Funktechnik: DVD-Download in wenigen Sekunden

Am Institut für Hochfrequenztechnik der TU Braunschweig wurde kürzlich das Terahertz Communications Lab (tcl) gegründet, dessen Mitarbeiter an drahtloser Kommunikationstechnik mit kurzer Reichweite forschen. Ziel ist es, leistungsstarke Funktechniken zu entwickeln, die den Breitbandbedarf von morgen decken. Denn betrachtet man die stetig ansteigenden Anforderungen an Drahtlostechniken, so zeige sich laut tcl folgendes Bild: Die Frequenzbereiche heutiger und kommender Systeme wie Bluetooth, WLAN, Ultrabreitband sowie 60 Gigahertz werden in zehn bis 15 Jahren nicht mehr ausreichen. Um Datenraten von einigen zehn Gigabit pro Sekunde zur Verfügung zu stellen, müsse man daher langfristig unweigerlich auf noch höhere Trägerfrequenzen ausweichen. Dann könnte eine komplette DVD in wenigen Sekunden übertragen werden.

„Derzeit ist der Einsatz von solch leistungsstarken Signalen noch Zukunftsmusik, da bislang keinerlei kommerzielle Hardware für eine Nachrichtenübertragung im Terahertz-Frequenzbereich verfügbar ist“, erläutert Steffen Wietzke, wissenschaftlicher Mitarbeiter am tcl, im Gespräch mit pressetext. Daher werden auch die erforderlichen Geräte entwickelt. Sender, Empfänger, Modulatoren und Reflektoren sind die Schlüsselkomponenten für die zukünftigen Kommunikationssysteme. „Eine Radio-Terahertzwelle haben wir bereits simuliert. Auf Grundlage der Forschungsergebnisse entsteht derzeit ein Demonstrator für die Signalübertragung bei 60 Gigahertz. Das war vor einigen Jahren noch unvorstellbar“, erläutert Wietzke. Im nächsten Schritt plant das tcl, das System für 300 Gigahertz zu verbessern.

Zur Anwendung soll die Indoorkommunikation im Terahertzbereich beispielsweise bei Videokonferenzen oder beim Downloaden von Filmen kommen. Der Kunde geht in den Videoladen, sucht sich seinen Film aus und lädt ihn anschließend in höchster Qualität innerhalb von wenigen Sekunden auf seinen mitgebrachten Datenspeicher, meint Wietzke.

Der für die Nachrichtenübertragung unerschlossene Terahertz-Frequenzbereich sowie die angestrebte große Bandbreite erfordern eine grundlegende Kanalcharakterisierung. Dadurch würden sich die zukünftigen Systeme auf eine ausreichende Signalstärke optimieren lassen, so das tcl. Verschiedenen Projektgruppen beschäftigen sich mit den Herausforderungen der angestrebten Technik. So müssen sich die Forscher auch damit befassen, wie sich die Wellen verhalten. „Zur Signalübertragung ist Sichtkontakt notwendig. Dieser kann allerdings beispielsweise durch Möbel behindert werden. Daher ist es nötig Spiegel zu bauen, über die der Kontakt indirekt hergestellt wird“, führt Wietzke aus. Mit Ray-Tracing-Simulationen wird beschrieben, wie sich Terahertzwellen im Raum ausbreiten und mit der Luft sowie Materie wechselwirken.

Das tcl ist ein Verbund dreier Abteilungen aus den Instituten für Hochfrequenztechnik und für Nachrichtentechnik an der TU Braunschweig. Es soll ein umfangreiches Konzept entworfen werden, mit dem sich die Terahertz-Lücke des elektromagnetischen Spektrums für neuartige Kommunikationssysteme erschließen lässt.