الشبكة اليمنية للعلوم والبيئة (يمن ساينس) موقع يهتم بأخبار العلوم والتكنولوجيا والصحة والبيئة والسكان
مقالات مشابهة
تمكّن فريق بحثي من معهد “ساينس طوكيو” في اليابان من تحقيق إنجاز تقني بارز عبر تطوير ثلاث تقنيات تصميمية مبتكرة تعزز أداء المرسلات اللاسلكية، مما يرفع كفاءة الطاقة ومعدلات نقل البيانات بشكل متزامن. ويأتي هذا الابتكار استجابةً للحاجة المتزايدة إلى سرعة الاتصال وكفاءة الطاقة، ما يسهم في تسريع انتشار الأجهزة اللاسلكية وتحسين جودة الحياة الحديثة.
نحو مستقبل أكثر ذكاءً في الاتصالات اللاسلكية
يتطلب دمج الذكاء الاصطناعي في حياتنا اليومية تشغيل الأجهزة الإلكترونية بشكل مترابط عبر تقنيات إنترنت الأشياء (IoT)، مما يفرض طلبًا هائلًا على الاتصالات اللاسلكية. وتلعب المرسلات اللاسلكية، التي تنقل البيانات عبر الموجات الراديوية، دورًا حاسمًا في هذه العملية، خاصةً وأن معظم أجهزة إنترنت الأشياء تعتمد على البطاريات، ما يستدعي تطوير حلول أكثر كفاءة في استهلاك الطاقة. كما أن معالجة الذكاء الاصطناعي للبيانات بكميات متزايدة تتطلب معدلات نقل بيانات أعلى، مما يدفع عجلة الابتكار نحو تطوير مجتمعات أكثر ذكاءً.
تعتمد العديد من المرسلات الرقمية الحديثة على تصميم يُعرف بـ”المرسلات القطبية الرقمية”، حيث يتم تمثيل البيانات بإحداثيات قطبية تشمل السعة والطور، قبل إرسالها عبر موجات الراديو. غير أن هذه العملية تعتمد بشكل كبير على وحدة حسابية تُعرف باسم “حاسوب دوران الإحداثيات الرقمية” (CORDIC)، التي تستهلك طاقة عالية وتتطلب دوائر إلكترونية متعددة لتحليل الإشارات، ما يؤثر على كفاءة الطاقة ويحد من قدرة المرسلات على تحقيق معدلات بيانات أعلى.
ثورة هندسية جديدة في تصميم المرسلات الرقمية
في دراسة حديثة، قاد البروفيسور كينيتشي أوكادا وفريقه في “ساينس طوكيو” بحثًا مكثفًا لتجاوز هذه التحديات، حيث طوروا بنية جديدة للمرسلات القطبية الرقمية لا تعتمد على CORDIC، مما أدى إلى تحسين كفاءة الطاقة وزيادة معدلات نقل البيانات بشكل ملحوظ. وقد نُشرت نتائج هذا البحث في وقائع مؤتمر الدوائر الصلبة الدولي IEEE ISSCC لعام 2025.
وأوضح أوكادا أن التقنية الأولى التي طوّرها الفريق تعتمد على تعديل دلتا-سيغما (DSM) لإعادة ترميز البيانات المدخلة دون الحاجة إلى حساب الإحداثيات القطبية التقليدية. حيث يتم تحويل الإشارات إلى مستوى ثلاثي، مما يسمح باستخدام جدول بحث مبسط يضم تسع حالات فقط لتحديد السعة والطور، وهو ما يقلل استهلاك الطاقة ويضمن دقة الإشارة.
أما التقنية الثانية، فتعمل على تحسين خطية تعديل السعة من خلال تقليل عدد مستويات الإشارة إلى مستوى واحد فقط، مما يمنع حدوث ضوضاء داخل النطاق ويضمن تحقيق أداء طاقة عالي الكفاءة.
أما التقنية الثالثة، فتتيح ضبط الطور بدقة باستخدام ترميز ثلاثي بتات فقط، مما يقلل التعقيد ويتيح توليد إشارات طور دقيقة دون الحاجة إلى معايرات معقدة تستهلك الطاقة.
نتائج واعدة تمهّد لمستقبل واعد في تقنيات الاتصالات
قام الفريق باختبار تقنياتهم الجديدة من خلال تصنيع نموذج أولي للمرسل الرقمي باستخدام تقنية تصنيع 65 نانومتر CMOS، ومقارنتها بأحدث التصاميم الحالية. وأسفرت النتائج عن تحقيق كفاءة طاقة ومعدلات بيانات من بين الأفضل في فئة المرسلات اللاسلكية الرقمية، دون التضحية بأي من الميزتين.
واختتم أوكادا حديثه قائلاً: “بفضل هندسة المرسل القطبي الرقمي الخالية من CORDIC، نجحنا في تحقيق توازن مثالي بين كفاءة الطاقة ومعدلات البيانات، ما يفتح آفاقًا واسعة لاستخدامات متعددة في عالم الاتصالات اللاسلكية.”
يعدّ هذا الابتكار خطوة مهمة نحو تطوير مرسلات أكثر كفاءة، مما يعزز الأداء في العديد من التطبيقات التي تعتمد على تقنيات الاتصالات الحديثة، مثل شبكات الجيل الخامس والاتصالات اللاسلكية المتقدمة. وقد تم تنفيذ هذا البحث بدعم من المعهد الوطني لتكنولوجيا المعلومات والاتصالات (NICT) في اليابان.
