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5G der Zukunft wird dank eines Systems der University of California, San Diego noch schneller und zuverlässiger. Denn heutige High-Band-5G-Systeme kommunizieren Daten, indem sie einen laserähnlichen Millimeterwellenstrahl von einer Basisstation an einem Empfänger senden.
Das Problem ist, dass die Verbindung blockiert wird, wenn sich etwas oder jemand im Weg dieses Strahls befindet. „Wenn man sich auf einen einzigen Strahl verlässt, sind Fehler programmiert“, sagt Forscher Dinesh Bharadia.
Funkstrahl wird aufgeteilt
Bharadia hat die Technik, die diesen Fehler behebt, gemeinsam mit seinem Doktoranden Ish Jain entwickelt. Dabei wird der ursprüngliche Millimeterwellenstrahl in mehrere laserähnliche Strahlen aufgeteilt. Das verbessert die Chance, dass mindestens ein Strahl den Empfänger ungestört erreicht. Das neue System haben sie in einem Büro und außerhalb eines Gebäudes auf dem Campus der Universität getestet.
Die Daten ließen sich mit bis zu 800 Megabit pro Sekunde übertragen, ein extrem hoher Durchsatz, und die Zuverlässigkeit lag bei 100 Prozent. Das bedeutet, dass das Signal nicht an Stärke verlor, wenn sich der Benutzer um Hindernisse wie Schreibtische, Wände und Skulpturen im Freien bewegte. In Outdoor-Tests bot das System Konnektivität bis zu 80 Meter Entfernung.
Hindernisse als Hilfsmittel
Bharadia und Jain haben für das System mehrere neue Algorithmen entwickelt. Einer davon weist die Basisstation an, den Strahl in mehrere Pfade aufzuteilen. Einer davon nimmt den direkten Weg zum Empfänger, die anderen werden von zufällig vorhandenen Reflektoren in Gestalt von Glas, Metall und Bauten umgelenkt. Der Algorithmus lernt dann, welche die besten Pfade in der jeweiligen Umgebung sind, und optimiert den Winkel, die Phase und die Leistung jedes Strahls, so dass sie sich, wenn sie am Empfänger ankommen, konstruktiv kombinieren, um ein starkes, qualitativ hochwertiges Signal zu erzeugen. Ein anderer Algorithmus hält die Verbindung aufrecht, wenn ein Benutzer Hindernisse passiert.
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