Systemaspekter ur ett terminalperspektiv i massiva MIMO-syst
- Diarienummer
- ID14-0007
- Start- och slutdatum
- 150101-191231
- Beviljat belopp
- 2 500 000 kr
- Förvaltande organisation
- Lund University
- Forskningsområde
- Informations-, kommunikations- och systemteknik
Summary
Massiva MIMO-system (MM) börjar ses som en av huvudkandidaterna för att öka effektiviteten i framtida trådlösa kommunikationer - både spektral- och energieffektivitet. Nya uppskattningar visar att energieffektiviteten kan ökas med flera storleksordningar och spektrumeffektiviteten minst en storleksordning, under rimliga antaganden på systemkonfigurationer. Förutsägelser som dessa har lett till en frenetisk forskningsaktivitet inom området. Trots stora ansträngningar att undersöka hur effektiva MM-system bör utformas, är terminalperspektivet nästan helt försummat. Ett skäl till detta är att huvudparten av de nya koncepten relaterar i huvudsak till basstationen och endast indirekt till terminalerna. Terminalernas konstruktion kommer dock i stor utsträckning att påverka hur effektiva framtidens MM-system kommer att bli. Olika överväganden vid terminalkonstruktion kommer att påverka hur hela systemet skall konstrueras, såväl hur olika överföringstekniker i MM presterar under verkliga förhållanden, som hur olika överföringsprotokoll behöver utformas. Projektet undersöker hur terminalers egenskaper påverkar den total prestandan i MM-system och hur terminaler vara utformade för att optimera systemets effektivitet. Undersökningen spänner över hela skalan från att konstruera terminalprototyper till att utveckla designmetoder. Detta görs genom att kombinera praktiska mätningar och experimentella studier i en MM-testbädd med mer teoretiska simuleringar och systemoptimeringar.
Populärvetenskaplig beskrivning
Massiv MIMO är ett nytt begrepp inom radiovetenskapen och förväntas bli en av huvudteknikerna för framtidens mobila system. Massiv MIMO innebär att man ökar antalet antenner på en accesspunkt till flera tiotals eller något hundratal, medan man på terminalsidan begränsar sig till ett fåtal. Med ett stort antal antenner kan radiokanalen uppmätas mycket precist och en accesspunkt kan då urskilja enskilda terminaler bland andra som samtidigt sänder på samma frekvens, vilket gör att effektiviteten kan ökas drastiskt. Detta är relativt väl undersökt under ideala förhållanden, medan inverkan på systemet från realistiska terminalers egenskaper är relativt okänd. Terminalernas antennegenskaper är långt från ideala pga användarinteraktion och integrering i konsumentprodukter, där estetiska begränsningar ofta styr. Förutom att realistiska terminaler har icke-ideala antennegenskaper är variationen stor bland de typer av terminaler vi förutser i framtida system. Vi kommer att se allt från små trådlösa enheter med anspråkslösa krav på bandbredd till multimedia-terminaler med betyfligt mer extrema krav. Detta lyfter även frågan om vilka typer av enheter som fungerar väl i, och kan dra mest nytta av, ett massivt MIMO-nät. Lunds universitet kommer tillsammans med Sony Mobile Communications AB att undersöka ovanstående frågeställningar inom ramen för detta industridoktorand-projekt och utöka kunskapen genom att experimentellt och teoretiskt studera realistiska terminaler i massiva MIMO-system. Lunds universitet är ett av de ledande centren i världen inom massive MIMO och Sony Mobile Communications AB är den enda aktören i Sverige som utvecklar mobila terminaler. Lunds universitet expertis inom massiv MIMO, kombinerat med Sonys djupa förståelse för de utmaningar man möts av vid integration av radiosystem i konsumentprodukter, ger stora synergieffekter och en mycket stark projektkonstellation. Ett gemensamt industridoktorand-projekt som detta, där en av Sonys mycket erfarna ingenjörer kommer att kliva i doktorandrollen vid Lunds universitet, är högst intressant för alla parter. Då massiv MIMO ses som en av huvudkandidaterna för framtida mobila kommunikationssystem kommer projektet att bidra till ökning av svensk telekomidustris konkurrenskraft samt göra Sverige till ett mer intressant land att etablera sig i. En stark forskning leder också till förbättrade möjligheter att behålla nyckelkompetens inom landet.