Cross-Domain Multiplex-Messsystem für photonische und Terahertz-Kommunikationssysteme (CrossLink)

• Fachliche Zuordnung: Kommunikationstechnik und -netze, Hochfrequenztechnik und photonische Systeme, Signalverarbeitung und maschinelles Lernen für die Informationstechnik
• Förderung: Förderung von 2020 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 434501119

Es gibt einen ungebrochenen Trend hin zu steigenden Bandbreiten und Symbolraten pro Einzelkanal einer Kommunikationsverbindung. Dies gilt sowohl für die Mobil- und Funkkommunikation als auch für optische Kommunikation. Daher müssen breitbandige Messinstrumente sowohl das Basisband von 0 bis ca. 100 GHz abdecken, als auch die Radiofrequenzbänder, die heute zu Terahertz-Frequenzen vorstoßen. Darüber hinaus müssen sie Messfunktionen sowohl im Zeitbereich als auch im Frequenzbereich anbieten, weil das eigentliche Datenübertragungsexperiment zwar im Zeitbereich durchgeführt wird, der Frequenzbereich aber die bei Weitem leistungsfähigere Domäne zur Bestimmung der systemischen Beeinträchtigungen der Nutzbandbreite und der spektralen Effizienz der eingesetzten Modulationsformate ist.Dieses Projekt schlägt eine innovative und vielseitige Messplattform vor, die breitbandige Zeit- und Frequenzbereichsmessung für Kommunikationssysteme in einem vereinheitlichten Instrument kombiniert. Es deckt das digitale Basisband von Glasfaserstrecken und den Radiofrequenzbereich von Terahertz-Kommmunikationsstrecken über 300 GHz ab. Vier synchrone Kanäle zur Signalgeneration und vier Kanäle zur Signalanalyse werden in einer Inter-Domänen Konfiguration gemultiplext, um zeitgleich Hardware-in-the-Loop Messungen im Zeit- und Frequenzbereich für ultra-breitbandige Sende-/Empfangskomponenten zu erlauben, vom photonischen Bauelement, AD- und DA-Wandlern bis zur Terahertzschaltung. Symbolraten von 128 GBaud und arbiträre Modulationsformate im Basisband werden von arbiträren Wellenformgeneratoren über dem Stand der Technik und Oszilloskopen zur Verfügung gestellt. Für die Terahertzfunkkommunikation sorgen 8-kanalige Netzwerkanalyatoren über dem Stand der Technik sowie neuartige 4-Kanal Aufwärts- und Abwärstwandlermodule im WR-3 Band von 220 bis 325 GHz für nichtlineare vektorielle Netzwerkanalyse und erlauben Kanalaggregation, wie sie im neuen THz-Frequenzstandard IEEE802.15.3d vorgesehen ist. Das neuartige Großgerät erlaubt eine Vielzahl von Konfigurationen zur synchronen Zeit- und Frequenzbereichsanalyse von ultra-breitbandigen Kommunikationskanälen, sowie die zeitgleiche Vermessung von Transceivern während einer breitbandigen Datenübertragung.Das Projekt wird von vier erfahrenen Forschern aus zwei Instituten des Fachbereichs Elektrotechnik und Informationstechnik der Universität Stuttgart vorgeschlagen. Beide Institute haben zahlreiche Vorarbeiten, laufende und neu beginnende DFG Projekte auf dem Gebiet der Breitbandkommunikation. Weitere vier Institute der Universität Stuttgart, von denen jedes aktive Forschung in den Bereichen IC Entwurf und Kommunikationssysteme betreibt, haben den Wunsch zur Zusammenarbeit bestätigt, und mehere externe und internationale Einrichtungen aus der akademischen Forschung und Großforschung haben ihre Unterstützung zum Ausdruck gebracht.

• DFG-Verfahren: Großgeräteinitiative
• Großgeräte: Analysator & Generator ; Subsampling Oscilloscope, 8 channel with 120 GHz bandwidth ; Up/Down-Converter up to 325GHz ; arbitrary wave generator, 128 GS/s, 4 channel
• Gerätegruppe: 6380 Frequenzanalysatoren, Schwingungsanalysatoren
• Antragstellende Institution: Universität Stuttgart
• Leiter: Professor Dr.-Ing. Ingmar Kallfass
• Mitverantwortliche: Professor Dr.-Ing. Manfred Berroth; Dr.-Ing. Sebastien Chartier; Dr.-Ing. Markus Grözing
• Kooperationspartner: Professor Dr. Jens Anders; Professor Dr.-Ing. Stephan ten Brink; Professor Dr.-Ing. Joachim N. Burghartz; Professor Dr. Guillaume Ducournau; Professor Dr. Jan Hesselbarth; Professor Dr. Rüdiger Quay