయోజనం మరియు పరికర తయారీదారుల కోసం భారీ ఆర్థిక వ్యవస్థలను సృష్టిస్తుంది, వారు మొత్తం గ్లోబల్ మార్కెట్ కోసం కొన్ని మోడళ్లను (లేదా బహుశా ఒకటి మాత్రమే) విడుదల చేయాలి. నేటికి వేగంగా ముందుకు సాగుతోంది, గ్లోబల్ రోమింగ్‌ను అందించే ఏకైక వైర్‌లెస్ యాక్సెస్ టెక్నాలజీ GSM. మార్గం ద్వారా, మీకు తెలియకపోతే, GSM క్రమంగా తొలగించబడుతోంది.
పేరుకు తగిన ఏదైనా స్మార్ట్‌ఫోన్ బ్యాండ్‌విడ్త్, ట్రాన్స్‌మిట్ పవర్, రిసీవర్ సెన్సిటివిటీ మరియు అనేక ఇతర పారామితుల పరంగా వివిధ RF ఇంటర్‌ఫేస్ అవసరాలతో 4G, 3G మరియు 2G యాక్సెస్‌కు తప్పనిసరిగా మద్దతు ఇవ్వాలి.
అదనంగా, గ్లోబల్ స్పెక్ట్రమ్ యొక్క ఫ్రాగ్మెంటెడ్ లభ్యత కారణంగా, 4G ప్రమాణాలు పెద్ద సంఖ్యలో ఫ్రీక్వెన్సీ బ్యాండ్‌లను కవర్ చేస్తాయి, కాబట్టి ఆపరేటర్లు వాటిని ఏ ప్రాంతంలోనైనా అందుబాటులో ఉన్న ఏదైనా ఫ్రీక్వెన్సీలలో ఉపయోగించవచ్చు - ప్రస్తుతం మొత్తం 50 బ్యాండ్‌లు, LTE1 ప్రమాణాల మాదిరిగానే. నిజమైన "ప్రపంచ ఫోన్" ఈ అన్ని వాతావరణాలలో పని చేయాలి.
ఏదైనా సెల్యులార్ రేడియో తప్పక పరిష్కరించాల్సిన ముఖ్య సమస్య “డ్యూప్లెక్స్ కమ్యూనికేషన్”. మనం మాట్లాడేటప్పుడు, అదే సమయంలో వింటాము. ప్రారంభ రేడియో సిస్టమ్‌లు పుష్-టు-టాక్‌ని ఉపయోగించాయి (కొన్ని ఇప్పటికీ అలానే ఉన్నాయి), కానీ మనం ఫోన్‌లో మాట్లాడేటప్పుడు, అవతలి వ్యక్తి మనకు అంతరాయం కలిగిస్తారని మేము ఆశిస్తున్నాము. మొదటి తరం (అనలాగ్) సెల్యులార్ పరికరాలు వేరొక ఫ్రీక్వెన్సీలో అప్‌లింక్‌ను ప్రసారం చేయడం ద్వారా డౌన్‌లింక్‌ను "స్టన్‌డ్" చేయకుండా డౌన్‌లింక్‌ను స్వీకరించడానికి “డ్యూప్లెక్స్ ఫిల్టర్‌లు” (లేదా డ్యూప్లెక్సర్‌లు) ఉపయోగించాయి.
ఈ ఫిల్టర్‌లను చిన్నదిగా మరియు చౌకగా చేయడం ప్రారంభ ఫోన్ తయారీదారులకు పెద్ద సవాలుగా మారింది. GSM ప్రవేశపెట్టబడినప్పుడు, ట్రాన్స్‌సీవర్‌లు "హాఫ్ డ్యూప్లెక్స్ మోడ్"లో పనిచేసేలా ప్రోటోకాల్ రూపొందించబడింది.
డ్యూప్లెక్సర్‌లను తొలగించడానికి ఇది చాలా తెలివైన మార్గం, మరియు పరిశ్రమలో ఆధిపత్యం చెలాయించే (మరియు ఈ ప్రక్రియలో వ్యక్తులు కమ్యూనికేట్ చేసే విధానాన్ని మార్చడానికి) GSM తక్కువ-ధర, ప్రధాన స్రవంతి సాంకేతికతగా మారడంలో ప్రధాన అంశం.
