I en värld där den trådlösa tekniken genomsyrar nästan alla aspekter av våra liv, finns en grupp forskare på Lunds tekniska högskola (LTH) som arbetar i framkant av en revolution inom kommunikation. Professor Fredrik Tufvesson och hans forskargrupp har etablerat sig som en världsledande kraft inom 5G-lösningar, och deras arbete är avgörande för att möta de växande kraven på snabbare, mer tillförlitliga och effektiva trådlösa system.
Det är en liknelse till ett komplext projektledaruppdrag som inspirerar när man betraktar deras arbete. Tänk dig en ”verkmästare i magen”, ständigt konfronterad med nya utmaningar och krav, men med en förmåga att anpassa sig och hitta lösningar. På LTH är det inte fråga om matsmältning, utan snarare en ständig strävan efter att förvandla teoretiska idéer till praktisk verklighet inom trådlös kommunikation.
Fredrik Tufvesson, professor i radiosystem vid LTH, utstrålar en smittande entusiasm för sitt forskningsområde. Liksom en ingenjör som fått chansen att bygga den ultimata maskinen, ser han utmaningarna inom trådlös kommunikation med en passion och drivkraft som är inspirerande.
Men den verklighet de arbetar i präglas av att man ställs inför fastställda kravspecifikationer från andra aktörer, ett slags ”beställning” som måste uppfyllas. Med tanke på de höga förväntningarna är det inte många som dedikerar sig åt just detta område, trots att trådlös kommunikation utgör grunden för så otroligt många teknologier. För de flesta är det en självklarhet att saker fungerar som de ska, men bakom kulisserna pågår ett intensivt arbete för att säkerställa just det.
LTH har uppnått en unik position inom forskningsvärlden, och Fredrik Tufvesson var den författare vid Lunds universitet vars artiklar laddades ner mest i fjol. Denna framgång kan främst tillskrivas en översiktsartikel om Massive MIMO, vilket indikerar ett stort intresse från omvärlden för det arbete som bedrivs på tredje våningen i E-huset på LTH.
Denna uppmärksamhet är välförtjänt, eftersom förmågan att skicka trådlös data utgör grunden för nästan alla framtida teknologier. Från fjärrstyrda gruvmaskiner och operationsrobotar till smarta kläder som övervakar din ämnesomsättning och bilar som kommunicerar i realtid – alla dessa innovationer förlitar sig på en robust och snabb trådlös infrastruktur.
Men att realisera dessa visioner kräver en resurs som är både kritisk och efterfrågad: bandbredd. Stora mängder snabb, pålitlig, billig och energieffektiv bandbredd behövs för att driva dessa framtida teknologier. Med tanke på det begränsade utrymmet för radiovågor, pågår ett globalt race för att hitta den bästa lösningen. Och just nu ser Massive MIMO ut som den starkaste kandidaten.
Massive MIMO, en förkortning för Multiple Input Multiple Output, handlar i grunden om att använda ett stort antal samverkande miniantenner för att förbättra trådlös kommunikation. Professor Tufvesson och hans team presenterade den första basstationen i världen med denna teknik förra jul. De har sedan dess kunnat sända video i realtid, ett tydligt bevis på deras framsteg.
Man kan inte undvika att imponeras av den knappt lekstugestora basstationen, med sin frontpanel fylld med lödda punkter för antennerna, de avskärmande gavlarna och den kraftfulla processorkraften i mitten. Syftet är att dramatiskt öka kapaciteten och precisionen i trådlös kommunikation. Genom att använda hundratals små antenner (jämfört med de få som används idag) och bearbeta delsignalerna till en helhet, kan man uppnå betydande förbättringar.
Även om Massive MIMO först presenterades teoretiskt 2010, började Fredrik Tufvesson och hans forskargrupp på LTH sitt arbete med att översätta teorin till en fungerande teknik redan året efter.
”Vi såg potentialen i denna lösning, särskilt möjligheten att låta fler användare dela samma utrymme samtidigt och minska uteffekten, vilket leder till en lägre energiförbrukning”, förklarar professor Tufvesson.
Men med nya tekniker uppstår också nya utmaningar. Den stora mängden delsignaler kräver en omfattande bearbetning, vilket i sin tur ställer höga krav på avancerad matematik och datorkraft. ”Det är där matematiker kommer in i bilden”, konstaterar Tufvesson. ”Vi har visat att tekniken fungerar, vilket var ett stort steg framåt. Nu handlar arbetet om att effektivisera processen.”
Det är en imponerande bedrift för åtta forskare på Lunds universitet att ligga i framkant inom ett så kommersiellt intressant fält. En förklaring är den säkra finansieringen de har fått under flera år, både från staten och från Stiftelsen för Strategisk Forskning. Detta har möjliggjort ett långsiktigt arbete, samtidigt som de förblir öppna för nya frågeställningar.
En annan viktig faktor är bredden i forskningen vid Lunds universitet. ”Vi har både duktiga teoretiker och folk som kan implementering och hur man bygger rent praktiskt. Det är få ställen i världen där man täcker hela kedjan inom samma institution”, säger Tufvesson.
Den intensiva konkurrensen i mobilbranschen gör frågan om patent och kommersialisering av forskningsrönen komplicerad. Ett litet patent, ”made in Lund”, kan vara svårt att få igenom om de stora multinationella företagen har kastat sina resurser bakom en annan lösning.
”Vår roll har nog mer varit att visa på möjligheterna”, säger Tufvesson. ”Inom det här området är det bättre att driva eventuella patentidéer genom de stora bolagen.”
Det är en knepig situation, erkänner han. ”Ja, det är lite av ett gissel, faktiskt.” Universitetet och de stora finansiärerna vill gärna se patent, men det krävs en strategi för hur man ska finansiera dem.
Tempot i utvecklingen av trådlös kommunikation är hisnande. Från laboratoriet till produkter som alla kan köpa på ICA eller Kjell och Company, tar det bara några år.
”Jag minns själv wow-upplevelsen när jag var på konferens och de för första gången hade ett publikt wi-fi. Det var femton år sen. Nu förväntar sig folk kunna titta på Youtube i ett flygplan över Atlanten.”
Fredrik Tufvesson och hans forskargrupp på LTH fortsätter att vara i frontlinjen av denna teknologiska revolution, och deras arbete kommer utan tvekan att forma framtidens trådlösa värld.
