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5G-Nachfolger: Frequenzen bis 150 GHz

| Redakteur: Dipl.-Ing. (FH) Hendrik Härter

Für 5G kommen Millimeterwellen ab 30 GHz zum Einsatz. Mehr Bandbreite und einen höheren Datendurchsatz versprechen jedoch Frequenzen ab 100 GHz. Allerdings sind diese sehr störanfällig. Forscher haben mit geeigneter Messtechnik diese Frequenzen analysiert.

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Frequenzen bis 150 GHz: Foscher haben Millimeter-Wellen gemessen und analysiert.
Frequenzen bis 150 GHz: Foscher haben Millimeter-Wellen gemessen und analysiert.
(Bild: Rohde & Schwarz)

Aktuell diskutiert Deutschland über die Frequenzen für den künftigen Mobilfunk-Standard 5G. Dabei kommen Frequenzen im sogenannten Millimeterwellenbereich zum Einsatz, also Frequenzen ab 30 GHz. Jetzt hat Rohde & Schwarz zusammen mit einen Partner Frequenzen bis 150 GHz untersucht. Interessant sind die Frequenzen von 100 bis 300 GHz, weil sich mit ihnen eine Hochgeschwindigkeits-Kommunikation nach 5G ermöglichen lassen soll.

In verschiedenen Experimenten untersuchten die Projektpartner die Ausbreitungseigenschaften der zu messenden Funkwellen aber auch die Abschirmeffekte der Millimeter-Wellen. Mit den Frequenzen zwischen 100 und 300 GHz, hier spricht man auch vom EHF-Band (Extremely High Frequency), sollen sich Terabit an Datenraten übertragen lassen.

Höhere Bandbreiten als 5G

Ein wesentlicher Vorteil der hohen Frequenzen sind höhere Bandbreiten, als sie jetzt mit 5G zur Verfügung stehen. Doch sie haben auch einen entscheidenden Nachteil: Höhere Millimeter-Wellen werden von Personen, Fahrzeugen, Bäumen oder Personen stark beeinflusst. Hier müssen die Messtechniker untersuchen, welchen Einfluss diese Objekte auf die Eigenschaften der Ausbreitung der Funkwellen haben.

Um die Kanäle zu charakterisieren und damit optimal zu nutzen, verwenden Messtechniker das Channel-Sounding. Damit lässt sich die Strecke zwischen Sender und Empfänger genau charakterisieren. Unter dem Channel-Sounding versteht man die Bestimmung der Impulsantwort eines Übertragungskanals. Im Speziellen handelt es sich hier meist um einen Mobilfunkkanal. Zusammen mit einem Partner hat Rohde & Schwarz solch einen Channel-Sounder entwickelt, um die Ausbreitungseigenschaften der Funkwellen zu messen.

Zu den zu messenden Parametern gehören der Ausbreitungsverlust (Dämpfungsgrad der Wellen), das Leistungsverzögerungsprofil (Auftreffen der Wellen) und das Winkelprofil. Zum Einsatz kam der Signalgenerator R&S SMW200A zusammen mit dem Frequency Multiplier R&S SMZ, die das erforderliche Millimeterwellen-Testsignal erzeugt haben. Analysiert wurde das Signal schließlich von einem Spektrumanalysator des Typs R&S FSW85 und dem Harmonic Mixer R&S FS-Z170.

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