Fig. 1. Estimación del ángulo de llegada (AoA) a baja frecuencia (2,45 GHz). La configuración incluye un conjunto de antenas de 4 elementos. Utilizamos el algoritmo MUSIC para estimar el AoA de la señal recibida. Crédito:© Instituto IMDEA Networks
Las futuras redes de comunicación de alta velocidad basadas en tecnología de ondas milimétricas (30-300 GHz) serán más robustas y eficientes para ofrecer velocidades extremadamente altas. video de alta calidad, y contenidos y servicios multimedia gracias a los resultados de un proyecto de investigación pionero. El proyecto recientemente concluido fue una colaboración entre Huawei Technologies e IMDEA Networks Institute, el organismo de investigación con sede en Madrid que es pionero en muchas tecnologías que se están implementando en el nuevo panorama 5G.
Dr. Joerg Widmer, el Investigador Principal del proyecto y Director de Investigación de IMDEA Networks, describe el desafío que enfrentó su grupo. "La pérdida de trayectoria de una señal aumenta significativamente con su frecuencia. Por lo tanto, Comunicaciones de alta frecuencia (HF), como los sistemas de ondas milimétricas que ofrecen la velocidad y la capacidad que requieren las redes Wi-Fi estándar 5G y 802.11ad, demandan antenas direccionales para superar la atenuación resultante. Esto da como resultado una alta sobrecarga de señalización, ya que ambos extremos de la comunicación tienen que actualizar continuamente la dirección de su antena a medida que los nodos se mueven y los bloqueos interrumpen la línea de visión. Estos problemas se evitan en redes de baja frecuencia (LF), con su rico entorno de múltiples rutas y tasas de atenuación mucho más bajas ".
"Hemos explorado cómo usar bandas de baja frecuencia para inferir las características del canal de bandas de ondas milimétricas de alta frecuencia y para respaldar la red en términos de seguimiento de haz, estimación del ángulo de llegada, e información de ubicación. Al estudiar este enfoque y otras correlaciones de canales LF-HF que pueden permitir que LF ayude a HF, hemos podido desarrollar técnicas que mejoran el rendimiento en la banda de ondas milimétricas y reducen la sobrecarga de control necesaria para operar la red. Demostramos que los mecanismos y algoritmos que desarrollamos funcionan no solo en teoría, sino también en entornos de redes inalámbricas del mundo real durante la fase de evaluación experimental del proyecto ".
Widmer tiene claro el significado del proyecto. "Que yo sepa, esta fue la primera vez que estos dos sistemas se estudiaron juntos, a fondo. Nuestro equipo de expertos logró algunos resultados realmente interesantes, desarrollar técnicas que permitan a los operadores mejorar su desempeño en la banda de ondas milimétricas y así reducir la sobrecarga de control que requieren para operar sus redes presentes y futuras. Nuestro trabajo ya ha dado lugar a dos solicitudes de patente, y actualmente se está evaluando la viabilidad de un tercio ".
Fig. 2. Correlación del perfil de ángulo en función del número de antenas utilizadas (16 antenas en esta figura). Crédito:© Instituto IMDEA Networks
Fig. 3. Perfiles angulares para LF y HF. El gráfico muestra la intensidad de la señal recibida según el ángulo de cada punto. También, se incluye la correlación entre los perfiles angulares en las dos bandas de frecuencia en estudio. Crédito:© Instituto IMDEA Networks
"Uno de los desafíos más importantes fue estudiar la correlación de canales que puede permitir que LF ayude a HF, "continúa Widmer." Tuvimos que considerar muchas variables en este estudio, como los escenarios, poder, y retraso de la señal, número de caminos, y el número de antenas de cada sistema. El equipo de IMDEA Networks estaba compuesto por investigadores con experiencia en matemáticas, lenguajes de programación, física de los materiales, normas de propagación y comunicación de radiofrecuencia. La aplicación de esta diversidad de conocimientos expertos, con la gran cantidad de recursos técnicos a nuestra disposición, todos ayudaron a asegurar nuestro éxito en el logro de nuestras metas para este proyecto ".
