Väitöstiedotteet - Tampereen teknillinen yliopisto

Full-duplex-teknologia mahdollistaa jopa miljardien säästöt teleoperaattoreille

Radiotaajuuksien ruuhkautuminen on yksi langattomien tietoverkkojen suurimmista haasteista. Dani Korpi kehitti väitöstyössään full-duplex-radioteknologiaa hyödyntävän prototyypin, jolla sähkömagneettisen spektrin käyttöä voidaan tehostaa entisestään.

Langattoman tiedonsiirron räjähdysmäinen lisääntyminen viime vuosien aikana on ruuhkauttanut suotuisat taajuusalueet ja kasvattanut niiden hintoja. Teleoperaattorit joutuvat maksamaan jopa miljardeja euroja saadakseen tarvittavat taajuuskaistat käyttöönsä. Langattoman tiedonsiirron spektritehokkuuden eli varattua kaistanleveyttä kohti saavutettavan datanopeuden parantaminen onkin tällä hetkellä yksi keskeisimpiä tietoliikennetekniikan tutkimusaiheita.

– Uusia teknologioita tarvitaan kipeästi, jotta 5G-mobiiliverkkojen vaatimat tiedonsiirtonopeudet voidaan saavuttaa, Tampereen teknillisessä yliopistossa väittelevä Dani Korpi kertoo.

Korven väitöstyössään tutkima ja kehittämä full-duplex-radioteknologia on yksi lupaava keino spektritehokkuuden lisäämiseksi, sillä sen avulla voidaan jopa tuplata tiedonsiirtokapasiteetti samalla määrällä arvokkaita taajuuksia.

– Full-duplex-teknologia mahdollistaa sen, että yksi laite voi lähettää ja vastaanottaa tietoa samaan aikaan samalla taajuuskaistalla. Se tarkoittaa, ettei teleoperaattorin tarvitse hankkia lähetystä ja vastaanottoa varten kahta erillistä taajuusaluetta, mikä voi periaatteessa tuoda jopa miljardisäästöt. Vaihtoehtoisesti teknologia mahdollistaa myös tiedonsiirtonopeuden tuplaamisen ilman, että tarvitaan uusia taajuusalueita, Korpi sanoo.

Korpi tutki väitöstyössään, kuinka full-duplex-tiedonsiirto voidaan toteuttaa halpoja radiolähetin-vastaanottimia ja valmiiksi saatavilla olevia komponentteja käyttäen. Hän kehitti prototyypin, joka voi vastaanottaa heikkoja radiosignaaleja ja lähettää itse tietoa samaan aikaan samalla taajuudella.

– Suurimpana haasteena full-duplex-tiedonsiirrossa on, että oikeastaan radiolaite kuulee pelkästään oman lähetteensä, koska sekä lähetin että vastaanotin on säädetty toimimaan samalla taajuusalueella. Kehitin menetelmiä, joilla oma lähete saadaan vaimenemaan alle miljardisosaan alkuperäisestä tehostaan. Tämä mahdollistaa hyvinkin heikkojen signaalien vastaanottamisen samanaikaisesta lähetyksestä huolimatta, Korpi sanoo.

Full-duplex osana tulevaisuuden radioverkkoja

Korpi tutki väitöstyössään myös sitä, miten full-duplex-radiolaitteita voisi parhaiten hyödyntää osana suurempaa verkkoa. Tutkimuksen antamista lupaavista tuloksista huolimatta teknologiaa tuskin kuitenkaan ehditään ottaa käyttöön ensimmäisissä 5G-radioverkoissa, sillä full-duplex-tiedonsiirto on vasta hiljattain osoitettu mahdolliseksi myös käytännössä. Useiden yritysten osoittama mielenkiinto viittaa silti siihen, että full-duplex-radioteknologian kehityttyä tulevaisuudessa se saatetaan ottaa käyttöön myös 5G-järjestelmissä.

– Tällä hetkellä vaikuttaisi siltä, että ensimmäiset full-duplex-teknologiaa hyödyntävät käytännön toteutukset tulisivat olemaan eräänlaisia toistimia, jotka vahvistavat tukiasemien ja mobiililaitteiden lähettämiä signaaleita. Uskon kuitenkin, että teknologian kypsyttyä full-duplex-tiedonsiirto tulee olemaan melko suuressa roolissa varsinkin alle kolmen gigahertsin taajuusalueiden käytön tehostamisessa, Korpi arvioi.

Väitöstilaisuus perjantaina 1.12.2017

Diplomi-insinööri Dani Korven tietoliikennetekniikan alaan kuuluva väitöskirja Full-Duplex Wireless: Self-interference Modeling, Digital Cancellation, and System Studies (Langaton full-duplex tiedonsiirto: Oman lähetteen mallinnus, digitaalinen poisto, ja systeemitason analyysi) tarkastetaan julkisesti Tampereen teknillisen yliopiston (TTY) tieto- ja sähkötekniikan tiedekunnassa perjantaina 1.12.2017 kello 12.00 alkaen Tietotalon salissa TB109 (Korkeakoulunkatu 1, Tampere). Vastaväittäjänä toimii professori Daniel W. Bliss (Arizona State University, USA). Tilaisuutta valvoo professori Mikko Valkama TTY:n elektroniikan ja tietoliikennetekniikan laboratoriosta.

Dani Korpi (28) on kotoisin Ilmajoelta ja työskentelee tällä hetkellä tutkijana TTY:n elektroniikan ja tietoliikennetekniikan laboratoriossa.

Väitöskirjaan voi tutustua osoitteessa http://urn.fi/URN:ISBN:978-952-15-4059-2

Lisätietoja: Dani Korpi, puh. 044 316 1189, , http://www.tut.fi/full-duplex

Uutisen jättäjä: Sanna Kähkönen
Asiasanat: tiede ja tutkimus, elektroniikka ja tietoliikennetekniikka