lu.se

LUNDS TEKNISKA HÖGSKOLA

Lunds universitet

Denna sida på svenska This page in English

Rön om ny mobilteknik mest nedladdat

2016-02-08

Fredrik Tufvesson forskar bland annat på en ny teknik som kallas Massiv MIMO (multiple-input multiple-output), som går ut på att man förser varje basstation med hundratals antenner i stället för att som i dag bara ha ett fåtal. Foto: Anders Frick

Den kommande mobiltekniken är en het fråga. Kanske inte så konstigt med tanke på hur många miljarder mobiltelefoner det finns runt om i världen. Det märks också i LUP, Lund University Publications, där Fredrik Tufvesson, professor i radiosystem vid LTH, är den mest nedladdade författaren 2015.

Han och hans kollegor arbetar med nästa generations mobilteknik, ett alternativ till det som skulle kunna bli den kommande 5G-tekniken.

– Utvecklingen går åt två olika håll just nu, dels mot att kunna kommunicera jättesnabbt bland mycket folk, vilket kräver en väldigt hög kapacitet, dels mot en låg hastighet men som å andra sidan är extremt energisnål vilket gör att batterierna kan vara i åratal utan att behöva laddas, berättar Fredrik Tufvesson.

Innan man vet vad som verkligen blir 5G väntar en lång standardiseringstid där kraven ska fastställas, systemen föreslås och utvärderas och alla de stora aktörerna ska enas. Hittills har det tagit tio år mellan systemen och först runt 2020 kan man vänta sig en ny 5G-teknik. I nuläget finns det inte teknik så att man kan välja både jättesnabba system och väldigt långa batteritider. Samtidigt ser behoven olika ut, och därför anser Fredrik Tufvesson att man måste kunna välja mellan båda.

Själv forskar han, tillsammans med kollegor, bland annat på en teknik som kallas Massiv MIMO (multiple-input multiple-output), vilket i korthet går ut på att man förser varje basstation med hundratals antenner, i stället för att som i dag bara ha ett fåtal. -MIMO-tekniken bidrar till att minska trängseln bland radiovågorna. Det behövs eftersom all digitalisering gör att den mobila datatrafiken ökar kraftigt.

Idén är att göra telefonerna enklare och låta basstationerna göra en större del av jobbet. Förutom en massa mindre antenner behövs avancerade algoritmer som styr signalerna från basstationens antenner till de platser där mobiltelefonerna för stunden befinner sig. En stor del av forskningen handlar också om att förstå mer om hur radiovågor beter sig och på så sätt kunna utnyttja frekvensutrymmet mycket bättre med många fler dataströmmar än i dag, utan att de stör varandra.

– Vi har resultat som visar att tekniken fungerar så att en tiofaldig ökning av kapaciteten kan uppnås, säger Fredrik Tufvesson men påpekar också att han som forskare tar fram grundtekniker och visar att den är tekniskt möjlig, men sedan är det upp till olika aktörer att bygga de stora systemen runt om i världen.

Att Fredrik Tufvesson hamnade inom forskningen är delvis en slump. Efter att han disputerat inom radiosystem fick han jobb på ett av de under IT-boomens glada dagar uppblossande företagen på Ideon. Efter två år gick företaget i konkurs och i det läget var det inte helt enkelt att få ett nytt jobb. Då rekryterade LTH en ny professor i radiosystem och med detta skapades ett nytt ”område inom området”.

– Jag fick möjlighet att vara med att bygga upp den verksamheten, säger Fredrik Tufvesson som hela tiden intresserat sig för hur man bygger bättre radiosystem genom ökad förståelse om hur radiosignalerna fungerar.

Radiovågor beter sig olika beroende på våglängd. Går man exempelvis upp i våglängd beter de sig mer och mer som ljus och har svårare att nå runt hörn. Samtidigt börjar det normala frekvensbandet bli fullt, så det gäller att hitta nya sätt att bygga system med samma täckning, men som ändå inte krockar med andra system.

– Det är en mer än hundraårig teknik, det är samma radiovågor och det är samma luft, men nu handlar det framför allt om att särskilja vågorna från varandra.

För att göra detta måste man veta hur radiokanalerna beter sig och utifrån det bygger man matematiska modeller som man sedan kan utveckla algoritmer för hur kommunikationen ska ske.

Fredrik Tufvesson har flera olika inriktningar på sin forskning, med radioteknik som gemensam nämnare. Positionering inom radiobaserad teknik handlar om att man på en så detaljerad nivå som möjligt kan följa enskilda föremål eller personer när de förflyttar sig. Exempelvis har flygplanstillverkaren Boeing numrerade verktyg som man kan hålla reda på var de befinner sig med hjälp av radioteknik och det finns sjukhus där man kan ha exakt koll på var alla sjukhussängar finns.

– Tittar man framåt siktar vi på centimeternivå och det måste fungera inomhus. Det är dit det måste, dagens utomhus-GPS fungerar på kanske ett par meter när, säger Fredrik Tufvesson.

Ett tredje område som Fredrik Tufvesson forskar inom är fordonskommunikation, hur bilar kan prata med varandra. Tanken är att fordonen håller reda på varandra, att de kan upptäcka varandra även utan fri sikt eller runt hörn. Det kan minska olycksrisken genom att fordonet griper in och avvärjer faror.

Det handlar inte bara om självstyrande fordon, utan även om samarbetande fordon. Det kan förbättra flödena, öka tillgängligheten och minska miljöpåverkan. Inom den tunga transportsektorn skulle man exempelvis kunna köra fordonståg, där fem-sex lastbilar kör tätt ihop.

– Det går redan att bygga så effektiva motorer att där inte finns så mycket att hämta. Men för varje meter man trycker ihop dem kan man spara bränsle. Det kan handla om 15-20 procent mindre bränsleåtgång, vilket skulle ha en stor påverkan.

Text: Jonas Andersson