Världspremiär för antennsystem som löser mobil flaskhals

Svenska och amerikanska forskare har upptäckt ett helt nytt sätt att styra radiovågorna till och från våra telefoner och andra uppkopplade apparater som drastiskt kan öka kommunikationskapaciteten. Genom att förse basstationerna, som är den enhet som har koll och styr all trådlös digital kommunikation, med hundra antenner istället för dagens fyra kan de bli tio till hundra gånger effektivare. Billigare telefoni och trådlös kommunikation kan bli en följdeffekt.  

Världspremiären för att testa tekniken för realtidskommunikation i skarpt läge sker vid Lunds Tekniska Högskola, som länge legat i frontlinjen inom detta forskningsområde. Till sin hjälp har de en nyligen specialbeställd utrustning i mångmiljonklassen.

-          Hela idén är att göra telefonerna enklare och låta basstationerna ta en större del av jobbet. Den viktigaste förändringen är att basstationerna får fler antenner, från dagens två eller fyra till runt hundra antenner, berättar Fredrik Tufvesson, forskare i kommunikationsteknologi vid LTH, Lunds universitet.

-          I framtiden kanske vi även kommer att se ett par hundra antenner. Tanken är att de ska vara så små och billiga att de kan bytas ut som en glödlampa. Går en sönder märks det inte så mycket och det är bara att skruva i en ny.

Det här multiantennsystemet kallas massiv MIMO, Multiple Input Multiple Output. Tekniken är ett av de hetaste alternativen för nästa generations mobilsystem och kommer alltså nu för första gången att testas under verkliga förhållanden.

För att nätverken ska klara MIMO-tekniken krävs avancerade algoritmer, alltså datorkraft, som styr sig­nalen från basstationernas antenner till de platser där mobilerna för tillfället befinner sig. Eftersom 5G och kommande WIFI-nät är annorlunda byggda än dagens 3G- eller 4G-nät kan de klara detta.

-          Dessutom vet vi mycket mer om hur radiovågor beter sig idag jämfört med för några år sedan. Det innebär att vi kan packa frekvensutrymmet med många fler dataströmmar utan att de stör varandra, säger han.

En av de stora utgiftsposterna för många operatörer är idag frekvensbandet. Varje operatör får sig tilldelat ett frekvensområde, inom vilket de försöker trycka in så många användare som möjligt.  För operatörerna innebär detta att de får plats med tio gånger fler strömmar.

I sommar förväntar sig forskarna kunna visa att MIMO-tekniken är ett koncept för mobil kommunikation som inte bara funkar i labbet utan också i verkligheten. Om fem till tio år gissar Fredrik Tufvesson att tekniken kan finnas på marknaden, beroende på standardiseringsprocesser och hur snabbt man kan få fram billig och effektiv elektronik.

Kristina Lindgärde

MIMO, Multiple Input Multiple Output, innebär att både sändare (t ex basstation) och mottagare (t ex mobil) har mer än en antenn vardera. Idag finns en grundversion i LTE, det vill säga i dagens 4G-mobiler. Forskning på den nya massiva MIMO-tekniken bedrivs främst vid Bell Laboratories, Rice University i USA, LTH och Linköpings universitet.  Utöver testsystemet i Lund finns det en något enklare variant vid Rice University.

För några år sedan applicerade man MIMO-idén genom att själva telefonen fick fler MIMO-antenner. År 2010 föreslog en amerikansk forskare vid Bell Labs, Tom Marzetta, att istället utrusta basstationerna med väldigt många antenner – därav tillägget ”massiv”.

Basstationer kan liknas vid en kommunikationscentral. Den vet alltid var du är och slussar vidare dina samtal. Mobiltelefonen letar hela tiden efter den basstation som för tillfället är bäst att använda och meddelar då basstationen om sin närvaro så att nya samtal eller datauppkopplingar kan ske via denna.

Samarbetspartners: Linköpings universitet, Alcatel-Lucent/Bell Labs och National Instruments.