Snål, svag och perfekt
För att skicka digital information i form av till exempel mobilsamtal, gäller det att lägga sig på eller alldeles under kanalkapaciteten, som säger hur mycket information som kan överföras tillförlitligt genom en förbindelse.
Lyckas man med det, går det utmärkt att sända TV-program med perfekt bild från Mars med en sändareffekt av 5W. Signalerar du lägre får du godtyckligt bra tillförlitlighet, men över kanalkapaciteten går det inte.
Redan l975 började Tor Aulin arbeta med principer för informationsöverföring som idag används i GSM. Han deltog i möten med Radiogruppen, där representanter för Svenska Radiobolaget (SRA, senare ERA), Televerket och FOA ingick, med målet att få fram en fungerande biltelefon. På den tiden var det bara åkerier och taxibilar som hade mobil kommunikationsutrustning.
–Jag var doktorand på den tiden, och försökte få fram en metod för att informationen ska flyga genom luften på ett så effektivt sätt som möjligt. Det ska dra lite batterier, stråla så litet som möjligt med så lite frekvensutrymme som möjligt, kosta så lite som möjligt och ge bra kommunikation.
Tor Aulins upptäckt var att man med hjälp av enbart radiosignalens fasvinkel kan göra utsändningen mycket mer effektiv. En skiss över hur radiovågorna sprider sig bildar ett mönster i form av ett träd, där signalen förgrenar sig. Varannan gren – antenn – går att plocka bort utan att någon information försvinner.
Man får inte lov att sända ut en bredbandig signal utan måste filtrera den och därmed kommer amplituden att variera. Tor Aulins arbete ledde fram till det numera klassiska CPM-systemet, där CPM står för kontinuerlig fasmodulation – signaler där amplituden är konstant. Eftersom sändarslutstegen är kraftigt olinjära blir distorsionen kraftig om amplituden varierar, och effekt slösas bort.
Genom att se på fasen i form av ett träd kan man enkelt använda principer från kodningsteori och få en tillförlitlig mottagning. Istället för en mottagare som analyserar varje intervall väntar man en stund, bearbetar signaler över ett längre tidsintervall och tillåter en viss fördröjning innan informationen levereras. Vid samma prestanda som tidigare system behöver man bara hälften, en fjärdedel eller rentav en tiondel så hög uteffekt.
–Miljöaspekten är väldigt viktig. Om man drar ner uteffekten med en faktor tio blir också strålningen tio gånger mindre, säger Tor Aulin.
–Med mina metoder uppstår ingen olinjär distorsion. Det blir en mycket säker detektering. Denna typ av modulation kommer att användas i alla framtida system också.
Två olika exempel på trädstrukturen i metoden.
EM i mobiltelefoni
1986/87 hölls ett ”europamästerskap” i digital (mo)bilradio. Till tävlingen i Paris kom europeiska företag med sin utrustning lastad i långtradare. Genom ett examensarbete fick Tor Aulin och hans kompanjon Nils Rydbeck ihop CPM-utrustningen i ett rack som kunde bäras på ryggen och rymdes på ett extra flygplanssäte.
Tävlingen gick ut på att använda sin mobiltelefon med så bra överföring som möjligt, så energisnålt som möjligt och med lägsta möjliga frekvenskonsumtion. Man mätte felhalten i kommunikationen och hur mycket frekvensutrymme som användes.
–Min metod vann stort och uppmärksammades till exempel i New Scientist, säger Tor Aulin.
IEEE, Institute of Electrical and Electronic Engineers, publicerar all betydande forskning inom elektronik och data. Nyligen firades femtioårsjubileum inom den del som rör kommunikation, och då utsågs de 41 bästa artiklarna bland de totalt 50 000 som publicerats sedan starten. Som ende skandinav i denna samling, ”Best-of-the-Best” fanns Tor Aulin representerad med två artiklar.
Tor Aulin fortsätter, för det är fortfarande en bit kvar tills informationsöverföringen blir perfekt. Tekniken måste också bli bättre när det gäller att kunna kommunicera medan man reser. Idag försöker man lösa problemet genom att bygga så många master som möjligt, men istället skulle mobiltelefonerna själva kunna fungera som basstationer i ett så kallat ad hoc-nät, där mobilsamtalen hoppar mellan mobiltelefoner för att nå fram till mottagaren. På så sätt behövs betydligt färre mobilmaster.
Intervjun gjordes 2003 av Malin Wahlstedt för skriften Ny kunskap.