E&E Juli 2013 (Nr. 06-13) - EuE24.net

WIRELESS | TRENDREPORT
Die Halbleiter-Technologie des Fraunhofer
IAF soll die Datenübertragung
per Richtfunk über weite Entfernungen
mit hohen Datenraten ermöglichen.
gelungen sein. Ohne Sichtkontakt soll die Reichweite 200 Meter
betragen, mit Sichtkontakt sollen es bis zu zwei Kilometer
sein.
64 Antennen
Eine maßgebliche Rolle spielen die 64 Antennen, die sowohl
im Sender als auch im Empfänger benötigt werden. Nur
so kann der Störung des Signals durch Gebäude, Regen oder
andere Störfaktoren entgegengewirkt werden. Das aktuelle Design
von Samsung soll in Millisekunden zwischen den verschiedenen
Antennen hin- und herschalten können, während
sich das Mobiltelefon bewegt, Signale von Wänden oder Menschen
reflektiert werden oder ein Hindernis im Weg ist. Das
Signal wird jeweils von der Antenne mit der gerade besten
Sende- bzw. Empfangsleistung verarbeitet. Dieses als „beamforming“
bezeichnete Verfahren wird auch in einem Patentantrag
von Samsung beschrieben. Interessant ist allerdings die
Frage, wie Samsung 64 Antennen in einem mobilen Endgerät
unterbringen will. Aber darüber kann man beim koreanischen
Konzern noch in Ruhe nachdenken, denn marktreif soll die
5G-Technologie erst 2020 sein.
Mit deutlich weniger Aufmerksamkeit, aber mindestens
genau so erfolgreich arbeitet man in deutschen Forschungsinstituten
an der Datenübertragung per Funk. Und wo es beim
koreanischen Weltkonzern zu jeder Menge Aufmerksamkeit
reicht, bieten die Forscher des Fraunhofer-Instituts für angewandte
Festkörperphysik (IAF) und des Karlsruher Instituts
für Technologie stattdessen einen Weltrekord: Mit vollintegrierten
elektronischen Sendern und Empfängern für eine Frequenz
von 240 GHz wurde eine Datenrate von 40 GBit/s erreicht.
Mit einm Langstreckendemonstrator wurde bereits die
Distanz von einem Kilometer überbrückt.
Richtfunkstrecken statt Glasfasernetze
Die Nutzung des hohen Frequenzbereichs zwischen 200
und 280 GHz soll nicht nur die schnelle Übertragung großer
Datenmengen, sondern auch einen sehr kompakten technischen
Aufbau ermöglichen. Da die Abmessungen elektronischer
Schaltungen und Antennen mit der Frequenz beziehungsweise
Wellenlänge skalieren, ist der Sender- und Empfängerchip
nur 4 mm x 1,55 mm groß. Die am IAF entwickelte
Halbleitertechnologie auf Basis von Transistoren mit hoher Ladungsträgerbeweglichkeit
(HEMT) soll es ermöglichen, den
Frequenzbereich zwischen 200 und 280 GHz mit aktiven Sendern
und Empfängern in Form von kompakten, integrierten
Schaltungen zu nutzen. In diesem Frequenzbereich weist die
Atmosphäre geringe Dämpfungswerte auf, so dass breitbandige
Richtfunkstrecken möglich werden. Bisher waren Funksysteme
noch nicht in der Lage, die Bandbreite einer Glasfaser
direkt weiter zu vermitteln. Das könnte sich zukünftig ändern,
wie der Testaufbau des Projekts zeigt. Ein derartig leistungsfähiges
System besäße auch den Vorteil der so genannten Bit-
Transparenz, das Signal einer Glasfaser könnte also direkt
ohne energieaufwändige Umkodierung in eine Funkstrecke
eingespeist, übertragen und am anderen Ende wieder mit einer
Glasfaser weitergeleitet werden.
Zum Einsatz kommen sollen die breitbandigen Richtfunkstrecken
als Ersatz für Glasfasernetze – und zwar vor allem in
ländlichen Regionen, wo der Ausbau aufwändig und teuer ist. ☐
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E&E | Ausgabe 6.2013