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Information für die Wissenschaft Nr. 23 | 25. Mai 2012
Schwerpunktprogramm „Drahtlose Ultrahochgeschwindigkeitskommunikation für den mobilen Internetzugriff“ (SPP 1655)

Der Senat der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) hat die Einrichtung des Schwerpunktprogramms „Drahtlose Ultrahochgeschwindigkeitskommunikation für den mobilen Internetzugriff“ (SPP 1655) beschlossen. Als Laufzeit sind sechs Jahre, bestehend aus zwei dreijährigen Förderperioden, vorgesehen.

Die Geschwindigkeitssteigerung des drahtlosen Netzzugangs findet im Bereich der mobilen Funknetze, im Wireless Local Area Network (WLAN) und im Wireless Personal Area Network (WPAN), statt. Während Datenraten auf diesen Funknetzen von einigen Gb/s schon heute machbar sind, ist der Bereich oberhalb von 10 Gb/s bisher nur in experimentellen Aufbauten gezeigt worden. Das Dilemma bei extrem hohen Datenraten betrifft das adäquate Trade-Off zwischen Bandbreiteeffizienz und Übertragungsfrequenz. Während in sehr hohen Frequenzbereichen (> 60 GHz) eine große Bandbreite zur Verfügung steht, ist die Ausbreitung von elektromagnetischen Wellen bei größeren Frequenzen nicht besonders gut. Dagegen ist die Ausbreitung von elektromagnetischen Signalen im Bereich unterhalb von etwa 10 GHz gut bis sehr gut, das zur Verfügung stehende Spektrum jedoch sehr knapp.

Mit diesem Forschungsschwerpunkt wird ein neuer Geschwindigkeitsbereich für drahtlose Systeme von 100 Gb/s und mehr betreten. Dieser Bereich wird bislang nur durch glasfaserbasierte Kommunikationstechniken erreicht. Um solch hohe Übertragungsraten in drahtlosen Systemen zu erzielen, müssen neue Paradigmen der Systemarchitektur, neue algorithmische und technologische Methoden sowie eventuell neue Halbleiterbauteile geschaffen werden. Die Energieeffizienz drahtloser Übertragung ist hierbei die größte Herausforderung. Zur Realisierung dieser Ziele bedarf es neuer hochintegrierter Halbleiterkomponenten und Integrationskonzepte. Neue Konzepte zur Aufteilung der Signalverarbeitung zwischen analogem und digitalem Basisband rücken in den Mittelpunkt des Interesses. Dies erfordert zahlreiche Synergien in den Bereichen Architektur eingebetteter Systeme, elektronische Schaltungstechnik, Aufbau- und Verbindungstechnik und Protokolldesign. Insbesondere erwarten wir eine nachhaltige Beeinflussung des Bereichs der extrem energieeffizienten Schaltungen.

Obwohl das vorgeschlagene Schwerpunktprogramm ausschließlich die Steigerung der Datenrate um nahezu zwei Größenordnungen als Ziel indiziert, gilt es dennoch, das gesamte drahtlose Kommunikationssystem zu untersuchen. Dies erfordert die grundsätzliche Untersuchung von neuen Kommunikationsprotokollen, die Erforschung von effizienten Basisbandsystemen und die konzeptionelle Neugestaltung von Datenwandlern und neuen Frontendstrukturen mit neuen Hochleistungsantennen. Untersuchungen zur Steigerung der Hochfrequenzeigenschaften von Transistoren zur Realisierung solcher Systeme sind zusätzlich erforderlich. Hier sollen insbesondere vertikale, also interdisziplinäre Untersuchungen zwischen den Einzelgebieten übergreifende Lösungen aufzeigen und durch interdisziplinäre Forschungskooperationen neuartige Lösungswege beschritten werden. Insbesondere sollen folgende Forschungsziele intensiv verfolgt werden:

  • Realisierung von Paradigmen zur nachhaltigen Reduktion der Komplexität und des Energieverbrauchs von ultrahochratigen drahtlosen Kommunikationssystemen

  • Algorithmen zur Basisbandverarbeitung mit extrem hoher Bandbreiteneffizienz im Vergleich zu Verfahren mit extrem großer Bandbreite bei extrem hohen Trägerfrequenzen

  • Neue Paradigmen zur Aufteilung von drahtlosen Kommunikationssystemen in digitale und analoge Subsysteme

  • Neue Medienzugriffsverfahren mit extrem hoher Übertragungsrate und niedrigem spezifischen Energieverbrauch

  • Silizium- oder Silizium-integrierbare Halbleiterbauelemente mit Transitfrequenzen von 700 GHz und mehr

  • Systemarchitekturen für extrem hohe Durchsatzraten von 100 Gb/s und mehr

Um diese Ziele zu erreichen, muss disziplinübergreifend in den bereits oben schon genannten Technologiefeldern gearbeitet werden. Das vorgeschlagene Forschungsprogramm wird in Einzelprojekten und Projektclustern durchgeführt. Interdisziplinarität ist ausdrücklich erwünscht und gefordert.

