Rohde & Schwarz (R&S) präsentierte auf der European Microwave Week (EuMW 2024) in Paris einen Proof-of-Concept für ein 6G-Mobilfunk-Datenübertragungssystem auf Basis photonischer Terahertz-Kommunikationsverbindungen und trägt damit zur Weiterentwicklung der Mobilfunktechnologien der nächsten Generation bei. Das im Projekt 6G-ADLANTIK entwickelte ultrastabile, abstimmbare Terahertz-System basiert auf der Frequenzkamm-Technologie mit Trägerfrequenzen deutlich über 500 GHz.
Auf dem Weg zu 6G ist es wichtig, Terahertz-Übertragungsquellen zu entwickeln, die ein qualitativ hochwertiges Signal liefern und einen möglichst breiten Frequenzbereich abdecken können. Die Kombination optischer und elektronischer Technologien ist eine Möglichkeit, dieses Ziel zukünftig zu erreichen. Auf der EuMW 2024-Konferenz in Paris präsentiert R&S seinen Beitrag zur modernen Terahertz-Forschung im Projekt 6G-ADLANTIK. Das Projekt konzentriert sich auf die Entwicklung von Komponenten für den Terahertz-Frequenzbereich, die auf der Integration von Photonen und Elektronen basieren. Diese noch zu entwickelnden Terahertz-Komponenten können für innovative Messungen und schnellere Datenübertragung genutzt werden. Sie eignen sich nicht nur für die 6G-Kommunikation, sondern auch für Sensorik und Bildgebung.
Das Projekt 6G-ADLANTIK wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert und von R&S koordiniert. Zu den Partnern gehören die TOPTICA Photonics AG, das Fraunhofer-Institut HHI, die Microwave Photonics GmbH, die Technische Universität Berlin und die Spinner GmbH.
Ein ultrastabiles, abstimmbares 6G-Terahertz-System basierend auf Photonentechnologie
Der Proof-of-Concept demonstriert ein ultrastabiles, abstimmbares Terahertz-System für die drahtlose 6G-Datenübertragung. Es basiert auf photonischen Terahertz-Mischern, die Terahertz-Signale auf Basis der Frequenzkammtechnologie erzeugen. In diesem System wandelt die Photodiode optische Schwebungssignale, die von Lasern mit leicht unterschiedlichen optischen Frequenzen erzeugt werden, durch Photonenmischung effektiv in elektrische Signale um. Die Antennenstruktur um den photoelektrischen Mischer wandelt den oszillierenden Fotostrom in Terahertz-Wellen um. Das resultierende Signal kann für die drahtlose 6G-Kommunikation moduliert und demoduliert und über einen weiten Frequenzbereich problemlos abgestimmt werden. Das System lässt sich zudem auf Komponentenmessungen mit kohärent empfangenen Terahertz-Signalen erweitern. Die Simulation und das Design von Terahertz-Wellenleiterstrukturen sowie die Entwicklung von photonischen Referenzoszillatoren mit ultra-niedrigem Phasenrauschen gehören ebenfalls zu den Arbeitsbereichen des Projekts.
Das extrem niedrige Phasenrauschen des Systems ist dem frequenzkammgekoppelten optischen Frequenzsynthesizer (OFS) in der TOPTICA-Laser-Engine zu verdanken. Die High-End-Geräte von R&S sind integraler Bestandteil dieses Systems: Der Breitband-ZF-Vektorsignalgenerator R&S SFI100A erzeugt ein Basisbandsignal für den optischen Modulator mit einer Abtastrate von 16 GS/s. Der HF- und Mikrowellensignalgenerator R&S SMA100B erzeugt ein stabiles Referenztaktsignal für TOPTICA-OFS-Systeme. Das Oszilloskop R&S RTP tastet das Basisbandsignal hinter dem photoleitenden Dauerstrich-Terahertz-Empfänger (Rx) mit einer Abtastrate von 40 GS/s ab, um das 300-GHz-Trägerfrequenzsignal weiterzuverarbeiten und zu demodulieren.
6G und zukünftige Frequenzbandanforderungen
6G wird neue Anwendungsszenarien für Industrie, Medizintechnik und Alltag eröffnen. Anwendungen wie Metacomes und Extended Reality (XR) stellen neue Anforderungen an Latenz und Datenübertragungsraten, die von aktuellen Kommunikationssystemen nicht erfüllt werden können. Die Weltfunkkonferenz 2023 (WRC23) der Internationalen Fernmeldeunion hat zwar neue Bänder im FR3-Spektrum (7,125–24 GHz) für die weitere Forschung identifiziert, um die ersten kommerziellen 6G-Netze 2030 an den Start zu bringen. Um das volle Potenzial von Virtual-Reality- (VR), Augmented-Reality- (AR) und Mixed-Reality- (MR) Anwendungen auszuschöpfen, ist jedoch auch das asiatisch-pazifische Hertz-Band bis 300 GHz unverzichtbar.
Veröffentlichungszeit: 13. November 2024