19,2 Mb/s (megabitów na sekundę) w sieci 3G

Lucent Technologies poinformował, że w Laboratoriach Bella, dziale badawczo - rozwojowym Lucent Technologies, powstały dwa prototypowe układy przeznaczone dla urządzeń przenośnych, wykorzystujące opartą na technologii MIMO (Multiple Input/Multiple Output) transmisję sygnału w sieciach bezprzewodowych, która została nazwana BLAST (Bell Labs Layered Space-Time). Układy te są zgodne z normami przemysłowymi w zakresie wielkości i poboru mocy i stanowią potwierdzenie, że technologia BLAST może znaleźć komercyjne zastosowanie w urządzeniach przenośnych. Podczas wstępnych prób laboratoryjnych układy działały zgodnie z teoretycznymi założeniami, odbierając dane w sieciach komórkowych trzeciej generacji (3G) z oszałamiającą szybkością 19,2 Mb/s (megabitów na sekundę). Dla porównania najszybsze obecnie sieci 3G oferują maksymalną przepustowość rzędu 2,5 Mb/s.

W technologii BLAST do przesyłania i odbioru sygnałów bezprzewodowych wykorzystywane są terminale i stacje bazowe wyposażone w kilka anten. Wdrożenie tej technologii w wyposażeniu stacji bazowych i urządzeniach przenośnych zapewni szybszą transmisję danych w sieciach bezprzewodowych notebookom i urządzeniom ręcznym, takim jak PDA (Personal Digital Assistant). Operatorzy sieci komórkowych będą mogli świadczyć lepsze jakościowo usługi szybszej transmisji danych o wiele większej grupie abonentów niż umożliwiają najlepsze obecnie dostępne technologie sieci 3G, a tym samym znacznie podnieść wartość poniesionych inwestycji 3G.

"Od pewnego czasu firmy na całym świecie prześcigają się, chcąc wykorzystać technologię MIMO w układach krzemowych", powiedział Ran Yan, wiceprezes działu Wireless Research w Laboratoriach Bella. "Wierzymy, że nam jako pierwszym udało się zbudować układy, które mogą być wykorzystywane w telefonach komórkowych z czterema antenami, a tym samym pierwsze, które potrafią odbierać dane z taką dużą szybkością. Nie tylko udowodniliśmy, że technologia BLAST może znaleźć komercyjne zastosowanie, ale potwierdziliśmy również przewidywane przez naszych naukowców parametry wydajnościowe, wyliczone w trakcie pierwszych teoretycznych rozważań nad możliwością wykorzystania interferencji w celu uzyskania szybszej i skuteczniejszej komunikacji".

Lucent prowadzi również prace nad przyspieszeniem komercyjnego wprowadzenia technologii MIMO, przygotowując stacje bazowe z rodziny Flexent(R) OneBTS(TM) do obsługi tej technologii. Dzięki temu zakupione już dziś stacje bazowe pozwolą w przyszłości operatorom sieci komórkowych w sposób ekonomiczny i bezproblemowy przejść na nową technologię, kiedy urządzenia przenośne z obsługą MIMO będą komercyjnie dostępne.

"Opracowanie tych układów może stać się kluczowym elementem naszej strategii mającej na celu pomaganie klientom podnieść wartość obecnych inwestycji w infrastrukturę", powiedział Paul Mankiewich, dyrektor ds. technicznych Mobility Solutions Group Lucent Technologies. "Technologia ta ma potencjał pozwalający na znacznie zwiększenie zasięgu, pojemności i szybkości transmisji sieci trzeciej generacji".

Nowe układy zostały zaprojektowane przez zespół naukowców z Laboratoriów Bella w Sydney (Australia) we współpracy z naukowcami z Laboratoriów Bella w Crawford Hill w stanie New Jersey, gdzie została wynaleziona technologia BLAST. Dwa układy zostały pomyślnie przetestowane w konfiguracji, w której komunikacja odbywała się pomiędzy terminalem i stacją bazową wyposażonymi w cztery anteny. Dzięki niewielkim wymiarom i niskiemu poborowi mocy układy (jeden do odbioru sygnałów BLAST, a drugi do ich dekodowania) mogą znaleźć zastosowanie w telefonach komórkowych lub laptopach, w minimalny sposób wpływając na czas pracy baterii akumulatorowych.

Lucent planuje licencjonować projekt układów producentom telefonów komórkowych, kart PC i innych urządzeń zainteresowanym integracją technologii MIMO w przyszłych produktach. Jednocześnie prowadzone są prace z grupami zajmującymi się opracowywaniem norm dla sieci bezprzewodowych 3G, aby zapewnić obsługę technologii BLAST w opracowywanym standardzie MIMO. Opierając się na zdobytych doświadczeniach, zespół naukowców z Laboratoriów Bella planuje wykorzystać inne schematy modulacji i konfiguracje anten, by uzyskać jeszcze większe przepustowości w kolejnych generacjach układów BLAST.

Zasada działania technologii BLAST

Technologia BLAST opiera się na teoretycznym założeniu, które przez wielu naukowców uważane było za niemożliwe do zrealizowania. W większości środowisk bezprzewodowych sygnały radiowe nie są bezpośrednio przesyłane z nadajnika do odbiornika, lecz losowo rozpraszane zanim dotrą do odbiornika. Panowało przekonanie, że do dobrego odbioru każdy z tych sygnałów musi być przesyłany na innej częstotliwości, podobnie jak ma to miejsce w przypadku stacji radiowych i telewizyjnych, którym na danym obszarze geograficznym przydzielane są oddzielne zakresy. W przeciwnym razie interferencje pomiędzy stacjami nadawanymi na tej samej częstotliwości byłyby zbyt duże, by możliwe było uzyskanie odpowiedniej jakości.

Naukowcy, którzy wynaleźli technologię BLAST założyli teoretycznie, a następnie udowodnili, że można przesyłać wiele sygnałów w tym samym zakresie częstotliwości. Odkryli również, że rozpraszanie sygnałów można wykorzystać do zwiększenia, a nie pogorszenia, dokładności transmisji przez traktowanie rozproszonych ścieżek jako oddzielnych, równoległych podkanałów. W technologii BLAST strumień danych pojedynczego użytkownika jest dzielony na wiele strumieni podrzędnych, które są następnie równolegle transmitowane za pomocą systemu anten nadawczych. Wszystkie strumienie podrzędne są przesyłane w tym samym zakresie częstotliwości, dzięki czemu widmo jest wykorzystywane niezwykle efektywnie. Przesyłane strumienie są odbierane przez system anten umieszczonych w odbiorniku. Dzięki wykorzystaniu techniki wieloantentowej szybkość transmisji zwiększa się niemal proporcjonalnie do liczby anten używanych do transmisji sygnału.

Patent na oryginalną technologię BLAST został w tym roku uznany przez magazyn MIT's Technology Review za jeden z pięciu najbardziej obiecujących patentów, gdyż wynalazek ten może zmienić kształt rynku telekomunikacyjnego lub nawet spowodować powstanie nowego sektora. Pod koniec roku technologia BLAST zostanie również uhonorowana przez Radę ds. Badań i Rozwoju w New Jersey, która przyznała prestiżową nagrodę Thomas Alva Edison Patent za rok 2002 wynalazcy technologii BLAST Gerardowi Foschiniemu.