Projektvorschläge aus folgenden Bereichen werden erbeten:

  • Ultrahochfrequenzsysteme mit moderater Bandbreiteneffizienz

  • Übertragungssysteme mit ultrahoher Bandbreiteneffizienz

  • Neuartige Systemarchitektur mit vorgelagerter MAC-Parallelisierung

Organisation und Zusammenarbeit

Alle drei oben genannten Bereiche stellen nur Beispielsansätze für Forschungsvorschläge dar. Weitere Vorschläge, die der Erreichung des Ziels von 100 Gb/s und mehr in der drahtlosen Kommunikation dienen, sind erwünscht. Dabei werden sowohl Gruppen- als auch Einzelvorhaben bei entsprechender Evaluierung gefördert.

Die Vorhaben des Schwerpunktprogramms sollen durch ausgeprägte fach- und ortsübergreifende Zusammenarbeit interdisziplinäre Zielstellungen ermöglichen und zur deutschlandweiten Vernetzung sowie zur internationalen Repräsentation beitragen. Dem wissenschaftlichen Nachwuchs, insbesondere auch Wissenschaftlerinnen, sollen besondere Entfaltungsmöglichkeiten geboten werden.

Zum Erreichen eines großen Synergiegewinns zwischen den Einzelvorhaben oder Gruppenvorhaben untereinander und eines großen Fortschritts des Schwerpunktprogramms wird ein Koordinationsprojekt eingerichtet, das die Einzelprojekte miteinander in Kontakt bringt. Die Initiativgruppe wird regelmäßig zu Seminaren und Fachveranstaltungen eingeladen, um auf diese Weise den Austausch über den Forschungsstand der Einzelvorhaben aktiv zu fördern. Weiterhin werden zur Verbreitung der Inhalte spezielle Sitzungen zum Thema des Schwerpunktprogramms auf internationalen Konferenzen durchgeführt.

Es wird großer Wert auf praktische Lösungsansätze gelegt. Im Rahmen dieses Schwerpunktprogramms soll nachgewiesen und demonstriert werden, dass eine Datenübertragung von 100 Gb/s und darüber im drahtlosen Kommunikationsbereich effizient möglich ist.

Antragstellung

Anträge (in englischer Sprache) über eine erste dreijährige Förderperiode können bis zum 08. Oktober 2012 (Achtung: Datum wurde aktualisiert. In der ursprünglichen Fassung war der 15. September 2012 angegeben.) bei der DFG eingereicht werden. Die Antragstellung muss in Papierform (in einfacher Ausfertigung) und auf CD-ROM erfolgen, wobei die Vorgaben der Merkblätter 50.05en und 54.01en zu berücksichtigen sind.

Bitte beachten Sie, dass die elektronische Einreichung eines Antrags im Schwerpunktprogramm zurzeit noch nicht möglich ist.

Weitere Informationen

Weitere inhaltliche und organisatorische Informationen finden sich auf der Homepage unter:

Die zu verwendenden DFG-Formulare und Merkblätter sind zu finden unter:

Fragen zu den wissenschaftlichen Zielen des Schwerpunktprogramms richten Sie bitte an den Koordinator:

  • Professor Dr.-Ing. Rolf Kraemer,
    Brandenburgische Technische Universität Cottbus,
    Institut für Informatik,
    Lehrstuhl Systeme,
    Erich-Weinert-Straße1,
    03046 Cottbus,
    Tel. +49 335 5625-342,
    kraemer@ihp-microelectronics.com

Weitergehende Fragen zur Antragstellung beantworten Ihnen bei der DFG:

  • Dr.-Ing. Damian Dudek,
    Deutsche Forschungsgemeinschaft,
    Kennedyallee 40,
    53175 Bonn,
    Tel. +49 228 885-2573,
    Fax +49 228 885-2777,
    damian.dudek@dfg.de

und

  • Gudrun Freitag,
    Deutsche Forschungsgemeinschaft,
    Kennedyallee 40,
    53175 Bonn,
    Tel. +49 228 885-2623,
    Fax +49 228 885-2777,
    gudrun.freitag@dfg.de

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