Ett nytt paradigm av flerantenna-kommunikation för 6G
- Diarienummer
- IS24-0190
- Projektledare
- Björnson, Emil
- Start- och slutdatum
- 241101-271231
- Beviljat belopp
- 4 900 000 kr
- Förvaltande organisation
- KTH - Royal Institute of Technology
- Forskningsområde
- Informations-, kommunikations- och systemteknik
Summary
För att hantera högre datavolymer och krav på stabil uppkoppling i framtida trådlösa nätverk kommer 6G behöva använda extremt storskalig flerantennteknik (s.k. XL-MIMO) och en disaggregerade cellfri (CF) nätverksarkitektur. Integreringen av dessa viktiga möjliggörande tekniker leder till CF-XL-MIMO som kan ge enastående förbättringar i spektral- och energieffektivitet, ifall en rad praktiska utmaningar kan lösas. För det första leder användningen av extremt många antenner till enorma hårdvaru- och beräkningskostnader med befintlig teknik, men en potentiell lösning är en ny kostnadseffektiv metasytebaserad implementering. För det andra kräver disaggregerade arkitekturer för CF-nätverk decentraliserade resursallokeringsprotokoll. Grundforskning krävs för att lösa dessa problem och möjliggöra den innovativa CF-XL-MIMO-tekniken genom nya modeller, teorier och metoder. Våra forskningsmål inkluderar identifiering av hårdvarukrav och kanalmodeller samt utveckling av algoritmer för kanalskattning, lobformning och resursallokering. År 1: Modellering och verifiering av hårdvaruegenskaper och -begränsningar. År 2: Lobformning och systemoptimering, modellbaserat och med AI/ML. År 3: Kanalskattning och resursallokering. Det planerade samarbetet utnyttjar de svenska och koreanska teamens unika och världsledande styrkor och kunnande inom flerantennkommunikation för att möjliggöra den nya CF-XL-MIMO tekniken.
Populärvetenskaplig beskrivning
Samhället digitaliseras i snabb takt, vilket innebär att alla elektroniska apparater blir trådlöst uppkopplade och information strömmar sömlöst mellan den fysiska och digitala världen. Den digitala transformationen får till följd att den datatrafiken, antalet anslutna apparater och kraven på den trådlösa tekniken också ökar i snabb takt. Därför måste ny effektivare teknik ständigt utvecklas, med avseende på spektral-, energi- och kostnadseffektivitet. På senare år har fokus i teknikutveckling skiftat från att ha mer frekvensspektrum till att använda fler antenner, i form av gruppantenner i både användarenheten och mobilmasterna. Denna teknikutveckling behöver fortsätta i 6G eran, som kommer prägla den trådlösa tekniken i nästa årtionde. I detta projekt samarbetar världsledande forskare i Sverige och Korea för att utveckla grundtekniken i form av modeller och algoritmer. Utveckling kommer gå i två riktningar: flerantenner per accesspunkt och samarbeta mellan accesspunkterna. Dessa inriktningar har tidigare studerats separat, men kommer mötas i detta projekt. Våra forskningsmål inkluderar identifiering av hårdvarukrav och kanalmodeller samt utveckling av algoritmer för kanalskattning, lobformning och resursallokering. Det är fyra egenskaper som gör den nya teknik som projektet utvecklar annorlunda och vetenskapligt utmanande. För det första leder kombinationen av fler antenner och kortare våglängderi 6G-frekvensband till att nya utbredningsfenomen blir dominerande. Detta innebär att algoritmer måste designas om för att passa och utnyttja de nya villkoren till fullo. För det andra måste antennarrayerna byggas på ett nytt sätt, med hjälp av metamaterial, för att bli kostnadseffektiva. Detta leder till nya hårdvarumodeller och -egenskaper som kräver skräddarsydda algoritmer. För det tredje kommer realtidssamarbete mellan accesspunkter tjäna gränserna för vad som är algoritmiskt möjligt. Slutligen måste nya metoder utvecklas för att mäta kommunikationskanaler på ett resurssnålt sätt eftersom många parametrar måste mätas varje millisekund. Detta samarbetsprojekt inom 6G-teknik förväntas leda till avancerade teoretiska modeller, innovativa signalbehandlingsalgoritmer, betydande bidrag till 6G-standardisering, högkvalitativa akademiska publikationer och etableringen av ett internationellt forskningsnätverk. Allt detta syftar till att bidra till en banbrytande trådlös kommunikationsteknik med högre datahastigheter, tillförlitlighet och energieffektivitet.