作为德国ACCESS项目的一部分,项目研究人员在71~76GHz频率范围(E波段)以每秒6Gbit的传输速率实现了37公里的传输,将现有最先进陆地无线传输能力提升了10倍以上,刷新数据传输记录。
ACCESS项目的全称是“先进E波段卫星链路研究”,研究团队包括德国斯图加特大学稳健功率半导体系统研究所(ILH)、德国卡尔斯鲁厄理工学院(KIT)高频技术和电子研究所(IHE)、德国弗朗恩霍夫应用固态物理研究所(IAF)和德国辐射计物理学有限公司(罗德·施瓦茨公司子公司之一)。该项目是在德国联邦议院的一项决议基础上,由德国联邦经济和能源部提供资金支持。
2技术细节E波段通常用来实现宽带点对点固定无线连接,如视距范围大容量陆地数据通信和卫星广播。目前E波段无线传输的水平以1~3Gbps/几公里距离为主,所以能够达到6Gbps/37公里在研究人员看来是一个非常大的进步。
为了实现远距离高速传输,研究人员在新研制的发射机和接收机中使用了由IAF所研制的氮化镓(GaN)和铟镓砷(InGaAs)微波毫米波单片集成器件。
发射机部分:采用GaN做功率放大器(PA),宽带信号的发射功率提升至1W,然后采用一个高度指向性的抛物线型天线进行发射。
接收机部分:采用带有InGaAs(具有高电子迁移率)材料层的高速晶体管作为低噪声放大器(LNA),以探测远距离的微弱信号。
试验测试在距离36.7公里的科隆和瓦特贝格之间展开,具体地点为45层高的科隆Uni-Center,以及位于瓦特贝格弗朗恩霍夫高频物理和雷达技术研究所(FHR)。
4应用领域随着物联网或工业4.0相关发展,数据传输量将达到空前水平,现有基于云服务的处理和传输方式已到达通信架构的极限。卫星通信亦如此,在地球观测和宇航研究的数据处理中,以及行星级别的卫星网络对通信架构已经带来无法解决的挑战。
远距离大数据量射频数据传输可应用于多个领域。例如,在下一代卫星通信中,满足从地面观测卫星到地面的传输数据量增加的需求;可为乡村和偏远地区提供快速互联网访问能力,以24Mbps的速度可同时提供250个互联网接入;可以低成本方式部分替代光纤应用;可用于灾难中建立的专用网络等。
5下一步发展“ACCESS”项目已在2016年4月30日已经结束。接替的项目是“ELIPSE”(卫星通信E波段链路平台和测试),目标是开发出可用于快速卫星互联的下一代通信系统,增加卫星间的数据传输速度。