Flexible Testumgebung für hochdatenratige Funkkommunikationssysteme
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Millilink: Das Projekt »Millilink« wurde vom Bundesministerium für Bildung und Forschung BMBF im Rahmen der Fördermaßnahme "Breitband-Zugangsnetze der nächsten Generation" unterstützt. Ziel des Projekts war der Aufbau einer kabellosen Point-to-Point Funkstrecke mit einer verwendeten Trägerfrequenz von 240 GHz. Die hohe Trägerfrequenz bringt neben der Miniaturisierung der Komponenten den Vorteil einer hohen verfügbaren absoluten Bandbreite und damit die Möglichkeit bisher verfügbare Datenraten zu übertreffen. Die für die Übertragungsversuche notwendigen digitalen Datenströme wurden vom AWG erzeugt und der Empfang und Auswertung der Daten geschah mit dem schnellen Oszilloskop. Im Projekt Millilink wurde mit der kabellosen Übertragung über eine Strecke von 1,1 km und einer Datenrate von 40 Gbit/s ein Weltrekord im Bereich der drahtlosen Kommunikation erzielt (siehe Pressemitteilung vom KIT: Press Release 062/2013). Gigabit-Satellitenlinks im Millimeterwellenfrequenzbereich (GISALI): Ziel des für eine Laufzeit von 2 Jahren geplanten Projektes ist die Entwicklung und Realisierung der erforderlichen Soft- und Hardware für die Demonstration einer terrestrischen Richtfunkstrecke mit Datenraten von mindestens 3,3 Gbit/s durch Nutzung des Frequenzbereichs zwischen 71 und 86 GHz. Sowohl AWG als auch Oszilloskop wurden für die Demonstration von Datenübertragungen über 1,1 km verwendet. Advanced E-Band Satellite Link Studies (GISALI-ACcESS): Das Projektvorhaben schließt an die Arbeiten von GISALI an mit dem Ziel, diese in Richtung auf einen satellitengestützten Einsatz weiter zu entwickeln und ihre technische und wirtschaftliche Machbarkeit zu validieren. Ziel ist die Demonstration von >10 Gbit/s Datenraten auf eine Übertragungsdistanz von mehreren Kilometern und erstmalige experimentelle Untersuchung verschiedener klimatischer Einflüsse wie Feuchtigkeit, Nebel oder Wind auf die Übertragung. Der AWG und das Oszilloskop wurden zur Untersuchung von Datenübertragungen durch Regen und Nebel im E-Band und bei 240 GHz eingesetzt. Im Rahmen des Projekts wurde mit der Übertragung von 15 Gbit/s über eine Strecke von über 15 km ein Weltrekord im Bereich drahtloser Kommunikation aufgestellt. Die Messungen erfolgten mit Hilfe des AWG und Oszilloskops (siehe Pressemitteilung der Universität Stuttgart: Nr. 80 vom 12. November 2014). MOSARIM: MOre SAfety for All by Radar Interference Mitigation: Dieses von der Europäischen Union geförderte Forschungsprojekt diente der Untersuchung von Störeffekten zwischen Fahrzeugradaren. Eine Vielzahl Internationaler Zulieferer und Fahrzeughersteller war beteiligt. Das Projekt verfolgte eine Reihe von Zielen: Einschätzung des Interferenz-Potentials zwischen aktuellen Kfz-Radarsensoren, Spezifizierung und Implementierung eines Norm-Störers für den Test von Radarsensoren im Labor, Simulation der Störeffekte in Kfz-Radaren, Auswahl und Einschätzung von Interferenz-Gegenmaßnahmen, Aufstellen von Empfehlungen zur Vermeidung und Reduktion von Interferenz zwischen Kfz-Radaren. Das Großgerät wird seit seiner Anschaffung und Inbetriebnahme zur Generierung von Störsignalen verwendet. Radarsysteme können so genau definiert gestört werden, was die Überprüfung von Berechnungen und Simulationen erlaubt. Sämtliche aktuellen Kfz-Radarmodulationsformen werden mittlerweile abgedeckt. SPP1476: „Millimeterwellen Radar-Sensorik zur hochgenauen Positionsmessung in kleinen Werkzeugmaschine“: In Kooperation der beiden Antragssteller wird aufbauend auf den Forschungsergebnissen aus der ersten Antragsphase des IHE ein hochgenauer Radarsensor realisiert, der eine flexible Integration in unterschiedliche Werkzeugmaschinen (WZM) Module ermöglicht. Die Durchführung von hochgenauen, absoluten Messungen nahe der Wirkstelle ist ein wesentlicher Vorteil des Radarkonzepts. Hierfür wird eine weitere Integration des bestehenden Systems mit adaptiver Anpassung benötigt, um eine große Anzahl an Anwendungen abdecken zu können. Die fortschreitende Miniaturisierung der WZM-Module im SPP erfordert in vielen Fällen eine angepasste Messtechnik, die nach dem aktuellen Stand der Technik nicht mit anderen Messsystemen bedient werden kann. Die Anforderungen an den Sensor sind: · Adaptive miniaturisierte Sensorlösung für flexible Integrationsmöglichkeit in WZM-Module; · Wirkstellennahe Abstandsmessung mit Mikrometer-Genauigkeit über kleine/große Abstände. Um diese Anforderungen zu erfüllen, müssen interdisziplinär Aufgaben im Hochfrequenzbereich (HF) und im Bereich der digitalen Signalverarbeitung unter Berücksichtigung feinmechanischer Aspekte gelöst werden. Die speziellen Anforderungen der SPP-Teilnehmer für die Integration des Radars in deren Aufbau werden mit berücksichtigt. Das Oszilloskop wurde für den Nachweis der Frequenzrampen Linearität verwendet und um das Phasenrauschen der Frequenzrampe zu charakterisieren.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- "Study on data transmission of complex modulated signals using an MMIC- based 220 GHz wireless link," International Symposium on Signals, Systems, and Electronics (ISSSE), 2012
Antes, J.; Mahler, T.; Zwick, T.; Tessmann, A.; Ambacher, O.; Kallfass, I.
