Embedded-Wireless-Messplatz

• Subject Area: Electrical Engineering and Information Technology
• Term: Funded in 2014
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 254069297

• Final Report Year: 2018

Final Report Abstract

Drahtlose Kommunikations- und Ortungssysteme werden in ihrer Funktionsweise zunehmend intelligenter. Der Systemaufbau besteht dabei meist aus einer Kombination aus hochflexiblen Frontends, Mixed-Signal-Schaltungen und spezifischer, eingebetteter Signalverarbeitung im digitalen Basisband. Der anhaltende Trend der fortschreitenden Digitalisierung und Miniaturisierung leistet dabei der MIMO-Technik Vorschub, die auf der simultanen Nutzung vieler Kanäle beruht. So entstehen in der drahtlosen Kommunikations- und Ortungstechnik innovative funktechnische Schaltungen und Systeme, die als Embedded Wireless Systeme (EWS) bezeichnet werden. Für die messtechnische Charakterisierung und experimentelle Erprobung solcher Systeme wurde ein leistungsfähiges Labor eingerichtet, das den drei beteiligten Lehrstühlen, deren Forschungsschwerpunkte gemeinsam alle Teilgebiete der EWS-Technik abdecken, eine hochaktuelle und interdisziplinäre Grundlagenforschung ermöglicht. Forschungsgebiete: Charakterisierung und Verifikation von EWS-Schaltungen, hochsynchron und frei programmierbar - Algorithmenerprobung (z.B. Digital Beamforming, Digital Predistortion, Funkkanalemulation, Cognitive Radio) - Messkampagnen und Feldtests (z.B. Channel Sounding, Mehrkanal-Radar, Mobile-to- Mobile-Kommunikation) - Eingebettete Entwicklung von Massive MIMO-Systemen - Echtzeitfähige Funkkommunikation - Erforschung von Transceivern und Protokollen für 100 GHz and beyond - Full-Duplex Wireless Transmission - Untersuchung adaptiver RF-Frontends auf Basis von Hardware-in-the-Loop (z.B. für Car2X-Anwendung). Der Embedded Wirelss Messplatz betrachtet erstmalig die zukunftsweisende, innovative Nutzung von Mobilfunktechnologien der vierten (4G+) und Entwicklungen der kommenden fünften Generation (5G) spezifisch für die Produktions-, Veranstaltungs- und Konferenztechnik (PMSE). Mit den gewonnenen Erkenntnissen vom Embedded Labor soll es langfristig möglich werden, die Effizienz bewährter Rundfunkdienste mit der Flexibilität und Individualität interaktiver Mobilfunkdienste auf einer Luftschnittstelle attraktiv zu kombinieren. Bei Massive-MIMO wird ein ganzheitlicher Ansatz für den Entwurf von Massive-MIMO-Systemen betrachtet und die Expertise in Signalverarbeitung und Nachrichtentechnik (Lehrstuhl für Digitale Übertragung, Schober), Lokalisierung und Antennendesign (Lehrstuhl für Hochfrequenztechnik, Vossiek) und Transceiver-Entwurf und Implementierung (Lehrstuhl für Technische Elektronik, Weigel) gebündelt. Die genannten Ziele werden sowohl durch theoretische Forschung als auch mit Hilfe einer Implementierung/Verifizierung der entwickelten Algorithmen, Schaltungen und Systemarchitekturen am Embedded Messplatz getestet.

Publications

• A System Concept for Online Calibration of Massive MIMO Transceiver Arrays for Communication and Localization
  P. Gröschel, S. Zarei, C. Carlowitz, M. Lipka, E. Sippel, A. Ali, R. Weigel, R. Schober, and M. Vossiek
  
• „Hybrid recursive active filters for duplexing in RF transmitter front-ends“, Radio Science
  Giuseppe Gottardo; Giovanni Donati; Christian Musolff; Georg Fischer; Tilman Felgentreff
  
• “Concept for a Novel Low-Complexity QAM Transceiver Architecture Suitable for Close to Transition Frequency Operation,” in Proceedings of the IEEE MTT-S International Microwave Symposium 2015 (IMS 2015), Phoenix, Arizona, USA, May 2015
  C. Carlowitz and M. Vossiek
  
• “Design of an Optimized Linear Sparse Antenna Array for a 24 GHz Radar Tachymeter,” in Proceedings of the 9th German Microwave Conference (GeMiC2015), Nuremberg, Germany, pp. 213-216, Mar. 2015
  T. Pavlenko, C. Reustle, K. Thurn, D. Shmakov, R. Ebelt and M. Vossiek
  
• “Pedestrian Detection with Interlaced Chirp Sequence Concept in Automotive Radar,” in Proceedings of the International Radar Symposium, Dresden, Germany, pp. 161- 166, June 2015
  K. Thurn, M. Heuer, G. Li, S. Max, M.-M. Meinecke and M. Vossiek
  
• “Concept and Implementation of a PLL-Controlled Interlaced Chirp Sequence Radar for Optimized Range-Doppler Measurements,” IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, vol. 64, no. 10, pp. 3280-3289, Oct. 2016
  K. Thurn, D. Shmakov, G. Li, S. Max, M.- M. Meinecke and M. Vossiek
  
• “Dual Slope Interlaced Chirp Sequence Radar with Improved Target Separation Capability,” in Proceedings of the IEEE MTT-S International Conference on Microwaves for Intelligent Mobility (ICMIM 2017), Nagoya, Japan, Mar. 2017
  K. Thurn and M. Vossiek
  
• „SDR implementation of an adaptive low-latency IEEE 802.11p transmitter system for real-time wireless applications“ 2017 IEEE Radio and Wireless Symposium (RWS)
  Matej Kloc; Robert Weigel; Alexander Koelpin
  
• "Evaluation of Cellular Standards for Low Data Rate Applications Regarding Power Consumption and Timing Parameters" IEEE Radio Wireless Symposium, Anaheim, 2018, p. 3
  M. Hertlein, S. Breun, G. Cappel, A. Schwarzmeier, F. Lurz, R. Weigel, and G. Fischer
  
• „Design- und Systemaspekte für mehrkanalige mmW-Primär-Radarsysteme zur Zielerfassung bei Raumfahrtanwendungen“, Dissertation, Feb. 2018, Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
  K. Thurn