Leibniz Universität

Neues Antennensystem vereinigt Kommunikation und Sensorik

Ein am Institut für Hochfrequenztechnik und Funksysteme der Leibniz Universität entwickeltes neues Antennensystem soll den Ausbau des 6G-Netzes unterstützen.

Ansicht eines historischen Gebäudes aus der Vogelperspektive. — Seit 1879 ist das Welfenschloss Hauptsitz der Universität.

Bis zum Jahr 2030 soll das 6G-Netz nach einem Beschluss der Bundesregierung in ganz Deutschland flächendeckend ausgebaut werden. Um dies zeitnah umzusetzen wird die Forschung in diesem Bereich mit insgesamt 700.000 Millionen Euro bundesweit massiv gefördert. Das Institut für Hochfrequenztechnik und Funksysteme der Leibniz Universität Hannover (LUH) unter Leitung von Prof. Dr.-Ing. Dirk Manteuffel ist mit mehreren Forschungsprojekten an diesem Vorhaben beteiligt.

Kommunikation und Sensorik in einem Gerät vereinen

Einen Schwerpunkt legen die Wissenschaftler auf die Entwicklung eines neuen Antennensystems, das Kommunikation und Sensorik in einem Gerät vereinen soll. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung fördert aktuell mehrere Projekte am Institut für Hochfrequenztechnik und Funksysteme zum Thema 6G in einem Umfang von insgesamt etwa einer Millionen Euro.

Die 4. Generation des Mobilfunks – 4G – hat die Nutzung des Internets auch auf mobilen Geräten, wie Smartphone oder Tablet im Mobilfunknetz ermöglicht. Die 5. Generation – 5G, die derzeit weiträumig ausgebaut wird, bringt neben höheren Datenraten, beispielsweise zum schnelleren Download von Filmen, auch die Kommunikation von Geräten untereinander – das sogenannte Internet der Dinge - und deren Fernsteuerung in interaktiven Verbänden – das sogenannte Taktile Internet. Diese Funktionalität konzentriert sich bislang noch häufig auf spezielle Mobilfunknetze in industriellen Umgebungen, etwa zur Koordination von autonomen Fahrzeugen in der Logistik. Hierbei nutzt man neben der Kommunikation mittels Mobilfunks auch funkbasierte Sensorik (z.B. Radar) zur Lokalisierung und Umgebungserkennung. Beide Funktionalitäten, - Kommunikation und Sensorik -, koexistieren derzeit in separaten Systemen mit eigener Infrastruktur und Ressourcennutzung.

Neuartiges Antennenkonzept

Bei beiden Systemen werden Signale drahtlos über elektromagnetische Wellen übertragen. Allerdings haben unterschiedliche Systemanforderungen bisher eine Verknüpfung von Funk und Sensorik in einem gemeinsamen System verhindert. Das Ziel des Forschungsteams an der LUH ist es nun, mittels eines neuartigen Antennenkonzepts eine wesentliche Hürde für die Symbiose von Kommunikation und Sensorik zu beseitigen und eine effiziente Resourcennutzung zu ermöglichen. Diese Gemeinsame Funk-Kommunikation und -Sensorik (engl. Joint Communication & Sensing – JC&S) ermöglicht es beispielsweise, das Kommunikationssignal von Mobilfunkbasisstationen zur Lokalisierung von autonomen Drohnen zu nutzen oder große Datenmengen auch über die Radarsignale der Verkehrsteilnehmenden zu übertragen.

Die Anwendung von JC&S ist ein weiterer Schritt auf dem Weg zur 6. Mobilfunkgeneration. 6G setzt sich zum Ziel, das Taktile Internet weiträumig für Anwendungen wie die autonome Bewegung von Autos, Robotern, Drohnen und Flugtaxis für Endverbraucherinnen und -verbraucher zu ermöglichen.

Compact Antenna Test Range

Das Institut für Hochfrequenztechnik und Funksysteme ist für diese Forschungsaufgabe hervorragen ausgestattet. So wurde im vergangenen Jahr mit Unterstützung der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) und des Landes Niedersachsen in Höhe von insgesamt 1,5 Millionen Euro eine spezielle Messanlage für sogenannte Millimeterwellenantennen installiert. Die sogenannte Compact Antenna Test Range des Instituts für Hochfrequenztechnik und Funksysteme befindet sich im 17. Stock des Universitätshochhauses in der Appelstraße. Herzstück der Anlage ist der diamantförmige Parabolreflektor, der eine extrem hohe Oberflächengenauigkeit aufweist, um präzise Antennenmessungen bei Frequenzen bis 110 Gigahertz zu ermöglichen. Der geschirmte Messraum ist mit Hochfrequenzabsorbern ausgekleidet, um eine neutrale Messumgebung herzustellen.