Fig. 1. Estimativa do ângulo de chegada (AoA) em baixa frequência (2,45 GHz). A configuração inclui um conjunto de antenas de 4 elementos. Usamos o algoritmo MUSIC para estimar o AoA do sinal recebido. Crédito:© IMDEA Networks Institute
As futuras redes de comunicação de alta velocidade baseadas na tecnologia de ondas milimétricas (30-300 GHz) serão mais robustas e eficientes no fornecimento de velocidades extremamente altas, vídeo de alta qualidade, e conteúdo e serviços multimídia graças aos resultados de um projeto de pesquisa inovador. O projeto recém-concluído foi uma colaboração entre Huawei Technologies e IMDEA Networks Institute, o órgão de pesquisa com sede em Madri é o pioneiro em muitas tecnologias que estão sendo implantadas no novo cenário 5G.
Dr. Joerg Widmer, o investigador principal do projeto e diretor de pesquisa da IMDEA Networks, descreve o desafio enfrentado por seu grupo. "A perda de caminho de um sinal aumenta significativamente com sua frequência. Então, Comunicações de alta frequência (HF), como sistemas de ondas milimétricas que oferecem a velocidade e a capacidade que as redes Wi-Fi 5G e 802.11ad-padrão exigem, exigem antenas direcionais para superar a atenuação resultante. Isso resulta em altas sobrecargas de sinalização, uma vez que ambas as extremidades da comunicação devem atualizar continuamente a direção da antena conforme os nós se movem e os bloqueios interrompem o caminho da linha de visão. Esses problemas são evitados em redes de baixa frequência (LF), com seu rico ambiente de múltiplos caminhos e taxas de atenuação muito mais baixas. "
"Exploramos como usar bandas de baixa frequência para inferir as características do canal de bandas de ondas milimétricas de alta frequência e para dar suporte à rede em termos de rastreamento de feixe, estimativa do ângulo de chegada, e informações de localização. Ao estudar esta abordagem e outras correlações de canal LF-HF que podem permitir que LF auxilie HF, Conseguimos desenvolver técnicas que melhoram o desempenho na banda de ondas milimétricas e reduzem a sobrecarga de controle necessária para operar a rede. Demonstramos que os mecanismos e algoritmos que desenvolvemos funcionam não apenas na teoria, mas também em ambientes de rede sem fio do mundo real durante a fase de avaliação experimental do projeto. "
Widmer é claro sobre a importância do projeto. "No meu conhecimento, esta foi a primeira vez que esses dois sistemas foram estudados juntos, em profundidade. Nossa equipe de especialistas alcançou alguns resultados realmente interessantes, desenvolver técnicas que permitirão às operadoras melhorar seu desempenho na banda de ondas milimétricas e, assim, reduzir a sobrecarga de controle necessária para operar suas redes atuais e futuras. Nosso trabalho já resultou em dois pedidos de patente, com um terceiro sendo avaliado quanto à viabilidade. "
Fig. 2. Correlação do perfil angular dependendo do número de antenas usadas (16 antenas nesta figura). Crédito:© IMDEA Networks Institute
Fig. 3. Perfis angulares para LF e HF. O gráfico mostra a intensidade do sinal recebido em função do ângulo de cada ponto. Também, está incluída a correlação entre os perfis angulares nas duas bandas de frequência em estudo. Crédito:© IMDEA Networks Institute
"Um dos desafios mais importantes foi estudar a correlação de canal que pode permitir que LF auxilie HF, "continua Widmer." Tivemos que considerar muitas variáveis neste estudo, como os cenários, potência, e atraso do sinal, número de caminhos, e o número de antenas de cada sistema. A equipe da IMDEA Networks era composta por pesquisadores com formação em matemática, linguagens de programação, física material, propagação de radiofrequência e padrões de comunicação. A aplicação desta diversidade de conhecimento especializado, com a riqueza de recursos técnicos à nossa disposição, todos ajudaram a garantir nosso sucesso em alcançar nossos objetivos para este projeto. "
