22.11.2010
Durch das verstärkte Aufkommen neuartiger ultrabreitbandiger Multimediaanwendungen geht das generelle Interesse an Mobilkommunikation einher mit einem stetig steigenden Bedarf an höheren Datenraten. Die Extrapolation der exponentiellen Zunahme drahtloser Übertragungskapazitäten während der vergangenen Jahre führt schnell zu der Einsicht, dass bereits in
10 Jahren Datenraten von etwa 15 GBit/s benötigt werden. Trotz intensiver Bemühungen, die spektrale Effizienz digitaler Modulationsverfahren weiter zu steigern, wird es zunehmend schwierig, die steigenden Anforderungen für hohe Datenraten zu erfüllen. Auch gelingt es inzwischen nicht mehr, genügend freie Bandbreite im Frequenzverteilungsplan unterzubringen, der derzeit die Nutzung der Frequenzen bis 275 GHz regelt. Aufgrund der Existenz atmosphärischer Übertragungsfenster im unteren THz-Frequenz-bereich ist zu erwarten, dass Trägerfrequenzen von 300 GHz und darüber hinaus für Kommunikations-anwendungen genutzt werden, sobald die erforderliche Technologie für effiziente, hochbitratige Datenübertragung in diesem Frequenzbereich verfügbar ist.
Die erforderlichen Grundlagen der THz-Kommunikationstechnik zu erarbeiten, hat sich das THz Communications Lab zur Aufgabe gemacht. In dieser Kooperation der PTB mit Arbeitsgruppen der Technischen Universität Braunschweig und der Universität Marburg wird an Kanal- und Ausbreitungsmodellen, an Komponenten, sowie an der Messtechnik für zukünftige Kommunikationssysteme gearbeitet.
Um die Möglichkeit der Datenübertragung im unteren THz-Frequenzbereich zu demonstrieren, wurden digitale Videosignale (DVB-T und DVB-S2) mit Hilfe eines 300-GHz-Messsystems übertragen, das für Kanalmessungen konzipiert wurde. Es besteht aus autarken Sende- und Empfangsmodulen, deren Kernkomponente jeweils ein Schottky-Mischer ist, mit dem Signale im Sendemodul herauf- und im Empfangsmodul herunterkonvertiert werden können. Ein Testsignalgenerator lieferte am Eingang des Sendemoduls DVB-T- und DVB-S2-Datenströme skalierbarer Frequenz und Leistung. Auf der Empfängerseite wurden entweder ein TV-Analysator für Signalparametermessungen an DVB-T-Signalen, oder ein handelsüblicher DVB-S2-Receiver zur Demonstration der hochauflösenden Videoübertragung (high-definition – HD) mit hohen Datenraten angeschlossen. Erstmals konnten in einem Übertragungskanal bei 300 GHz die Größen Signal-Rausch-Abstand und Error-Vector-Magnitude anhand von DVB-T-Signalen gemessen werden. Demonstriert werden konnte außerdem die Übertragung eines DVB-S2-Signals mit einer Bruttodatenrate von ca. 96 MBit/s über eine Distanz von 52 m mit weiterer Systemreserve.
Bild: Blockdiagramm des Aufbaus zur digitalen Signalübertragung. a) Sender mit Testsignalgenerator und b) Empfänger mit TV-Analysator oder DVB-S2-Receiver mit LCD.
Ansprechpartner: Thomas Kleine-Ostmann
Fachbereich 2.2: Hochfrequenz und Felder