Uusi 5G-lähetin on 20 kertaa edeltäjiään tehokkaampi

Kehitetyn integroidun tukiasemalähettimen prototyyppi. Kuva: Aalto-yliopisto

Mobiililaitteiden määrä kasvaa vauhdilla, minkä vuoksi matkaviestinjärjestelmien yhden tukiaseman kattamaa peittoaluetta on tulevaisuudessa pienennettävä. Tämä pienentää tukiasemien kokoa, mutta kasvattaa niiden lukumäärää, jolloin tukiasemien hinta-, koko- ja tehonkulutusvaatimukset lähentyvät matkapuhelimien vaatimuksia.  

Aalto-yliopiston tutkijat ovat yhdessä Tampereen teknillisen yliopiston ja Nokia Bell Labsin kanssa kehittäneet uudenlaisen 5G-radiolähettimen, jonka toimintaperiaate on mahdollisimman digitaalinen: signaali muutetaan analogiseen muotoon vasta lähettimen viimeisessä vahvistinasteessa. Puolijohdeprosessien kehitys on mahdollistanut, että signaali käsitellään radiolähettimessä digitaalisessa muodossa lähes antennille asti, missä se muunnetaan sähkömagneettiseksi säteilyksi. 

”Lähettimeen on kehitetty täysin uusi integroitu elektroniikkapiiri, joka mahdollistaa lähetettävän taajuuskaistan merkittävän kasvattamisen. Tämä lisää tukiasemien tiedonsiirtokapasiteettia jopa 20-kertaiseksi”, kertoo Aalto-yliopiston elektroniikan ja nanotekniikan laitoksen professori Jussi Ryynänen.

”Kun 4G-lähettimien tiedonsiirtokaistanleveys on noin kaksikymmentä megahertsiä, on kehitetyllä digitaalisella 5G-lähettimellä mahdollista saavuttaa jopa neljänsadan megahertsin kaistanleveys.”

Joustavaa signaalin muokkausta

Monissa tukiasemissa joustavuus on toteutettu rinnakkaisilla lähettimillä, joita voidaan laittaa päälle tai pois tukiaseman sijainnista ja tarvittavasta tiedonsiirtokapasiteetista riippuen.

”Nyt kehitetty 5G-tukiasemalähetin tuo uusia mahdollisuuksia lähetettävän signaalin muokkaukseen ja ohjelmointiin. Lähetettävän signaalin laatua voidaan parantaa ja hyvin vapaasti valita taajuudet, joilla lähetin toimii ilman rinnakkaisia radiolähettimiä”, sanoo Tampereen teknillisen yliopiston tietoliikennetekniikan professori Mikko Valkama.

Uusi lähetin mahdollistaa joustavan kantoaaltojen määrittelyn laajalla 400MHz:n taajuusalueella. Kuva: Aalto-yliopisto

Uuden sukupolven tukiasemissa operaattorit pystyvät valitsemaan parametreja säätämällä, miten ja mille laitteille he jakavat signaalia asemien kautta. Tähän asti kohdentaminen on tapahtunut kiinteällä taajuusalueella.

Aalto-yliopisto on kehittänyt tekniikkaa yhdessä Tampereen teknillisen yliopiston ja Nokia Bell Labsin kanssa. Tutkimusprojektia ovat rahoittaneet TEKES ja Nokia. Tulokset julkaistiin helmikuun alussa Yhdysvalloissa International IEEE Solid-State Circuits -konferenssissa, jossa puolijohdeteollisuus ja akateeminen tutkimusyhteisö esittelevät parhaat tuloksensa integroitujen elektroniikkapiirien alalta.

Lisätietoja:

Professori Jussi Ryynänen
Aalto-yliopisto, elektroniikan ja nanotekniikan laitos
puh. 050 384 1720
jussi.ryynanen@aalto.fi