New Jersey/Cambridge (VS) – Onderzoekers van Bell Labs en Harvard University laten zien hoe een radiogolf niet één maar zes kanalen tegelijkertijd kan verzenden. Dat houdt in dat de totale capaciteit van draadloze communicatie veel hoger kan.


In het huidige tijdperk van mobiele communicatie is het probleem nijpender dan ooit: de frequentieband raakt vol. Elke radiozender, elk tv-kanaal en elk mobiele-telefoongesprek vereist een eigen frequentie. Met elke frequentie wordt slechts één kanaal bediend.
De manier om de wirwar van draadloze communicatie (de luchtverkeersleiding, de politie, de mobiele telefoon, de radio, de tv en ga zo maar door) uit elkaar te houden, is ze elk een andere frequentie te geven. Een radio-ontvanger filtert uit die kakofonie van frequenties de gewenste eruit, zodat je rustig naar je klassieke zender kunt luisteren zonder dat je het gekakel van je buurvrouw met haar mobiele telefoon hoort. Met elke frequentie wordt echter slechts één kanaal bediend.
Draadloze communicatie geschiedt met radiogolven. Dat zijn elektromagnetische golven, die bestaan uit een voortgaande reeks van trillende elektrische en magnetische velden. Theoretisch is het mogelijk om met een enkele elektromagnetische golf van een zekere frequentie twee kanalen (bijvoorbeeld radiostations) mee te sturen. De elektrische velden staan altijd loodrecht op de voortplantingsrichting van de golf, zodat er twee onafhankelijke richtingen overblijven (zeg horizontaal en verticaal). De magnetische velden bieden geen aparte kanalen omdat ze direct afhangen van de elektrische velden.
Onderzoekers van Bell Labs en Harvard University hebben nu een manier bedacht om dit theoretische aantal van twee kanalen per frequentie op te voeren tot zes. In een Nature-publicatie van 18 januari leggen zij uit hoe ze te werk gaan. De restrictie dat de elektrische velden altijd loodrecht op de voortplantingsrichting van de golf staan, heffen ze effectief op door gereflecteerde golven te gebruiken. In een omgeving zoals een stad, met veel gebouwen, komen de elektromagnetische golven niet in rechte lijn aan bij de antenne. In plaats daarvan ontvangt de antenne vanuit alle richtingen golven die zijn weerkaatst tegen allerhande oppervlakken. Daardoor is er van een enkele voortplantingsrichting geen sprake meer, en wijzen de elektrische velden in alledrie de ruimtelijke richtingen.
Daarnaast laten de onderzoekers zien hoe ze ook kanalen kunnen stoppen in de magneetvelden van de elektromagnetische golf. In theorie tonen ze daarmee aan dat het aantal kanalen per frequentie niet twee is, maar zes – een theoretische verdrievoudiging, dus.
De helft van de claim hebben de onderzoekers niet alleen theoretisch onderbouwd, maar ook experimenteel aangetoond. Ze lieten een speciale antenne, die ze tripool noemen, één elektromagnetische golf met drie onafhankelijke kanalen opvangen. Ze demonstreren dat door een kleurenafbeelding van een schilderij van Miró over te zenden. Een kleurenafbeelding heeft drie kanalen: rood, groen en blauw. Om ook nog de overige drie kanalen te gebruiken, is een nieuw soort antenne vereist. Zover zijn ze echter niet gegaan.
Enige hint over wanneer deze ontdekking zijn toepassing kan vinden in bijvoorbeeld mobiele telefonie, geven de onderzoekers niet. Het geeft te denken dat de twee kanalen per frequentie, waarvan al langer bekend is dat die tot de mogelijkheden behoren, nog nooit zijn toegepast.
Het hoeft zelfs niet bij zes kanalen te blijven: door niet alleen de elektrische en magnetische velden zelf te gebruiken, maar ook hun verandering in de tijd (de tijdsafgeleiden), kan het maximum van zes nog verder worden opgeschroefd. Hoe dat dan zou moeten, staat er echter niet bij.

Paul Bastiaansen