Mehrantennensysteme für die nächste Mobilfunkgeneration 6G
Als Schlüsseltechnologien für die Digitalisierung nehmen Kommunikationssysteme eine tragende Rolle auf dem Weg zur hypervernetzen Wirtschaft und Gesellschaft ein. Diese Vernetzung von Geräten schreitet immer weiter voran, im industriellen wie im privaten Umfeld. Beispiele hierfür sind die sogenannten Campus-Netze, die Vernetzung im „Internet der Dinge“ (IoT) oder auch das Szenario einer smarten Stadt. Für die Kommunikation werden dabei Funknetze eingesetzt, welche flexible Anwendungsmöglichkeiten bieten. Um der immer weiter steigenden Anzahl an Teilnehmenden zuverlässige Verbindungen und hohe Datenraten bereitstellen zu können, bedarf es eines nachhaltigen Ansatzes für die Skalierung der eingesetzten Funknetze.
Das Ziel des Verbundprojekts „Cell Free Massive MIMO Systems (MassIMO)“ ist die Entwicklung eines verteilten Mehrantennensystems. In aktuellen Systemen sind die Funkzugänge in definierte Bereiche, sogenannte Funkzellen, unterteilt. Im Gegensatz dazu wird im Projekt „MassIMO“ ein zellfreier Ansatz verfolgt, in dem Endgeräte unabhängig von definierten Funkzellen durch mehrere Funkzugänge bedient werden. Es wird ein funktionales Gesamtsystem, bestehend aus verteilten Funkzugangsknoten (APUs) und einer virtuellen Funkzugangseinheit (RAN-Unit) entwickelt, mit dem die Vorteile der neuen Netzarchitektur untersucht und demonstriert werden können. Erwartet werden hohe Datenraten, hohe Zuverlässigkeit und geringe Latenzen. Speziell gegenüber aktuellen Mehrantennensystemen wird eine Steigerung der Energieeffizienz angestrebt. Dies wird durch die Entwicklung einer neuen Halbleitertechnologie, welche für die Hochfrequenz-Leistungsverstärker eingesetzt wird, und die energieeffiziente Realisierung von Komponenten in integrierten Schaltungen erreicht. Zusätzlich werden Schaltungsansätze realisiert, mit denen die Verlustleistung reduziert werden kann, wenn keine Datenübertragung stattfindet.
Die im Projekt entwickelte funktionale Demonstration eines zellfreien Mehrantennensystems liefert einen wichtigen Beitrag für die zukünftige Struktur des Mobilfunknetzes der 6. Generation. Zudem tragen die entwickelten Komponenten und der Aufbau von Fachwissen in den Bereichen Halbleiter und Hochfrequenz zu einer Stärkung der technologischen Souveränität von Deutschland und Europa bei.