Trong cuộc đua toàn cầu hướng tới 6G, Nga đang lựa chọn một hướng đi nền tảng: làm chủ bộ tạo dạng tín hiệu - thành phần cốt lõi quyết định tốc độ, độ ổn định và hiệu quả năng lượng của mạng di động thế hệ mới. Dự án khoa học tại tỉnh Vladimir không chỉ phục vụ 5G hiện nay mà còn được thiết kế sẵn cho các tiêu chuẩn 6G trong tương lai...

Cuộc cạnh tranh công nghệ viễn thông toàn cầu đang bước sang giai đoạn then chốt, khi các quốc gia lớn đồng loạt đẩy mạnh nghiên cứu mạng 6G. Nếu như các thế hệ trước chủ yếu tập trung vào mở rộng băng thông và vùng phủ sóng, thì với 5G và đặc biệt là 6G, chất lượng phần cứng lõi đang trở thành yếu tố quyết định. Trong bối cảnh đó, Nga vừa khởi động một dự án nghiên cứu nhằm phát triển bộ tạo dạng tín hiệu nhiễu thấp - được ví như “trái tim” của mọi hệ thống thông tin vô tuyến hiện đại.

Theo hãng thông tấn TASS, dự án đang được triển khai tại tỉnh Vladimir, với thời gian thực hiện kéo dài hai năm và đã nhận được tài trợ từ Quỹ Khoa học Nga (RSF). Mục tiêu là tạo ra các giải pháp phần cứng có thể đáp ứng đồng thời yêu cầu của mạng 5G hiện tại và những tiêu chuẩn khắt khe hơn của 6G trong tương lai.

“TRÁI TIM” QUYẾT ĐỊNH HIỆU NĂNG MẠNG DI ĐỘNG

Trong kiến trúc của một trạm gốc di động, bộ tạo dạng tín hiệu đóng vai trò trung tâm. Đây là khối điện tử xác lập các tham số của tín hiệu được phát ra qua ăng-ten, trong đó mã hóa toàn bộ dữ liệu người dùng - từ video trực tuyến, hình ảnh độ phân giải cao cho tới các gói dữ liệu điều khiển của Internet vạn vật (IoT).

Theo ông Kirill Yakimenko, Phó Giáo sư Bộ môn Vô tuyến điện, Viện Murom - chi nhánh của Đại học Quốc gia Vladimir, mức nhiễu nội tại của bộ tạo dạng tín hiệu có ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu năng của toàn bộ mạng. “Bộ tạo dạng tín hiệu là ‘trái tim’ của mọi hệ thống vô tuyến. Mức nhiễu nội tại của nó càng thấp thì khả năng chống nhiễu của hệ thống càng cao, tốc độ truyền dữ liệu càng lớn và chất lượng kết nối càng ổn định”, ông Yakimenko nhấn mạnh.

Với mạng 5G, yêu cầu này đặc biệt cấp thiết. Các mạng thế hệ mới phải xử lý đồng thời khối lượng dữ liệu khổng lồ, hỗ trợ các dịch vụ thời gian thực, công nghiệp số (digital industry) và Internet vạn vật (IoT), đồng thời hoạt động trong môi trường đô thị dày đặc - nơi mức nhiễu điện từ liên tục gia tăng do sự bùng nổ của thiết bị thông minh.

Điểm đáng chú ý của dự án tại Nga là tư duy “thiết kế cho tương lai”. Thay vì chỉ tối ưu cho 5G, các nhà nghiên cứu đã tích hợp ngay từ đầu những yêu cầu đặc trưng cho mạng 6G, bao gồm việc làm việc ở dải tần cao hơn, mật độ kênh lớn hơn và các tiêu chí nghiêm ngặt hơn về hiệu quả năng lượng.

Theo nhóm nghiên cứu, cách tiếp cận này hướng tới việc tạo ra một giải pháp phần cứng mang tính đa dụng, có thể ứng dụng cho cả hạ tầng viễn thông hiện tại lẫn các mạng di động trong tương lai. Nhờ đó, khi các tiêu chuẩn 6G được hoàn thiện và thương mại hóa, thời gian chuyển đổi công nghệ có thể được rút ngắn đáng kể.

