Jenseits von 5G: Funkfrequenzen bis 100 GHz

24. Juli 2019, 11:05 Uhr
Der 4,4 Millimeter große Wireless-Transceiver.
Der 4,4 Millimeter große Wireless-Transceiver.
Ein neuer Wireless-Transceiver, der von Elektroingenieuren der University of California (UCI) entwickelt wurde, arbeitet mit Funkfrequenzen von bis zu 100 Gigahertz. Dies soll Datenraten ermöglichen, die noch einmal um Größenordnungen über dem kommenden 5G-Standard liegen.

Der 4,4 Millimeter große Siliziumchip, der von seinen Entwicklern in den Nanoscale Communication Integrated Circuits Labs des UCI als „End-to-End-Transceiver” bezeichnet wird, ist aufgrund seiner einzigartigen digital-analogen Architektur in der Lage, digitale Signale deutlich schneller und energieeffizienter zu verarbeiten. Die Innovation des Teams wird in einem kürzlich im IEEE Journal of Solid-State Circuits veröffentlichten Paper beschrieben.

Laut Payam Heydari, Direktor des NCIC Labs und UCI Professor für Elektrotechnik und Informatik, wollen Ingenieure schon lange wissen, ob drahtlose Systeme in der Lage sind, die hohen Leistungen und Geschwindigkeiten von Glasfasernetzwerken zu erreichen. Die Antwort seiner Gruppe ist ein neuer Transceiver, der Basis eines 6G-Standard werden könnte, welcher voraussichtlich bei 100 Gigahertz und darüber arbeiten wird.

Auf dem Weg zu immer höheren Datenraten treten naturgemäß Stolpersteine auf. Laut Heydari wurden die Frequenzveränderungen von Signalen durch Modulation und Demodulation in Transceivern traditionell durch digitale Verarbeitung durchgeführt, aber die Ingenieure für integrierte Schaltungen haben in den letzten Jahren begonnen, die physikalischen Grenzen dieser Methode zu erkennen.

„Das Gesetz von Moore besagt, dass wir die Geschwindigkeit von Transistoren – wie sie in Sendern und Empfängern zu finden sind - erhöhen können, indem wir ihre Größe verringern, aber das ist nun nicht mehr der Fall”, sagte der Forscher. Um dieses Problem zu umgehen, haben die Forscher von NCIC Labs eine neue Chip-Architektur entwickelt, die die Anforderungen an die digitale Verarbeitung deutlich erniedrigt, indem die digitalen Bits auf analoge Weise moduliert werden.

Heydari sagte, dass der Transceiver nicht nur die Übertragung von Signalen im Bereich von 100 Gigahertz ermöglicht, sondern durch sein einzigartiges Layout auch deutlich weniger Energie verbraucht als aktuelle Systeme. Und dies bei reduzierten Gesamtkosten, was den Weg für eine breite Akzeptanz auf dem Markt der Unterhaltungselektronik ebnet.

Quelle: University of California, Irvine
 
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