Onderzoekers verzenden en ontvangen gegevens op dezelfde frequentie

Onderzoekers van Columbia University zijn erin geslaagd om op dezelfde frequentie data te versturen als te ontvangen. Tot nu toe was dat niet mogelijk; telefoons en zendmasten gebruiken bijvoorbeeld elk een eigen frequentie om te zenden.

Door de bevindingen van het team van onderzoeker Harish Krishnaswamy zou de beschikbare frequentieruimte in één keer verdubbelen, omdat bijvoorbeeld telefoons en andere mobiele apparaten dezelfde frequentie kunnen gebruiken om te zenden als om data te ontvangen. Dat meldt de Times of India.

Hoe Krishnaswamy en zijn teamleden er precies in zijn geslaagd om dezelfde frequentieruimte te benutten voor zenden en ontvangen, is niet geheel duidelijk. Krishnaswamy zegt wel dat de grootste uitdaging was dat de interferentie van de zender moet worden weggefilterd om signalen te kunnen ontvangen; zijn team zou daarin zijn geslaagd.

Het Amerikaanse onderzoeksteam heeft een proof-of-concept gemaakt van een antenne die op dezelfde frequentie kan zenden en ontvangen. De techniek kan van pas komen in toekomstige generaties mobiele netwerken, evenals een nieuwe versie van wi-fi.

Reacties (21)

[Balance]

Geen idee hoe ze het in Colombia University voor elkaar hebben gekregen, maar Stanford is in ieder geval al een stukje verder in het uiteenzetten van hun techniek voor full-duplex radio's. Zie dit research paper, deze blog of dit artikel van Stanford, of een iets toegankelijker artikel op ExtremeTech.

Waar ze gebruik van maken is een self-interference cancellation techniek, waardoor ze het signaal wat ze uitzenden praktisch opheffen voor zichzelf. Dat staat een tweede radiogolf, eentje die ze willen ontvangen, toe om tegelijkertijd ontvangen te worden aangezien ze hun zelf uitgezonden signaal voor zichzelf hebben weggefilterd.

Het verbaast me in ieder geval niet dat het een hot topic is: De bandbreedte kan in potentie worden verdubbeld. Ook het IEEE, de organisatie achter vele standaarden waaronder 802.11 (WiFi) is er mee bezig.

[Verwijderd]

Als het allemaal gaat werken is het vergelijkbaar met de overstap van de hub naar de switch, dat gaf ook ineens een enorme verbetering: zender en ontvanger zaten elkaar niet meer in de weg ineens bestonden 'Ethernet collisions' niet meer (al was om daar helemaal van af te zijn ook de overstap naar aparte retour leidingen nodig zoals in utp).

[Reactie gewijzigd door Verwijderd op 22 juli 2024 17:10]

[.oisyn]

Dit is veel meer te vergelijken met de stap van half naar full duplex (sterker nog, dat is exact wat het is, behalve dat communicatie momenteel al full duplex is door simpelweg van twee verschillende frequenties gebruik te maken). Het kan nog steeds niet dat meerdere zenders tegelijk op dezelfde frequentie zenden.

[Reactie gewijzigd door .oisyn op 22 juli 2024 17:10]

[88Weighed]

Jammer dat er geen details bekend zijn. Best interessant om te weten hoe ze dat voor elkaar gekregen hebben.

Heeft het invloed op de doorvoersnelheid of op de signaalsterkte? Gaan we in de gaten houden...

[Reactie gewijzigd door 88Weighed op 22 juli 2024 17:10]

[MrTre]

Niet perse signaalsterkte, maar full duplex net zoals bij bekabeld.

[Soldaatje]

Dat is niet te vergelijken, met ethernet worden aparte aders gebruikt voor full-duplex, en niet dezelfde frequentie op dezelfde ader tegelijk.

[VTOLfreak]

Niet helemaal correct. Bij gigabit wordt er op elk paar tegelijk verzonden en ontvangen met de techniek die Balance in zijn post beschrijft. (self-interference cancellation) Natuurlijk is dit stukken makkelijker over een stuk UTP dan via radiosignalen. Daarbij komt dan ook nog eens de complexiteit dat je met meer dan 2 zender/ontvangers tegelijk bezig bent met radiosignalen.