Dự án được chia thành hai giai đoạn rõ ràng. Năm đầu tiên tập trung vào nghiên cứu lý thuyết và công bố khoa học, trong khi năm thứ hai sẽ dành cho việc thiết kế mô hình và chế tạo mẫu thử nghiệm trong phòng thí nghiệm. Dự án được triển khai bởi một nhóm nghiên cứu chuyên trách, trong đó có sự tham gia của các học viên cao học, phản ánh định hướng gắn đào tạo nhân lực công nghệ cao với nghiên cứu ứng dụng của Nga.

GIẢM NHIỄU, TĂNG HIỆU QUẢ NĂNG LƯỢNG: KHÔNG CHỈ LÀ VIỄN THÔNG

Nghiên cứu về các bộ tạo dạng tín hiệu nhiễu thấp hiện đang được triển khai mạnh mẽ tại nhiều quốc gia, từ Trung Quốc, Mỹ cho tới châu Âu. Tuy nhiên, nhóm nghiên cứu tại Đại học Quốc gia Vladimir cho biết họ đang theo đuổi một hướng tiếp cận kỹ thuật riêng.

Cụ thể, giải pháp mới dựa trên việc sử dụng các thành phần phổ trong các vùng Nyquist cao, qua đó giúp giảm mức nhiễu pha và đồng thời cải thiện hiệu quả năng lượng của bộ tạo dạng tín hiệu. Đây là yếu tố đặc biệt quan trọng đối với các trạm gốc 5G, vốn phải hoạt động liên tục trong điều kiện tải cao và tiêu thụ lượng điện năng lớn.

Theo các nhà khoa học, việc tối ưu hiệu quả năng lượng không chỉ giúp giảm chi phí vận hành mạng, mà còn có ý nghĩa chiến lược trong bối cảnh các quốc gia ngày càng chú trọng tới phát triển hạ tầng số bền vững, tiết kiệm tài nguyên.

Mặc dù trọng tâm của dự án là các hệ thống thông tin di động thế hệ mới, phạm vi ứng dụng của các bộ tạo dạng tín hiệu nhiễu thấp rộng hơn nhiều. Những thiết bị này có thể được sử dụng trong radar, thiết bị đo lường chính xác, hệ thống viễn thám Trái đất và nhiều lĩnh vực khác của kỹ thuật vô tuyến hiện đại.

Mức nhiễu pha thấp giúp cải thiện các chỉ tiêu kỹ thuật - chiến thuật của mọi hệ thống vô tuyến, từ việc tăng tầm hoạt động, nâng cao khả năng chống nhiễu cho tới cải thiện độ chính xác đo lường. Theo ông Yakimenko, ở khía cạnh này, dự án mang tính đa dụng, và các kết quả nghiên cứu có thể được các kỹ sư ứng dụng rộng rãi khi thiết kế các hệ thống vô tuyến trong tương lai.

Trong bối cảnh cạnh tranh công nghệ toàn cầu ngày càng gay gắt, việc làm chủ các khối phần cứng nền tảng như bộ tạo dạng tín hiệu không chỉ mang ý nghĩa khoa học thuần túy. Đối với Nga, đây còn là bước đi chiến lược nhằm tăng cường năng lực tự chủ công nghệ trong lĩnh vực viễn thông - một trong những trụ cột của nền kinh tế số.

Khi 6G được kỳ vọng sẽ không chỉ là mạng di động mà còn là hạ tầng cho trí tuệ nhân tạo (AI), công nghiệp thông minh và các hệ thống tự hành, những đột phá ở cấp độ “trái tim” phần cứng như bộ tạo dạng tín hiệu sẽ đóng vai trò quyết định. Dự án tại tỉnh Vladimir vì thế không chỉ phản ánh nỗ lực khoa học, mà còn cho thấy cách Nga đang chuẩn bị cho cuộc chơi công nghệ của thập kỷ tới.