Real100g

Drahtlose Kommunikation mit 100 Gb/s

Derzeit können im Mobilfunk Daten mit etwa 100 Megabit pro Sekunde (LTE-A) und in drahtlosen Funknetzwerken (WLAN) mit mehr als 1 Gigabit pro Sekunde übertragen werden. Anspruchsvolle Dienstleistungen, wie hochauflösendes Video-Streaming, fordern jedoch in Zukunft noch weit höhere Datenraten. Im Projekt REAL100G.COM verfolgt die Fachgruppe Schaltungstechnik das Ziel, eine drahtlose Datenübertragung mit 100 Gigabit pro Sekunde zu erreichen.

Die größte Herausforderung bei der Realisierung liegt hierbei in der Energieeffizienz. Machbarkeitsuntersuchungen zeigen, dass ein konventionelles digitales drahtloses System bei 100 Gigabit pro Sekunde so viel Energie verbraucht, dass der Einsatz der Technologie bei mobilen Systemen zu nicht akzeptabel kurzen Akkulaufzeiten führen würde. Der bei weitem größte Teil der elektrischen Energie wird dabei im Basisbandprozessor verbraucht.

Eine gemischt analog-digitale Realisierung des Basisbandprozessors stellt eine Alternative dar, um eine besonders energieeffiziente Realisierung zu ermöglichen. Die Grundidee ist, eine analoge Vorverarbeitung so zu realisieren, dass ein möglichst großer Anteil der  Basisbandsignalverarbeitung mit effizienter, analoger Signalverarbeitung durchgeführt wird, bevor die Analog-Digital-Wandlung und die Weiterverarbeitung mittels digitaler Signalverarbeitung erfolgt (s. Fig. 1). Untersuchungen haben ergeben, dass Parallel Spread Spectrum Sequencing (PSSS) ein Modulationsverfahren darstellt, das sich besonders gut zur Realisierung von gemischt analog-digitalen Signalprozessoren mit sehr hohen Datenraten und guter Energieeffizienz eignet.

Fig.1: Gemischt analog-digitaler Basisbandprozessor mit möglichst hohem Anteil an analoger Signalverarbeitung

Im Projekt REAL100G.COM werden von uns Systemarchitekturen, Modulationsverfahren und Signalverarbeitungstechniken unter Verwendung von PSSS untersucht, um energie- und hardwareeffiziente Basisbandprozessoren für zukünftige Funksysteme mit 100 Gbit pro Sekunde Übertragungsrate zu realisieren. Ausserdem  ist geplant, einen Basisbandprozessorchip mit 100 Gbit/s Datenrate als Demonstrator zu realisieren.

Die Arbeiten finden in Zusammenarbeit mit der Universität Stuttgart und der Brandenburgischen Technischen Universität Cottbus statt. REAL100G.COM ist Teil des Schwerpunktprogramms „Drahtlose Ultrahochgeschwindigkeits-Kommunikation für den mobilen Internetzugriff“ (SPP 1655) der Deutschen Forschungsgemeinschaft.