Keysight hilft dabei, einen Durchsatz von 1 Tbit/s mithilfe von Terahertz-Frequenzen zu erreichen

Paper presented at Asia-Pacific Microwave Conference with CNRS, Lille University, and Osaka University details accomplishment.  

Der Bedarf an mehr mobilen Daten und höheren Datenübertragungsraten ist unstillbar. Ziel von 6G ist es, Datenübertragungsraten zu erreichen, die zehnmal schneller sind als bei 5G, und letztendlich bis zu 1 Terabit pro Sekunde (Tbps) zu erzielen. Diese Geschwindigkeit ermöglicht Anwendungsfälle wie holografische Kommunikation und erweiterte Realitätserlebnisse, die mit den heutigen Datenübertragungsraten nicht realisierbar sind. 

Um Geschwindigkeiten von 1 Tbit/s zu erreichen, werden mehrere zehn oder hundert Gigahertz Bandbreite benötigt, wodurch höhere Frequenzen wie der Sub-Terahertz-Bereich (Sub-THz) attraktiv werden. Derzeit wird intensiv an der Entwicklung erster Sub-THz-Kommunikationssysteme geforscht, jedoch befinden sich die Komponenten für diese Frequenzen noch in der Entwicklung und sind sehr selten.

Im Dezember gaben Keysight und Forscher des französischen Centre national de la recherche scientifique (CNRS), der Universität Lille und der Universität Osaka bekannt, die 1-Tbit/s-Grenze durchbrochen zu haben. In einem auf der Asia-Pacific Microwave Conference vorgestellten Beitrag erläuterten die Professoren Guillaume Ducournau und Tadao Nagatsuma diesen Erfolg. Sie nutzten dafür ein System, das aus einer Kombination von Terahertz-Photodioden und einem elektronischen Empfänger besteht und den Frequenzbereich von 500 bis 724 GHz abdeckt. In diesem Frequenzband erzielten sie durch Kanalaggregation mit 14 Trägern und Quadraturamplitudenmodulation (QAM) von 16 bis 64 einen Datendurchsatz von 1,04 Tbit/s.  

Zur Messung der Leistungsfähigkeit ihres hochmodernen Systems verwendeten sie ein Vierkanal -Oszilloskop der Keysight Infiniium UXR-Serie in Verbindung mit einer Vektorsignalanalyse-Software (VSA). Abbildung 1 zeigt die gemessene Leistung des trägeraggregierten Systems (gelb) im Frequenzbereich von 500 bis 724 GHz mit insgesamt 14 Trägern. Die gemessene Leistung eines einzelnen Trägers bei 632 GHz ist in Abbildung 2 dargestellt. Die hohe Leistungsfähigkeit des UXR ermöglichte diese Messungen. Die vier 70-GHz-Kanäle und der große unterstützte Spannungsbereich erlaubten den Empfang der vollen Bandbreite der Signale. Darüber hinaus ermöglichte die umfangreiche Bibliothek unterstützter Signalformen in der VSA den Forschern die einfache Demodulation ihrer Signale und somit die erfolgreiche Messung des Systemdurchsatzes.

„Die Kombination aus Breitband-Terahertz-Photodiode, Empfänger und der einzigartigen Leistungsfähigkeit des UXR von Keysight hat den Erfolg dieser Experimente erst ermöglicht“, sagte Prof. Ducournau. „Ihre fortschrittlichen Instrumente treiben unsere Terahertz-Forschung maßgeblich voran.“ 

Abbildung 2: Gemessener Durchsatz des Trägersignals bei 632 GHz mit verschiedenen Modulationsverfahren. 32-QAM / 40 GBaud (0,2 Tbps, links) und 16-QAM / 40 GBaud (160 Gbps, rechts). 

Photonik ist eine neue Technologie, die erforscht wird, um die Kommunikation im Sub-THz-Bereich zu ermöglichen. Ob sich Photonik in Zukunft weit verbreiten wird, bleibt abzuwarten. Keysight engagiert sich jedoch weiterhin dafür, Forschern die Werkzeuge bereitzustellen, die sie für die Entwicklung der nächsten Generation drahtloser Kommunikationsgeräte benötigen.