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Drahtloskommunikation im D-Band Wireless-Weltrekord: Daten mit 200 Gigabit pro Sekunde übertragen

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

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IHP GmbH Institut für innovative Mikroelektronik
ODU GmbH & Co. KG
SAB Bröckskes GmbH & Co KG

Drahtlose Datenübertragung mit bis zu 200 GBit/s: Das ist ein neuer Geschwindigkeitsrekord.

Weltrekord: Die entworfene Schaltung wurde im IHP-Reinraum gefertigt, die Chips anschließend gesägt und getestet. Damit lassen sich Daten mit 200 GBit/s übertragen.(Bild: IHP)
Weltrekord: Die entworfene Schaltung wurde im IHP-Reinraum gefertigt, die Chips anschließend gesägt und getestet. Damit lassen sich Daten mit 200 GBit/s übertragen.
(Bild: IHP)

Forscher des IHP Leibniz-Institut für innovative Mikroelektronik haben einen Schaltkreis entwickelt, der Daten drahtlos mit bis zu 200 GBit/s übertragen kann. Damit stellt er den bisherigen Rekord von 120 GBit/s aus dem Jahr 2019 ein.

Die Entwicklungsergebnisse wurden von Experten in einem Peer-Review-Verfahren geprüft. Damit hat ein Forschungsteam am IHP weltweit erstmals die generelle Machbarkeit extrem hoher Datenübertragungen im so genannten D-Band bei Frequenzen zwischen 110 und 170 GHz nachgewiesen. Gleichzeitig haben die Forscher eine wesentliche Voraussetzung geschaffen, um Anwendungen für die nächste Mobilfunkgeneration 6G zu realisieren.

Sender, Empfänger und On-Chip-Antennen

Die Testumgebung: In der Antennenmesskammer konnte die ultraschnelle Datenübertragung nachgewiesen werden.(Bild: IHP)
Die Testumgebung: In der Antennenmesskammer konnte die ultraschnelle Datenübertragung nachgewiesen werden.
(Bild: IHP)

Die 200 GBit/s sind dem IHP-Wissenschaftler Alper Karakuzulu und seinem Team unter der Leitung von Dr. Andrea Malignaggi gelungen. Die Experten für Kommunikationsschaltungen mit höchsten Datenraten haben einen neuen Chip in 130-nm-SiGe-BiCMOS-Technologie entwickelt, der Sender, Empfänger und Antennen auf dem Chip enthält.

„Unser Design wurde bis ins kleinste Detail simuliert, bevor die Schaltung in die Fertigung ging“, erklärt Dr. Andrea Malignaggi. Die im Reinraum des IHP gefertigten Mikrochips wurden anschließend ausgiebig getestet und ihre Leistung in der Antennenmesskammer des IHP gemessen, in der es keine störende Strahlung gibt. Das Ergebnis, die Übertragung über eine Reichweite von zunächst 15 cm, bildet die Grundlage für die Weiterentwicklung der Technologie. „Um 6G im Mobilfunk realisieren zu können, brauchen wir eine völlig neue Architektur. Picozellen sind ein Beispiel dafür.

Hohe Datenraten auf kurzer Entfernung

Der vierkanalige Transceiver unter dem Mikroskop.(Bild: IHP)
Der vierkanalige Transceiver unter dem Mikroskop.
(Bild: IHP)

Diese Funkzellen sollen sehr hohe Datenraten auf kurzer Entfernung ermöglichen, beispielsweise in Konferenzräumen oder im privaten Umfeld, wenn Mobiltelefone, Fernseher und andere Geräte miteinander vernetzt sind“, erklärt Dr. Andrea Malignaggi. Durch die Weiterentwicklung der integrierten Bauelemente und Schaltungsblöcke des einzelnen Chips, die Integration weiterer Antennen sowie die Kombination mehrerer Mikrochips zu komplexen Systemen wird es künftig möglich sein, Daten ultraschnell auch über eine größere Entfernung zu übertragen.

Das IHP bringt seine Expertise aktuell in zwei bedeutenden Forschungsprojekten bei der 6G-Entwicklung ein. Das EU-Projekt „Open6GHub - 6G für Mensch, Umwelt & Gesellschaft“ soll im europäischen Kontext Beiträge zu einem globalen 6G-Harmonisierungsprozess und -Standard liefern. Das 6G Research and Innovation Cluster, kurz 6G-RIC ist ein Forschungszentrum, das die wissenschaftlichen und technischen Grundlagen für 6G auf allen Technologieebenen schaffen soll, vom Funkzugang über Kernnetze bis hin zu Glasfasertransportnetzen. Das IHP liefert mit seiner Forschung somit einen wichtigen Beitrag, um die technologische Souveränität sowie die Position Deutschlands und Europas im internationalen Wettbewerb um 6G zu stärken.

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