”Eetterissä radiosignaalit kulkevat aina analogisessa muodossa. Samoin puhelun vastaanottajan korva kuuntelee aina analogista signaalia”, sanoo tutkija Kalle Ruttik, joka on juuri saanut valtavirran haastaja -rahoitusta Tekesin NETS - Tulevaisuuden verkot -teknologiaohjelmasta.
TKK:n tietoliikennelaboratoriossa työskentelevä Ruttik näkee vanhassa analogiatekniikassa monia etuja, joita ei kannata heittää pois pesuveden mukana.
”Digitaalitekniikka on totta kai päivän sana. Esimerkiksi matkapuhelinten vastaanotinten kehittäjät vannovat kaikki tällä hetkellä digitaaliseen signaalinkäsittelyn nimiin”, tuhahtaa Ruttik.
Digitekniikan ongelmat
Vaikkei asiaa ehkä tavallinen gsm-käyttäjä huomaakaan, on digitaalinen vastaanotin analogiseen järjestelmään verrattuna sähkösyöppö, mikä rasittaa kännykän akkua ja heikentää vastaanottimen prosessointikapasiteettia.
Myös laitteisto on analogiajärjestelmässä kevyempi: analogisessa järjestelmässä yhden kertolaskun laskemiseen tarvitaan 1-3 transistoria, digitaalisessa järjestelmässä 200-300.
Miksi sitten on siirrytty esimerkiksi analogisesta NMT-teknologiasta gsm:ään eli miksi puhe ja ääni muutetaan välillä digitaaliseksi? Yksinkertainen selitys on, että analoginen järjestelmä on digitaalista järjestelmää vaikeammin hallittavissa.
Digitaalisessa signaalinkäsittelyssä nolla on aina nolla ja ykkönen aina ykkönen, mutta analogisissa järjestelmissä käytetään myös nollan ja ykkösen välisiä arvoja. Tällaisessa järjestelmässä pienet epälineaarisuudet voivat johtaa virheelliseen toimintaan ja epästabiilisuuteen.
”Nykyisessä kehitysvaiheessa on nähty järkeväksi tutkia tavanomaisesta poikkeavien radiojärjestelmien toteutusmenetelmiä. Yksi tällainen on digitaalitekniikan korvaaminen analogisella ratkaisulla”, perustelee rahoitusta TKK:n tietoliikennelaboratorion professori Sven-Gustav Häggman. Hänen tutkimusryhmässään on pitkään kehitetty matkaviestijärjestelmien radiorajapintoja ja pääsyverkkoja.
”Analogisen järjestelmän epästabiilisuutta voidaankin korjata neuroverkoilla. Yksittäisessä verkkoelementissä virheitä tulee edelleen, mutta koko järjestelmän tasolla neuroverkot auttavat stabiloimaan vastaanottimen toimintaa”, Ruttik esittelee projektiaan.
Neuroverkoilla tuettu, vähemmän virtaa kuluttava analoginen signaalinkäsittely mahdollistaa aikaisempaa monimutkaisempien algoritmien käsittelyn, mikä lisää puhelinverkon datankäsittelykapasiteettia eli mahdollistaa yhä enemmän käyttäjiä.