Die neue Technologie, die die Effizienz des Funkspektrums verdoppeln könnte

Es ist kein Geheimnis, dass das Funkfrequenzspektrum zu einem wertvollen Gut wird. Da Millionen und Abermillionen von Benutzern von einfachen Mobiltelefonen auf neue Smartphones und Tablets umgestiegen sind, die sowohl Daten als auch Sprache übertragen, sind die Anforderungen an drahtlose 3G- und 4G-Systeme gestiegen. Spektrum Crunch, "eine, die Experten prognostizieren, könnte die Nachfrage relativ bald über der aktuellen Kapazität liegen (siehe diesen Artikel und Infografik von Mashable)

Inmitten der Berichte von Regierungsbehörden und privaten Unternehmen, die ihre eigenen Teile eines höher besiedelten Funkspektrums herausarbeiten, gibt es auch neue Berichte über einige Technologien, die dazu führen könnten, dass wir aus der Frequenzkrise herauskommen, indem wir neu erfinden, wie Funkgeräte Signale senden und empfangen . Hier ist, was ein Top-Anwärter sein kann, um einen Spektrum-Crunch zu verhindern oder aufzulösen.

Vollduplex-Signale und Time Domain Transmit Beamforming

In einer Veröffentlichung der University of California, Riverside (UCR) aus dem Jahr 2012 wurde berichtet, dass ihre Ingenieursprofessoren und Absolventen Theorien zur Frequenznutzung entwickeln, mit denen sich einige Frequenzprobleme von Telekommunikationsanbietern beheben lassen. Insbesondere glauben UCR-Forscher, dass Vollduplex-Funksysteme es heutigen Geräten ermöglichen könnten, mit der Hälfte des derzeit benötigten Funkspektrums zu arbeiten.

Die Grundidee ist, dass heutige Mobiltelefone und Mobilgeräte zwar zwei getrennte Kanäle zum Senden und Empfangen von Signalen verwenden, es jedoch möglich sein kann, diese beiden Signale durch ein Verfahren, das UCR-Forscher Time Domain Transmit Beamforming (TDTB) nennen, zu einem Kanal zu kombinieren. Die Professoren Yingbo Hua und Ping Liang haben sich mit der Frage befasst, wie diese neuen Vollduplex-Technologien implementiert werden können. Sie haben sich an einige große Telekommunikationsanbieter gewandt, um über das Potenzial für die Renovierung von Mobilfunkmasten und -netzen zu sprechen. Hua hat auch auf grundlegende Fragen von uns zum Potenzial dieser neuen Technologie geantwortet.

So funktioniert Vollduplex

Die eigentlichen Methoden zum Verschieben der beiden getrennten Kommunikationskanäle in einen sind im Fachjargon der Maschinenbauindustrie stark verschleiert (eine vollständige Forschungsarbeit finden Sie hier). Die Methoden von Hua und Liang befassen sich im Wesentlichen mit der so genannten Self-Interference Cancellation (SIC), bei der eine Vollduplex-Funkübertragung starke Signalstörungen verursacht, die schwächere eingehende Signale übertönen können.

Bei der Strahlformung im Zeitbereich kann ein digitales Tool für das Hochfrequenz-Front-End erstellt werden, mit dem ein Gerät die schwächeren Signale "hören" kann, indem die Unterdrückung von Selbststörungen minimiert wird. Bei der Beantwortung von Fragen zu dieser neuen Technologie im Dezember 2012 spricht das UCR-Team davon, schrittweise ein "nadelartiges Fenster der Stille" zu finden, um in Echtzeit an Selbststörungen zu arbeiten.

Es scheint, als würden Telekommunikationsunternehmen diese Gelegenheit nutzen, um viel mehr Funkfrequenzen freizugeben und die Schleusen für zusätzliche Benutzer zu öffnen. In Wirklichkeit könnte die Einführung dieser Technologie jedoch kostspielige Überholungen erfordern. Bei der Frage nach den derzeit größten Hindernissen für die Vollduplex-Implementierung sagte Hua, dass die tatsächliche Hardware-Implementierung auf Platz 1 rangiert.

Bemühungen der Regierung, das Funkspektrum zu maximieren

Zur gleichen Zeit, in der es Neuigkeiten zur Vollduplex-Technologie gibt, bringt die Obama-Regierung eine eigene Lösung für die Frequenzkrise. Ein offizielles Memo des Weißen Hauses vom Juni 2013 zeigt, dass das Weiße Haus die Bundesbehörden auffordert, ungenutzte Teile ihres zugewiesenen Funkspektrums zu untersuchen, die mit der Privatwirtschaft geteilt werden könnten. Eine Task Force des Spectrum Policy Teams wurde ebenfalls zusammengestellt und erhielt sechs Monate Zeit, um Anreize und Möglichkeiten für diese Art des Teilens zu erforschen. In der Zwischenzeit verfolgt die Federal Communications Commission (FCC) auch die Möglichkeit einer Versteigerung von Teilen des kommerziellen Spektrums.

Schließen sich Bemühungen der Regierung und neue Forschungsergebnisse gegenseitig aus? Nicht nach Angaben der Ingenieure.

"Wenn mehr Spektrum zur Verfügung steht", sagte Hua, "kann die Strahlformung im Zeitbereich auch die Effizienz der Nutzung des neuen Spektrums verdoppeln."

Telekommunikationsunternehmen stimmen zu. Berichte wie dieser von CNNMoney zeigen, wie große Mobilfunkanbieter eine Reihe von Optionen zur Behebung von Frequenzengpässen bewerten, und Berichte aus dem letzten Jahr zeigen, dass AT & T und andere Unternehmen bereits eine zusätzliche "Small Cell" -Infrastruktur als Stop-Gap-Lösung aufbauen.

Wird der Markt entscheiden?

Dann gibt es die Idee, mehr Benutzer von den drahtlosen Netzwerken abzuwerben. Während die Frequenzkrise, die zweifellos eine große Neuigkeit ist, nur ein weiteres Beispiel für eine Konsumentenentwicklung zu sein scheint, die nicht mehr nachhaltig ist (Peak Oil, irgendjemand?), Deuten einige Typen des freien Marktes möglicherweise darauf hin, dass Nachfrage und Angebot funktionieren, um ihre Magie zu lösen das Problem "natürlich". Schließlich ist das Streamen von Filmen auf einem Smartphone nicht so wichtig wie der Transport oder das Gesundheitswesen. Es ist etwas, das wirklich gewählt ist, ein neuer technischer Luxus … obwohl einige neue Eltern anfangen könnten, sich zu unterscheiden. Ungeachtet der durch und durch schlechten Ergebnisse der freien Marktwirtschaft in den letzten Jahrzehnten scheint der Mangel an verfügbarer Netzwerkkapazität für all diese YouTube- und Netflix-Videos ein Problem zu sein, das auf eine "Preislösung" zugeschnitten ist. Das heißt, wir sollten uns alle fragen, wie viel wir bereit sind, für einen vollständigen Datenplan zu zahlen. (Informationen zum Speichern Ihres aktuellen Plans finden Sie unter Beenden von Überschreitungen in Ihrem Datenplan.)

Obwohl einige Technologien, die das Funkspektrum aufbrechen könnten, ein guter Ausweg sind, können Sie sicher sein, dass einige Spitzeningenieure an der Frequenzkonsolidierung und -effizienz arbeiten. Es sieht auch so aus, als ob Designlösungen und keine Regierungs- oder Marktlösungen gleich um die Ecke sind.