Erforschung eines innovativen Funkgeräts für Inhouse-Mobilfunkanwendungen, das über eine adaptive Hochfrequenzelektronik verfügt
Die Ressource Funkspektrum ist für zellulare Mobilfunksysteme nur in einem begrenzten Frequenzbereich von ca. 500 MHz bis 3 GHz technisch und ökonomisch sinnvoll nutzbar und stellt daher ein betriebs- sowie volkswirtschaftlich sehr wertvolles Gut dar.
Die rasante Entwicklung des Mobilfunks hat dazu geführt, dass für künftige Mobilfunkgenerationen schon über 30 verschiedene, stark fragmentierte Frequenzbänder genutzt werden müssen. Als „Digitale Dividende“ wird der ehemals für analoge Fernsehsignale verwendete Frequenzbereich unterhalb von 900 MHz jetzt auch Mobilfunkanwendungen zur Verfügung gestellt. Die rasante Entwicklung des Mobilfunks hat dazu geführt, dass für künftige Mobilfunkgenerationen schon über 30 verschiedene, stark fragmentierte Frequenzbänder genutzt werden müssen. Als „Digitale Dividende“ wird der ehemals für analoge Fernsehsignale verwendete Frequenzbereich unterhalb von 900 MHz jetzt auch Mobilfunkanwendungen zur Verfügung gestellt.
Die Nutzung niedrigerer Frequenzen reduziert die Kosten für den Netzausbau und betrieb erheblich, denn bei geringeren Funkfrequenzen sinken die Kosten überproportional. Gerade die wertvollen Frequenzen sind daher besonders effizient zu nutzen, z.B. durch so genannte Femtozellen, die lokal eng begrenzte Gebiete (Wohnungen, Häuser) drahtlos mit hohen Bitraten versorgen und bei denen durch die abschirmende Wirkung von Gebäudewänden eine Mehrfachnutzung identischer Frequenzen erleichtert wird. Die Femtozellen und auch die zugehörigen Mobilfunkendgeräte sollen sich zukünftig die optimale Funkfrequenz selbstständig suchen und gegenseitige Störungen minimieren. Die Vielzahl von örtlich und frequenzmäßig benachbarten Funksendern erfordert jedoch Innovationen bei der Hochfrequenzelektronik, um die sich ergebenden hohen Störpegel tolerieren zu können.
Derzeit finden erste Standardisierungsrunden für die kommerzielle Nutzung kognitiver Funksysteme statt. Diese setzen jedoch entsprechende HF Elektronik als Schlüsseltechnologie in einem heterogenen Umfeld vieler parallel betriebener Funkstandards voraus. Für ein funktionierendes Spektrumsmanagement unter Einbeziehung der heute für Mobilfunk genutzten Frequenzen muss diese adaptive HF Elektronik noch realisiert werden. Ein an die jeweilige Funkfrequenz in weiten Grenzen anpassbares Hochfrequenz-Subsystem ist bis heute jedoch weder erforscht, geschweige denn massenmarkttauglich entwickelt worden.
Im Vorhaben kogLTE werden Hardwareplattformen für Mobilfunkanwendungen entwickelt, die konform zu gängigen und zukünftigen Mobilfunkstandards sind. Dabei stützt sich die Entwicklung auf kommerziell verfügbare Chips für die digitale Signalverarbeitung ab, um eine spätere Massenmarktumsetzung zu ermöglichen. Die Demonstration der Forschungsergebnisse erfolgt sowohl auf einer Test-Femtobasisstation als auch auf einem Test-Smartphone bei Frequenzen unter 900 MHz. Das Projekt wird somit der Industrie frühzeitig geeignete Testgeräte für Labortests und Feldversuche kognitiver Mobilfunksysteme bereitstellen.