- "100 Gbit/s wireless link with mmwave photonics," Optical Fiber Communication Conference and Exposition and the National Fiber Optic Engineers Conference (OFC/NFOEC), 2013
Koenig, S.; Boes, F.; Lopez-Diaz, D.; Antes, J.; Henneberger, R.; Schmogrow, R.; Hillerkuss, D.; Palmer, R.; Zwick, T.; Koos, C.; Freude, W.; Ambacher, O.; Kallfass, I.; Leuthold, J.
- "Transmission of an 8-PSK modulated 30 Gbit/s signal using an MMIC-based 240 GHz wireless link," IEEE MTT-S International Microwave Symposium Digest (IMS), 2013
Antes, J.; Koenig, S.; Lopez-Diaz, D.; Boes, F.; Tessmann, A.; Henneberger, R.; Ambacher, O.; Zwick, T.; Kallfass, I.
- “Wireless sub-THz communication system with high data rate“. Nature Photonics, Nature Publishing Group, 2013, 7, 977- 981
Koenig, S.; Lopez-Diaz, D.; Antes, J.; Boes, F.; Henneberger, R.; Leuther, A.; Tessmann, A.; Schmogrow, R.; Hillerkuss, D.; Palmer, R.; Zwick, T.; Koos, C.; Freude, W.; Ambacher, O.; Leuthold, J. & Kallfass, I.
- "Discussion of the operating range of frequency modulated radars in the presence of interference," International Journal of Microwave and Wireless Technologies, pp. 1-8, Mar. 2014
T. Schipper, M. Harter, T. Mahler, O. Kern, and T. Zwick
(Siehe online unter https://doi.org/10.1017/S1759078714000221) - "Experimental validation of adverse weather effects on a 240 GHz multi-gigabit wireless link," IEEE MTT-S International Microwave Symposium (IMS), 2014
Boes, F.; Antes, J.; Mahler, T.; Lewark, U.; Meier, D.; Messinger, T.; Henneberger, R.; Tessmann, A.; Zwick, T.; Kallfass, I.
(Siehe online unter https://doi.org/10.1109/MWSYM.2014.6848416) - "Multi-gigabit data transmission at 240 GHz with complex baseband power detection," European Microwave Conference (EuMC), 2014, pp.1667,1670
Lopez-Diaz, D.; Koenig, S.; Tessmann, A.; Boes, F.; Antes, J.; Kallfass, I.; Kurz, F.; Poprawa, F.; Henneberger, R.
(Siehe online unter https://doi.org/10.1109/EuRAD.2014.6991283) - "Multi-gigabit data transmission at 240 GHz with complex baseband power detection," European Radar Conference (EuRAD), 2014 pp.364-367
Lopez-Diaz, D.; Koenig, S.; Tessmann, A.; Boes, F.; Antes, J.; Kallfass, I.; Kurz, F.; Poprawa, F.; Henneberger, R.
(Siehe online unter https://doi.org/10.1109/EuRAD.2014.6991283) - "Multi-gigabit data transmission using MMIC-based E-band frontends," IEEE Radio and Wireless Symposium (RWS), 2014
Antes, J.; Boes, F.; Meier, D.; Lewark, U.; Tessmann, A.; Leuther, A.; Henneberger, R.; Kallfass, I.
(Siehe online unter https://doi.org/10.1109/RWS.2014.6830116) - "Ultra-broadband MMIC-based wireless link at 240 GHz enabled by 64GS/s DAC," International Conference on Infrared, Millimeter, and Terahertz waves (IRMMW-THz), 2014
Boes, F.; Messinger, T.; Antes, J.; Meier, D.; Tessmann, A.; Inam, A.; Kallfass, I.
(Siehe online unter https://doi.org/10.1109/IRMMW-THz.2014.6956202) - "Wireless sub-THz communication system with high data rate enabled by RF photonics and active MMIC technology," IEEE Photonics Conference (IPC), 2014 pp.414 – 415
Koenig, S.; Lopez-Diaz, D.; Antes, J.; Boes, F.; Henneberger, R.; Leuther, A.; Tessmann, A.; Schmogrow, R.; Hillerkuss, D.; Palmer, R.; Zwick, T.; Koos, C.; Freude, W.; Ambacher, O.; Leuthold, J.; Kallfass, I.
(Siehe online unter https://doi.org/10.1109/IPCon.2014.6995424)
