2/2013

Lisää kapasiteettia tiedonsiirtoon kaksisuuntaisella radiolla

 Mikko Valkama

TTY:n ja Aalto-yliopiston tutkijat kehittävät radiolaitteistoa, joka osaa lähettää ja vastaanottaa tietoa yhtä aikaa samalla taajuudella. Tekniikka voisi jopa kaksinkertaistaa langattoman tiedonsiirron kapasiteetin.

– Monet alan insinööreistä on sitä mieltä, ettei kaksisuuntaisia ns. full duplex -laitteita saada koskaan toimimaan, ainakaan kustannustehokkaasti, professori Mikko Valkama TTY:n elektroniikan ja tietoliikennetekniikan laitokselta kertoo.

Hän ja professori Risto Wichman Aalto-yliopistosta ovat toista mieltä, he uskovat pystyvänsä tutkimusryhmiensä kanssa rakentaman toimivan full duplex -radion ja niistä toimivan langattoman tiedonsiirtojärjestelmän. Ryhmiin kuuluu kummastakin yliopistosta 2–3 tutkijaa.

– Helppoa se ei ole, meillä on edessämme hyvin suuria antennitekniikkaan, radiotaajuuspiiritekniikkaan ja digitaaliseen signaalinkäsittelyyn liittyviä haasteita, Mikko Valkama sanoo.

Nykytekniikka tuhlaa taajuuskaistaa

Kun esimerkiksi matkapuhelin ja tukiasema keskustelevat keskenään, siirretään eri suuntiin liikkuva tieto – esimerkiksi puhe – aina joko eri taajuudella tai vuorotellen samalla taajuudella. Vuorottelu tapahtuu niin nopeasti, ettei ihmiskorva sitä huomaa. Koska käytettävissä on vain kapea alue radiotaajuuksista, on samanaikaisia yhteyksiä vain rajallinen määrä. Puhelimen tai wlan-verkon käyttäjä huomaa tämän tiedonsiirron hidastumisena.

Perusongelma Full Duplex -tekniikassa on laitteiden lähtevän ja vastaanotettavan signaalin tehoero. Esimerkiksi matkapuhelimen tukiasemalle lähettämän signaalin teho on +20 dBm (desibeliä suhteessa milliwattiin) eli noin 100 milliwattia. Ei siis kovinkaan paljon, mutta kuitenkin erittäin paljon suurempi kuin teho, jolla vastaanotettava signaali saapuu puhelimeen.

– Vastaanotettavan signaalin teho voi heikoimmillaan olla -90 tai -100 dBm, Tehoero on silloin tuhatmiljardikertainen, Valkama laskee.

Jos ollaan samalla taajuudella, lähetettävä signaali peittää vastaanotettavan signaalin.

Valkaman ja Wichmanin ryhmät etsivät ratkaisua pulmaan laitteiden erillisistä lähetys- ja vastaanottoantenneista, lähetyssignaalin vaimennuksesta ennen kuin se pääsee RF-piirien herkkiin vahvistimiin ja poistamalla loppuhäiriö digitaalisen signaalinkäsittelyn keinoin.

Laitetekniikan rinnalla toisena elementtinä tutkimuksessa on järjestelmänäkökulma, esimerkiksi millaisiin järjestelmä- ja verkkotason hyötyihin eri skenaarioissa päästään verrattuna nykymenetelmiin, ja miten radioresurssien hallinta tällöin tehokkaimmin toteutetaan.

Kotimaista ja kansainvälistä yhteistyötä

Haasteita ratkaistaan kahdessa rinnakkaisessa tutkimushankkeessa. Toista rahoittaa Suomen Akatemia ja toista Tekes. Mukana on myös ICT alan strategisen huippuosaamisen keskittymä TIVIT Oy ja alan yrityksiä.

Full Duplex -projekteissa tehdään runsaasti kansainvälistä tutkimusyhteistyötä: Akatemian projektissa amerikkalaisen Ricen yliopiston ja Tekesin projektissa japanilaisten Kioton ja Tokion yliopistojen kanssa. Suomessa aihetta tutkitaan myös Oulun yliopistossa. 

– Jos onnistumme, ensimmäiset kaupalliset sovellukset voisivat olla valmiina vuosikymmenen loppupuolella, Valkama arvioi. Todennäköisesti ensimmäiset sovellukset ovat wlan-verkkojen tapaisia piensolulaitteita.

 

Teksti: Martti Tammisto
Kuva: Marjaana Malkamäki

 

Kerro kaverille
Paikannustekniikka auttaa ostajaa ja pysäköijää
Paikannustekniikka auttaa ostajaa ja pysäköijää
2/2013
Paikannustekniikka auttaa ostajaa ja pysäköijää
Henkilökohtainen terveysvalmennus hyödyntää uusinta teknologiaa
Henkilökohtainen terveysvalmennus hyödyntää uusinta teknologiaa
2/2013
Henkilökohtainen terveysvalmennus hyödyntää uusinta teknologiaa
Uuden sukupolven netti syntyy mashupeista
Uuden sukupolven netti syntyy mashupeista
2/2013
Uuden sukupolven netti syntyy mashupeista
Joko tunnet parvet, lurkkijat ja mikrotaskaajat?
Joko tunnet parvet, lurkkijat ja mikrotaskaajat?
2/2013
Joko tunnet parvet, lurkkijat ja mikrotaskaajat?
Käyttäjäkulma edellä lisättyyn todellisuuteen
Käyttäjäkulma edellä lisättyyn todellisuuteen
2/2013
Käyttäjäkulma edellä lisättyyn todellisuuteen
Toimi, osallistu tulevaisuuden museossa
Toimi, osallistu tulevaisuuden museossa
2/2013
Toimi, osallistu tulevaisuuden museossa
Ei maailmaa tähän kannata pysäyttää
Ei maailmaa tähän kannata pysäyttää
2/2013
Ei maailmaa tähän kannata pysäyttää
Datajournalisti visualisoi tietoa
Datajournalisti visualisoi tietoa
2/2013
Datajournalisti visualisoi tietoa
Akateeminen yrittäjyys sinunkin unelmissasi?
Akateeminen yrittäjyys sinunkin unelmissasi?
2/2013
Akateeminen yrittäjyys sinunkin unelmissasi?
Paula tuli jäädäkseen
Paula tuli jäädäkseen
2/2013
Paula tuli jäädäkseen
Edutechistä  pilviteknologian koulutusta
Edutechistä  pilviteknologian koulutusta
2/2013
Edutechistä  pilviteknologian koulutusta
My goal is to catch people who think they hate maths
My goal is to catch people who think they hate maths
2/2013
My goal is to catch people who think they hate maths

Tampereen teknillinen yliopisto on teknologisen kehityksen tiennäyttäjä sekä tutkimusmaailman ja elinkeinoelämän yhteistyökumppani. Yliopistosta valmistuu haluttuja osaajia yhteiskunnan eri aloille.

Käyntiosoite:
Korkeakoulunkatu 10,
33720 Tampere

Postiosoite:
PL 527, 33101 Tampere

Puhelinvaihde:
03 311 511
ma–pe kello 8–16.15
kesällä ma–pe 8–15.45

Virallinen sähköpostiosoite:
tty.asiointi@tut.fi