ఆండ్రాయిడ్ ఆపరేటింగ్ సిస్టమ్ యొక్క ఆవిష్కర్త అయిన ఆండీ రూబిన్ నుండి వచ్చిన ఎసెన్షియల్ ఫోన్, బ్లూటూత్ 5.0LE, వివిధ GSM/LTE మరియు టైటానియం ఫ్రేమ్‌లో దాచబడిన Wi-Fi యాంటెన్నాతో సహా సరికొత్త కనెక్టివిటీ లక్షణాలను కలిగి ఉంది.
దురదృష్టవశాత్తూ, 3G యొక్క ప్రారంభ రోజులలో సాంకేతిక-రాజకీయ యుద్ధాలలో సాంకేతిక సమస్యలను పరిష్కరించడం నుండి నేర్చుకున్న పాఠాలు త్వరగా మరచిపోయాయి మరియు ప్రస్తుతం ఆధిపత్యంగా ఉన్న ఫ్రీక్వెన్సీ డివిజన్ డ్యూప్లెక్సింగ్ (FDD)కి అది పనిచేసే ప్రతి FDD బ్యాండ్‌కు డ్యూప్లెక్సర్ అవసరం. LTE బూమ్ పెరుగుతున్న ఖర్చు కారకాలతో వస్తుంది అనడంలో సందేహం లేదు.
కొన్ని బ్యాండ్‌లు టైమ్ డివిజన్ డ్యూప్లెక్స్ లేదా TDDని ఉపయోగించవచ్చు (ఇక్కడ రేడియో త్వరగా ప్రసారం మరియు స్వీకరించడం మధ్య మారుతుంది), వీటిలో కొన్ని బ్యాండ్‌లు ఉన్నాయి. చాలా మంది ఆపరేటర్లు (ప్రధానంగా ఆసియా వాటిని మినహాయించి) FDD శ్రేణిని ఇష్టపడతారు, వీటిలో 30 కంటే ఎక్కువ ఉన్నాయి.
TDD మరియు FDD స్పెక్ట్రమ్ యొక్క వారసత్వం, నిజంగా గ్లోబల్ బ్యాండ్‌లను విడుదల చేయడంలో ఇబ్బంది మరియు మరిన్ని బ్యాండ్‌లతో 5G రావడం డ్యూప్లెక్స్ సమస్యను మరింత క్లిష్టంగా మార్చాయి. పరిశోధనలో ఉన్న ఆశాజనక పద్ధతులలో కొత్త ఫిల్టర్-ఆధారిత డిజైన్‌లు మరియు స్వీయ జోక్యాన్ని తొలగించే సామర్థ్యం ఉన్నాయి.
రెండోది "ఫ్రాగ్మెంట్‌లెస్" డ్యూప్లెక్స్ (లేదా "ఇన్-బ్యాండ్ ఫుల్ డ్యూప్లెక్స్") యొక్క కొంతవరకు ఆశాజనకమైన అవకాశాన్ని కూడా అందిస్తుంది. 5G మొబైల్ కమ్యూనికేషన్‌ల భవిష్యత్తులో, మేము FDD మరియు TDDలను మాత్రమే కాకుండా, ఈ కొత్త టెక్నాలజీల ఆధారంగా సౌకర్యవంతమైన డ్యూప్లెక్స్‌ను కూడా పరిగణించాల్సి ఉంటుంది.
డెన్మార్క్‌లోని ఆల్‌బోర్గ్ విశ్వవిద్యాలయంలోని పరిశోధకులు “స్మార్ట్ యాంటెన్నా ఫ్రంట్ ఎండ్” (సేఫ్)2-3 ఆర్కిటెక్చర్‌ను అభివృద్ధి చేశారు, ఇది ప్రసారం మరియు రిసెప్షన్ కోసం ప్రత్యేక యాంటెన్నాలను ఉపయోగిస్తుంది (పేజీ 18లోని ఉదాహరణను చూడండి) మరియు ఈ యాంటెన్నాలను అనుకూలీకరించదగిన వాటితో కలిపి (తక్కువ పనితీరు) కావలసిన ట్రాన్స్మిషన్ మరియు రిసెప్షన్ ఐసోలేషన్ సాధించడానికి వడపోత.
పనితీరు ఆకట్టుకునేలా ఉన్నప్పటికీ, రెండు యాంటెన్నాల అవసరం పెద్ద లోపం. ఫోన్‌లు సన్నగా మరియు సొగసైనవిగా మారడంతో, యాంటెన్నాలకు అందుబాటులో ఉన్న స్థలం చిన్నదిగా మరియు చిన్నదిగా మారుతుంది.