[Free rider]

Zoals ik het lees heeft het veel van het oude ALOHAnet (http://nl.wikipedia.org/wiki/ALOHA_%28protocol%29). Geschikt voor alles wat in pakketjes gaat (zoals ethernet, Wifi enz), maar geen continue-zending zoals radio, televisie en telefonie.

[Defspace]

Gelukkig gaat Telefonie/Televisie en radio tegenwoordig ook prima via pakketjes
Maar ben wel benieuwd of dit inderdaad ook op DocSis (via coax) zou kunnen werken. Dat zou kabelinternet een nog grotere boost kunnen geven.

[Verwijderd]

Is dit niet een van de redenen waarom zaken zoals wifi erg achterhaald zijn met veel gebruikers? Dit kan nog wel eens een grote impact hebben. Kunnen we echt alles draadloos doen.

[Jeroen]

Niet helemaal. Draadloze communicatie kun je vergelijken met schreeuwen. Als je met iemand wil communiceren en je schreeuwt er zelf doorheen, dan kun je die persoon niet horen. Met deze techniek zou dat nu wel lukken, omdat je weet wat je zelf aan het schreeuwen bent en je dat succesvol van het gehoorde signaal af kan halen op een manier dat het bericht van de ander overblijft.

Als het gaat om een groep met veel mensen en iedereen is door elkaar aan het schreeuwen, dan kun je nog wel je eigen zending van het signaal af halen maar dan kun je nog niet het geschreeuw van de rest van de mensen onderscheiden. Dan moet iedereen dus alsnog om de beurt schreeuwen.

[dion_b]

WiFi verzendt en ontvangt nu ook al op een frequentie, daar is niets nieuws aan (in WiFi-wereld dan, bij mobiele telefonie is dit wel nieuw) - het artikel is minder duidelijk, maar wat hier nieuw aan is, is gelijktijdig verzenden en ontvangen in zelfde frequentie.

Dan nog: vergeet maar dat altijd alles draadloos kan. Dit doet niets tegen demping door muren en vloeren en doet niets tegen interferentie met andere netwerken. Die eerste wordt door toegenomen isolatie steeds problematischer, de laatste door toegenomen gebruik.

Waar je naartoe moet is juist een degelijke bedrade binnenhuis-backbone, en dan per kamer een hoogfrequent access point (5GHz of 60GHz). De illusie dat je die bedrade backbone niet meer nodig hebt is even onzinnig als de illusie dat je je bedrade stroomnet achterwege kunt laten...

[GodlikeGiles]

Het staat niet echt expliciet in het artikel vermeld maar ik veronderstel dat het hier over een full-duplex gaat waarbij de zender en de ontvanger tegelijktertijd actief zijn?

[Cyberwizzard]

Ik neem aan dat het deze paper betreft: "Resource Allocation and Rate Gains in Practical Full-Duplex Systems".

Ze bekijken meerdere opties maar de eerste case study is inderdaad een 1-op-1 link waarbij digitaal het signaal van de transmitter wordt weggefilterd terwijl op dezelfde frequentie wordt geluisterd.

Het ziet er indrukwekkend uit maar vergt een berg rekenwerk wat misschien voor mobiele toepassingen nog een probleem kan zijn; ze geven zelf al aan dat ze er van uit gaan dat dit voor bijvoorbeeld base stations geen probleem is.

Er van uit gaan dat de bestaande bandbreedte verdubbeld is wat naief en wordt in de introductie ook al ontkracht: de schrijvers verwijzen naar papers die er voor het gemak van uit gaan dat er 100dB onderdrukking mogelijk is waar dat in de praktijk helemaal niet kan.

[jsnl]

Dat Zal hier ongetwijfeld bedoeld worden ondanks dat het niet expliciet vermeld is.
Anders heb je het gewoon over simplex gebruik van een frequentie.

Verder:
Het Amerikaanse onderzoeksteam heeft een proof-of-concept gemaakt van een antenne die op dezelfde frequentie kan zenden en ontvangen.
Dat kan elke antenne; het is juist de zendontvanger die het systeem moet beheersen om op dezelfde frequentie tegelijkertijd te kunnen zenden en ontvangen.

[somososan]

Voor mensen die hier meer van willen weten, er word op de ICD (Integrated Circuit Design) vakgroep van de UT ook onderzoek gedaan naar Full Duplex Wireless. In de URL is een paper van Dirk-Jan van den Broek waarin een van de mogelijke technieken word beschreven .

