Ensi viikolla diplomi-insinööri Nuutti Tervo puolustaa Oulun yliopistossa väitöstään, jossa on esitelty menetelmiä korkean taajuuden moniantennijärjestelmän epälineaarisen vääristymän tilatason käyttäytymisen ymmärtämiseksi ja hyödyntämiseksi. Tervon työ auttaa osaltaan tärkeässä tehtävässä eli tulevien 6G-verkkojen signaalin laadun parantamisessa.

6G tulee edellyttämään nykyistä korkeampia taajuuksia ja suurempia siirtonopeuksia tietoliikenteen käyttöön. Kaiken täytyy tapahtua pienellä viiveellä ja luotettavasti. Tämä vaatii paljon uutta kehitystyötä signaalien lähettimien ja vastaanottimien ympärillä.

Tervo käsittelee väitöksessään myös muita radiolaitteiden epäideaalisuuksia ja sitä, miten ne voisi ottaa paremmin huomioon monikeilajärjestelmän suunnittelussa. Myös vastaanottimen epälineaarisuutta käsitellään mutta pääpaino on lähettimessä. Valtaosa väitöstutkimuksesta keskittyy tarkastelemaan tehovahvistimista aiheutuvaa epälineaarista häiriötä vaiheistetuissa keilanmuodostusjärjestelmissä, sekä löytämään menetelmiä ryhmän lineaarisuuden parantamiseksi.

Tervon mukaan radiolähettimissä käy musiikkisoittimien tapaan niin, että jos tehot halutaan repiä irti maksimaalisesti, signaali alkaa käyttäytyä epälineaarisesti eli se ikään kuin vääristyy eikä mene täysimääräisesti haluttuun vastaanottimeen. - Korkeilla taajuuksilla tämä korostuu, kun pienestä komponentista pitää saada mahdollisimman paljon lähtötehoa hyvällä hyötysuhteella, Tervo havainnollistaa.

- Radiojärjestelmissä ongelmana on lisäksi se, että epälineaarisuus levittää signaalia viereisille taajuuksille, mikä ei lähtökohtaisesti ole sallittua koska eri taajuusalueet ovat eri tahojen omistuksessa. Lisäksi jo toisen vaiheen 5G-järjestelmissä sekä erityisesti 6G-järjestelmissä laitteet toimivat entistä korkeammilla taajuuksilla, jolloin tarvittavien antennien ja niitä ajavien tehovahvistimien lukumäärä kasvaa suureksi. Tällöin lineaarisuutta täytyy tarkastella yhden tehovahvistimen sijaan koko lähettimen ominaisuutena, joka säteilee antennien avulla ympäristöön.

Datan pitää siis pysyä omalla taajuudellaan puhtaasti, sillä muuten tulee ongelmia. Tietoliikenteen toimivuuden varaan laitetaan yhteiskunnissa yhä kriittisempiä toimintoja. Metsäautotiellä ei voi ajaa kuten moottoritiellä, jos haluaa päästä ehjänä perille. Perustan pitää olla kunnossa ja tietoliikenteessä se tarkoittaa lähettimen ja vastaanottimen ikään kuin automaattista symbioosia.

- Antenniryhmissä keskinäiset erot eri lähetinhaarojen epälineaarisessa käyttäytymisessä luovat eroja halutun lineaarisen signaalin keilan sekä häiriön keilan välille. Tämän johdosta häiriö voi antennien avulla säteillessään siis muodostaa erilaisen säteilykuvion kuin lähetetty signaali. Tämä havainto on erityisen tärkeä ymmärtää. Ilmiö korostuu erityisesti lähetinryhmän linearisoinnissa, johon työssäni esitetään useita lähestymistapoja, Tervo selventää.

Tervo esittää väitöstyössään erilaisia havainnointivastaanotinstrategioita sekä menetelmiä linearisoitavan objektin muodostamiseksi hyödyntäen ryhmästä eri suuntiin säteilevän aaltomuodon mallinnusta ja mittauksia. Tutkimustuloksissa hän tuo esiin, että lähettimen linearisointi tietyssä suunnassa ei takaa linearisointia muissa suunnissa, jos haarojen epälineaariset käyttäytymiset eroavat toisistaan. Tällöin yhden suunnan linearisointi muodostaa minimin häiriölle halutussa suunnassa summaamalla epälineaarisia komponentteja tilatasossa.

Hänen radiotekniikan alan väitöskirja Concepts for radiated nonlinear distortion and spatial linearization in millimeter-wave phased arrays tarkastetaan Oulun yliopistossa ensi keskiviikkona.