Conectividad de banda ancha inalámbrica mejorada con un nuevo diseño de comunicación

Las redes inalámbricas actuales, como Wi-Fi, LTE-Advanced, etc., operan en la banda de radio inferior, por debajo de 6 GHz. Los expertos advierten que este ancho de banda pronto se congestionará debido al aumento del tráfico de datos. Se estima que 17.722 millones de dispositivos estarán conectados para 2024.

Para satisfacer la creciente demanda ubicua de banda ancha inalámbrica, la comunicación de Terahercios (THz) (0,1 a 10 THz) se considera una opción esencial para las redes 6G y más allá debido a la abundancia de espectro disponible en estas frecuencias.

Estudio publicado en Revista IEEE sobre áreas seleccionadas en comunicaciones introduce un nuevo diseño de comunicación que mejora la conectividad de banda ancha inalámbrica. Participaron Konstantinos Dovelos y Boris Bellalta del grupo de investigación Wireless Networking del Departamento de Tecnologías de la Información y la Comunicación (DTIC) de la UPF y del laboratorio de IoT, en colaboración con Michail Matthaiou y Hien Quoc Ngo, investigadores de la Queen’s University Belfast (Reino Unido).

Mitigación de las pérdidas por propagación de la señal de THz

A pesar del potencial de los enlaces inalámbricos de banda THz para alcanzar terabits por segundo, las señales THz sufren graves pérdidas de propagación debido a su longitud de onda corta. Sin embargo, el uso de múltiples antenas para transmisión y recepción de acuerdo con las técnicas Massive Multiple-Input Multiple-Output (MIMO) permite compensar estas pérdidas mientras se extiende el rango. Comunicación mediante conformación del haz.

Los anchos de banda de transmisión muy grandes en la banda THz hacen que las técnicas estándar de formación de haces y estimación de canales sean ineficaces

Beamforming esencialmente concentra y dirige una señal electromagnética radiada de manera óptima entre el transmisor y el receptor. Sin embargo, para utilizar la formación de haces, el canal entre el transmisor y el receptor debe conocerse con exactitud, por lo que existen diferentes técnicas para estimarlo.

Nuevo diseño para mitigar el retraso de la señal

Los anchos de banda de transmisión muy grandes en la banda THz hacen que las técnicas estándar de formación de haces y estimación de canales sean ineficaces. En un artículo publicado en Revista IEEE sobre áreas seleccionadas en comunicaciones (JSAC) “hemos demostrado que cuando el tiempo de propagación de la señal entre las antenas transmisoras excede el período de símbolo de los datos enviados, la respuesta del conjunto de antenas ya no es homogénea. Este problema, generalmente asumido al diseñar la formación de haces actual, hace que sea ineficaz para su uso en la banda THz, que nuestra propuesta resuelve regulando estos retrasos de forma controlada ”, señala Konstantinos Dovelos, primer autor del artículo.

Dovelos agrega: “Además, gracias al diseño sutil de nuestro estimador de canales, el convertidor puede obtener información confiable sobre el estado del canal a un costo estimado bajo, minimizando el impacto en el crecimiento del ancho de banda”.

Los resultados numéricos obtenidos en este estudio muestran las ganancias de eficiencia que proporciona el proyecto propuesto por los científicos en comparación con el uso de técnicas desarrolladas sin tener en cuenta las características básicas de la banda THz, abriendo el camino a velocidades de múltiples Gb / s en distancias de varios metros.

A cargo de la Universitat Pompeu Fabra – Barcelona