5G wird noch schneller und zuverlässiger
Forscher der University of California teilen Millimeterwellenstrahl in viele laserähnliche Teile auf
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Versuchsaufbau auf dem Campus der University of California (Foto: ucsd.edu) |
San Diego (pte004/24.08.2021/06:15)
Das Mobilfunknetz der fünften Generation (5G) wird mit einer neuen Technologie schneller und zuverlässiger. In seiner heutigen Form ermöglicht es mal, Daten ultraschnell herunterzuladen, mal ist es nicht schneller als Vorgänger 4G. Heutige High-Band-5G-Systeme kommunizieren Daten, indem sie einen laserähnlichen Millimeterwellenstrahl von einer Basisstation an einem Empfänger senden, beispielsweise das Smartphone eines Benutzers. Das Problem ist, dass die Verbindung blockiert wird, wenn sich etwas oder jemand im Weg dieses Strahls befindet.
[b]Funkstrahl wird aufgeteilt[/b]
„Wenn man sich auf einen einzigen Strahl verlässt sind Fehler programmiert", sagt Dinesh Bharadia, Professor für Elektro- und Computertechnik an der University of California am Standort San Diego https://ucsd.edu/. Bharadia hat die Technik, die diesen Fehler behebt, gemeinsam mit seinem Doktoranden Ish Jain entwickelt. Dabei wird der ursprüngliche Millimeterwellenstrahl in mehrere laserähnliche Strahlen aufgeteilt. Das verbessert die Chance, dass mindestens ein Strahl den Empfänger ungestört erreicht.
Die Forscher entwickelten ein System, das dazu in der Lage ist, und testeten es in einem Büro und außerhalb eines Gebäudes auf dem Campus der Universität. Die Daten ließen sich mit bis zu 800 Megabit pro Sekunde übertragen, ein extrem hoher Durchsatz, und die Zuverlässigkeit lag bei 100 Prozent. Das bedeutet, dass das Signal nicht an Stärke verlor, wenn sich der Benutzer um Hindernisse wie Schreibtische, Wände und Skulpturen im Freien bewegte. In Outdoor-Tests bot das System Konnektivität bis zu 80 Meter Entfernung.
[b]Existierende Hindernisse als Hilfsmittel[/b]
Bharadia und sein Doktorand entwickelten für das System mehrere neue Algorithmen. Einer davon weist die Basisstation an, den Strahl in mehrere Pfade aufzuteilen. Einer davon nimmt den direkten Weg zum Empfänger, die anderen werden von zufällig vorhandenen Reflektoren in Gestalt von Glas, Metall und Bauten umgelenkt. Der Algorithmus lernt dann, welche die besten Pfade in der jeweiligen Umgebung sind, und optimiert den Winkel, die Phase und die Leistung jedes Strahls, so dass sie sich, wenn sie am Empfänger ankommen, konstruktiv kombinieren, um ein starkes, qualitativ hochwertiges Signal zu erzeugen. Ein anderer Algorithmus hält die Verbindung aufrecht, wenn ein Benutzer Hindernisse passiert.
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