Toekomstige hogesnelheidscommunicatienetwerken op basis van millimetergolf (30-300GHz) technologie zullen robuuster en efficiënter zijn in het leveren van extreem hoge snelheid, video van hoge kwaliteit, en multimedia-inhoud en -diensten dankzij de resultaten van een baanbrekend onderzoeksproject. Het onlangs afgeronde project was een samenwerking tussen Huawei Technologies en IMDEA Networks Institute, het in Madrid gevestigde onderzoeksorgaan dat pioniert met veel technologieën die worden ingezet in het nieuwe 5G-landschap.

Dr. Joerg Widmer, de hoofdonderzoeker van het project en onderzoeksdirecteur bij IMDEA Networks, beschrijft de uitdaging die zijn groep aanging. "Het padverlies van een signaal neemt aanzienlijk toe met zijn frequentie. Dus, Hoogfrequente (HF) communicatie, zoals millimetergolfsystemen die de snelheid en capaciteit bieden die 5G- en 802.11ad-standaard wifi-netwerken vereisen, vraag gerichte antennes om de resulterende verzwakking te overwinnen. Dit resulteert in hoge signaleringsoverheadkosten, omdat beide uiteinden van de communicatie hun antennebesturing voortdurend moeten bijwerken als knooppunten bewegen en blokkades het zichtlijnpad onderbreken. Deze problemen worden vermeden in laagfrequente (LF) netwerken, met hun rijke multi-path-omgeving en veel lagere dempingspercentages."

"We hebben onderzocht hoe we laagfrequente banden kunnen gebruiken om de kanaalkenmerken van hoogfrequente millimetergolfbanden af ​​te leiden en om het netwerk te ondersteunen in termen van bundeltracking, schatting van de aankomsthoek, en locatiegegevens. Door deze benadering en andere LF-HF-kanaalcorrelaties te bestuderen die LF in staat kunnen stellen om HF te helpen, we hebben technieken kunnen ontwikkelen die de prestaties in de millimetergolfband verbeteren en de controle-overhead die nodig is om het netwerk te laten werken, verminderen. We hebben aangetoond dat de mechanismen en algoritmen die we hebben ontwikkeld niet alleen in theorie werken, maar ook in echte draadloze netwerkomgevingen tijdens de experimentele evaluatiefase van het project."

Widmer is duidelijk over de betekenis van het project. "Naar mijn weten, dit was de eerste keer dat deze twee systemen samen zijn bestudeerd, diepgaand. Ons team van experts heeft een aantal zeer interessante resultaten behaald, het ontwikkelen van technieken waarmee operators hun prestaties in de millimetergolfband kunnen verbeteren en daardoor de controle-overhead die ze nodig hebben om hun huidige en toekomstige netwerken te exploiteren, te verminderen. Ons werk heeft al geleid tot twee octrooiaanvragen, met een derde die momenteel wordt beoordeeld op levensvatbaarheid."

"Een van de belangrijkste uitdagingen was het bestuderen van de kanaalcorrelatie die LF in staat zou kunnen stellen om HF te helpen, " vervolgt Widmer. "We moesten in dit onderzoek met veel variabelen rekening houden, zoals de scenario's, stroom, en vertraging van het signaal, aantal paden, en het aantal antennes van elk systeem. Het IMDEA Networks-team bestond uit onderzoekers met een achtergrond in wiskunde, programmeertalen, materiële fysica, radiofrequentievoortplanting en communicatiestandaarden. De toepassing van deze diversiteit aan vakkennis, met de schat aan technische middelen tot onze beschikking, hebben allemaal bijgedragen aan ons succes bij het bereiken van onze doelen voor dit project."