6GOPENVERSO-NET: Un prototipo de enlace sub-THz para aplicaciones XR
La realidad extendida (XR) puede proporcionar tecnologías y experiencias inmersivas al combinar los mundos físico y virtual mediante un procesamiento de video extenso y una fusión de datos, convirtiéndose en uno de los habilitadores más destacados de los servicios 6G, tales como juegos/entretenimiento inmersivo, telesalud, aprendizaje y comunicaciones inmersivas, y teleconferencias holográficas. Sin embargo, XR requiere tasas de datos muy altas, sincronización precisa para video 3D y estrictas limitaciones de latencia, entre otros, y las mejoras en términos de fiabilidad, latencia y consumo energético introducidas por la evolución de los sistemas 5G a través de las versiones 15 y 16 no están alineadas con las necesidades específicas de las aplicaciones XR.
Las bandas de alta frecuencia, como el rango de terahercios (THz) (0,1–10 THz), ofrecen anchos de banda mucho más grandes y capacidades de sensado integradas, lo que facilita el desarrollo de aplicaciones emergentes como XR. Además, el desarrollo de tecnologías de Comunicación y Sensado Integrados (ISAC), que abarcan funcionalidades tanto de comunicación como de sensado, genera sinergias y mejora el rendimiento del sistema, lo que resulta particularmente atractivo para XR.
El diseño y desarrollo del prototipo de enlace sub-THz demuestra que se puede desplegar infraestructura asequible para respaldar los servicios futuros de 6G. Este sistema ISAC realiza capacidades de radar y transmisión de datos a muy alta velocidad basándose en componentes comerciales de bajo costo (COTS), lo que reduce significativamente el costo en comparación con las soluciones monolíticas de proveedores tradicionales.
El siguiente diagrama muestra los bloques del sistema. Tanto el transmisor como el receptor basados en OFDM han sido desarrollados e implementados en la misma plataforma RFSoC, para evitar problemas de sincronización. Se ha adaptado una forma de onda OFDM convencional a las especificaciones del proyecto para incluir detección de objetos y movimiento. La IF (frecuencia intermedia), diseñada e implementada durante la ejecución del proyecto, pasa las señales baseband a los convertidores sub-THz, que operan a 91.525 GHz. Como el sistema requiere un ancho de banda grande de más de 1,5 GHz, se combinan cuatro flujos de señales de 400 MHz para formar el flujo total, evitando desafíos adicionales de procesamiento. El subsistema de procesamiento radar procesa la señal recibida y proporciona información de detección, mientras que los datos de comunicación pueden ser procesados por capas superiores.
Validación de caso de uso
El prototipo fue validado en las instalaciones de Gradiant a través de la detección de objetivos estáticos y en movimiento. En cuanto a la detección de objetivos estáticos, el sistema detectó correctamente una caja metálica y una columna ubicadas a 4,75 m y 3,1 m respectivamente de las antenas. Al realizar un análisis de rango-Doppler, se observó que ambos objetos fueron detectados correctamente a la distancia adecuada.
El sistema radar también puede detectar movimientos lentos de hasta 1 cm/s. Así, se puede detectar a una persona respirando dentro del alcance de la señal transmitida al identificar el movimiento periódico del pecho. Este movimiento también puede ser detectado mediante el monitoreo de los cambios de fase en la señal recibida, cuya fase cambia positivamente cuando el pecho se mueve hacia el radar y negativamente cuando se aleja. En este vídeo puedes ver con más detalles sobre los resultados del caso de uso.
Financiado por el Ministerio para la Transformación Digital y de la Función Pública y la Unión Europea-NextGenerationEU en el marco del Plan de Recuperación, Transformación y Resiliencia del Gobierno de España.
