Antennsystem för 6G trådlösa nätverk
- Diarienummer
- STP25-0103
- Projektledare
- Ivashina, Marianna
- Start- och slutdatum
- 260601-310531
- Beviljat belopp
- 0 kr
- Förvaltande organisation
- Chalmers University of Technology
- Forskningsområde
- Informations-, kommunikations- och systemteknik
Summary
Framtida 6G-system måste möjliggöra nya tjänster under strikta begränsningar i energiförbrukning och spektrumtillgång, och kommer att behöva verka i frekvensband som redan används intensivt av andra samhällskritiska tjänster, exempelvis centimetervågsbandet FR3 (6–24 GHz), vilket gör tillförlitlig spektrumdelning till en grundförutsättning. Idag bygger spektrumdelning på nätverkskoordinering och statisk filtrering, vilket skalar dåligt i täta, heterogena nät och förutsätter ett kooperativt spektrumanvändning. Projektet angriper därför spektrumdelning på antennsystemnivå genom att gemensamt utnyttja spatiala och spektrala elektromagnetiska (EM) frihetsgrader via antenndesign och hybrid lobformning. Därigenom etableras designprinciper för adaptiva, störningsrobusta antennsystem (AIRS) som aktivt formar EM-energi i rum och frekvens för energieffektiv, robust och skalbar drift. Chalmers (Sweden) leder AIRS-arkitektur och signalbehandlingsbaserad spatial anpassning; NTU och NCTU (Taiwan) leder rekonfigurerbar spektral selektivitet. Validering med over-the-air-mätningar på två platser inriktas på samexistens med Wi-Fi och interferens mellan markbundna och icke-markbundna nät, inklusive satellitscenarier. Med utgångspunkt i antennsystemens EM-beteende förväntas designprinciperna vara relevanta över flera frekvensband och driftscenarier även bortom 6G, och stärka Sverige och Taiwan genom ett vidareutveclat SSF-finansierat samarbete (2019).
Populärvetenskaplig beskrivning
Framtida trådlösa nätverk av sjätte generationen (6G) kommer att stödja nya tjänster, såsom fjärrsjukvård, immersiv AR/VR och mer tillförlitlig anslutning för transportsystem och kritisk infrastruktur. För att nå dessa ambitioner måste 6G-system också minimera energiförbrukning och miljöpåverkan, samtidigt som de i allt högre grad förlitar sig på drift i redan överbelastade radiospektrum. En viktig tidig 6G-bandskandidat är FR3 (6–24 GHz), som används flitigt av till exempel Wi-Fi, satellittjänster, fasta länkar och radioastronomi. Tillförlitlig spektrumdelning blir därför en förutsättning. Idag hanteras spektrumdelning mestadels genom nätverkskoordinering och fast filtrering. Dessa verktyg är alltmer ineffektiva i täta, heterogena nätverk och tar inte helt hänsyn till verkligheten med blandade markbundna och satellitbaserade system. Detta projekt tar itu med utmaningen vid dess fysiska grund: antennsystemet. Vi kommer att ta fram design-principer för adaptiva störningsbeständiga antennsystem (AIRS) som aktivt kan forma radioenergi i riktning och frekvens, så att 6G-sändningar kan undvika känsliga användare och skydda band utan att slösa energi. Arbetet utförs genom ett samarbete mellan Sverige och Taiwan som bygger på ett tidigare framgångsrikt SSF-finansierat projekt. Chalmers (Sverige) leder antennsystemarkitektur och signalbehandlingsmetoder för rumslig anpassning. National Taiwan University (NTU) och National Chiao Tung University (NCTU) leder omkonfigurerbar spektral selektivitet. Demonstrationer av luftburna system i Sverige och Taiwan kommer att använda realistiska scenarier, inklusive tät Wi-Fi-samexistens och markbunden och icke-markbunden störning. Genom att leverera experimentellt validerade design-principer kommer projektet att stödja framtida systemdesign, testning och standardisering, och bidra till att överbrygga klyftan mellan vad radiohårdvara realistiskt kan göra och vad 6G-nätverk behöver. Eftersom principerna är grundade i antennsystemens fysik förväntas de förbli användbara över frekvensband och implementeringsscenarier, inklusive bortom 6G.