El procesamiento de señales avanzado ayuda a lograr los objetivos de velocidad de la 5G
La infraestructura de telefonía móvil fue introducida por primera vez a finales de los años ochenta del siglo pasado. Desde entonces, ha superado varias generaciones, cada una con mayor velocidad y mayor capacidad que su predecesora. Hasta ahora, hemos llegado a la generación cinco, o 5G. La generación actual, la 4G, funciona muy bien para personas individuales, pero puede sufrir cuellos de botella cuando grandes grupos de personas de la misma zona utilizan una red al mismo tiempo. El nuevo estándar resuelve este problema de congestión, puesto que ofrece una capacidad potencial mil veces mejor en comparación con la 4G. Sin embargo, se trata simplemente de una posibilidad teórica. Lograrlo dependerá de la disponibilidad futura de ciertas mejoras tecnológicas. Al contrario de otros grupos que estudian la posibilidad de trasladar la frecuencia de radio de la 5G desde por debajo de 6 GHz a por encima de 60 GHz, el proyecto ADVANTAG5, financiado con fondos europeos, hace frente al problema del ancho de banda mediante la introducción de direccionalidad a la transmisión de los haces de radio. La investigación se llevó a cabo con el apoyo del programa de Acciones Marie Skłodowska-Curie. En relación con las comunicaciones de radio, un rango de frecuencias de radio se denomina banda. A cada usuario o antena se le asigna una pequeña porción determinada. Es igual a como se describen las emisoras de radio individuales, que emiten en una determinada frecuencia asignada (denominada frecuencia central), aunque en realidad también emiten ligeramente a ambos lados de dicha frecuencia. El doctor Marko Kosunen, coordinador del proyecto, explica lo siguiente: «En los sistemas actuales, solo puede utilizarse una frecuencia central al mismo tiempo, porque de otro modo las transmisiones se interferirían mutuamente».
Direccionalidad de haces mediante procesamiento de señales
El método de ADVANTA5G permite duplicar el uso de cada frecuencia mediante la introducción de direccionalidad controlada a la transmisión y a la recepción de los haces de radio. La conformación del haz se logra mediante nuevos métodos de procesamiento de señales desarrollados por el proyecto. Dichos métodos implican el procesamiento de señales digitales multiusuario mediante el nuevo chip de silicio especial del proyecto. Las señales recibidas en la antena, que en este caso es una torre de telefonía móvil, transportan información de todos los usuarios desde diferentes direcciones. Aun así, esta información se filtra de forma que cada una de las múltiples señales producidas por el elemento que procesa las señales contenga solo información de un usuario específico.
Las nuevas antenas ayudan en el procesamiento
El control de la dirección de los haces es asistido por los nuevos receptores conformadores de los haces, especialmente desarrollados por el equipo. Estos funcionan mediante el control del muestreo de las señales recibidas y la combinación de las señales recibidas a través de diferentes trayectos de antena. ADVANTA5G también desarrolló estructuras eficientes de transmisores digitales, compatibles con la emisión de varios canales desde una única antena. Los investigadores demostraron con éxito los nuevos métodos, así como el nuevo equipo, el cual incluye transmisores y receptores. Los resultados están ya listos para su adopción industrial y el sector ha mostrado un gran interés. Mientras tanto, el equipo perfeccionará aún más el diseño. Los métodos desarrollados durante el proyecto se incorporarán en la enseñanza de los cursos de ingeniería de telecomunicaciones de la Universidad Aalto (Finlandia). Kosunen afirma: «Realmente contemplo nuestro trabajo como algo revolucionario en términos de diseño electrónico en el futuro. Combina el desarrollo y la optimización de circuitos con métodos programáticos, en última instancia con aprendizaje automático, de una forma sin precedentes». Este trabajo contribuirá a que la infraestructura 5G propuesta funcione a la velocidad prometida. Para los usuarios, esto aumentará enormemente las velocidades de transmisión de datos.
Palabras clave
ADVANTAG5, radio, 5G, antena, procesamiento de señales, 4G, teléfono móvil, comunicaciones, ancho de banda
