Millimeter-Wellen-Funkübertragung

Kommunikation mit extrem hoher Datenrate über Funk

Der wachsende Bedarf an drahtlosen Übertragungsraten von mehreren Gigabit pro Sekunde schafft eine große technische Herausforderung. Diese kann nur durch eine Erhöhung der spektralen Effizienz oder durch Frequenz-Ressourcen, die bisher noch nicht in der mobilen Kommunikation verwendet wurden angegangen werden.

Derzeit wird die Nutzung des 60-GHz-Bands für Anwendungen diskutiert, die hohe Datenraten benötigen. Beispiele hierfür sind etwa Gigabit-WLAN und ein Wireless-Multimedia-Zugang. Das Herunterladen einer DVD auf einen 5 Gigabyte-Memory-Stick mit einer Netto-Datenrate von 5 Gigabit pro Sekunde, würde dann zum Beispiel nur 8 Sekunden dauern. Diese Anwendungen bieten ein erhebliches Marktpotenzial, aber auch Chancen für umfangreiche Forschungsarbeiten.

Eine Reihe von neuen Entwicklungen hat großes Interesse an Millimeter-Wellen-Funkübertragung geweckt. Zum Beispiel verfügt die FCC (Federal Communications Commission) über 7 GHz nicht lizenzierter Bandbreite im 60-GHz-Band. Nie zuvor war eine so große Bandbreite für die drahtlose Kommunikation frei und auch technisch nutzbar. Dies ermöglicht Datenraten von mehreren Gigabit pro Sekunde.

Das wichtigste Ziel ist es, die kommerzielle Nutzung der neuen mm-Wellen Funkübertragung mit ultra hohen Datenraten zu ermöglichen und dadurch die Entwicklung neuer darauf basierender Produkte voranzutreiben. Wichtige Meilensteine sind etwa die Konstruktion eines umfassenden Demonstrators für qualitativ hochwertige Videostreamings in ein Flugzeug und im Auto oder das Design einer einfach zu bedienenden drahtlosen Datenverbindung zwischen Endgeräten wie Camcordern oder Mobiltelefonen und Laptops.

Das QStream Projekt

Während dieses Projekts haben wir von IAF mit mehreren europäischen Partnern an der Realisierung einer 60 GHz Funkübertragungsstrecke mit einer Geschwindigkeit von bis zu 6 GB/s gearbeitet. Unser Beitrag war die Entwicklung sehr schneller A/D- und D/A-Umsetzer mit über 2GHz Abtastrate. In Kombination mit dem FPGA Mainboard FFP Basic+ wurde daraus der Qstream Demonstrator aufgebaut.

Darüber hinaus haben wir Algorithmen für die OFDM Basisbandsignalverarbeitung entwickelt. Durch die hohe Datenrate musste die Signalverarbeitung in eine Parallelarchitektur implementiert werden. Federführend war dabei die Firma NXP, deren Zielsetzung die Entwicklung von RF Transceiver Chips für 60 GHz war.

Das Ziel des Qstream Projektes war es, das Design und die Umsetzungsstrategie für die Realisierung von kostengünstigen, stark integrierten Übertragungssystemen, die eine hohe Datenrate ermöglichen, im 60-GHz-Band zu entwickeln sowie einen Demonstrator für die praktische Erprobung der Funkübertragung aufzubauen. – Das Projekt wurde erfolgreich abgeschlossen.