Kaksisuuntaisesti samalla kaistalla

Ryhmä Columbia Engineeringin tutkijoita on kehittänyt mikropiirin, joka mahdollistaa radiosignaalin samanaikaisen lähettämisen ja vastaanottamisen yhteisellä taajuuskaistalla.

Tällaista (in-band full-duplex) täysduplesista radiotekniikkaa on tutkittu ja teoretisoitu jo joitakin vuosia mutta tämä on ensimmäinen mikropiiritason toteutus. Samaa kaistaa hyödyntäen voitaisiin siirtokapasiteetti kaksinkertaistaa.

Nyt jo vanhanaikaisiksi käyneillä parikierretyillä puhelinlinjoilla kaiunpoistoa käytettiin 1960-luvulta lähtien mutta radiotekniikan parissa temppu on paljon vaikeampi toteuttaa koska siinä esiintyy huomattavasti dynaamisempia ilmiöitä, joihin pitäisi sovittautua.

Aihetta on tutkittu myös Suomessa muun muassa Tampereen ja Oulun yliopistoissa sekä alan yrityksissä. Yhteistyötä on tehty myös yhdysvaltalaisen Ricen sekä Kioton ja Tokion yliopistojen kanssa.

Uusimmassa Tampereen teknillisen yliopiston ja Intelin yhteistyöprojektissa selvitettiin tarvittavaa vaimennustekniikkaa ja todettiin 100 desibelin vaimennuksen olevan toteutettavissa nykyisellä tekniikalla ja protokollilla.

Perusongelma yhteisen kaistan Full Duplex -tekniikassa on radion lähtevän ja vastaanotettavan signaalin erittäin suuri tehoero. Kun ollaan samalla taajuudella, lähetettävä signaali peittää vastaanotettavan signaalin.

Suomalaisissa tutkimuksissa ratkaisuna pulmaan on mietitty laitteiden erillisiä lähetys- ja vastaanottoantenneita tai lähetyssignaalin vaimennusta ennen kuin se pääsee herkkiin RF-vahvistimiin ja poistamalla loppuhäiriö digitaalisen signaalinkäsittelyn keinoin.

Kanadalaisen Waterloon yliopiston tutkijoiden mukaan kaksisuuntaisilla langattomilla järjestelmillä olisi myös merkittävä vaikutus langattomien verkkojen palvelun laatuun, tehokkuuteen ja tietoturvaan. Heidän innovaation perusta on antennien suunnittelussa ja monitasoisessa häiriöiden vaimentamisessa.

Texasin Austinin yliopiston tutkijat ovat kehittäneet ilman magneetteja toimivan radioaaltojen kiertoelimen. Tämä kyseisen laitteen mikrotasolle tuova kehitysaskel on omiaan tutkiin ja antennien vaiheistukseen mutta sitä voisi periaatteessa soveltaa myös kaksisuuntaisen radioon.

Jatkossa Columbia Engineeringin tutkijat suunnittelevat testaavansa useita kaksisuuntaisia solmuja selvittääkseen, mitä hyötyjä tekniikalla olisi verkon tasolla. Tällaisen kaistan sisäisen kaksisuuntaisuuden käyttöönotto vaatii koko laitekannan uusimista, joten alkuun sitä nähtäneen vain rajatuimmissa järjestelmissä kuten WLAN-verkoissa.