Laden Sie die vollständige Ausgabe von Focus on Materials herunter...
Zusammenfassung:
Der folgende Artikel erschien in der Frühjahrsausgabe 2020 von Focus on Materials, einem vierteljährlich erscheinenden Bulletin des Materials Research Institute der Pennsylvania State University. Professor Ram Narayanan vom College of Engineering der Penn State University arbeitete mit Remcom zusammen, um ein 5G-Millimeterwellen-Abdeckungskonzept unter Verwendung bestehender AT&T-Türme in State College, PA, zu erstellen, das die mit der Wireless InSite EM Propagation Software erstellten Strahlengangvorhersagen zeigt. Hier erörtert Professor Narayanan die Herausforderungen bei der Ausbreitung von 5G-Wireless-Signalen.
Ein 5G mmWave-Abdeckungskonzept unter Verwendung bestehender AT&T-Türme in State College. Die Linien stellen Hochfrequenz-Strahlengänge dar, die mit der Ausbreitungssimulation Wireless InSite von Remcom vorhergesagt wurden.
Es ist an der Zeit, dass wir unseren Fußabdruck in der 5G-Welt vergrößern, denn alle anderen machen 5G, so Ram Narayanan von der Elektrotechnik.
"5G ist ein neues System für schnelle und sehr zuverlässige Kommunikation. Es verbindet Menschen mit Maschinen, das Internet der Dinge, bietet Video- und Audio-Streaming", sagte er.
Mit dem Übergang zu höheren Frequenzen, zunächst 10 Gigahertz, dann 30 Gigahertz, treten die Probleme der geringen Reichweite und der Störung durch Hindernisse wie Bäume und sogar Sauerstoffmoleküle in der Atmosphäre auf. Im Gegensatz zu Radiowellen, die große Entfernungen zurücklegen und Wände und andere Hindernisse durchdringen können, haben 5G-Signale eine geringe Reichweite und erfordern eine viel größere Anzahl von Basisstationen. Dies sind die Probleme, die Narayanan zu überwinden versucht.
Die Penn State University hat verschiedene Aspekte von 5G untersucht und verfügt über beträchtliches Fachwissen in Bereichen, die sich leicht in 5G umsetzen lassen, aber bisher gab es keine koordinierten Bemühungen. In der Elektrotechnik gibt es Mitarbeiter, die sich mit neuen Antennendesigns befassen (wenn die Trägerwellen schrumpfen, schrumpft auch die Größe der Antennen). Die Computertechnik befasst sich mit der Modulation - 5G erfordert neue Signalschemata für die Übertragung. Es braucht Leute wie Narayanan, die sich mit der Ausbreitung befassen, z. B. mit der Frage, was passiert, wenn das Signal in ein Gebäude mit Mehrfachreflexionen gelangt.
"Wir brauchen Leute, die sich mit Elektromagnetik und Signalverarbeitung auskennen. Wir brauchen Leute, die sich mit Werkstoffen auskennen, denn einige dieser Entwürfe erfordern exotische Materialien. All diese Faktoren müssen zusammenkommen. Dabei kann das College of Engineering eine wichtige Rolle spielen, denn ich glaube nicht, dass wir unser volles Potenzial ausschöpfen. Jetzt ist der Zeitpunkt gekommen, an dem wir ein geschlossenes Konzept brauchen, damit wir uns um größere Finanzmittel bemühen können", sagte er.
Narayanan's Forschung
Narayanan beschäftigt sich mit der Mikrowellentechnik, zu der auch die Ausbreitung von Funkwellen in der Atmosphäre gehört. Er untersucht, was passiert, wenn Funkwellen an Hindernissen in der Natur gestreut werden. Er untersucht, wie verschiedene Frequenzen für unterschiedliche Anwendungen genutzt werden können, z. B. mit niedrigeren Frequenzen für die Suche nach Landminen. Und am wichtigsten für 5G ist die Ausbreitung von elektromagnetischer Energie innerhalb von Gebäuden.
"Wenn man sich in einem Gebäude umschaut, gibt es so viele Möglichkeiten, wie die Wellen abgelenkt werden können. Und wenn sie abgelenkt werden, kommen sie in unterschiedlichen Phasen zurück. Wir arbeiten daran, diese Art von Problemen zu entschärfen", schloss er.
Kontakt:
Prof. Ram Narayanan
rmn12@psu.edu
oder ram@engr.psu.edu
Wenn Sie daran interessiert sind, die kostenlose Online-Version zukünftiger Focus on Materials-Magazine zu erhalten, melden Sie sich bitte hier an: https://www.mri.psu.edu/opt
