CD-Labor for Digital unterstützte Hochfrequenz-Transceiver in zukünftigen mobilen Kommunikationssystemen

Dieses CD-Labor erforscht Methoden der digitalen Signal-verarbeitung, um den steigenden Anforderungen an integrierte Schaltkreise für zukünftige 5G Mobilfunksysteme in Bezug auf Entwurfskomplexität, Leistung, Unterdrückung von Interferenzen und Stromverbrauch gerecht zu werden.

Bereits mit heutiger Halbleitertechnologie, der sogenannten Complementary Metal-Oxide-Semiconductor (CMOS) Technologie, können Methoden der digitalen Signal-verarbeitung ausgezeichnet genutzt werden. In Transceivern (kombinierte Funksysteme aus Sendern und Empfängern) können damit konfigurierbare Filter, digitale Recheneinheiten, Vorverzerrer und adaptive Konzepte eingesetzt werden um die Anforderungen an die analogen Blöcke zu reduzieren und Nichtidealitäten der CMOS-Hochfrequenzschaltungen zu kompensieren. Die Weiterentwicklung und Miniaturisierung der CMOS Technologie wird in Zukunft die Implementierung noch leistungsstärkerer Algorithmen der Signalverarbeitung bei gleichzeitiger Reduktion des Energieverbrauchs und der Chipfläche ermöglichen. Zusammen mit der Tatsache, dass die CMOS Technologie suboptimale Hochfrequenz-Eigenschaften aufweist wird dies den Einsatz von digitaler Signalverarbeitung in zukünftigen Transceiver-Chips weiter vorantreiben. Herausforderungen an mobile 4/5G Endgeräte wie Smartphones oder Tablets sind insbesondere steigende Bandbreiten und Datenraten sowie die steigende Anzahl von Sende- und Empfangspfaden was insgesamt einen dramatischen Komplexitätsanstieg zur Folge hat. Für künftige Anwendungen im Bereich des Internets der Dinge wiederum werden Parameter wie Energieverbrauch, Chipfläche oder Latenzzeiten enorme Herausforderungen darstellen.

Dieses CD-Labor befasst sich mit anwendungsorientierter Grundlagenforschung zu Methoden der digitalen Signal-verarbeitung in Hochfrequenz-Transceivern mobiler Endgeräte. Forschungsschwerpunkte bilden die Unterdrückung von Interferenzen in Empfängern, Optimierung der Sender bezüglich Architektur, Leistungsfähigkeit und Stromverbrauch und Weiterentwicklung digitaler Phasenregelkreise.

Die wichtigsten Ergebnisse der Forschungsarbeiten in diesem CD-Labor sind Methoden der digitalen Signalverarbeitung für zukünftige Generationen hochintegrierter Sender und Empfänger in Mobiltelefonen und dem Internet der Dinge. Diese Methoden sollen die Anforderungen an die analogen Schaltungsblöcke reduzieren und Gesamtlösungen mit einerseits höchster Empfangsqualität und andererseits minimalem Energieverbrauch für künftige Übertragungsstandards mit drastisch erhöhten Datenraten ermöglichen. Die Ergebnisse dieses CD-Labors werden außerdem wertvolle Beiträge für die Entwicklung der fünften Mobilfunkgeneration liefern.