Os consumidores dos celulares 5G de hoje podem ter experimentado uma das seguintes desvantagens: velocidades de download impressionantes com cobertura extremamente limitada e irregular, ou cobertura ampla e confiável com velocidades que não são muito mais rápidas do que as redes 4G de hoje.
Um novo tecnologia desenvolvido por engenheiros elétricos da Universidade da Califórnia em San Diego combina o melhor dos dois mundos e pode permitir conectividade 5G que é ultrarrápida e confiável ao mesmo tempo.
A tecnologia apresenta uma solução para superar um obstáculo para tornar o 5G de banda alta prático para o usuário cotidiano: os rápidos sinais sem fio, conhecidos como ondas milimétricas, não podem viajar muito e são facilmente bloqueados por paredes, pessoas, árvores e outros obstáculos.
Os sistemas 5G de banda alta de hoje comunicam dados enviando um feixe de onda milimétrica semelhante a laser entre uma estação base e um receptor - por exemplo, o telefone de um usuário. O problema é que se algo ou alguém ficar no caminho do feixe, a conexão será bloqueada completamente.
A equipe chegou a uma solução inteligente: dividir o feixe de onda milimétrica semelhante a laser em vários feixes semelhantes a laser e fazer com que cada feixe tome um caminho diferente da estação base até o receptor. A ideia é aumentar as chances de pelo menos um feixe atingir o receptor quando um obstáculo estiver no caminho.
Os pesquisadores criaram um sistema capaz de fazer isso e o testaram dentro de um escritório e fora de um prédio no campus. O sistema proporcionou uma conexão de alto rendimento (até 800 Mbps) com 100% de confiabilidade, o que significa que o sinal não caiu ou perdeu força conforme o usuário se movia em torno de obstáculos como mesas, paredes e esculturas externas. Em testes externos, o sistema forneceu conectividade a até 80 metros (262 pés) de distância.
Para criar seu sistema, os pesquisadores desenvolveram um conjunto de novos algoritmos. Um algoritmo primeiro instrui a estação base a dividir o feixe em vários caminhos. Alguns desses caminhos são disparados diretamente da estação base e do receptor; e alguns caminhos seguem uma rota indireta, onde os feixes ricocheteiam nos chamados refletores - superfícies no ambiente que refletem ondas milimétricas como vidro, metal, concreto ou drywall - para chegar ao receptor. O algoritmo então aprende quais são os melhores caminhos em um determinado ambiente. Em seguida, otimiza o ângulo, a fase e a potência de cada feixe de modo que, quando eles chegam ao receptor, eles se combinam de forma construtiva para criar um sinal forte, de alta qualidade e alto rendimento.
Com essa abordagem, mais feixes resultam em um sinal mais forte.
Você pensaria que a divisão do feixe reduziria a taxa de transferência ou a qualidade do sinal. Mas com a forma como a equipe projetou seus algoritmos, verifica-se matematicamente que nosso sistema de feixe múltiplo oferece um rendimento mais alto enquanto transmite a mesma quantidade de potência geral de um sistema de feixe único.
O outro algoritmo mantém a conexão quando um usuário se move e quando outro usuário entra no caminho. Quando isso acontece, os feixes ficam desalinhados. O algoritmo supera esse problema rastreando continuamente o movimento do usuário e realinhando todos os parâmetros do feixe.
A equipe agora está trabalhando para dimensionar seu sistema para acomodar vários usuários.
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