మొబైల్ పరికరాలకు స్పేషియల్ మల్టీప్లెక్సింగ్ (MIMO) కోసం బహుళ యాంటెనాలు కూడా అవసరం. సేఫ్ ఆర్కిటెక్చర్ మరియు 2×2 MIMO సపోర్ట్ ఉన్న మొబైల్ ఫోన్‌లకు కేవలం నాలుగు యాంటెనాలు మాత్రమే అవసరం. అదనంగా, ఈ ఫిల్టర్‌లు మరియు యాంటెన్నాల ట్యూనింగ్ పరిధి పరిమితం.
కాబట్టి గ్లోబల్ మొబైల్ ఫోన్‌లు అన్ని LTE ఫ్రీక్వెన్సీ బ్యాండ్‌లను (450 MHz నుండి 3600 MHz వరకు) కవర్ చేయడానికి ఈ ఇంటర్‌ఫేస్ ఆర్కిటెక్చర్‌ను పునరావృతం చేయాల్సి ఉంటుంది, దీనికి మరిన్ని యాంటెనాలు, మరిన్ని యాంటెన్నా ట్యూనర్‌లు మరియు మరిన్ని ఫిల్టర్‌లు అవసరమవుతాయి, దీని గురించి తరచుగా అడిగే ప్రశ్నలకు మమ్మల్ని తిరిగి తీసుకువస్తారు. భాగాల నకిలీ కారణంగా బహుళ-బ్యాండ్ ఆపరేషన్.
టాబ్లెట్ లేదా ల్యాప్‌టాప్‌లో మరిన్ని యాంటెన్నాలను ఇన్‌స్టాల్ చేయగలిగినప్పటికీ, ఈ సాంకేతికతను స్మార్ట్‌ఫోన్‌లకు అనుకూలంగా చేయడానికి అనుకూలీకరణ మరియు/లేదా సూక్ష్మీకరణలో మరింత పురోగతి అవసరం.
వైర్‌లైన్ టెలిఫోనీ17 ప్రారంభ రోజుల నుండి ఎలక్ట్రికల్ బ్యాలెన్స్‌డ్ డ్యూప్లెక్స్ ఉపయోగించబడింది. టెలిఫోన్ సిస్టమ్‌లో, మైక్రోఫోన్ మరియు ఇయర్‌పీస్ తప్పనిసరిగా టెలిఫోన్ లైన్‌కు కనెక్ట్ చేయబడి ఉండాలి, అయితే వినియోగదారు యొక్క స్వంత వాయిస్ బలహీనమైన ఇన్‌కమింగ్ ఆడియో సిగ్నల్‌ను చెవిటి చేయని విధంగా ఒకదానికొకటి వేరుచేయబడి ఉండాలి. ఎలక్ట్రానిక్ ఫోన్‌లు రాకముందు హైబ్రిడ్ ట్రాన్స్‌ఫార్మర్‌లను ఉపయోగించి ఇది సాధించబడింది.
దిగువ చిత్రంలో చూపిన డ్యూప్లెక్స్ సర్క్యూట్ ట్రాన్స్‌మిషన్ లైన్ యొక్క ఇంపెడెన్స్‌తో సరిపోలడానికి అదే విలువ కలిగిన రెసిస్టర్‌ను ఉపయోగిస్తుంది, తద్వారా మైక్రోఫోన్ నుండి కరెంట్ ట్రాన్స్‌ఫార్మర్‌లోకి ప్రవేశించినప్పుడు విడిపోతుంది మరియు ప్రైమరీ కాయిల్ ద్వారా వ్యతిరేక దిశల్లో ప్రవహిస్తుంది. అయస్కాంత ప్రవాహాలు సమర్థవంతంగా రద్దు చేయబడతాయి మరియు ద్వితీయ కాయిల్‌లో కరెంట్ ప్రేరేపించబడదు, కాబట్టి ద్వితీయ కాయిల్ మైక్రోఫోన్ నుండి వేరుచేయబడుతుంది.
అయినప్పటికీ, మైక్రోఫోన్ నుండి సిగ్నల్ ఇప్పటికీ ఫోన్ లైన్‌కు వెళుతుంది (కొంత నష్టపోయినప్పటికీ), మరియు ఫోన్ లైన్‌లోని ఇన్‌కమింగ్ సిగ్నల్ ఇప్పటికీ స్పీకర్‌కి వెళుతుంది (కొంత నష్టంతో కూడా), అదే ఫోన్ లైన్‌లో టూ-వే కమ్యూనికేషన్‌ని అనుమతిస్తుంది . . మెటల్ వైర్.
