Die Weiterentwicklung des 6G-Standards ist eine Teamleistung. Global Player in den Vereinigten Staaten, Europa und Asien, insbesondere in China, Japan und Südkorea, spielen eine führende Rolle bei der Realisierung.
Letztendlich ist es das Ziel, ein integriertes 6G-System zu entwickeln, das die Kommunikation über entlegene Gebiete hinweg durch zuverlässige Hochgeschwindigkeitsverbindungen unterstützt. Um dies zu erreichen, werden die jüngsten Fortschritte bei den digitalen Modulationstechniken für 6G untersucht.
Was ist digitale Modulation?
Die digitale Modulation beschreibt die Übertragung digitaler Signale über analoge Übertragungsmedien (Funkwellen, Telefonleitungen oder Glasfaserkabel). Digitale Daten (Binärcode) werden in eine Trägerwelle eingebettet, indem bestimmte Eigenschaften der Welle verändert werden.
Mit der Entwicklung von 6G gehen auch neue Techniken in der digitalen Modulation einher, um die Effizienz der Datenübertragung zu verbessern.
Digitale Modulationstechniken für 6G
Die jüngsten Fortschritte bei den digitalen Modulationstechniken für 6G umfassen eine breite Palette von Ansätzen wie OTFS, ODDM, OCDM und AFDM, um die einzigartigen Herausforderungen von drahtlosen Netzwerken der nächsten Generation zu bewältigen.
Orthogonal Time Frequency Space (OTFS) ist eine digitale Modulationstechnik der nächsten Generation, die entwickelt wurde, um die traditionellen Modulationsverfahren wie OFDM (Orthogonal Frequency-Division Multiplexing), die in 4G/5G verwendet werden, zu übertreffen. Als 2D-Modulationstechnik bildet es Daten im Delay-Doppler-Bereich mit Hilfe von Mehrwegereflexionen und Bewegungseffekten ab. Da OTFS Zeit- und Frequenzdimensionen zur Modulation von Daten verwendet, erhöht es die Robustheit gegenüber Kanalstörungen.
Orthogonal Delay Doppler Division Multiplexing (ODDM) berücksichtigt Dopplerverschiebungen und eignet sich daher perfekt für Anwendungen mit hoher Mobilität. Eine Dopplerverschiebung gibt Aufschluss darüber, wie schnell sich ein Objekt in welche Richtung bewegt. Stellen Sie sich einen vorbeifahrenden Krankenwagen vor: Je schneller er sich nähert, desto heller ist das Geräusch. Je schneller er sich zurückzieht, desto tiefer ist der Klang. Übersetzt vom Radio in den Klang deuten höhere Töne darauf hin, dass etwas schnell auf dich zukommt. Je tiefer der Ton, desto schneller bewegt sich etwas von dir weg.
Orthogonales Chirp-Divisions-Multiplexing (OCDM) verwendet Chirp-Signale (frequenzgeschwungene Wellenformen) für die Kodierung und Datenübertragung. Ein Chirp ist definiert als ein Signal, dessen Frequenz im Laufe der Zeit zu- oder abnimmt. Es hat eine frequenzmodulierte Wellenform, deren Momentanfrequenz monoton (linear, exponentiell oder anders) mit der Zeit variiert. Ein Vorteil der Verwendung von Chirp-Signalen ist die Zeit-Frequenz-Diversität, was bedeutet, dass sie robuster gegenüber schmalbandigen Störungen und Mehrwege-Fading sind. OCDM zeigt eine hervorragende Leistung in gestörten Kanälen. Außerdem hat eine gute Autokorrelation Vorteile für Timing- und Synchronisationszwecke. Diese Modulationstechnik hat eine gute Doppler-Elastizität und kommt besser mit sich schnell bewegenden Szenarien zurecht.
Affine Frequency Division Multiplexing (AFDM) funktioniert ebenfalls auf der Grundlage von Chirp-Signalen. Die Symbole sind entlang gekrümmter Zeit-Frequenz-Pfade verteilt, was eine höhere Widerstandsfähigkeit gegenüber Frequenzauswahl und Dopplerverschiebung bietet.
JCAS und 6G ermöglichen integrierte Kommunikation und Sensorik
Das 6G-Spektrum nutzt auch Terahertz- und Radarfrequenzen, was es von 5G unterscheidet. Diese fortschrittlichen Frequenzen werden es 6G ermöglichen, Joint Communication and Sensing (JCAS) zu unterstützen. Diese Funktionalität wird auch als gemeinsame Sensorik und Kommunikation, integrierte Sensorik und Kommunikation sowie integrierte Kommunikation und Sensorik bezeichnet.
JCAS ermöglicht eine doppelte Nutzung der Datenübertragung: Das gleiche Signal kann nicht nur für den Transport von Daten verwendet werden, sondern auch für Informationen über die Umgebung, wie z. B. Hindernisse. Bei der Datenübertragung gibt ein Qualitätswert an, wie gut die Übertragung ist. Anhand dieses Wertes wird ermittelt, ob sich Hindernisse auf dem Übertragungsweg befinden und wenn ja, um welche es sich handelt.
Einige Terahertz-Frequenzen werden von bestimmten Materialien vollständig reflektiert oder absorbiert. Daher kann nicht nur festgestellt werden, ob ein Hindernis vorhanden ist, sondern auch, aus welchem Material es besteht. In der praktischen Umsetzung spielen jedoch auch andere Faktoren eine Rolle, die die Funktionalität beeinflussen, wie z.B. Feuchtigkeit und Staub.
Auch nicht-terrestrische Netze, die eine Abdeckung in entlegenen Gebieten ermöglichen, sind im Gespräch. Da sich 6G derzeit in der Entwicklungsphase befindet, sind diese neuen Funktionen und Fähigkeiten im Moment nur Versprechen für das, was kommen wird. Die Begeisterung über die technologischen Fortschritte, die innerhalb der Release-Zyklen des neuen Mobilfunkstandards erzielt werden können, bleibt.
Machen Sie sich bereit für eine 6G-Zukunft
Mit Blick auf die Zukunft treiben die jüngsten Fortschritte bei den digitalen Modulationstechniken für 6G die Innovation in der globalen drahtlosen Kommunikation voran.
Es ist wichtig, über diese Updates auf dem Laufenden zu bleiben, wenn Sie sich auf den Übergang von 5G vorbereiten und sicherstellen möchten, dass Ihre Netzwerke robust, effizient und zukunftsfähig bleiben.
Die kompletten Verbindungslösungen von Belden unterstützen die sich wandelnden Anforderungen von Netzwerken der nächsten Generation. Wir können Ihnen helfen, neue Technologien einzuführen und gleichzeitig die Leistung und Zuverlässigkeit Ihrer aktuellen Infrastruktur zu maximieren.
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Weiterführende Links:
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