Rohde & Schwarz (R&S) präsentierte auf der European Microwave Week (EuMW 2024) in Paris einen Proof-of-Concept für ein drahtloses 6G-Datenübertragungssystem auf Basis photonischer Terahertz-Kommunikationsverbindungen und trägt damit dazu bei, die Grenzen drahtloser Technologien der nächsten Generation voranzutreiben. Das im Projekt 6G-ADLANTIK entwickelte ultrastabile abstimmbare Terahertz-System basiert auf der Frequenzkammtechnologie mit Trägerfrequenzen deutlich über 500 GHz.
Auf dem Weg zu 6G ist es wichtig, Terahertz-Übertragungsquellen zu schaffen, die ein qualitativ hochwertiges Signal liefern und einen möglichst breiten Frequenzbereich abdecken können. Die Kombination optischer Technologie mit elektronischer Technologie ist eine der Möglichkeiten, dieses Ziel in Zukunft zu erreichen. Auf der EuMW 2024-Konferenz in Paris präsentiert R&S seinen Beitrag zur hochmodernen Terahertz-Forschung im Projekt 6G-ADLANTIK. Der Schwerpunkt des Projekts liegt auf der Entwicklung von Komponenten im Terahertz-Frequenzbereich, die auf der Integration von Photonen und Elektronen basieren. Diese noch zu entwickelnden Terahertz-Komponenten können für innovative Messungen und eine schnellere Datenübertragung genutzt werden. Diese Komponenten können nicht nur für die 6G-Kommunikation, sondern auch für die Erfassung und Bildgebung verwendet werden.
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, 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 hochstabiles, abstimmbares Terahertz-System für die drahtlose 6G-Datenübertragung, das auf photonischen Terahertz-Mischern basiert, die Terahertz-Signale auf Basis der Frequenzkammtechnologie erzeugen. In diesem System wandelt die Fotodiode durch den Prozess der Photonenmischung optische Schwebungssignale, die von Lasern mit leicht unterschiedlichen optischen Frequenzen erzeugt werden, effektiv in elektrische Signale um. Die Antennenstruktur um den fotoelektrischen Mischer wandelt den oszillierenden Fotostrom in Terahertzwellen um. Das resultierende Signal kann für die drahtlose 6G-Kommunikation moduliert und demoduliert werden und lässt sich problemlos über einen weiten Frequenzbereich abstimmen. Das System kann auch auf Komponentenmessungen mit kohärent empfangenen Terahertz-Signalen erweitert werden. Die Simulation und das Design von Terahertz-Wellenleiterstrukturen sowie die Entwicklung von photonischen Referenzoszillatoren mit extrem geringem Phasenrauschen gehören ebenfalls zu den Arbeitsbereichen des Projekts.
Das extrem niedrige Phasenrauschen des Systems ist dem frequenzkammverriegelten optischen Frequenzsynthesizer (OFS) in der TOPTICA-Laser-Engine zu verdanken. Integraler Bestandteil dieses Systems sind die High-End-Instrumente von R&S: Der Breitband-ZF-Vektorsignalgenerator R&S SFI100A erzeugt ein Basisbandsignal für den optischen Modulator mit einer Abtastrate von 16GS/s. Der R&S SMA100B HF- und Mikrowellensignalgenerator erzeugt ein stabiles Referenztaktsignal für TOPTICA OFS-Systeme. Das R&S RTP-Oszilloskop tastet das Basisbandsignal hinter dem fotoleitenden 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 in Industrie, Medizintechnik und Alltag bringen. Anwendungen wie Metacomes und Extended Reality (XR) werden neue Anforderungen an Latenz und Datenübertragungsraten stellen, die von aktuellen Kommunikationssystemen nicht erfüllt werden können. Während die Weltfunkkonferenz 2023 (WRC23) der Internationalen Fernmeldeunion neue Bänder im FR3-Spektrum (7,125–24 GHz) für weitere Forschung identifiziert hat, damit die ersten kommerziellen 6G-Netze im Jahr 2030 eingeführt werden können, soll das volle Potenzial der virtuellen Realität ausgeschöpft werden (VR), Augmented Reality (AR) und Mixed Reality (MR) Anwendungen wird auch das asiatisch-pazifische Hertz-Band bis 300 GHz unverzichtbar sein.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 13. November 2024