Institut für Robuste Leistungshalbleitersysteme

Real100G.com

Real100G.COM ist ein DFG-gefördertes Projekt mit dem Ziel, Datenübertragungsgeschwindigkeiten von bis zu 100 Gbps bei Trägerfrequenzen von bis zu 240 GHz zu erreichen. Als Projektpartner arbeitet ILH an der Synchronisation des Empfängers durch die Implementierung von Costas-Schleifen für BPSK- und QPSK-Modulationsarten.

Das Projekt Real100G.com steht für die Realisierung einer 100 Gbps drahtlosen Kommunikation, die im Rahmen des Schwerpunktprogramms  der DFG gefördert wird.

Motivation

Ein vollständiger und zuverlässiger drahtloser Empfänger bei extrem hohen Datenraten bis zu 100 Gbps ist ein ehrgeiziges Projekt für die Zukunft. Die Leitung zwischen Sender und Empfänger führt zu Verzerrungen des Signales während der Übertragung. Diese Verzerrungen sind additives weißes Rauschen, Phasenverschiebung und Frequenzverschiebung. Somit leidet das empfangene Signal unter ISI und die Daten können nur mit großem Aufwand wiederhergestellt werden Im schlimmsten Fall sind die Daten ganz verloren. Dies steigert die Notwendigkeit für die Synchronisation zwischen Sender und Empfänger.
Die Synchronisation kann sehr leicht im digitalen Bereich durchgeführt werden, indem man Gleichrichter verwendet, um die Konstanten zu analysieren und die Daten digital wiederherzustellen. Dies führt zu einem komplexen Empfängersystem mit hohem Leistungsbedarf, welches ebenfalls kein vollständiges drahtloses System ist. Analoge Synchronisationssysteme  benötigen weniger Energie, sind kompakter in der Baugröße und können zusammen mit dem Empfänger-Frontend auf dem Chip integriert werden.

Idee

Wir am ILH, schlagen das Costas Loop und Carrier Recovery Konzept vor, um die Phasen- und Frequenzinformationen des Trägersignals wiederherzustellen, und damit LO  am Empfänger  für einen synchronen Empfang  zu erzeugen. 

Ziele

Die Hauptziele dieser Projektarbeit sind

  • Forschung zu einem neuen Datenmodulationsschema - genannt PSSS- mit hoher spektraler Effizienz, um die begrenzte Bandbreite zu verwenden.
  • Analog-Synchronisationsschema zur  Synchronisierung des LO-Signals zwischen Sender und Empfänger
  • das Basisbandsystem, um die empfangenen Daten zu dekodieren.

Mit den oben genannten Zielen soll ein vollständiges und drahtloses Empfängersystem entworfen werden, das in der Lage ist, Datenraten mit 100 Gbps  zu erreichen.

Eingesetzte Methoden

Das Synchronisationssystemdesign wird nach genauer Analyse verschiedener Synchronisierungssysteme und  nach Anpassung  an  unsere drahtlosen Übertragungsstrecken für hohe Datenraten erstellt. Das Synchronisationsschema ist auch mit den PSSS-Typ-Modulation und Basisband-System für die Nachbearbeitung der empfangenen Daten kompatibel. Die integrierten Schaltungskomponenten, die  für das System erforderlich sind, werden mit dem an unserem Institut verwendeten  Schaltungsdesign  in IHP SiGe 130 nm BiCMOS-Technologie konzipiert.

Zusätzlich berücksichtigen die Projektpartner die Gestaltung des Basisbandsystems zur Symbolsynchronisation und Nachbearbeitung der Signale der empfangenen Daten.  Weitere Projektpartner am IHP in Frankfurt (Oder) forschen am PSSS Datenmodulationsschema.

Projektmitglieder

Dies ist ein gemeinsames Projekt der Arbeitsgruppen von Prof. Kraemer der TU Cottbus und des IHP, Prof. Kallfass am ILH, Universität Stuttgart und Prof. Scheyyet der Universität Paderborn

Eswara Rao Bammidi
M.Sc.

Eswara Rao Bammidi

Wissenschaftlicher Mitarbeiter

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