Radarteknologi skal forbedre mobilforbindelsen

I dag har stort set alle mobiltelefoner indbyggede antenner, som peger bredt ud i alle retninger for at opfange signal. Det betyder ifølge professor Gert Frølund Pedersen fra Aalborg Universitets Institut for Elektroniske Systemer, at selv de bedste moderne mobiltelefoner mister ca. 90 procent af det signal, der er i luften. Hvis hastigheden og stabiliteten skal op, er det helt nødvendigt, at antenneteknologien bliver bedre, siger han.
I fremtidens mobiltelefoner skal antennens signal styres præcis derhen, hvor der opnås bedst forbindelse. Teknologien bag har hidtil været anvendt i dyrt forsvars- og overvågningsudstyr som elektronisk styrede radarsystemer. Nu skal teknologien kunne bygges ind i mobiltelefoner som del af fremtidens 5G.
– Udviklingen af antenner og viden om dem kan skabe mange videntunge arbejdspladser her i Nordjylland, siger Gert Frølund Pedersen. Han forudser, at den nye teknologi skal være klar inden 2020, fordi udrulningen af 5G-netværket venter lige om hjørnet.
For at kunne gøre det, skal der udvikles mange små antenner, der kan arbejde sammen om at styre signalretningen, på samme måde som en TV-antenne skal pege i den rigtige retning for at få det bedste billede. Udviklingen kræver et apparat sammensat af nye mobilantennetyper, digitalt styret højfrekvenselektronik og høj processeringshastighed.
– Fremtidens ingeniører skal kunne beherske den komplekse udfordring, det er at få så mange discipliner til at virke sammen og samtidig gøre det småt og billigt, siger Gert Frølund Pedersen.
Her kommer konsortiets sammensætning ind i billedet. Aalborg Universitet er kendt for sin antenneforskning, Intel Mobile Communications Denmark er kendt for sit mobile systemkendskab, og Wispry Denmark bygger bro imellem de to verdener med sin førende teknologi inden for digital tuning af højfrekvenskredsløb baseret på MEMS (Micro Elektro Mekaniske Systemer).
Om mellem fem og syv år vil hastigheden på de mobile netværk være godt 200 gange hurtigere, end den er i dag. På splitsekunder vil man kunne hente og overføre data, som det i dag tager mange minutter at transportere gennem luften. Men hvis man skal have noget ud af den høje hastighed, kræver det, at der er ordentlig forbindelse mellem signalet og mobiltelefonen – og her er telefonernes antenner det svage punkt.
Løsningen er at have mere retningsbestemte antenner, der peger direkte mod senderen. På samme måde som i satellitkommunikation, hvor en parabol peger lige op på en satellit og derfor kan opfange et signal, som er 10.000 gange svagere end det, der opfanges af en mobiltelefon. – Hvis du ved, hvilken retning signalet kommer fra, har du en kæmpe fordel, siger Gert Frølund Pedersen.
Selv om man måske ved, hvor den nærmeste sendemast er, er den åbenlyse udfordring, at mobiltelefoner sjældent peger i samme retning i ret lang tid ad gangen. Derfor har Gert Frølund Pedersen hentet inspiration i radarteknologi for at finde en metode, der kan fungere. – På samme måde som en radarantenne kan se i alle retninger, skal mobiltelefonen også hele tiden scanne efter det kraftigste signal, som den kan låse sig fast på, forklarer han.
Ved at have mange antenner i telefonen, der ser i hver sin retning, kan man ifølge Gert Frølund Pedersen løse problemet og fange et signal med større styrke. I dag er der som regel indbygget to antenner i moderne 4G-telefoner, og der er allerede udviklet standarder for både fire og otte antenner. Men det tal vil komme til at stige voldsomt til næste generation, mener Gert Frølund Pedersen.