Исследователи добились рекордной эффективности использования радиочастотного спектра 5G-сетями следующего поколения - «Наука и технологии»

Группа исследователей, работающая в области технологий беспроводных 5G-сетей, установила своего рода мировой рекорд по эффективности использования выделенного спектра радиочастот. Это было сделано при помощи сложной MIMO-системы (multiple-input, multiple-output), состоящей из оборудования сотовых базовых станций, каждая из которой имеет десятки специализированных антенн. Данное достижение является доказательством тому, что 5G-технологии, даже в их нынешнем виде, способны обеспечивать сверхбыструю передачу данных одновременно множеству смартфонов, планшетных компьютеров и прочих мобильных электронных устройств.

Исследовательская группа состоит из восьми ученых из университета Бристоля, Великобритания, и Лундского университета, Швеция. В своем последнем эксперименте он продемонстрировали скорость передачи данных в 145.6 (бита в секунду) на Гц несущей частоты при обеспечении работы одновременно 22 независимых абонентов. 5G-каналы использовали стандартную модуляцию 256-QAM, ширина полосы канала составляла 20 МГц в диапазоне 3.51 ГГц. А обеспечивалось все это MIMO-системой со 128 антеннами. Следует заметить, что полученные показатели эффективности практически в четыре раза превышают аналогичные показатели 4G-сетей нынешнего поколения.

Нынешний рекорд побил предыдущий рекорд, установленный этой же самой группой исследователей в марте этого года и который составлял 79.4 (бита в секунду) на Гц несущей частоты при обеспечении работы одновременно 12 независимых абонентов. А еще более ранний рекорд в этой области был установлен в апреле этого года специалистами компании Facebook, использовавшими MIMO-систему ARIES с 96 антеннами, которая продемонстрировала эффективность в 71 (бит в секунду) на Гц при обеспечении работы 24 абонентов.

Использовавшееся исследователями оборудование MIMO-системы ориентировано на его использование в городских условиях. Но ученые уже приступили к разработке еще более крупной системы, которая сможет работать и в сельской местности, обеспечивая покрытием сотовой связи и Интернета большое количество пользователей одновременно.

Следует отметить, что рекордные показатели эффективности были получены в первую очередь благодаря тому, что эксперименты проводились в идеальных условиях, в изолированном от окружающего мира помещении, в котором отсутствовали посторонние источники радиосигналов. Помимо этого устройства, выступавшие в роли абонентов сети, были абсолютно неподвижны и работали с постоянным уровнем мощности передаваемых сигналов. Но в реальном мире дело обстоит совсем по иному, люди с их телефонами почти постоянно находятся в движении, а окружающая среда полна посторонних радиосигналов и помех.

Более того, согласно прогнозам, 5G-сети следующих поколений для того, чтобы иметь возможность обеспечивать потребности роста объемов мобильного трафика, должны иметь 1000-кратное увеличение эффективности использования спектра по сравнению с 4G-сетями. И такого увеличения эффективности вряд ли можно добиться путем увеличения сложности и размеров MIMO-систем, для этого потребуется ряд новых ключевых технологий, включая использование радиоволн миллиметрового диапазона и применения новых принципов формированная направленных лучей.

И в заключении отметим, что ученые использовали гибкую и масштабируемую экспериментальную систему, разработанную и изготовленную компанией National Instruments на базе программного обеспечения LabVIEW и аппаратного обеспечения серии PXI. Данная система остается в распоряжении исследователей Бристольского университета и будет использоваться для дальнейших исследований в области беспроводных 5G-технологий.