రేడియో బ్యాలెన్స్‌డ్ డ్యూప్లెక్సర్ టెలిఫోన్ డ్యూప్లెక్సర్‌ను పోలి ఉంటుంది, అయితే మైక్రోఫోన్, హ్యాండ్‌సెట్ మరియు టెలిఫోన్ వైర్‌లకు బదులుగా, మూర్తి Bలో చూపిన విధంగా వరుసగా ట్రాన్స్‌మిటర్, రిసీవర్ మరియు యాంటెన్నా ఉపయోగించబడతాయి.
రిసీవర్ నుండి ట్రాన్స్‌మిటర్‌ను వేరుచేయడానికి మూడవ మార్గం స్వీయ-జోక్యాన్ని (SI) తొలగించడం, తద్వారా అందుకున్న సిగ్నల్ నుండి ప్రసారం చేయబడిన సిగ్నల్‌ను తీసివేయడం. దశాబ్దాలుగా రాడార్ మరియు ప్రసారాలలో జామింగ్ పద్ధతులు ఉపయోగించబడుతున్నాయి.
ఉదాహరణకు, 1980ల ప్రారంభంలో, ప్లెసీ హాఫ్-డ్యూప్లెక్స్ అనలాగ్ FM మిలిటరీ కమ్యూనికేషన్స్ నెట్‌వర్క్‌లు4-5 పరిధిని విస్తరించడానికి "గ్రౌండ్‌శాట్" అనే SI పరిహారం-ఆధారిత ఉత్పత్తిని అభివృద్ధి చేసి మార్కెట్ చేసింది.
సిస్టమ్ పూర్తి-డ్యూప్లెక్స్ సింగిల్-ఛానల్ రిపీటర్‌గా పని చేస్తుంది, పని ప్రాంతం అంతటా ఉపయోగించే సగం-డ్యూప్లెక్స్ రేడియోల ప్రభావవంతమైన పరిధిని విస్తరిస్తుంది.
స్వల్ప-శ్రేణి కమ్యూనికేషన్‌ల (సెల్యులార్ మరియు Wi-Fi) వైపు మొగ్గు చూపడం వల్ల స్వీయ-జోక్యం అణిచివేతపై ఇటీవల ఆసక్తి ఉంది, ఇది తక్కువ ప్రసార శక్తి మరియు వినియోగదారు వినియోగానికి అధిక శక్తి స్వీకరణ కారణంగా SI అణచివేత సమస్యను మరింత నిర్వహించదగినదిగా చేస్తుంది. . వైర్‌లెస్ యాక్సెస్ మరియు బ్యాక్‌హాల్ అప్లికేషన్‌లు 6-8.
Apple యొక్క iPhone (Qualcomm సహాయంతో) నిస్సందేహంగా ప్రపంచంలోనే అత్యుత్తమ వైర్‌లెస్ మరియు LTE సామర్థ్యాలను కలిగి ఉంది, ఒకే చిప్‌లో 16 LTE బ్యాండ్‌లకు మద్దతు ఇస్తుంది. అంటే GSM మరియు CDMA మార్కెట్‌లను కవర్ చేయడానికి కేవలం రెండు SKUలను మాత్రమే ఉత్పత్తి చేయాల్సి ఉంటుంది.
జోక్య భాగస్వామ్యం లేని డ్యూప్లెక్స్ అప్లికేషన్‌లలో, స్వీయ-జోక్యం అణిచివేత అనేది అప్‌లింక్ మరియు డౌన్‌లింక్ ఒకే స్పెక్ట్రమ్ వనరులను పంచుకోవడానికి అనుమతించడం ద్వారా స్పెక్ట్రమ్ సామర్థ్యాన్ని మెరుగుపరుస్తుంది9,10. FDD కోసం కస్టమ్ డ్యూప్లెక్సర్‌లను రూపొందించడానికి స్వీయ-జోక్యం అణచివేత పద్ధతులు కూడా ఉపయోగించబడతాయి.
