Erik G. Larsson har, som professor i kommunikationsteknologi vid Linköpings universitet, många järn i elden. Som Wallenberg Scholar är hans fokus att lösa olika tekniska problem för att möjliggöra och förbereda för trådlösa informationssystem som kanske tas i bruk om fem, tio eller tjugo år.

– Tänker man på framtida trådlösa system så faller kanske tanken främst på markbaserad mobil radio, 6G, och nya typer av smartphones som kommunicerar i näten. Men det vi arbetar med är mer grundläggande metod- och algoritmutveckling som inte är begränsad till mobil kommunikation, säger han.

Forskargruppen har tagit fram olika framtidsscenarier. Bland annat föreställer de sig nya typer av uppkopplade elektroniska ting, där smarta glasögon är ett exempel, medan andra scenarier rör storskaliga, uppkopplade sensornätverk, som exempelvis mäter och övervakar temperatur och miljö i exempelvis fabriker, jordbruk eller olika anläggningar.

”Häftigare än wifi”

– De flesta applikationer bryr sig dock inte så mycket om vilket nät de är uppkopplade mot, vare sig det handlar om bredband via mark eller luften. Men för exempelvis sensorer eller drönare blir det viktigt att kunna kommunicera med varandra maskin-till-maskin, säger Erik G. Larsson.

Linköpingsforskarna bedömer också att 6G kommer medföra såväl nya nätteknologier, ultrasnabb kommunikation, förstärkt verklighet som överföring av nya typer av AI-genererad data.

För att radionäten ska klara alla dessa nya uppgifter, fokuserar gruppen särskilt på att studera tekniker som minskar användningen av ström i näten och i den enskilda mobilen eller enheten.

En av de, enligt Larsson, mer intressanta radioteknikerna i det perspektivet i dag bygger på att radiovågor, som sänds ut från en basstation, reflekteras tillbaka via mobilen. Fenomenet är väl känt och kallas ”backscatter”.

– På det här sättet kan man uppnå radioelektroniska enheter, som mobiler, som är extremt strömsnåla eftersom de reflekterar strålningen som kommer in snarare än att skapa strålningen själva.

Integrerar tekniker

En fråga som ligger på forskarnas bord är hur backscattering kan integreras med en annan teknik för trådlös kommunikation som heter Distribuerad MIMO, och som innebär att grupper om multipla antenner och processorer är utspridda över ett större geografiskt område.

Man kan uttrycka det som så att konventionella radiomottagare, mobilradiosystem, de standarder som finns, är byggda för att leverera kapacitet – inte för att vara robusta mot avsiktliga störningsattacker.

En fördel med D–MIMO är att antennerna förstärker varandras ”array”. En sådan kan liknas vid ett strukturerat fält som rymmer många olika dataelement. Resultatet blir att radiosignalerna inte skingras åt alla håll som kring vanliga basstationer, utan att de likt en sammanhållen stråle kan riktas att ”belysa” ett specifikt område med omfattande radiotrafik.

Är det då möjligt att integrera energisnål backscattering och D–MIMO i syfte att optimera kommunikationen mellan sändare och mottagare?

– Ja, det är ett av de fundamentala problem som vi studerar på grundforskningsnivå. Främst handlar det om hur vi ska kunna undvika interferenser eller störningar av olika slag, säger Erik G. Larsson.

Ytterligare ett sätt att öka utnyttjandet av radionäten är att utnyttja duplexing. Tekniken fungerar inte så bra för mobiltelefoni, men kan användas för att kommunicera mellan basstationer och sensorer eller drönare, förklarar han.

Metoden innebär att en basstation eller en mobil, en sensor eller drönare sänder växelvis. Forskarna vill nu undersöka om tekniken kan optimeras och kanske också kombineras med maskin-till-maskin-teknik.

– Den här typen av system måste inte bara kunna hantera bilder och strömmad video, utan också AI-genererade meddelanden som eventuellt endast består av matematiska storheter eller siffertal.

Robusthet saknas

En växande och underutforskad gren som rör informationssystemen avser deras säkerhetsaspekter, anser han. Teknikutvecklingen i sig, såväl som nya hot, ökar riskerna att kommunikation saboteras.

– Trådlösa länkar går ju att störa ut. Vi har dock inte sett så jättemycket tryck på mobilsystemsidan som inom satellitnavigering i GPS-systemen, säger Erik G. Larsson.

Attacker från så kallade jammers, störsändare, förekommer dagligen över Östersjön – vilka Ryssland misstänks ligga bakom.

Bland annat kan spektra av syntetiska signaler skickas ut med hög effekt och överrösta eller störa ut vanlig satellitnavigering, förklarar han.

– Man kan uttrycka det som så att konventionella radiomottagare, mobilradiosystem, de standarder som finns, är byggda för att leverera kapacitet – inte för att vara robusta mot avsiktliga störningsattacker.

Nya tillämpningar som drönare späder också på riskerna. Ett otäckt scenario är att de kan släppa ned många störsändare samtidigt i syfte att slå mot utvalda mål, beskriver han.

Men även den nya mikroelektroniken ökar hoten.

– Den utvecklas så snabbt att saker man tänker ska vara omöjliga att göra på mobilen, plötsligt går att göra, säger Erik G. Larsson.

Text Monica Kleja
Bild Magnus Bergström