Spectrally Efficient and Robust Future Generation Radio
- Reference number
- F06-0009
- Start and end dates
- 080301-131231
- Amount granted
- 7 618 665 SEK
- Administrative organization
- Linköping University
- Research area
- Information, Communication and Systems Technology
Summary
The goal of this project is to develop new paradigms for efficient spectrum and power utilization in wireless communication networks. Two interrelated topics form the focus. Under the first, we are concerned with coordinating different multiple-antenna wireless systems (operators) that operate and compete for resources in the same unlicensed spectral band. The goals are to understand fundamental limits; to develop algorithms and protocols for resolution of spectrum conflicts; and as a bonus, to obtain a general understanding that can serve as input to standardization and spectrum regulation processes. The motivation for this task is the increased interest in unlicensed operation, and the coexistence problems currently faced in such spectrum bands. Our research stands out in that we focus on multiple-antenna technology, and in that our focus is on solving resource conflicts via collaborative techniques. The second direction concerns cognitive radio technology. Essentially, cognitive radio is a way of mixing licensed and unlicensed operation in the same spectral band. The proposed work consists of system and feasibility studies, and of algorithm development for spectrum sensing. An additional goal is to characterize the nature of the interference experienced in an environment where cognitive radio operation is permitted, and to develop communication receivers which are robust to this type of interference.
Popular science description
Dagens samhälle förlitar sig mer och mer på infrastruktur för trådlös kommunikation, och detta är en utveckling som kommer fortsätta. I princip är de två grundläggande resurserna i trådlös kommunikation radiospektrum och sändareffekt. Sändareffekten är naturligt begränsad av förordningar, samt av mobila enheters begränsade förmåga att lagra energi i batterier. Spektrum är också en fundamentalt begränsad resurs, eftersom den del av det elektromagnetiska spektrumet som lämpar sig för radiokommunikation är ganska liten. Radiosystem indelas typiskt i licensierat och olicensierat spektrum. I licensierat spektrum har en operatör ensamrätt att sända, och kan således planera sitt nätverk efter detta. Sådant spektrum har blivit mycket dyrt, som kan ses till exempel av spektrumauktioner som genomförts i Europa. Barriären för nya operatörer att börja erbjuda trådlös service i licensierat spektrum anses därför vara mycket stor. I olicensierat spektrum kan vem som helst sända utan någon speciell licens, men man måste uppfylla vissa villkor på sändareffekt. Problemet med de olicensierade frekvensbanden är att de typiskt är överfyllda med radiostörningar eftersom det inte finns någon central mekanism som reglerar hur nära varandra sändare får befinna sig. Målet med detta projekt är att utforska nya, banbrytande ideer för hur radiospektrum kan användas mer effektivt. Två teman står i fokus. Det första gäller hur konkurrerande system i olicensierat spektrum kan fås att självständigt och frivilligt samarbeta, med syfte att undvika att störa varandra. Vi kommer studera detta genom att använda redskap från en gren av matematiken som kallas spelteori. Vi kommer också utveckla praktiska protokoll för hur konkurrerande system kan förhandla med varandra. Det andra temat rör så kallad kognitiv radio. Detta är i princip ett koncept med vilket man blandar licensierad och olicensierad operation i samma frekvensband. Ett sätt att göra detta är dela upp systemen i två grupper: primära system som har licens för att använda systemet, och sekundära användare som tillåts sända bara om de är säkra (till någon viss grad) på att de inte kommer störa det primära systemet. För att detta ska kunna fungera måste ett sekundärt system lyssna av spektrumet i fråga och avgöra om hur långt ifrån en primär basstation, till exempel, som det befinner sig. I projektet kommer vi studera fundamentala problem relaterat till detta, och utveckla specifika algoritmer som möjliggör kognitiv radio.