Fig. 1. Ankomstvinkel (AoA) -uppskattning vid lågfrekvens (2,45 GHz). Uppsättningen inkluderar en antennuppsättning av 4 element. Vi använder algoritmen MUSIC för att uppskatta AoA för den mottagna signalen. Kredit:© IMDEA Networks Institute
Framtida höghastighetskommunikationsnätverk baserade på millimetervåg (30-300GHz) teknik kommer att vara mer robusta och effektiva för att leverera extremt hög hastighet, högkvalitativ video, och multimediainnehåll och tjänster tack vare resultaten av ett banbrytande forskningsprojekt. Det nyligen avslutade projektet var ett samarbete mellan Huawei Technologies och IMDEA Networks Institute, det Madridbaserade forskningsorganet som är banbrytande för många tekniker som används i det nya 5G-landskapet.
Dr Joerg Widmer, huvudutredaren om projektet och forskningschef på IMDEA Networks, beskriver utmaningen som hans grupp tog sig an. "En signals vägförlust ökar avsevärt med dess frekvens. Så, högfrekvent kommunikation (HF), som millimetervågsystem som erbjuder den hastighet och kapacitet som 5G- och 802.11ad-standard Wi-Fi-nätverk kräver, kräver riktade antenner för att övervinna den resulterande dämpningen. Detta resulterar i höga signalomkostnader, eftersom båda ändarna av kommunikationen kontinuerligt måste uppdatera sin antennstyrning när noder rör sig och blockeringar avbryter siktlinjen. Dessa problem undviks i lågfrekventa (LF) nätverk, med sin rika flervägsmiljö och mycket lägre dämpningshastigheter."
"Vi har undersökt hur man använder lågfrekventa band för att härleda kanalkarakteristiken för högfrekventa millimetervågsband och för att stödja nätverket när det gäller strålspårning, uppskattning av ankomstvinkel, och platsinformation. Genom att studera detta tillvägagångssätt och andra LF-HF-kanalkorrelationer som kan göra det möjligt för LF att hjälpa HF, Vi har kunnat utveckla tekniker som förbättrar prestandan i millimetervågsbandet och minskar den styrning som krävs för att driva nätverket. Vi visade att de mekanismer och algoritmer vi utvecklat fungerar inte bara i teorin utan också i verkliga trådlösa nätverksmiljöer under projektets utvärderingsfas. "
Widmer är tydlig med betydelsen av projektet. "Såvitt jag vet, detta var första gången som dessa två system har studerats tillsammans, grundlig. Vårt team av experter uppnådde några riktigt intressanta resultat, utveckla tekniker som gör det möjligt för operatörer att förbättra sina prestanda i millimetervågsbandet och därigenom minska den kontrollomkostnad de behöver för att driva sina nuvarande och framtida nätverk. Vårt arbete har redan resulterat i två patentansökningar, med en tredjedel som för närvarande utvärderas för lönsamhet."
Fig. 2. Vinkelprofilkorrelation beroende på antalet antenner som används (16 antenner i denna figur). Upphovsman:© IMDEA Networks Institute
Fig. 3. Vinkelprofiler för LF och HF. Grafen visar intensiteten hos mottagen signal beroende på vinkeln för varje punkt. Också, det ingår korrelationen mellan vinkelprofilerna vid de två undersökta frekvensbanden. Upphovsman:© IMDEA Networks Institute
"En av de viktigaste utmaningarna var att studera kanalkorrelationen som kan göra det möjligt för LF att hjälpa HF, "fortsätter Widmer." Vi var tvungna att överväga många variabler i denna studie, som scenarierna, kraft, och fördröjning av signalen, antal vägar, och antalet antenner för varje system. IMDEA Networks team bestod av forskare med bakgrund i matematik, programmeringsspråk, materialfysik, radiofrekvensutbredning och kommunikationsstandarder. Tillämpningen av denna mångfald av expertkunskaper, med den rikedom av tekniska resurser som står till vårt förfogande, alla hjälpte till att säkerställa vår framgång för att uppnå våra mål för detta projekt. "
