Terahertz-Kommunikation

Terahertz-Kommunikation

THz-Frequenzen für das 6G-Spektrum

Während 5G bereits die sehr hohen Millimeterwellenfrequenzen nutzt, sind für 6G noch höhere Frequenzen über 100 GHzangedacht, um höhere Datenübertragungsratenund außerdem eine niedrigere Latenzals bei 5G NR zu erreichen. Die Nutzung von Frequenzen bis 330 GHz zur Kommunikation ist derzeit Gegenstand der akademischen Forschung. Die Mobilfunkbranche konzentriert sich zunächst auf das D-Band- (110 GHz bis 170 GHz)und Mittelbandspektrum (7 GHz bis 24 GHz).

Für die 6G-Kommunikation sollen jedoch auch alle Frequenzen genutzt werden, die bereits von den aktuellen 5G-Netzen unterstützt werden, beispielsweise Millimeterwellenfrequenzensowie die traditionellen Sub-8-GHz-Frequenzbänder.

Diese Frequenzbereiche eignen sich auch für viele speziellere Anwendungen wie beispielsweise die zerstörungsfreie Bildgebung(Sicherheitsscanner) und Spektroskopie(Materialanalyse).

Overview of 5G and 6G frequency bands. 6G will add new frequency regions in the sub-THz range.

Die THz-Kommunikationstellt zwar nur eine der Komponenten der 6G-Technologie dar – neben Integrated Sensing and Communication (ISAC)oder Joint Communication and Sensing (JCAS), KI und MLsowie rekonfigurierbaren intelligenten Oberflächen (RIS). Sie wird aber aller Wahrscheinlichkeit nach unverzichtbar sein, um die Anforderungen an maximalen Durchsatzsowie extrem niedrige Latenzenzu erfüllen. Darüber hinaus erschließt die THz-Kommunikation vielversprechende neue Anwendungen wie die holographische Kommunikation.

Terahertz-Kommunikation: Forschungsgebiete

Die Telekommunikationsindustrie arbeitet aktiv an der Entwicklung von Terahertz-Technologien,und Rohde & Schwarz unterstützt die Forschung von 6G-Organisationen, Universitäten und Forschungsinstituten in Europa, Asien und in den USA. Als aktiver Partner des 6G-TERAKOM-Projektsengagiert sich Rohde & Schwarz unter anderem für die grundlegende Forschung und spätere Entwicklung eines geeigneten Funksystemsmit integrierten Antennenim Terahertz-Bereich. Das D-Band (110 GHz bis 170 GHz) ist bis dato eines der aussichtsreichsten Frequenzbänder für die 6G-Forschung.

Rohde & Schwarz koordiniert auch das 6G-ADLANTIK-Projekt,in dessen Rahmen Technologien und Komponenten für THz-Frequenzen basierend auf photonisch-elektronischer Integrationentwickelt werden. Solche Komponenten können künftig für schnelle Datentransferssowie innovative Messverfahrengenutzt werden.

6G-Terahertz-Technologien: die Testherausforderungen

Zwischen Mikro-, Millimeter- und Terahertzwellen bestehen erhebliche Unterschiede. Der THz-Bereichbringt neue Herausforderungen für Halbleitermit sich und macht zusätzliche Channel-Sounding-Kampagnenzur Entwicklung neuer Kanalmodellefür noch höhere Frequenzen notwendig.

Es müssen neue Halbleiterkomponenten für den THz-Bereich entwickelt werden, die massenmarktfähig sind. Diese Komponenten müssen hohe Ausgangsleistungen bei extrem hohen Frequenzenliefern. Die Notwendigkeit größerer Bandbreitenstellt für die Halbleiterindustrie eine enorme Herausforderung dar, da Bauelemente wie Leistungsverstärker(z. B. monolithische integrierte Mikrowellenschaltungen) erhebliche Auswirkungen auf die Gesamtfunktion des Systems haben und insbesondere für die Ausgangsleistung, den Wirkungsgradund die Bandbreitevon Bedeutung sind.

