Das kürzlich abgeschlossene Projekt war eine Kooperation zwischen Huawei Technologies und dem IMDEA Networks Institute, dem Madrider Forschungsinstitut, das Pionierarbeit bei vielen Technologien geleistet hat, die aktuell im neuen 5G-Umfeld entwickelt werden.
Dr. Jörg Widmer, Projektleiter und Forschungsdirektor bei IMDEA Networks, beschreibt die Herausforderung, der sich das Team stellte: „Die Signaldämpfung nimmt mit der Frequenz deutlich zu. Daher benötigen Hochfrequenz-Kommunikationssysteme (HF), wie beispielsweise Millimeterwellensysteme, die die für 5G- und Wi-Fi-Netze nach dem Standard 802.11ad erforderliche Geschwindigkeit und Kapazität bereitstellen, Richtantennen, um die resultierende Dämpfung zu kompensieren. Dies führt zu einem hohen Signal-Overhead, da beide Kommunikationspartner ihre Antennenausrichtung kontinuierlich anpassen müssen, wenn sich Knoten bewegen oder Hindernisse die Sichtlinie unterbrechen.“ Diese Probleme treten in Niederfrequenznetzen (LF) aufgrund ihrer Mehrwegeausbreitung und der deutlich geringeren Dämpfung nicht auf.
„Wir haben untersucht, wie sich Niederfrequenzbänder nutzen lassen, um Kanaleigenschaften aus Hochfrequenz-Millimeterwellenbändern abzuleiten und das Netzwerk mit Strahlverfolgung, Einfallswinkelschätzung und Positionsinformationen zu unterstützen. Durch die Untersuchung dieses Ansatzes und anderer LF-HF-Kanalkorrelationen, die es ermöglichen, dass LF HF unterstützt, konnten wir Verfahren entwickeln, die die Leistung des Millimeterwellenbandes verbessern und den Aufwand auf der Steuerungsebene für den Betrieb eines solchen Netzwerks reduzieren. In der experimentellen Phase des Projekts haben wir gezeigt, dass die von uns entwickelten Mechanismen und Algorithmen nicht nur theoretisch, sondern auch in realen drahtlosen Netzwerkumgebungen funktionieren.“
Widmer ist sich der Bedeutung des Projekts vollkommen bewusst: „Unseres Wissens ist dies das erste Mal, dass diese beiden Systeme gemeinsam eingehend untersucht wurden.“ Unser Expertenteam hat mit der Entwicklung von Verfahren, die es Betreibern ermöglichen, die Leistung ihres Millimeterwellenbandes zu verbessern und somit den Netzwerkaufwand für den Betrieb ihrer aktuellen und zukünftigen Netzwerke zu reduzieren, wirklich vielversprechende Ergebnisse erzielt. Unsere Arbeit hat bereits zu zwei Patentanmeldungen geführt, und die Machbarkeit einer dritten wird derzeit geprüft. „
Eine der größten Herausforderungen bestand darin, die Kanalkorrelation zu untersuchen, um die Unterstützung der Kurzwellenübertragung durch Niederfrequenz (LF) zu ermöglichen“, fährt Widmer fort. „In dieser Studie haben wir unzählige Variablen analysiert, darunter Szenarien, Signalenergie und -verzögerung, die Anzahl der Übertragungswege und die Anzahl der Antennen in jedem System. Das Team von IMDEA Networks setzte sich aus Forschern mit Expertise in mathematischen und Programmiersprachen, Materialphysik, Funkwellenausbreitung und Kommunikationsstandards zusammen. Die Anwendung dieses vielfältigen Fachwissens, kombiniert mit unseren umfangreichen technischen Ressourcen, war maßgeblich für den Erfolg des Projekts.“
Bibliografische Angaben:
Pablo Jimenez Mateo, Alejandro Blanco, Norbert Ludant, Matteo Marugan Borelli, Amanda
García-García, Adrian Loch, Zhenyu Shi, Yi Wang, Joerg Widmer (Februar 2019)
Eine umfassende Studie zur Kanalkorrelation im Niederfrequenz- und Hochfrequenzbereich [PDF ]
In: International Conference on Computing, Networking and Communications (ICNC 2019), 18.-21. Februar 2019, Honolulu, Hawaii, USA.