రద్దు సాధారణంగా అనేక దశలను కలిగి ఉంటుంది. యాంటెన్నా మరియు ట్రాన్స్‌సీవర్ మధ్య డైరెక్షనల్ నెట్‌వర్క్ ప్రసారం చేయబడిన మరియు అందుకున్న సంకేతాల మధ్య మొదటి స్థాయి విభజనను అందిస్తుంది. రెండవది, అందుకున్న సిగ్నల్‌లో మిగిలిన అంతర్గత శబ్దాన్ని తొలగించడానికి అదనపు అనలాగ్ మరియు డిజిటల్ సిగ్నల్ ప్రాసెసింగ్ ఉపయోగించబడుతుంది. మొదటి దశలో ప్రత్యేక యాంటెన్నా (సేఫ్‌లో వలె), హైబ్రిడ్ ట్రాన్స్‌ఫార్మర్ (క్రింద వివరించబడింది) ఉపయోగించవచ్చు;
వేరు చేయబడిన యాంటెన్నాల సమస్య ఇప్పటికే వివరించబడింది. సర్క్యులేటర్‌లు సాధారణంగా నారోబ్యాండ్‌గా ఉంటాయి, ఎందుకంటే అవి క్రిస్టల్‌లో ఫెర్రో అయస్కాంత ప్రతిధ్వనిని ఉపయోగిస్తాయి. ఈ హైబ్రిడ్ టెక్నాలజీ, లేదా ఎలక్ట్రికల్ బ్యాలెన్స్‌డ్ ఐసోలేషన్ (EBI), బ్రాడ్‌బ్యాండ్ మరియు సంభావ్యంగా చిప్‌లో ఏకీకృతం చేయగల ఆశాజనక సాంకేతికత.
దిగువ చిత్రంలో చూపిన విధంగా, స్మార్ట్ యాంటెన్నా ఫ్రంట్ ఎండ్ డిజైన్ రెండు నారోబ్యాండ్ ట్యూనబుల్ యాంటెన్నాలను ఉపయోగిస్తుంది, ఒకటి ట్రాన్స్‌మిట్ చేయడానికి మరియు ఒకటి స్వీకరించడానికి మరియు ఒక జత తక్కువ-పనితీరు గల కానీ ట్యూనబుల్ డ్యూప్లెక్స్ ఫిల్టర్‌లను ఉపయోగిస్తుంది. వ్యక్తిగత యాంటెన్నాలు వాటి మధ్య ప్రచారం నష్టానికి కొంత నిష్క్రియాత్మక ఐసోలేషన్‌ను అందించడమే కాకుండా, పరిమిత (కానీ ట్యూన్ చేయదగిన) తక్షణ బ్యాండ్‌విడ్త్‌ను కూడా కలిగి ఉంటాయి.
ప్రసారం చేసే యాంటెన్నా ట్రాన్స్‌మిట్ ఫ్రీక్వెన్సీ బ్యాండ్‌లో మాత్రమే ప్రభావవంతంగా పనిచేస్తుంది మరియు స్వీకరించే యాంటెన్నా రిసీవ్ ఫ్రీక్వెన్సీ బ్యాండ్‌లో మాత్రమే ప్రభావవంతంగా పనిచేస్తుంది. ఈ సందర్భంలో, యాంటెన్నా కూడా ఫిల్టర్‌గా పనిచేస్తుంది: వెలుపలి-బ్యాండ్ Tx ఉద్గారాలు ట్రాన్స్మిటింగ్ యాంటెన్నా ద్వారా అటెన్యూట్ చేయబడతాయి మరియు Tx బ్యాండ్‌లో స్వీయ-జోక్యం స్వీకరించే యాంటెన్నా ద్వారా అటెన్యూట్ చేయబడుతుంది.
అందువల్ల, ఆర్కిటెక్చర్‌కు యాంటెన్నా ట్యూన్ చేయాల్సిన అవసరం ఉంది, ఇది యాంటెన్నా ట్యూనింగ్ నెట్‌వర్క్‌ని ఉపయోగించడం ద్వారా సాధించబడుతుంది. యాంటెన్నా ట్యూనింగ్ నెట్‌వర్క్‌లో కొంత అనివార్యమైన చొప్పించే నష్టం ఉంది. అయినప్పటికీ, MEMS18 ట్యూనబుల్ కెపాసిటర్‌లలో ఇటీవలి పురోగతులు ఈ పరికరాల నాణ్యతను గణనీయంగా మెరుగుపరిచాయి, తద్వారా నష్టాలను తగ్గించాయి. Rx చొప్పించే నష్టం సుమారుగా 3 dB, ఇది SAW డ్యూప్లెక్సర్ మరియు స్విచ్ యొక్క మొత్తం నష్టాలతో పోల్చవచ్చు.
