Während LTE-Netze noch häufig aus großen Sendern auf Dächern bestehen, die hunderte Meter oder gar mehrere Kilometer auseinander stehen, rücken die Sender bei 5G schon zusammen. Ist 5G einmal fertig, wird zumindest in Innenstädten alle paar hundert Meter ein Sender stehen müssen. Bei 6G wird das ganze noch krasser: Mobilfunknetze der sechsten Generation (6G) werden aus vielen kleinen Funkzellen bestehen. Diese stehen so nah beieinander, dass man sie untereinander drahtlos verbinden will – auf Frequenzen im Terahertz-Bereich.
Das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) hat dazu jetzt ein neuartiges Konzept für einfache und kostengünstige Terahertz-Empfänger entwickelt. Sie bestehen aus einer einzigen Diode, die mit einem speziellen Signalverarbeitungsverfahren kombiniert wird. Im Experiment haben die Forscher jetzt einen neuen Benchmark erreicht. Eine Datenrate von 115 Gbit/s auf einer Trägerfrequenz von 0,3 THz über eine Entfernung von 110 Metern haben sie gemessen.
Sender funken untereinander mit Gigabit-Geschwindigkeit
Was soll 6G bringen? Das Netz der Zukunft verspricht noch deutlich höhere Datenübertragungsraten, kürzere Verzögerungszeiten und eine größere Dichte an Endgeräten. Auch Künstliche Intelligenz (KI) soll eine große Rolle spielen.
„Um möglichst viele Nutzer gleichzeitig zu bedienen und dabei möglichst große Datenmengen möglichst schnell zu übertragen, müssen die drahtlosen Netze der Zukunft aus zahlreichen kleinen Funkzellen bestehen“. Das sagt Professor Christian Koos, der am KIT gemeinsam mit seinem Kollegen Professor Sebastian Randel an Technologien für 6G forscht.
Frequenzbereich liegt zwischen Mikrowellen- und Infrarotstrahlung
Der Vorteil von kleinen Funkzellen: Kurze Wege der Funkstrecken. So ließen sich große Datenraten mit minimalem Energieaufwand und geringer elektromagnetischer Immission übertragen. Zur Anbindung der einzelnen Zellen bedarf es Funkstrecken, auf denen sich hunderte von Gigabits pro Sekunde auf einem Kanal übertragen lassen. Das soll, so die Forscher, auf Frequenzen im Terahertz-Bereich möglich sein. Diese sind so hoch, dass sie im elektromagnetischen Spektrum zwischen den Mikrowellen und der Infrarotstrahlung liegen.
Bislang waren Empfänger für diese Frequenzen komplex und teurer. Mit einer neuen Entwicklung soll es den Forschern nun aber gelungen sein, einen besonders einfachen und kostengünstig herzustellenden Empfänger für Terahertz-Signale zur entwerfen. Als Empfänger diene eine einzige Diode. Die erreichte Datenrate von 115 Gbit/s sei die höchste Datenrate, die bis jetzt mit drahtloser Terahertz-Übertragung über mehr als 100 Meter demonstriert wurde.