Die Entwicklung der Sub-Terahertz-Kommunikationzur Nutzung durch 6G setzt überdies ein gründliches Verständnis des Ausbreitungsverhaltens elektromagnetischer Wellenvoraus. In diesem bisher unzureichend untersuchten Frequenzbereich ist daher unbedingt weitere Forschung zu Kanalausbreitungsmessungenoberhalb von 100 GHz geboten, insbesondere im Hinblick auf die Auswirkungen von Personen, Fahrzeugen und Umweltbedingungen wie Regen auf die Signalausbreitung. Die bestehenden 5G-Kanalmodellemüssen verifiziert und angepasst werden, um Umwelteffekte angemessen widerzuspiegeln. Die Entwicklung innovativer und genauer THz-Messgeräte ist daher für die 6G-Forschung von entscheidender Bedeutung.

Terahertz-Kommunikation: unsere Messtechniklösungen

Rohde & Schwarz adressiert die Anforderungen der 6G-THz-Kommunikationbereits aktiv mit bestehenden und neuen innovativen Testlösungenfür die Signalerzeugung und -analyse. Das Unternehmen ist auf diese Weise in die Entwicklung der nächsten Mobilfunkgenerationeingebunden und trägt sein einzigartiges messtechnisches Know-howund innovative Lösungen zur 6G-Forschungbei. Ein Großteil der Forschung widmet sich dem D-Band, das derzeit einer der vielversprechendsten Frequenzbereiche für 6G ist.

Der einfache, aber leistungsstarke Rohde & Schwarz Aufbau zur Untersuchung von Signalen durch Kanalmessungen im D-Band besteht aus

Vorteile unserer hochmodernen Testlösungen für die 6G-Forschung:

  • Standardgeräte, die einfach zu montieren und konfigurieren sind
  • Vollständig integrierte und kalibrierte Lösungmit definierter Frequenz und Ausgangsleistung
  • Die Frontends nehmen wenig Platz in Anspruch, da ein interner Synthesizer einen Lokaloszillator (LO) bereitstellt, sodass keine zusätzliche analoge Signalquelle benötigt wird,um eine ausgezeichnete Phasenrauschperformance zu erzielen
  • Möglichkeit zur weiteren Verbesserung der Performance der Testlösungen mit intelligentem Zubehör(z. B. Bandpassfilter, TX-Leistungsverstärker)

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6G-Testlösungen für THz-Kommunikationsanwendungen

Neuigkeiten zur 6G-THz-Kommunikation

Ausgewählte Inhalte zur THz-Kommunikation

THz communication explained

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Towards 6G: MIMO measurements up to 110 GHz

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This video demonstrates signal transmission and analysis of a 2x2 MIMO signal at 90 GHz.

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Towards 6G: Wideband sub-THz communication testing

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Semiconductor Technologies

Video: Halbleitertechnologien

Für 6G werden derzeit verschiedene Halbleitertechnologien diskutiert.

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THz Communication

Video: THz-Kommunikation

6G wird Spitzendatenraten von bis zu 1 Tbps unterstützen. In diesem Video besprechen wir die laufende Forschung zur THz-Kommunikation, die diese Anforderung erfüllen soll.

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Webinar: Auf dem Weg zu 6G: Die Rolle der Photonik bei der THz-Kommunikation

In diesem Webinar erfahren Sie mehr über die THz-Technologie und neue Anwendungen, die die Stärken von Elektronik und Photonik kombinieren.

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Poster: 6G - from mmWave to Terahertz

Laden Sie unser Poster herunter, um mehr über die Realisierung extrem hoher Datenraten, die Verifizierung und Feinabstimmung von Kanalmodellen für Sub-THz und erwartete erste Anwendungsfälle der THz-Kommunikation zu erfahren.

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White Paper: Fundamentals of THz technology for 6G

Dieses White Paper bietet einen Überblick über die Grundlagen der Terahertzwellen und ihrer Eigenschaften für zahlreiche Applikationen. Der Fokus liegt auf der 6G-basierten Kommunikation.

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Webinar: Testing 6G sub-THz communication

In diesem Webinar erfahren Sie mehr über 6G-Anwendungsfälle, die von (Sub-)THz-Frequenzbändern profitieren, wie Sie zuverlässig die Performance von D-Band-Komponenten und -Geräten bewerten können und vieles mehr.

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#ThinkSix – OTA measurements for sub-THz communication in D-band

Video: OTA-Messungen für Sub-THz-Kommunikation im D-Band

Dieses Video zeigt das R&S®ATS1000 Antennentestsystem von Rohde & Schwarz, das jetzt Frequenzen bis 170  GHz unterstützt.

