Un grupo de investigadores del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), junto con otras instituciones académicas, ha diseñado un novedoso chip transmisor que mejora significativamente la eficiencia energética de las comunicaciones inalámbricas, lo que podría aumentar el alcance y la duración de la batería de un dispositivo IoT conectado. Su enfoque emplea un esquema de modulación único para codificar datos digitales en una señal inalámbrica, lo que reduce la cantidad de errores en la transmisión y conduce a comunicaciones más confiables.
El sistema compacto y flexible podría incorporarse a los dispositivos de IoT existentes para proporcionar ganancias inmediatas y, al mismo tiempo, satisfacer los requisitos de eficiencia más estrictos de las futuras tecnologías 6G. La versatilidad del chip podría hacerlo adecuado para una variedad de aplicaciones que requieren una gestión cuidadosa de la energía para las comunicaciones, como sensores industriales que monitorizan continuamente las condiciones de la fábrica y electrodomésticos inteligentes que proporcionan notificaciones en tiempo real.
Los transmisores tradicionales transmiten señales con una distribución uniforme mediante la creación de un patrón uniforme de símbolos, lo que ayuda a evitar interferencias. Sin embargo, esta estructura uniforme carece de adaptabilidad y puede resultar ineficiente, ya que las condiciones del canal inalámbrico son dinámicas y suelen cambiar rápidamente. Como alternativa, los esquemas de modulación óptimos siguen un patrón no uniforme que puede adaptarse a las condiciones cambiantes del canal, maximizando la cantidad de datos transmitidos y minimizando el uso de energía.
Si bien la modulación óptima puede ser más eficiente energéticamente, también es más susceptible a errores, especialmente en entornos inalámbricos saturados. Cuando las señales no tienen una longitud uniforme, puede resultar más difícil para el receptor distinguir entre los símbolos y el ruido que se introduce en la transmisión.
Algoritmo de decodificación universal Grand
Para superar este problema, el transmisor MIT agrega una pequeña cantidad de relleno, en forma de bits adicionales entre símbolos, para que cada transmisión tenga la misma longitud. Esto ayuda al receptor a identificar el inicio y el final de cada transmisión, evitando la interpretación errónea del mensaje. Además, el dispositivo se beneficia de las ventajas de eficiencia energética que ofrece el uso de un esquema de modulación óptimo y no uniforme.
Este enfoque funciona gracias a una técnica que los investigadores desarrollaron previamente, conocida como Grand, que es un algoritmo de decodificación universal que descifra cualquier código adivinando el ruido que afectó la transmisión. En el caso del transmisor, los investigadores emplean un algoritmo inspirado en Grand para ajustar la longitud de la transmisión recibida, calculando los bits adicionales añadidos. De esta forma, el receptor puede reconstruir eficazmente el mensaje original.
Reducción de los errores en la transmisión de datos
Como resultado, el nuevo chip, que tiene una arquitectura compacta que permite a los investigadores integrar métodos adicionales para aumentar la eficiencia, permitió transmisiones con solo alrededor de una cuarta parte de la cantidad de error de señal de los métodos que utilizan modulación óptima. El dispositivo también logró índices de error significativamente más bajos que los transmisores que utilizan modulación tradicional.
Esta innovadora arquitectura podría utilizarse para mejorar la eficiencia energética y la confiabilidad de los dispositivos de comunicación inalámbrica actuales, y al mismo tiempo ofrece la flexibilidad de incorporarse en dispositivos futuros que empleen una modulación óptima.
A continuación, los investigadores quieren adaptar su enfoque para aprovechar técnicas adicionales que podrían aumentar la eficiencia y reducir las tasas de error en las transmisiones inalámbricas.