München 19.09.2024

Rohde & Schwarz präsentiert auf der EuMW 2024 ultrastabiles, abstimmbares THz-System für 6G auf photonischer Basis

Mit dem Konzeptnachweis eines Systems für die drahtlose 6G-Datenübertragung auf Basis einer photonischen THz-Kommunikationsverbindung hat Rohde & Schwarz auf der European Microwave Week in Paris sein Engagement in der Spitzenforschung für die nächste Mobilfunkgeneration hervorgehoben. Das ultrastabile, abstimmbare THz-System, das im Rahmen des Projekts 6G-ADLANTIK entwickelt wurde, basiert auf Frequenzkamm-Technologie und unterstützt Trägerfrequenzen bis weit jenseits von 500 GHz.

Für die Entwicklung von 6G ist es wichtig, Terahertz-(THz)-Übertragungsquellen zu schaffen, die eine hohe Signalqualität bieten und einen möglichst breiten Frequenzbereich abdecken. Ein Ansatz, um dies in Zukunft zu erreichen, ist die Kombination optischer Technologien mit Elektronik. Auf der EuMW 2024 in Paris hat Rohde & Schwarz seinen Beitrag zur THz-Spitzenforschung im Rahmen des Projekts 6G-ADLANTIK präsentiert. Das Projekt konzentriert sich auf die Entwicklung von Komponenten für den THz-Frequenzbereich basierend auf einer photonisch-elektronischen Integration. Solche THz-Komponenten, die bisher noch nicht kommerziell verfügbar sind, können dann für innovative Messungen und schnellere Datenübertragung genutzt werden. Diese Komponenten sollen nicht nur in der 6G-Kommunikation, sondern auch in der Sensorik und Bildgebung Anwendung finden. 6G-ADLANTIK wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert und von Rohde & Schwarz koordiniert. Weitere Partner sind die TOPTICA Photonics AG, das Fraunhofer Heinrich-Hertz-Institut, die Microwave Photonics GmbH, Technische Universität Berlin und Spinner GmbH.

Ultrastabiles, abstimmbares THz-System für 6G auf photonischer Basis

Der Konzeptnachweis zeigt ein ultrastabiles, abstimmbares THz-System für die drahtlose 6G-Datenübertragung basierend auf einem photonischen THz-Mischer, der die Erzeugung von THz-Signalen mittels Frequenzkamm-Technologie ermöglicht. Bei diesem Ansatz wandelt eine Photodiode ein optisches Schwebungssignal, das von Lasern mit leicht unterschiedlichen optischen Frequenzen stammt, durch einen Photomischprozess effizient in ein elektrisches Signal um. Die Antennenstruktur um den Photomischer setzt den oszillierenden Photostrom in eine THz-Welle um. Die resultierenden Signale können für die 6G-Funkkommunikation moduliert und demoduliert werden und lassen sich problemlos über einen weiten Frequenzbereich abstimmen. Das vorgestellte System kann zudem zur Komponentencharakterisierung mit kohärent empfangenen THz-Signalen erweitert werden. Zum Umfang dieses Projekts gehören auch die Simulation und der Entwurf einer THz-Hohlleiterarchitektur sowie die Entwicklung photonischer Referenzoszillatoren mit ultraniedrigem Phasenrauschen.

Das extrem niedrige Phasenrauschen des Systems wird durch einen frequenzkammstabilisierten optischen Frequenzsynthesizer (OFS) in der TOPTICA Laser Engine ermöglicht. Zum Aufbau gehören High-End-Geräte von Rohde & Schwarz: Der R&S®SFI100A Breitband-ZF-Vektorsignalgenerator erzeugt die Basisbandsignale für den optischen Modulator mit einer Abtastrate von 16 GS/s. Der R&S®SMA100B HF- und Mikrowellen-Signalgenerator generiert ein stabiles Referenztaktsignal für das TOPTICA OFS-System. Das R&S®RTP Oszilloskop tastet das Basisbandsignal nach dem photoleitenden Dauerstrich-THz-Empfänger (Rx) mit einer Abtastrate von 40 GS/s ab, um das auf der EuMW 2024 demonstrierte 300-GHz-Trägerfrequenzsignal weiterzuverarbeiten und zu demodulieren.

6G und zukünftige Frequenzbandanforderungen

6G soll neue Einsatzgebiete in der Industrie, Medizintechnik und im Alltag erschließen. Anwendungen wie das Metaversum und erweiterte Realität (XR) werden neue Anforderungen an Latenz und Datenübertragungsraten mit sich bringen, die die gegenwärtigen Kommunikationssysteme nicht erfüllen können. Auf der Weltfunkkonferenz 2023 (WRC-23) der Internationalen Fernmeldeunion (ITU) wurden zwar neue Frequenzbänder im FR3-Spektrum (7,125 – 24 GHz) zur weiteren Untersuchung für die ersten kommerziellen 6G-Netze identifiziert, die 2030 an den Start gehen sollen. Dennoch wird das Sub-THz-Frequenzband bis 300 GHz letztendlich unverzichtbar sein, um das volle Potenzial von Virtual-Reality- (VR), Augmented-Reality- (AR) und Mixed-Reality-(MR)-Anwendungen auszuschöpfen.

Auf der European Microwave Week in Paris, die vom 24. bis 26. September 2024 in der Messe Paris (Paris Expo Porte de Versailles) stattfand, präsentierte Rohde & Schwarz seinen Konzeptnachweis eines auf Photonik basierenden THz-Systems für 6G sowie ein breites Portfolio an HF- und Mikrowellen-Testlösungen.

Darüber hinaus war Rohde & Schwarz Mitveranstalter eines ganztägigen Workshops auf der European Microwave Conference (EuMC) mit dem Titel „Photonic Technologies for Radio Frequency Applications“. Behandelt wurden verschiedene Aspekte wie technische Reife, Performance und Kosten photonischer HF-Technologien sowie ihre potenzielle Konkurrenzfähigkeit mit bestehenden Lösungen.

Weitere Informationen zu Messtechniklösungen von Rohde & Schwarz für die 6G-Forschung und THz-Kommunikation finden sich unter: https://www.rohde-schwarz.com/6G

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Rohde & Schwarz

Rohde & Schwarz steht in seinen drei Divisionen Test & Measurement, Technology Systems und Networks & Cybersecurity für eine sichere und vernetzte Welt. Seit 90 Jahren verschiebt der global agierende Technologiekonzern bei der Entwicklung von Spitzentechnologie die Grenzen des technisch Machbaren. Seine führenden Produkte und Lösungen befähigen Kunden aus Wirtschaft, Behörden und hoheitlichem Umfeld zur Gestaltung ihrer technologischen und digitalen Souveränität. Das Familienunternehmen mit Hauptsitz in München handelt unabhängig, langfristig und nachhaltig. Im Geschäftsjahr 2022/2023 (Juli bis Juni) erwirtschaftete Rohde & Schwarz einen Umsatz von 2,78 Milliarden Euro. Zum 30. Juni 2023 betrug die weltweite Zahl der Mitarbeitenden rund 13.800.

R&S® ist eingetragenes Warenzeichen der Firma Rohde & Schwarz GmbH & Co. KG.