[Reactie gewijzigd door somososan op 22 juli 2024 17:10]

[Verwijderd]

Het zal wel werken omdat je als zender weet wat je gezegd hebt en het verschil ("interferentie") hoe je jezelf terug hoort interpreteert als ontvangen informatie van de peer zender?

[Stoney3K]

Het zal wel werken omdat je als zender weet wat je gezegd hebt en het verschil ("interferentie") hoe je jezelf terug hoort interpreteert als ontvangen informatie van de peer zender?

Eigenlijk precies dat. Je maakt gebruik van de eigenschap van het superpositie-beginsel, dat betekent dat signalen die tegelijk worden uitgezonden (door bijvoorbeeld, jou en je partner), gewoon (wiskundig) bij elkaar worden opgeteld.

Je ontvanger krijgt je eigen verzonden signaal binnen samen met het signaal wat je partner heeft uitgezonden (je eigen zender zit immers aan de zend- en ontvangantenne vast). Door je eigen uitgezonden signaal daar weer vanaf te trekken, krijg je het verzonden signaal van je partner terug.

Het verzonden signaal is immers bekend en daardoor is het makkelijk om dat signaal weer uit het ontvangen signaal weg te halen. Iets wat bekend is en wat je ontvangt is namelijk geen nuttige informatie.

[Reactie gewijzigd door Stoney3K op 22 juli 2024 17:10]

[Verwijderd]

Lijkt een beetje op de techniek die Steve Perlman (medeoprichter webtv) heeft ontwikkeld voor zijn nieuwe bedrijf Artemis.

http://www.nytimes.com/20...?hpw&rref=technology&_r=1

[djwice]

Je kunt hiervoor diverse oplossingen gebruiken. Denk aan een array van honderden antennes en dan via realtime signaal verschuiving de juiste antenne er uit pikken. En continu kan het zij dat je automatisch een andere specifieke antenne pikt. Welke hangt af van het signaal dat alle antennes op pikken en zenden. Het voordeel is dat je hierdoor geen beslissings of filter algoritme nodig hebt. (gebruikt in 2004)

Ander alternatief kan zijn ultra snel wisselen van richting met een platte schotel die als een fresnel lens voor radio signalen werkt. Waarbij je het focuspunt in 1/60 van een milliseconde exact kunt richten. (gebruikt in 1997)

[Mentalist]

Jammer dat er niet bijstaat hoe dan. Het kan namelijk allang, door verschillende polarisaties te gebruiken.

Bij televisie via de satelliet is dat doodnormaal. De ene helft is horizontaal gepolariseerd, de andere helft verticaal. Om te wisselen moet je de antenne een kwartslag draaien. In de praktijk heb je gewoon 2 antennes in de LNB van de ontvangstschotel. En voor wie het nog weet: bij het afschakelen van analoge televisie in Nederland werkte de "hark" (Yagi) antenne die sommige mensen nog op het dak hadden niet meer. Als je die wou blijven gebruiken moest je hem een kwartslag draaien (Digitenne was namelijk verticaal gepolariseerd, analoge TV was horizontaal). Dat is precies hetzelfde. In theorie kan je bij Digitenne ook zowel een horizontaal als een verticaal signaal uitzenden en daartussen selecteren door de ontvangstantenne te draaien. (in de praktijk zal je daarbij teveel last hebben van interferentie, maar er zijn plaatsen bij de landsgrenzen waar je beschikbare zenders veranderen door je antenne te draaien)

En als je twee verschillende signalen tegelijk kan ontvangen met verschillende polarisatie, dan kan je ook op de ene polarisatie zenden en op de andere ontvangen.

Voor mobiele apparaten heb je hier momenteel bij mijn weten alleen geen klap aan, niemand wil namelijk zijn telefoon keurig waterpas vasthouden om de juiste polarisatie te hebben. (om nog maar te zwijgen over signaalreflecties in stedelijk gebied) Maar het is in theorie denkbaar om een antenne met elektronica te verzinnen die dynamisch de juiste richting/polarisatie kan selecteren en zo kan zenden en ontvangen op dezelfde frequentie.

[Reactie gewijzigd door Mentalist op 22 juli 2024 17:10]