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Doppler-Effekt in der Kommunikation Mehr Effizienz bei 6G durch Störeffekte

Von Dipl.-Ing. (FH) Hendrik Härter 2 min Lesedauer

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Ein Forscher der TU Berlin nutzt den Doppler-Effekt und die Zeitverzögerung, die bei der drahtlosen Kommunikation bisher als Störeffekt bekannt waren. Damit sollen Signalübertragungseffizienz und Datengenauigkeit maßgeblich verbessert werden. Für die Forschung gibt es jetzt finanzielle Unterstützung.

So könnte ein flächendeckender 6G-Funk aussehen, der Doppler-Effekt und Zeitverzögerung ausnutzt. Für seine Forschungen, die Signalübertrag effizienter und die Datengenauigkeit zu erhöhen, bekommt Dr Shuangyang Li von der Technischen Universität Berlin jetzt finanzielle Unterstützung.(Bild: Dr Li, TU Berlin)
So könnte ein flächendeckender 6G-Funk aussehen, der Doppler-Effekt und Zeitverzögerung ausnutzt. Für seine Forschungen, die Signalübertrag effizienter und die Datengenauigkeit zu erhöhen, bekommt Dr Shuangyang Li von der Technischen Universität Berlin jetzt finanzielle Unterstützung.
(Bild: Dr Li, TU Berlin)

Die Entwicklung des Mobilfunkstandards 6G ist in vollem Gange. Von 2023 bis 2024 stieg der weltweite mobile Datenverkehr um ein Viertel. Für das Ende des Jahres 2029 gehen Experten davon aus, dass knapp 75 % der Weltbevölkerung ein Smartphone besitzen. Gleichzeitig werden neue Anwendungen wie das Internet der Dinge (IoT), smarte Produktionsmethoden in Industrie und Landwirtschaft, autonomes Fahren sowie autonom entscheidende künstliche Intelligenz den Bedarf an effizienter Datenübertragung weiter anheizen.

Ab dem Jahr 2030 soll der noch zu entwickelnde Mobilfunkstandard 6G Abhilfe schaffen. „Er könnte mit einer Kombination von Satelliten, Funkballons, Drohnen sowie landbasierten Sendeanlagen auch eine wirklich flächendeckende Versorgung mit Hochgeschwindigkeits-Internet ermöglichen, überall auf der Welt“, sagt Shuangyang Li von der Technischen Universität Berlin. Er steht an vorderster Front bei der technologischen Mobilfunk-Revolution mit 6G.

Jetzt hat er den renommierten „Starting Grant“ des Europäischen Forschungsrates ERC bekommen. Mit einer Förderung von 1,5 Mio. Euro wird Dr. Li in den kommenden fünf Jahren die Grundlagen für das 6G-Netz erforschen. Sein Ansatz sieht vor, störende Phänomene wie den Doppler-Effekt und die Zeitverzögerung zu nutzen, um die Effizienz der Signalübertragung erheblich zu verbessern.

Störungen sind nützliche Informationen

In der traditionellen Mobilfunkkommunikation werden der Doppler-Effekt und die Zeitverzögerung oft als störende Faktoren betrachtet, da sie die Signalqualität beeinträchtigen können. Der Doppler-Effekt tritt auf, wenn sich die Quelle der Funkwellen bewegt, was zu einer Frequenzveränderung führt, ähnlich wie der sich verändernde Ton eines näherkommenden oder sich entfernenden Krankenwagens. Zeitverzögerungen entstehen, wenn Signale durch Mehrfachreflexionen verzögert ankommen.

Dr. Lis Ansatz besteht darin, diese Effekte nicht als Störungen, sondern als wertvolle Parameter zur Kanalunterscheidung zu betrachten. Durch die genaue Bestimmung von Bewegung und Lage der Geräte mittels ISAC können diese Effekte in Modulationsverfahren einfließen. Dies schafft die Möglichkeit, mehrere Ausbreitungswege klar zu differenzieren und somit die Effizienz der Datenübertragung zu erhöhen.

Zunehmende Datenanforderungen

Vor dem Hintergrund eines weltweit steigenden Datenverkehrs hat der Bedarf an effizienteren Mobilfunklösungen zugenommen. Die Nachfrage wird zusätzlich durch neue Anwendungen wie das Internet der Dinge (IoT), autonome Fahrzeuge und künstliche Intelligenz verstärkt.

Der kommende 6G-Standard soll dank einer Kombination aus Satelliten, Drohnen und landbasierten Anlagen global flächendeckend Hochgeschwindigkeits-Internet bereitstellen. Moderne Mobilfunknetze nutzen komplexe Modulationsverfahren, um das verfügbare Frequenzspektrum effizient zu nutzen. Bewegliche Geräte und bauliche Hindernisse erschweren jedoch eine stabile und schnelle Funkverbindung. Daher gewinnt das Prinzip „Integrated Sensing and Communication“ (ISAC) an Bedeutung. ISAC kombiniert Kommunikations- und Radartechnik, um dynamische Informationen zu nutzen und die Mobilfunkleistung zu verbessern.

Neue Algorithmen und Wellenformen

Ein zentrales Ziel der Forschung von Dr. Li ist die Entwicklung neuer Algorithmen und Wellenformen, die speziell auf die Anforderungen der 6G-Technologien abgestimmt sind. Diese Fortschritte könnten nicht nur im Mobilfunk, sondern auch beim autonomen Fahren, in der Umweltsensorik und in industriellen Prozessen Anwendung finden und dort zu bedeutenden Verbesserungen führen. (heh)

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