యాంటెన్నా-ఆధారిత ఐసోలేషన్ యాంటెన్నా నుండి 25 dB ఐసోలేషన్ మరియు ఫిల్టర్ నుండి 25 dB ఐసోలేషన్‌ను సాధించడానికి MEM3 ట్యూనబుల్ కెపాసిటర్‌ల ఆధారంగా కూడా ట్యూనబుల్ ఫిల్టర్‌తో పూర్తి చేయబడుతుంది. ప్రోటోటైప్‌లు దీనిని సాధించవచ్చని నిరూపించాయి.
అకాడెమియా మరియు పరిశ్రమలోని అనేక పరిశోధనా బృందాలు డ్యూప్లెక్స్ ప్రింటింగ్11–16 కోసం హైబ్రిడ్‌ల వినియోగాన్ని అన్వేషిస్తున్నాయి. ఈ పథకాలు ఒకే యాంటెన్నా నుండి ఏకకాల ప్రసారం మరియు స్వీకరణను అనుమతించడం ద్వారా SIని నిష్క్రియంగా తొలగిస్తాయి, అయితే ట్రాన్స్‌మిటర్ మరియు రిసీవర్‌ను వేరు చేస్తాయి. అవి ప్రకృతిలో బ్రాడ్‌బ్యాండ్ మరియు ఆన్-చిప్‌లో అమలు చేయబడతాయి, మొబైల్ పరికరాలలో ఫ్రీక్వెన్సీ డ్యూప్లెక్సింగ్ కోసం వాటిని ఆకర్షణీయమైన ఎంపికగా చేస్తుంది.
EBIని ఉపయోగించి FDD ట్రాన్స్‌సీవర్‌లను CMOS (కాంప్లిమెంటరీ మెటల్ ఆక్సైడ్ సెమీకండక్టర్) నుండి చొప్పించే నష్టం, నాయిస్ ఫిగర్, రిసీవర్ లీనియరిటీ మరియు సెల్యులార్ అప్లికేషన్‌లకు అనువైన నిరోధించే సప్రెషన్ లక్షణాలతో తయారు చేయవచ్చని ఇటీవలి పురోగతులు చూపిస్తున్నాయి. అయినప్పటికీ, విద్యా మరియు శాస్త్రీయ సాహిత్యంలో అనేక ఉదాహరణలు ప్రదర్శించినట్లుగా, డ్యూప్లెక్స్ ఐసోలేషన్‌ను ప్రభావితం చేసే ప్రాథమిక పరిమితి ఉంది.
రేడియో యాంటెన్నా యొక్క అవరోధం స్థిరంగా ఉండదు, కానీ ఆపరేటింగ్ ఫ్రీక్వెన్సీ (యాంటెన్నా రెసొనెన్స్ కారణంగా) మరియు సమయం (మారుతున్న వాతావరణంతో పరస్పర చర్య కారణంగా) మారుతూ ఉంటుంది. దీనర్థం బ్యాలెన్సింగ్ ఇంపెడెన్స్ తప్పనిసరిగా ట్రాక్ ఇంపెడెన్స్ మార్పులకు అనుగుణంగా ఉండాలి మరియు ఫ్రీక్వెన్సీ డొమైన్‌లో మార్పుల కారణంగా డీకప్లింగ్ బ్యాండ్‌విడ్త్ పరిమితం చేయబడింది13 (మూర్తి 1 చూడండి).
బ్రిస్టల్ విశ్వవిద్యాలయంలో మా పని వాస్తవ ప్రపంచ వినియోగ సందర్భాలలో అవసరమైన పంపడం/స్వీకరించడం ఐసోలేషన్ మరియు నిర్గమాంశను సాధించవచ్చని నిరూపించడానికి ఈ పనితీరు పరిమితులను పరిశోధించడం మరియు పరిష్కరించడంపై దృష్టి సారించింది.
యాంటెన్నా ఇంపెడెన్స్ హెచ్చుతగ్గులను అధిగమించడానికి (ఇది ఐసోలేషన్‌ను తీవ్రంగా ప్రభావితం చేస్తుంది), మా అడాప్టివ్ అల్గోరిథం యాంటెన్నా ఇంపెడెన్స్‌ని నిజ సమయంలో ట్రాక్ చేస్తుంది మరియు వినియోగదారు-చేతి పరస్పర చర్య మరియు హై-స్పీడ్ రోడ్ మరియు రైలుతో సహా వివిధ రకాల డైనమిక్ పరిసరాలలో పనితీరును నిర్వహించవచ్చని పరీక్షలో తేలింది. ప్రయాణం.
