Massive MIMO is een antennetechnologie die wordt beschouwd als de meest veelbelovende voor toekomstige supersnelle 5G-netwerken, hoewel onderzoekers tot nu toe geloofden dat er een bovengrens is voor hoeveel gegevens kunnen worden overgedragen. Emil Björnson, universitair hoofddocent aan de Universiteit van Linköping, heeft samen met collega's aangetoond dat een dergelijke limiet niet bestaat.

"We kunnen laten zien dat enorme MIMO een onbeperkte capaciteit heeft, zowel wiskundig als met behulp van simulaties, " zegt Emil Björnson, universitair hoofddocent communicatiesystemen aan de Universiteit van Linköping.

De massale MIMO-technologie wekte al in een vroeg stadium de interesse van 5G-onderzoekers. Echter, de afgelopen vijf tot tien jaar is de onderzoeksgemeenschap het erover eens dat er een bovengrens is aan hoeveel data draadloos per seconde kan worden overgedragen, gegeven een bepaalde bandbreedte en binnen een bepaald gebied. De beperkende factor is een soort storing die ontstaat bij het meten hoe de draadloze signalen reizen, door onderzoekers bekend als "pilot-contaminatie".

"Deze conclusie is het resultaat van het feit dat we een model hebben gebruikt dat veel te gericht was op de traceerbaarheid van het onderzoek en een methode die te eenvoudig was, ', zegt Emil Björnson.

Door meer antennes in te zetten en de signalen die worden verzonden en ontvangen op de juiste manier te verwerken, we kunnen een systeem creëren waarin er geen bovengrens is voor hoeveel gegevens kunnen worden overgedragen.

Het bewijs hiervoor heeft hij in samenwerking met collega's in Frankrijk en Italië gepresenteerd in een artikel dat zowel in de open service Arxiv als in de IEEE digitale service Xplore is gepubliceerd. De simulatiecode is ook gratis beschikbaar op Github voor iedereen die twijfelt aan de resultaten en deze wil valideren.

MIMO is een acroniem voor "Multiple Input, Multiple Output" en de technologie omvat het aansluiten van honderden kleine antennes, elk met een vermogen van ongeveer 10 mW, ofwel in iets dat kan lijken op een grote computermonitor of verspreid over de gevel van een gebouw.

Alle antennes zenden enkele tientallen signalen uit met zorgvuldig bepaalde vertragingen. De vertragingen zijn zo gekozen dat de kopieën van een signaal op exact hetzelfde moment bij de beoogde ontvangers aankomen, maar op iets andere tijdstippen bij alle andere ontvangers. Dit geeft een sterk signaal bij de beoogde ontvanger en slechts een lichte storing bij alle andere. Besmetting van piloten doet zich voor wanneer de vertragingen moeten worden geschat met behulp van signalen die "piloten" worden genoemd.

Honderd antennes van elk 10 mW geven een vermogen van 1 W, die onder de gebruikers wordt verdeeld. Dit is aanzienlijk minder dan de 40 W die huidige antennes gebruiken. Het lage vermogen is voldoende, omdat elk signaal in een bepaalde richting wordt gegeven. Massive MIMO biedt dus een combinatie van een laag uitgangsvermogen, hoge energie-efficiëntie en superieure capaciteit, omdat veel ontvangers tegelijkertijd signalen kunnen ontvangen. Wat de nieuwe berekeningen en simulaties hebben laten zien, is dat de capaciteit oneindig is.

“Het gevolg is dat we steeds meer antennes kunnen blijven inzetten, aangezien mensen steeds grotere hoeveelheden draadloze data verbruiken, en op deze manier aan de vraag voldoen, ', zegt Emil Björnson.