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Generate & analyze 4 GHz RF bandwidth signals in the D-Band

Video: Signale mit 4 GHz HF-Bandbreite im D-Band erzeugen und analysieren

Dieses Video zeigt die Erzeugung, Funkübertragung und Analyse eines Einzelträgersignals mit 4 GHz Bandbreite und 16QAM-Modulation bei 148 GHz.

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#Think Six - A simple to use setup for investigating signals in the D-Band

Video: Ein einfach zu bedienender Messaufbau zur Untersuchung von Signalen im D-Band

In diesem Video bieten wir Ihnen eine Einführung in die Forschung und Entwicklung für 6G im D-Band von 110 GHz bis 170 GHz und stellen Ihnen die R&S®FE170 Frontends von Rohde & Schwarz vor.

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#Think Six - Channel measurements in the D-band

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In diesem Video demonstrieren wir einen Testaufbau zur Untersuchung der Wellenausbreitungseigenschaften bei 160 GHz.

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ThinkSix - Phase noise characterization in the D-band

Video: Charakterisierung von Phasenrauschen im D-Band

Dieses Video führt in das Thema Phasenrauschen ein, demonstriert einen Testaufbau zur Untersuchung des Phasenrauschens bei den neuesten Kommunikationssystemen und zeigt Erweiterungen des Aufbaus zur Untersuchung der höheren Frequenzen.

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Artikel: THz-Erzeugung und -Analyse mit elektronischen und photonischen Technologien

In diesem Artikel werden drei Hauptansätze zur Erzeugung von THz-Strahlung besprochen: klassische Elektronik, direkte THz-Erzeugung mit Hilfe von Quantenkaskadenlasern und indirekte Erzeugung mittels Optoelektronik.

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Webinar: THz communication – a key enabler for beyond 5G?

Erfahren Sie in diesem Video mehr über technische Herausforderungen, Over-the-Air-Messungen von Antenneneigenschaften im Sub-THz-Bereich und Kanalmessungen im Sub-THz-Bereich.

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Poster: Microwaves and beyond

Dieses Poster enthält wichtige HF-Referenztabellen, Infos zu Signalpegelkonvertierungen, häufig benötigte Formeln und eine Schätztabelle für Fehlanpassung und Messunsicherheit.

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Application Card: Rauschmaß oberhalb von 110 GHz messen

Signal- und Spektrumanalysatoren von Rohde & Schwarz, die mit der Option R&S®FSx-K30 ausgestattet sind, bilden die Basis für eine Lösung, um mit der Y-Faktor-Methode das Rauschmaß im Millimeterwellen-Frequenzbereich exakt zu messen.

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Application Note: Messaufbau für Phasenrauschtests bei Frequenzen über 50 GHz

Mit den jüngsten Verbesserungen in der Halbleitertechnologie wird der Mikrowellen-Frequenzbereich jenseits von 50 GHz immer interessanter. Lesen Sie diese Application Note, um mehr über die Phasenrauschanalyse zu erfahren.

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FAQ: Terahertz-Kommunikation

Was ist der Terahertz-Frequenzbereich?

Während Terahertz-Technologiensehr komplex sein können, bedeutet Terahertz zunächst einfach 1 Billion Hertz. Wenn von 6G Terahertz die Rede ist, wird auf das Terahertz-Bandfür 6G-Netze Bezug genommen, das von 0,1 bis 10 THz reicht. Dieser Teil des Spektrums ist aktuell Forschungsthema für den zukünftigen 6G-Mobilfunk. Für den THz-Bereich wurden unterschiedliche Spezifikationen veröffentlicht. IEEE ITU gibt die Spanne von 0,3 bis 3 THz an.

Was sind Terahertzwellen?

Terahertz-(THz)-Wellensind elektromagnetische Wellen,die zwischen dem Mikrowellen- und Infrarotbereich angesiedelt sind. Sie finden in vielen unterschiedlichen Feldern Anwendung, beispielsweise für die Terahertz-Funkkommunikation. Die Wellenlängenliegen imBereich von 0,03 mm bis 3 mm. Diese THz-Region stellt ein zentrales Forschungsgebiet für 6G dar, weil sie breite zusammenhängende Frequenzbänderbietet, die hohe Datenübertragungsratenermöglichen.

Verwendet 5G Terahertz-Frequenzen?

Zum Terahertz-Bandgehören Frequenzen oberhalb von 100 GHz. 5Gnutzt lediglich Frequenzen bis 71 GHz,die jedoch die Performance von Terahertz-Kommunikationsanwendungen beeinträchtigen können.

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