Übertragungskonzepte und Systemrealisierung für die drahtlose Terahertz-Kommunikation

• Antragsteller: Professor Wolfgang Gerstacker; Professor Dr.-Ing. Robert Schober; Professor Dr.-Ing. Martin Vossiek
• Fachliche Zuordnung: Elektronische Halbleiter, Bauelemente und Schaltungen, Integrierte Systeme, Sensorik, Theoretische Elektrotechnik
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 389189659

Ziel dieses Projekts ist die Konzeption und Realisierung eines Systems für die drahtlose Kommunikation im THz-Bereich mit maximalen Übertragungsfrequenzen von bis zu 1 THz und einer Signalbandbreite von mehreren 10 GHz. Aufgrund von signifikanten Fortschritten in der Gerätetechnologie in letzter Zeit wird davon ausgegangen, dass der THz-Bereich, der bisher als das "Niemandsland" der Radiofrequenzen bezeichnet wurde, in der Zukunft für die drahtlose Kommunikation genutzt werden kann. THz-Kommunikation hat das Potenzial, ultrahohe Datenraten für Anwendungen wie Kurzstrecken-Indoorübertragung, Funkzugangsnetze und Übertragung in Femtozellen zu ermöglichen.Allerdings sind solche Übertragungssysteme noch in den Kinderschuhen, und es besteht einiger Forschungsbedarf um entsprechende Übertragungskonzepte zu optimieren und Systemrealisierungen zu entwickeln. Dieses Projekt verfolgt beide Aspekte und wird in enger Zusammenarbeit zwischen dem Lehrstuhl für Hochfrequenztechnik (LHFT) und dem Lehrstuhl für Digitale Übertragung (IDC) der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg durchgeführt. Die Lehrstühle können eine reichhaltige Expertise bzgl. der Realisierung von Systemen in höheren Frequenzbändern (LHFT) und des Entwurfs von Kommunikationssystemen auf der Grundlage von Kommunikationstheorie und Signalverarbeitung (IDC) einbringen. Eine solche Kombination von Fachwissen ist selten anzutreffen und wird als sehr vorteilhaft hinsichtlich der Verwirklichung der Ziele des Projekts eingeschätzt. Im THz-Bereich spielen Nichtidealitäten von Bauteilen und Realisierungseffekte im Vergleich zu niedrigeren Frequenzbereichen eine deutlich stärkere Rolle, und eine theoretische Systemoptimierung und Systemrealisierung müssen im Verbund durchgeführt werden um aussagekräftige und relevante Ergebnisse zu erzielen. Insbesondere wird in diesem Projekt ein flexibler und tragbarer THz-Kanal-Sounder mit beispielloser Messgenauigkeit sowie ultrahohem Frequenzbereich entwickelt und für die Erfassung der THz-Kanal-Eigenschaften verwendet. Basierend auf derartigen Messungen werden Kanalmodelle entwickelt, die für den Entwurf von Übertragungssystemen herangezogen werden. Darüber hinaus wird eine Hardware-Plattform mit höherem Frequenzbereich und verbesserter Bandbreite im Vergleich zum Stand der Technik realisiert, und Hardware-Nichtidealitäten wie Phasenrauschen werden charakterisiert. Diese Ergebnisse werden verwendet, um die entworfenen Übertragungsverfahren weiter zu verbessern, um sie robust gegenüber Hardware-Nichtidealitäten zu machen. Zudem werden Übertragungsexperimente in Echtzeit durchgeführt, um die Systemleistungsfähigkeit auf der Grundlage der entwickelten Hardware-Plattform zu überprüfen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen