About / Advertise
Det går att få över nästan dubbelt så mycket information per utsänd radioeffekt- och frekvens-enhet med ett GSM-liknande system om man ruckar litet på kraven på jämn sändstyrka. Det visar en doktorsavhandling som Tommy Svensson på Chalmers gjort. Men det ställer högre krav på effektförstärkarna.
- Egentligen har utvecklingen inte gått framåt särskilt mycket inom modulering. 3G har till exempel inte mycket bättre spektralutnyttjande än GSM, det är främst nya frekvensband vid högre radiofrekvenser som ger högre kapacitet.Det hävdar Tommy Svensson, som precis doktorerat på Chalmers. Avhandlingen heter "Spectrally Efficient Continuous Phase Modulation", och bygger på ett projekt som startades tillsammans med Ericsson 1997.
Företaget ville ha en effektivare moduleringsteknik för att kunna dubblera datahastigheterna i sina mikrovågslänkar kallade Minilink.
Lågkapacitetsversionerna av Minilink använder, i likhet med till exempel GSM, en så kallad konstant-envelopp moduleringsteknik, vilket innebär att den sända signalen är en vågform med jämn signalstyrka, där informationen förs över med kontinuerlig fasmodulering.
- Jag började med att se om man rent teoretiskt kunde hitta en bättre modulation med konstant-envelopp. Jag kom fram till att man kunde få en förbättring på drygt en decibel. Inte en stor vinst, men en trevlig bieffekt var att komplexiteten i mottagaren dessutom kunde minskas, vilket ger billigare utrustning, berättar Tommy Svensson.
Därefter räknade han på en modulationsteknik där signalen tillåts variera lite i styrka, och fick märkbart bättre resultat. Vid en amplitudvariation på cirka ± 20 procent (3,5 dB dynamik) blev vinsten 2,5 dB, vilket i praktiken innebar att man kunde sända samma information med litet drygt hälften av energiåtgången och samma mottagarkänslighet, fortfarande med samma relativt enkla och billiga mottagare.
Haken är att effektförstärkarna på sändarsidan då måste ha en linjär signalåtergivning inom ett visst arbetsområde i stället för en arbetspunkt där signalen är som bäst. Och linjära effektförstärkare kan vara ett riktigt otyg. Inom 3G, som inte är ett konstant-envelopp system och där signalen kan variera i styrka med en faktor tio, orsakar de tekniker som används för att få linjär förstärkning enorma effektförluster.
- Jag ser det här som en ny utmaning till dem som konstruerar förstärkare, kontrar han.
Flyttar problemet
Han anser att det borde gå att konstruera effektförstärkare med ett tillräckligt brett linjärt område för att klara en variation på ± 20 procent utan att man behöver ta till energikrävande linjäriseringstekniker.
- Om det går så kan man tjäna mycket på denna begränsade dynamik, säger Tommy Svensson.
Med effektiva förstärkare skulle den föreslagna moduleringstekniken också kunna passa i upplänken från telefon till basstation för ett mobilsystem, eftersom värmeutvecklingen blir låg med effektiva förstärkare och batteritiden bättre.
- Den extra komplexitet som behövs för att hantera mottagningsproblem i ett cellulärt system kan huvudsakligen placeras i basstationen.
De praktiska tillämpningarna ligger dock en bit in i framtiden. En ny moduleringsteknik kräver en helt ny standard, eller i varje fall ett standardtillägg på samma sätt som till exempel Edge är ett tillägg till GSM.
Elias Nordling
