Fremtidens mobil skal have otte antenner

Forskere fra Aalborg Universitet undersøger mulighederne for at mangedoble antallet af antenner i en mobiltelefon for at opnå bedre dækning.

En nærmest umulig opgave. Det er den udfordring, forskere ved Aalborg Universitet har kastet sig i over i jagten på bedre mobilbåndbredde.

Tankegangen bag projektet er ellers enkel nok.

Hvis man kan overføre eksempelvis to megabit pr. sekund til en telefon med én antenne, så vil man kunne overføre 16 megabit pr. sekund til en telefon med otte antenner. Forskningsprojektet går under titlen Mimo (Multiple Input, Multiple Output), og lykkes det, vil der være tale om en revolution inden for markedet for mobiltelefoni og mobildata.

Læs også: Sådan udnyttes frekvensbåndet

»Vi har allerede gjort nogle forsøg, der tyder på, at det kan lade sig gøre, og med bevillingen på knap 5,7 millioner fra Det Frie Forskningsråd får vi mulighed for at lave den nødvendige forskning, så vi kan bevise, at det faktisk kan lade sig gøre, selv om de fleste forskere mener, at det slet ikke er muligt. Vi er imidlertid overbevist om, at projektet vil blive en succes,« siger professor Gert Frølund Pedersen, som er ekspert i antenneteknologi og leder af projekt Mimo i en meddelelse om projektet.

Det er dog ikke uden problemer at placere flere antenner i en mobiltelefon, da det ikke er ligegyldigt, hvor tæt antennerne sidder på hinanden.

»Den almindelige opfattelse er, at afstanden mellem to antenner skal være halvdelen af bølgelængden, og ved 700 Mhz er det 22 cm, men ifølge vores eksperimenter har det vist sig, at det er muligt at placere antennerne betydeligt tættere på hinanden. Det er både et spørgsmål om, hvad antennerne er lavet af, hvordan de er udformet, og så hvordan de er placeret i forhold til de øvrige komponenter i eksempelvis en mobiltelefon,« siger lektor Elisabeth De Carvalho, der er en af AAU's eksperter inden for signalbearbejdning, til ing.dk.

Hun peger dog på, at det måske ikke er så meget inden for selve antenneforskningen, at forestillingen om den halve bølgelængde og antenneeafstanden er udbredt, som i myndighedsorganer og på området for standardiseringsarbejdet inden for trådløs kommunikation, der endnu ikke har indarbejdet Mimo i deres standarder.

Udnytte tv-frekvenser til mobilt bredbånd

Forskerne vil desuden se på, om det vil være muligt at anvende lave frekvensbånd, der ikke udnyttes hele tiden, til mobil datatrafik. Baggrunden er den stadige jagt på ledige frekvensbånd til trådløs kommunikation, der blandt andet har medført en omlægning af det europæiske tv-transmissionsnet, der er digitaliseret for at kunne give plads til mobilt bredbånd og 4G/LTE.

»Vi er ved at løbe tør for ledige frekvenser, så vi undersøger også, om vi kan udnytte frekvenser, der er forbeholdt tv-transmission, men som kun udnyttes sjældent, og som kan udnyttes til mobil datatrafik. Vi bruger en teknik kaldet Cognitive Radio, der gør, at de trådløse apparater har en funktion, der gør, at de selv kan finde ud af, om frekvensen er ledig, eller om der bliver sendt tv på den. Og det er nødvendigt at bruge de lave frekvenser mere, for der er simpelthen ikke flere ledige høje frekvenser. Ved lave frekvenser skal der imidlertid være markant større fysisk afstand mellem antennerne end ved højere frekvenser. Det er ikke noget problem i eksempelvis en bærbar computer, men udfordringen er straks markant større i en mobiltelefon, men vi forventer at løse udfordringen. Til gengæld har de lave frekvenser den fordel, at de spredes bedre og dermed dækker et større område, og det betyder, at vi undgår 'huller' i mobilnettet, altså områder uden dækning,« uddyber Elisabeth De Carvalho.

Fordele uden bagdele

Gert Frølund peger desuden på, at anvendelsen af den nye teknologi, vil give mange fordele, uden at traditionelle ulemper følger med.

»Der venter os et stort arbejde, men for forbrugerne vil der kun være fordele. Normalt er der en eller anden omkostning forbundet med en forbedring. Hvis du eksempelvis fordobler sendestyrken på en telefon, holder batteriet kun halvt så længe, men her er der absolut ingen omkostninger. Forbrugerne vil få bedre mobildækning og hurtigere datatrafik uden at miste noget, og vi glæder os til at komme i gang med arbejdet og få vist, at det kan lade sig gøre, selv om vores forskerkollegaer er meget skeptiske,« siger Gert Frølund Pedersen.