అదనంగా, ఫ్రీక్వెన్సీ డొమైన్‌లో పరిమిత యాంటెన్నా మ్యాచింగ్‌ను అధిగమించడానికి, తద్వారా బ్యాండ్‌విడ్త్ మరియు మొత్తం ఐసోలేషన్‌ను పెంచడానికి, మేము ఎలక్ట్రికల్ బ్యాలెన్స్‌డ్ డ్యూప్లెక్సర్‌ను అదనపు యాక్టివ్ SI సప్రెషన్‌తో కలుపుతాము, స్వీయ-జోక్యాన్ని మరింత అణిచివేసేందుకు అణచివేత సిగ్నల్‌ను రూపొందించడానికి రెండవ ట్రాన్స్‌మిటర్‌ను ఉపయోగిస్తాము. (చిత్రం 2 చూడండి).
మా టెస్ట్‌బెడ్ నుండి ఫలితాలు ప్రోత్సాహకరంగా ఉన్నాయి: EBDతో కలిపినప్పుడు, సక్రియ సాంకేతికత మూర్తి 3లో చూపిన విధంగా ప్రసారాన్ని మరియు ఐసోలేషన్‌ను గణనీయంగా మెరుగుపరుస్తుంది.
మా చివరి ప్రయోగశాల సెటప్ తక్కువ-ధర మొబైల్ పరికర భాగాలను (సెల్ ఫోన్ పవర్ యాంప్లిఫైయర్‌లు మరియు యాంటెన్నాలు) ఉపయోగిస్తుంది, ఇది మొబైల్ ఫోన్ అమలులకు ప్రతినిధిగా చేస్తుంది. అంతేకాకుండా, ఈ రకమైన రెండు-దశల స్వీయ-జోక్యం తిరస్కరణ తక్కువ-ధర, వాణిజ్య-స్థాయి పరికరాలను ఉపయోగిస్తున్నప్పుడు కూడా, అప్‌లింక్ మరియు డౌన్‌లింక్ ఫ్రీక్వెన్సీ బ్యాండ్‌లలో అవసరమైన డ్యూప్లెక్స్ ఐసోలేషన్‌ను అందించగలదని మా కొలతలు చూపిస్తున్నాయి.
సెల్యులార్ పరికరం దాని గరిష్ట పరిధిలో పొందే సిగ్నల్ బలం తప్పనిసరిగా అది ప్రసారం చేసే సిగ్నల్ బలం కంటే 12 ఆర్డర్‌లు తక్కువగా ఉండాలి. టైమ్ డివిజన్ డ్యూప్లెక్స్ (TDD)లో, డ్యూప్లెక్స్ సర్క్యూట్ అనేది యాంటెన్నాను ట్రాన్స్‌మిటర్ లేదా రిసీవర్‌కి కనెక్ట్ చేసే స్విచ్, కాబట్టి TDDలోని డ్యూప్లెక్సర్ ఒక సాధారణ స్విచ్. FDDలో, ట్రాన్స్‌మిటర్ మరియు రిసీవర్ ఏకకాలంలో పనిచేస్తాయి మరియు ట్రాన్స్‌మిటర్ యొక్క బలమైన సిగ్నల్ నుండి రిసీవర్‌ను వేరుచేయడానికి డ్యూప్లెక్సర్ ఫిల్టర్‌లను ఉపయోగిస్తుంది.
సెల్యులార్ FDD ఫ్రంట్ ఎండ్‌లోని డ్యూప్లెక్సర్ Tx సిగ్నల్‌లతో రిసీవర్‌ను ఓవర్‌లోడ్ చేయడాన్ని నిరోధించడానికి అప్‌లింక్ బ్యాండ్‌లో >~50 dB ఐసోలేషన్‌ను అందిస్తుంది మరియు బ్యాండ్ వెలుపల ప్రసారాన్ని నిరోధించడానికి డౌన్‌లింక్ బ్యాండ్‌లో >~50 dB ఐసోలేషన్‌ను అందిస్తుంది. రిసీవర్ సున్నితత్వం తగ్గింది. Rx బ్యాండ్‌లో, ట్రాన్స్‌మిట్ మరియు రిసీవ్ పాత్‌లలో నష్టాలు తక్కువగా ఉంటాయి.
