Emil Björnson förklarar gärna saker med hjälp av liknelser. Dagens mobilmaster, med en stor antenn som skickar ut signaler åt alla håll, beskriver han som en strålkastare. 5G-master ska istället innehålla en mängd små antenner som riktas individuellt mot mottagarmobilerna. Som spotlights, som känner varifrån mobilernas signaler kommer och riktar sig mot rätt användare.

– Det häftiga är att man inte måste flytta runt saker rent mekaniskt, utan varje liten antenn kan rikta sin signal utan att röra sig. Idag blir kapaciteten för liten om det är många användare i ett område. Med 5G är det som att man inte behöver dela på kakan – istället blir kakan större ju fler som vill ha, säger Emil Björnson.

Varje antenn behöver en liten krets som läser av ingående signaler från mobiler, och nya beräkningar görs varje millisekund. När tekniken först började diskuteras för tio år sedan var många i branschen skeptiska. Det skulle i praktiken inte gå att skicka så mycket mer data, var en vanlig uppfattning. Lådorna med massor av antenner skulle bli för tunga att montera i masterna, och hela tekniken skulle vara för dyr och energikrävande.

– Men nu har man visat att 5G faktiskt kan hantera jättemycket mer data, kanske tio gånger mer trafik från en och samma basstation. Även om datatrafiken ökar med ungefär 50 procent varje år så innebär det att vi klarar efterfrågan i rätt många år till. Fast det stämmer att det kostar mer och drar mycket energi. Det är vad min forskning handlar om.

”Stiftelsen går mot strömmen genom att satsa långsiktigt på folk de tror på, det är uppfriskande. När jag ser namnen på de som blivit Wallenberg Academy Fellows så känner jag att jag kommit någonstans i min karriär.”

Signalerna anpassas efter distorsionen

Emil Björnson beskriver det som två världar som måste mötas. En teoretisk, där signalberäkningarna bygger på antagandet att antennerna är perfekta, och en praktisk, där man faktiskt måste bygga elektroniken i verkligheten. Om komponenterna byggs nästan perfekt blir de väldigt energikrävande. Om de istället görs billigare och energisnålare får man distorsion, en förvrängning av signalen. Emil Björnsons forskning handlar om att skapa algoritmer som kompenserar för det.

– Istället för att ändra tekniken och försöka tysta eller överrösta distorsionen, så vill vi lära oss hur den blir till. Då kan vi skapa signaler som ”låter bra” först efter att distorsionen har lagts till.

Algoritmen måste också kunna anpassas efter förändringar i omgivningen som kan påverka själva hårdvaran, som temperaturväxlingar. Utöver 5G-masternas antenner kan Emil Björnsons algoritmer komma till nytta i annan elektronik, som små sensorer.

– När samhället blir alltmer digitaliserat så kommer vi att ha uppkopplade apparater överallt, många av dem batteridrivna. Det är viktigt att de blir så energisnåla som möjligt, men ju mer man får ner energiförbrukningen desto mer distorsion blir det. Istället för att då försöka göra apparaterna så ideala som möjligt så vill vi bygga om hur signalerna skickas, så att de kan vara fyllda av distorsioner men ändå föra över informationen.

Tycker om att förklara saker

Att Emil Björnson arbetar med distorsion och signalbehandling är mest en slump. Visst gillade han teknik och elektronik när han var liten, då han i nioårsåldern skaffade sin första hemdator och inspirerades av sin bror som samlade SIM-kort från olika delar av världen. Men planen var att bli universitetslärare. Emil tyckte om att förklara saker och kände att han var bra på det. Nu när han forskar är undervisningen en central del av arbetet.

Utöver att föreläsa och utbilda forskare så driver han en YouTube-kanal och en podd där han tillsammans med kollegor berättar om forskning och mobilteknik. YouTube-kanalen med tolvtusen följare har fört honom ända till Australien, dit han bjöds in som expertvittne i en rättegång där landets konkurrensverk mötte några mobiloperatörer och behövde hjälp att förklara tekniken för rätten.

– En kommunikatör på universitetet frågade en gång om det är någon utöver studenterna som kollar på mina föreläsningar på nätet. I själva verket utgör studenterna kanske en procent av tittarna. Jag höll en avancerad kurs förra våren som brukar ha max tio studenter på campus, men som fått över tusen visningar.

Emil Björnsons forskning spänner över flera kunskapsområden; algoritmdesign, hårdvaruutveckling och grundläggande fysik, som normalt är skilda från varandra. Han rådfrågar gärna folk på de olika fälten för att se så att hans egna uppfattningar passar ihop med deras.

– Men man får välja noga vilka man pratar med så det är personer som faktiskt tror på att saker och ting kan förändras. Det mesta som går att göra i teorin går förr eller senare att göra i praktiken också – men folk som arbetat praktiskt i många år kommer först att vara tveksamma. Man får komma ihåg att tekniken med små antenner som är standard i 5G idag blev utskrattad för bara tio år sedan.

Text Lisa Kirsebom
Bild Emil Björnson, Emma Axelsen, Anna Nilsen, Marcus Marcetic