Dokumentation

AAU: Ny teknik skal give bedre mobildækning og hurtigere dataoverførsel
Frekvensplanen

Kommentarer (9)

Gert Frølund peger desuden på, at anvendelsen af den nye teknologi, vil give mange fordele, uden at traditionelle ulemper følger med.

Jeg kan se hvertfald én ulempe: plads. Smartphones i dag bruger stort set alt den plads i mobilen, som der er. Selvom antenner kan laves i mystiske former, vil det være svært at få plads til otte af dem i én mobil. Selvf. ikke en umulig opgave - men gør det sværere at sælge teknologien til industrien.

  • 0
  • 0

Hvis man kan overføre eksempelvis to megabit pr. sekund til en telefon med én antenne, så vil man kunne overføre 16 megabit pr. sekund til en telefon med otte antenner.

Hvordan skal det foregå? Det er klart, at man ved at sende på 8 frekvenser samtidig kan få 8 gange mere information; men hvis disse frekvenser ligger tæt, kan man nøjes med én antenne, men kan også bare benytte OFDM modulation, der i princippet gør det samme - eller simpelt hen bare benytte en større båndbredde. Hvis det derimod er 8 forskellige frekvensbånd, kræves selvfølgelig 8 antenner; men da der samtidig kræves 8 sendere og modtagere og systemet formodentlig giver meget store problemer med at få synkroniseret alle 8 kanaler, virker den løsning ikke sønderlig raffineret.

Iøvrigt kan antenner med lidt forskellig resonansfrekvens godt anbringes meget tættere end ½ bølgelængde og have samme fødepunkt, da de antenner, som er ude af resonans, virker som en høj impedans. Det princip benyttes af mange radioamatører.

En bedre teknisk forklaring udbedes.

  • 0
  • 0

Netop den begrænsede plads medfører vel at man får 8 dårlige antenner i stedet for en eller to rimelige. Den eneste fordel kan være at nogle af antennerne måske ikke påvirkes af hånd og hoved.
Det er vist en meget svær optimering, som er meget afhængig af forudsætningerne.

  • 0
  • 0

Man må beundre Aalborgs Universitets evne til at få omtale i medierne. Der er intet nyt under solen i det, der bliver beskrevet i artiklen.

Du påstår de er igang med en plagiat-opfindelse? Dèt er en meget alvorlig beskyldning, som kræver minimum reference til en udgivet artikel.

4,7 mio. i forskningsbevilling tildeles ikke af ingenting.

  • 0
  • 0

MIMO har været kendt længe http://en.wikipedia.org/wiki/MIMO Det der er det spændende, er hvordan de kan få plads til antennerne

Konceptet MIMO er simpelt nok i sig selv - men faktisk at få det til at fungere, hvor antennerne skal sidde så tæt og have så høj en transmissions hastighed, er noget som kræver en del forskning og test. Mig bekendt er det ikke lykkedes nogen endnu, men Gert's team har vistnok nogle resultater, som indikerer det kan lade sig gøre.

  • 0
  • 0

MIMO kommunikation er ikke en nyhed. Derimod er det en stor udfordring at få MIMO til at virke, når det gælder små terminaler som eksempelvis telefoner. Det at få MIMO med kun 2 antenner til at virke inde i en telefon er allerede en stor opgave og netop dette er i øjeblikket genstand for en betydelig indsats i den akademiske verden og i industrien. Bemærk, at det hele afhænger af de frekvenser, hvorpå kommunikationen kører. Jo lavere frekvens, jo større antenner og jo større afstand mellem antennerne er nødvendig. På frekvensområdet målrettet efter LTE, er 8 antenner mere til større terminaler, så som laptops. Hvis man går efter meget høje frekvenser, så som 60GHz, overvejer vores team på Aalborg Universitet løsninger til at udstyre små enheder med 100 antenner.

Dette forskningsprojekt handler ikke kun om antenne design, men også om hvordan man bedst kan sende og modtage date ved hjælp af disse antenner. Der er mange måder at sende data på, ved brugen af flere antenner. Disse forskellige måder har vi dokumenteret i en nylig udgivet bog "A practical guide to the MIMO radio channel", Wiley. Disse teknikker og deres ydeevne er velkendte, når antennerne er vidt adskilte, men ikke når antennerne er placeret tæt på hinanden. Vi har til hensigt at undersøge, hvordan man bedst kan designe MIMO kommunikationsmetoder til tætsiddende antenner og hvilke præstationer man kan forvente i kvasi-virkelige forhold.

  • 0
  • 0