Ihr 6G-Ausbau steht und fällt mit dieser Technologie. KI-Transformer beheben Frequenzversätze in hybriden Netzwerken

San Jose, Kalifornien, USA.

Stellen Sie sich ein Mobilfunknetz der nächsten Generation vor. Es verbindet Glasfaserkabel und offenen Funk ohne auch nur einen einzigen Datenimpuls zu verlieren. Diese Vision rückt in greifbare Nähe. Künstliche Intelligenz verändert die Art und Weise, wie Signale zurückgewonnen werden. Ingenieure müssen dabei Feinfehler überwinden. Funkwellen treffen auf optische Träger und verursachen minimale Drifts. Die Lösung findet sich in einer klugen Verbindung von Physik und neuronalen Netzen.

Eine Verschiebung der Trägerfrequenz verdreht die Phase. Das beeinträchtigt die Ausrichtung der Untertäger. Die digitale Signalverarbeitung löst dieses Problem durch fest strukturierte Berechnungen. Forscher verbessern bewährte Ansätze deutlich. Sie teilen den Kompensationsprozess in zwei klare Schritte auf. Ein spezielles Schätzmodul erkennt zunächst die globale Phasenverschiebung. Dieser erste Schritt sorgt für Stabilität. Die ankommenden Wellenformen erreichen so erst dann das neuronale Netz, wenn sie bereits beruhigt sind. Die Systemleistung steigt dadurch schnell an. Der Fokus liegt ganz auf der Mustererkennung.

Der eigentliche Fortschritt steckt in einem kompakten Transformer-Modell. Es überprüft Zeit- und Frequenzbereich gleichzeitig. Selbstaufmerksamkeitsmechanismen folgen langen Mustern. Sie lokalisieren kleinste Wellenformänderungen, die nach der Frequenzangleichung noch übrig bleiben. Die Architektur verarbeitet Signalreste vor und nach schnellen Fourier-Transformationen. Dieser zweidimensionale Ansatz hilft dem Equalizer. Er kann komplexe Störfelder meistern. Phasenrauschen oder nichtlineare Verstärkereffekte bereiten ihm keine Schwierigkeiten. Nutzer erhalten saubere Signale. Das Modell konzentriert sich ausschließlich auf feine Verzerrungen. Diese erfordern spezialisierte Rechenverfahren.

Praxistests bringen diese Konzepte auf den Punkt. Ingenieure errichteten ein Versuchsfeld. Es umfasst ein freiraumgebundes Funkssegment mit einer Länge von 4,6 Kilometern. Dieses steht im direkten Anschluss an ein Einzelmode-Glasfasernetz. Die Testanlage erzeugt Signale mit 16 Gigabaud. Die Modulation erfolgt über optische I-Q-Konfigurationen. Zwei optische Trägertöne leiten die Daten weiter. Eine einlaufende Photodiode übernimmt die photonische Heterodynkonversion am entfernten Knotenpunkt. Die Echtzeitabtaste erfasst die Daten mit 160 Gigasamples pro Sekunde. Im Quadraturphasenumsprungmodus läuft das System bei null Dezibelmilliwatt Eingangsleistung. Der hybride Equalizer erreicht dabei eine Bitfehlerrate von 1,89 mal 10 hoch minus 4. Trotz strenger Rechenbegrenzungen bleibt die Fehlervektoramplitude gering. Die Symbolkonstellation zeichnet sich durch hohe Klarheit aus.

Diese Vorgehensweise zeigt neue Wege für die Telekommunikationsinfrastruktur auf. Die Trennung der globalen Frequenzangleichung von der lokalen Korrektur kleiner Störungen beschleunigt die Signalwiedergewinnung. Netzbetreiber profitieren stark von diesem hybriden Ansatz. Sie bereiten sich gerade auf dichte Stadtgebiete und Satellitenanlagen vor. Die Technik verlängert die Reichweite der Glasfaser-Funk-Vernetzung. Adaptive Sender-Empfänger arbeiten stabil. Sie bestehen unter wechselnden Bedingungen. Experten rechnen damit, dass terrestrische Rückleitungen und Funkzellen künftig nahtloser zusammenarbeiten. Diese Entwicklung wird mit fortschreitender Modellreifung noch flüssiger laufen. Die Kombination aus spezifischer Physik und maschinellem Lernen treibt die Spektraleffizienz voran. Gleichzeitig sinkt die Latenz. Zukünftige Kommunikationsstandards profitieren direkt von diesen Werten.