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Inversión temporal para la telefonía 5G

Revertir la secuencia temporal de una onda permite focalizar señales en el espacio y en el tiempo. Esta técnica aumentaría el rendimiento de la telefonía móvil y reduciría el consumo de energía en la red.

Caminos múltiples: En un ambiente urbano abundan los obstáculos a la propagación de las ondas electromagnéticas. Una señal emitida por una antena de telefonía móvil puede ser dispersada, absorbida o reflejada con facilidad. Cuando llega a su destino, lo hace en forma de múltiples señales que han seguido caminos diferentes (rojo). [BRUNO VACARO]

Se espera que en 2020 se ponga en marcha la tecnología de quinta generación (5G) de telefonía móvil, la cual tendrá por objeto afrontar el aumento de un tráfico de información que se ha multiplicado por mil en apenas diez años. A tal fin, se pretende conseguir tiempos de latencia de un milisegundo y velocidades de carga de 20 gigabits por segundo, y todo ello con un gasto de energía muy reducido. ¿Cómo responder a este desafío? Una de las posibles soluciones se basa en un método concebido en los años noventa del siglo XX: la inversión temporal de las ondas.

En la telefonía móvil, una estación base y un aparato de teléfono intercambian información digitalizada y codificada en forma de ondas electromagnéticas. Pero, a pesar de su implantación y desarrollo, las técnicas actuales adolecen de varias limitaciones.

La primera obedece a que la antena de la estación emite prácticamente de la misma forma en todas las direcciones. Por tanto, solo una exigua fracción de la potencia emitida llega al aparato receptor, lo que implica malgastar la mayor parte de la energía radiada.

La segunda limitación se debe a que, en un entorno congestionado, como el de una ciudad, los obstáculos presentes pueden absorber, reflejar o dispersar las ondas emitidas. Ello provoca una atenuación adicional de la onda, pero, sobre todo, hace que aparezcan numerosos caminos de propagación entre la antena y el móvil. Esto último se traduce en interferencias entre las distintas ondas, especialmente a la altura del receptor. De esta manera, cuando el número de trayectos es elevado, basta con que la posición del móvil cambie levemente para que la señal recibida se modifique de manera drástica, llegando incluso a cortar la comunicación. Esa multiplicidad de trayectos se traduce asimismo en la recepción de numerosos «ecos» correspondientes a los distintos caminos de propagación, lo que a su vez conlleva un desfase de las señales (para una diferencia de recorridos de 30metros entre dos caminos, por ejemplo, las señales se desfasan en 0,1 microsegundos). Todo ello merma el rendimiento de la transmisión.

Por último, un tercer inconveniente procede de que las ondas empleadas hoy en día presentan frecuencias comprendidas entre los 0,7 y los 2,6 gigahercios (GHz), con un ancho de banda del orden de 10 megahercios (0,01 GHz). Sin embargo, Claude Shannon, uno de los padres de la teoría de la información, nos enseñó que el caudal de información que puede transportar una señal es proporcional a su ancho de banda. Pero, dado que el espectro electromagnético se halla muy congestionado en el dominio de las frecuencias en cuestión, los anchos de banda actuales no pueden aumentarse más, lo que también reduce el rendimiento de las comunicaciones.

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