Das Mobilfunknetz 5G soll eine Datenübertragung zwischen Menschen, Geräten und Maschinen in Echtzeit ermöglichen. Aktuell entwickeln 17 Partner aus Forschung und Industrie eine kostengünstige und leistungsstarke Technologie auf Basis von Galliumnitrid für den kommenden Mobilfunkstandard.
Basisstationen sind die Knotenpunkte der Mobilfunknetze. Sie nehmen die gesendeten Daten einer Funkzelle auf und leiten sie weiter.
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Bislang kommunizieren hauptsächlich Menschen über das drahtlose Funknetz. Im Mobilfunknetz der fünften Generation (5G) sollen auch Autos, Geräte und Produktionsmaschinen Daten in Echtzeit übertragen. Um diese hohe Datenrate zu bewältigen, werden in Zukunft zusätzlich Frequenzbänder im Millimeterwellenbereich (>24 GHz) genutzt. Sie stellen eine zehnmal höhere Bandbreite bereit als die bislang verfügbaren Frequenzbänder (< 3 GHz). Mit der derzeitigen Mobilfunk- und Antennentechnologie können diese neuen Frequenzbereiche jedoch noch nicht effizient bedient werden. "Daher ist es notwendig, für diese neuen Frequenzbänder die verfügbare Ausgangsleistung und die Energieeffizienz der Netzinfrastruktur durch den Einsatz von fortschrittlicher Galliumnitrid-Technologie zu erhöhen", sagt Dr. Dirk Schwantuschke, der das EU-Projekt "5G GaN2" seitens des Fraunhofer-Institut für Angewandte Festkörperphysik IAF leitet. In dem Projekt sollen Komponenten, Bauteile und Schaltungen für 5G-Basisstationen auf Basis von Galliumnitrid (GaN) entwickelt werden.
Kosten senken und Leistung steigern
Basisstationen sind die Knotenpunkte der Mobilfunknetze. Sie nehmen die gesendeten Daten einer Funkzelle auf und leiten sie weiter. Um in Zukunft eine hohe Datenflut über Frequenzbänder im Millimeterwellenbereich zu gewährleisten, müssen die Technologien der Basisstationen zwei Kriterien erfüllen: Die Ausgangsleistung muss gesteigert werden, während Kosten und Energieverbrauch niedrig bleiben. Um das zu erreichen, setzen die Projektpartner auf GaN-basierte Technologien und Verstärkerschaltungen. Elektronische Bauteile und Systeme auf Basis von GaN sind wesentlich energieeffizienter als herkömmliche Bauelemente aus Silicium (Si). Wahlweise sollen die GaN-Bauteile auf kostengünstigen Si-Substraten aufgebracht werden. Des Weiteren zielt das Projekt darauf ab, mithilfe von innovativen Ansätzen in Bezug auf die Aufbautechnik verschiedene Bauelemente in einem Gehäuse zu vereinen, um so Kosten zu reduzieren.
Ziel des Projektes ist die Realisierung von Demonstratoren bei 28 GHz, 38 GHz und 80 GHz. Diese Demonstratoren sollen als Schlüsseltechnologien die Entwicklung eines leistungsstarken und energieeffizienten 5G-Mobilfunknetzes auf Basis von GaN vorantreiben. ECSEL, eine Initiative der Europäischen Kommission, fördert das auf drei Jahre angelegte Gemeinschaftsprojekt von 17 Projektpartnern aus sieben Ländern.
Mehr Informationen zu dem Projekt finden Sie unter www.5ggan2.eu