ఈ తక్కువ-నష్టం, అధిక-ఐసోలేషన్ అవసరాలు, పౌనఃపున్యాలు కొన్ని శాతం మాత్రమే వేరు చేయబడతాయి, అధిక-Q వడపోత అవసరం, ఇది ఇప్పటివరకు ఉపరితల శబ్ద తరంగం (SAW) లేదా బాడీ అకౌస్టిక్ వేవ్ (BAW) పరికరాలను ఉపయోగించి మాత్రమే సాధించబడుతుంది.
సాంకేతికత అభివృద్ధి చెందుతూనే ఉంది, పెద్ద సంఖ్యలో పరికరాలు అవసరమవుతాయి, బహుళ-బ్యాండ్ ఆపరేషన్ అంటే ప్రతి బ్యాండ్‌కి ప్రత్యేక ఆఫ్-చిప్ డ్యూప్లెక్స్ ఫిల్టర్‌ని సూచిస్తుంది, ఫిగర్ Aలో చూపినట్లుగా. అన్ని స్విచ్‌లు మరియు రూటర్‌లు కూడా దీనితో అదనపు కార్యాచరణను జోడిస్తాయి. పనితీరు జరిమానాలు మరియు ట్రేడ్-ఆఫ్‌లు.
ప్రస్తుత సాంకేతికత ఆధారంగా సరసమైన గ్లోబల్ ఫోన్‌లను తయారు చేయడం చాలా కష్టం. ఫలితంగా వచ్చే రేడియో ఆర్కిటెక్చర్ చాలా పెద్దది, నష్టపోయేది మరియు ఖరీదైనది. తయారీదారులు వివిధ ప్రాంతాలలో అవసరమయ్యే విభిన్న బ్యాండ్‌ల కలయికల కోసం బహుళ ఉత్పత్తి వేరియంట్‌లను సృష్టించాలి, అపరిమిత గ్లోబల్ LTE రోమింగ్ కష్టతరం చేస్తుంది. GSM యొక్క ఆధిపత్యానికి దారితీసిన స్కేల్ యొక్క ఆర్థిక వ్యవస్థలు సాధించడం చాలా కష్టంగా మారుతున్నాయి.
అధిక డేటా స్పీడ్ మొబైల్ సేవలకు పెరుగుతున్న డిమాండ్ 50 ఫ్రీక్వెన్సీ బ్యాండ్‌లలో 4G మొబైల్ నెట్‌వర్క్‌ల విస్తరణకు దారితీసింది, 5G పూర్తిగా నిర్వచించబడింది మరియు విస్తృతంగా అమలు చేయబడినందున మరిన్ని బ్యాండ్‌లు రానున్నాయి. RF ఇంటర్‌ఫేస్ యొక్క సంక్లిష్టత కారణంగా, ప్రస్తుత ఫిల్టర్-ఆధారిత సాంకేతికతలను ఉపయోగించి ఒకే పరికరంలో వీటన్నింటినీ కవర్ చేయడం సాధ్యం కాదు, కాబట్టి అనుకూలీకరించదగిన మరియు పునర్నిర్మించదగిన RF సర్క్యూట్‌లు అవసరం.
ఆదర్శవంతంగా, డ్యూప్లెక్స్ సమస్యను పరిష్కరించడానికి కొత్త విధానం అవసరం, బహుశా ట్యూన్ చేయదగిన ఫిల్టర్‌లు లేదా స్వీయ-జోక్యం అణచివేత లేదా రెండింటి కలయిక ఆధారంగా.
ధర, పరిమాణం, పనితీరు మరియు సామర్థ్యం వంటి అనేక డిమాండ్‌లను తీర్చగల ఏకైక విధానాన్ని మేము ఇంకా కలిగి లేనప్పటికీ, బహుశా పజిల్ ముక్కలు కొన్ని సంవత్సరాలలో కలిసి మీ జేబులో చేరవచ్చు.
SI అణచివేతతో EBD వంటి సాంకేతికతలు ఒకేసారి రెండు దిశలలో ఒకే పౌనఃపున్యాన్ని ఉపయోగించే అవకాశాన్ని తెరవగలవు, ఇది స్పెక్ట్రల్ సామర్థ్యాన్ని గణనీయంగా మెరుగుపరుస్తుంది.