Intelligent Reflecting Surface for High-Performance Connectivity in 6G Wireless Networks

Overview

Mit den Herausforderungen der voranschreitenden digitalen Transformation gehen auch immer höhere Anforderungen an die Leistungsfähigkeit der nächsten Generation von Mobilfunknetzen einher. Dementsprechend haben die Arbeiten zur Entwicklung der 6. Generation (6G) in den letzten Jahren rasant an Fahrt aufgenommen. Konkrete technische Anforderungen an 6G sind neben einer um den Faktor 1000 gesteigerten Spitzendatenrate und einer um den Faktor 1000 gesteigerten Verbindungsdichte auch erhöhte Positionsgenauigkeiten bei der Ortung von Netzteilnehmern. Ein konkreter Ansatz, der zum Erreichen dieser Ziele aktuell intensiv diskutiert wird ist der Einsatz sogenannter „intelligenter reflektierender Oberflächen“ (engl. Intelligent Reflecting Surface (IRS)). Vereinfacht ausgedrückt ist eine IRS eine Antenne, deren Abstrahlverhalten in Echtzeit intelligent so gesteuert wird, dass sie sich wie ein Spiegel verhält. Bei elektromagnetischen Wellen mit Frequenzbereichen unterhalb von 30 GHz ist es allerdings nicht trivial Antennen zu entwickeln und intelligent so zu steuern, dass ihr Verhalten dem eines Spiegels gleicht. Ziel dieses Projektes ist es daher Erfahrungen in der Entwicklung und dem Betrieb von IRS und IRS-Systemen zu sammeln. Zu diesem Zweck wird zunächst eine IRS nebst intelligentem Controller gefertigt und dann zu einem entsprechenden Laborprüfstand erweitert. In diesem wird anschließend das Verhalten der IRS in einer Reihe von Experimenten untersucht und mit den Ergebnissen aus der verfügbaren Fachliteratur vergleichen. Für den Laborprüfstand wird zudem ein entsprechender Testsender angeschafft und so konfiguriert, dass er die für die Messungen notwendigen modernen 6G Test- und Referenzsignale erzeugen kann. Abschließend wir die neue Experimentierplattform so aufbereitet, dass sie unmittelbar als Demonstrator in Lehrveranstaltungen eingesetzt werden kann sowie als Showcase für Vertreter der Interessensgruppe KMU.