Stora intelligenta ytor

Dagens avancerade uppkopplade system har inneburit en starkt ökad konkurrens om frekvensutrymme. En begränsning av den tillgängliga bandbredden skapar i sin tur problem för vidare utveckling av trådlösa kommunikationssystem. Vid Lunds universitet försöker man möta den utmaningen.

I deras forskning vill de utnyttja även den spatiala domänen, själva rummet, som komplement till frekvensdomänen som är på väg att bli full.
– Vi har tidigare utvecklat Massive MIMO, en teknik som idag är en del av 5G-standarden och använder flera antenner vid både sändaren och mottagaren för ökad prestanda hos radiolänken. 2016 tog vi ett rejält tankemässigt kliv för att utveckla den tekniken vidare. I stället för en stor så kallad antennarray vill vi täcka stora ytor med många små antennelement, gärna ytor på olika väggar i rummet för en konstruktiv samverkan. Sådana kan på sikt exempelvis vara en del av tapeten, förklarar Ove Edfors, professor inom området Radiosystem vid Lunds universitet.

Förstärker signalerna
Fördelarna är att genom antennelementens samverkan i rummet kan man förstärka inkommande radiosignaler och därmed minska behovet av att hitta mer bandbredd vid högre frekvenser.
– Grundtekniken i ett sådant system utgår från att man kan styra signaler till olika mottagningspunkter i rummet, att skapa en kombination av destruktiv och konstruktiv interferens, förklarar Lina Tinnerberg, som arbetat med ett prototypsystem och till hösten förväntas bli doktorand inom projektet.
Om varje mottagande enhet får en egen signal kan bandbredden utnyttjas mer optimalt då den inte behöver delas upp mellan de mottagande enheterna.
– Det innebär att man kan använda lägre frekvenser, vilket i sin tur innebär att man kan använda billigare teknik. Målet med forskningsprojektet är att komma fram till hur ett system med stora intelligenta ytor kan byggas mest effektivt med så låg hårdvarukostnad som möjligt, berättar Ove Edfors.

Samprocessa data en utmaning
Forskningen i projektet kommer att fokusera på de förutsättningar som krävs för att använda den spatiala domänen, rummet, som en förstärkning av signalerna.
– Bland annat handlar det om att digitalt processa data vid varje antennelement. Men den största utmaningen är kanske att få antennelementen att utbyta och samprocessa data, avslutar Lina Tinnerberg.