Nykyelektroniikka ei suoriudu 5G-verkkojen yhä nopeammasta datankäsittelystä. Tampereen teknillisessä yliopistossa langattoman tietoliikenteen tutkimusryhmässä työskentelvä Markus Allén kehitti väitöstyössään vastaanotintekniikkaa, jolla signaaliin vastaanotossa syntyvät häiriöt suodatetaan digitaalisesti pois.
Allén muistuttaa väitöskirjassaan, että entistä nopeammat 5G-matkapuhelinverkot ja muut langattomat tietoliikennejärjestelmät tarvitsevat yhä laadukkaampia radiolähettimiä ja -vastaanottimia sekä tukiasemissa että mobiililaitteissa. Niissä käytetyt komponentit, kuten vahvistimet ja analogia-digitaalimuuntimet, eivät käytännössä koskaan ole täydellisiä, vaan ne vääristävät signaalia.
- Radiosignaalit ovat sitä herkempiä vääristymille, mitä suurempia tiedonsiirtonopeudet ovat. Pienetkin epätäydellisyydet radiovastaanottimen elektroniikassa vääristävät vastaanotettavaa signaalia ja siten saattavat pudottaa tiedonsiirtonopeutta huomattavasti, Allén kertoo.
Ratkaisuksi Allén esittää epälineaaristen häiriöiden suodattamista signaalista digitaalisella signaalinkäsittelyllä. Menetelmä ei vaadi muutoksia vastaanottimen analogiapuoleen.
Häiriöitä laajakaistaiseen signaaliin aiheuttavat niin vastaanotettavalle alueelle kuuluvat vahvat signaalit kuin AD-muuntimen epälineaarisuudet. Allénin menetelmässä signaalia korjataan suoraan vastaanotetusta aaltomuodosta.
Allén kertoo väitöksessään, että tulevien päätelaitteiden lopullinen tavoite on cognitiivinen radio, joka tunnistaa kulloinkin käytettävissä olevia taajuuksia ja virittäytyy niille paikallisen tarpeen mukaan. Tämä kuitenkin vaatii muutoksia vastaanottimeen, joissa esimerkiksi dynaaminen peitto on yhä isompi ongelma: heikoin vastaanotettu signaalia saattaa olla 100 desibeliä heikompi kuin vahvin. Tällöin vastaanottimen dynamiikka voi aiheuttaa sen, että vahvempi signaali tuottaa epälineaarista häiriötä, joka häiritsee heikompia signaaleita ja myös ohjelmistoradion kykyä aisti vapaita taajuuksia.
Allénin tietoliikennetekniikan alaan kuuluva väitöskirja ”Nonlinear Distortion in Wideband Radio Receivers and Analog-to-Digital Converters: Modeling and Digital Suppression” tarkastetaan TTY:n tieto- ja sähkötekniikan tiedekunnassa perjantaina. Allén on kotoisin Ypäjältä ja työskentelee tutkijana TTY:n elektroniikan ja tietoliikennetekniikan laitoksella langattoman tietoliikenteen tutkimusryhmässä.
Väitöskirjan voi ladata pdf-muodossa TTY:n väitöskokoelmasta.
