Forscher am Indian Institute of Science (IISc) arbeiten an der Entwicklung von Antennen, die die 6G-Technologie stärken können, die für die Realisierung einer effizienten V2X-Kommunikation (Vehicle to Everything) von entscheidender Bedeutung ist. In einer aktuellen Studie zeigt das Team unter der Leitung von Debdeep Sarkar, Assistenzprofessorin am Department of Electrical Communication Engineering, wie die Selbstinterferenz in Vollduplex-Kommunikationsantennen reduziert werden kann und folglich die Bewegung von Signalen über das Kommunikationsnetzwerk schneller und bandbreiteneffizienter.
“Solche Vollduplex-Antennen sind besonders hilfreich für Anwendungen, die eine fast sofortige Weiterleitung von Befehlen erfordern, wie fahrerlose Autos”, sagte das in Bengaluru ansässige IISc in einer Erklärung am Freitag.
Vollduplex-Antennen bestehen aus einem Sender und einem Empfänger zum Senden und Empfangen von Funksignalen.
Herkömmliche Funk-Transceiver sind halbduplex, was bedeutet, dass sie entweder Signale unterschiedlicher Frequenzen zum Senden verwenden und Empfangen, oder es gibt eine Zeitverzögerung zwischen dem gesendeten und dem empfangenen Signal.
Diese Zeitverzögerung ist erforderlich, um sicherzustellen, dass es keine Interferenzen gibt – die hin-und hergehenden Signale sollten sich nicht gegenseitig kreuzen ther, ähnlich wie zwei Menschen, die gleichzeitig miteinander reden, ohne innezuhalten, um dem anderen zuzuhören. Dies beeinträchtigt jedoch auch die Effizienz und Geschwindigkeit der Signalübertragung.
Um Daten viel schneller und effizienter zu übertragen, sind Vollduplexsysteme erforderlich, bei denen sowohl Sender als auch Empfänger Signale der gleichen Frequenz verarbeiten können gleichzeitig. Für solche Systeme ist die Eliminierung der Eigeninterferenz von entscheidender Bedeutung. Daran haben Sarkar und sein Postdoktorand am IoE-IISc, Jogesh Chandra Dash, in den letzten Jahren gearbeitet, heißt es in der Erklärung.
“Das allgemeine Ziel der Forschung ist, dass wir eliminieren wollen das Signal, das als Selbstinterferenz kommt”, sagt Sarkar.
Es gibt zwei Möglichkeiten, Selbstinterferenz zu unterdrücken – passiv und aktiv. Die passive Unterdrückung erfolgt ohne zusätzliche Instrumente, indem die Schaltung einfach auf eine bestimmte Weise entworfen wird (z. B. durch Vergrößern des Abstands zwischen den beiden Antennen).
Die aktive Unterdrückung erfordert zusätzliche Komponenten wie Signalverarbeitungseinheiten zur Unterdrückung die Selbstinterferenz aus. Aber die für diese Schritte benötigten Komponenten können die Antenne sperrig und teuer machen. Was stattdessen benötigt wird, ist eine kompakte, kosteneffiziente Antenne, die einfach in die übrige Schaltung jedes Geräts integriert werden kann.
Die von Sarkar und Dash entwickelte Antenne kann aufgrund ihres Designs basiert auf passiver Interferenz, wodurch es als Vollduplexsystem betrieben werden kann. Es besteht aus zwei Ports, von denen jeder als Sender oder Empfänger fungieren kann. Die beiden Ports sind durch elektromagnetische Werkzeuge, sogenannte metallische Durchkontaktierungen, voneinander isoliert. Metallische Vias sind in die Metalloberfläche der Antenne gebohrte Löcher, die das elektrische Feld stören. Auf diese Weise gelang es dem Team, den größten Teil der Interferenzen passiv zu unterdrücken und gleichzeitig ein kostengünstiges und kompaktes Design zu erreichen.
“Wir eliminieren alle herkömmlichen Techniken zur Unterdrückung von Eigeninterferenzen, und das tun wir auch Integration einer sehr einfachen Struktur, die in ein Auto eingebaut werden kann“, sagt Dash.
In der unmittelbaren Zukunft plant das Team, ihr Gerät so zu optimieren, dass es passive Interferenzen vollständig eliminieren und die Gesamtgröße reduzieren kann der Antenne. Dann kann sie einfach an einem Fahrzeug befestigt werden, wo sie Daten mit sehr hohen Geschwindigkeiten senden und empfangen kann, was den fahrerlosen Betrieb sowie die mobile 6G-Konnektivität der Realität näher bringt, fügte die Erklärung hinzu.
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