PSSS-basierte drahtlose Kommunikation für latenzkritische, ultrazuverlässige Kommunikation in der Fabrikautomatisierung

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Rüdiger Kays; Professor Dr.-Ing. Rolf Kraemer
• Fachliche Zuordnung: Elektronische Halbleiter, Bauelemente und Schaltungen, Integrierte Systeme, Sensorik, Theoretische Elektrotechnik
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 432106374

Kommunikation zwischen Sensoren, Aktuatoren und Steuerungssystemen in der Fertigungsautomatisierung erfordert eine sehr hohe Zuverlässigkeit (BER≤ 10-9) bei sehr geringer Zykluszeit (< 0.1 ms). Moderate Datenraten von 100Mb/s sind in der Regel ausreichend. Eine drahtlose Vernetzung ist wünschenswert, um Flexibilität, Mobilität und einfache Installation zu ermöglichen. Derzeit gibt es keine geeigneten Lösungen, mit denen die geforderten Parameter erreicht werden können. Im beantragten Projekt soll das bislang wenig beachtete Konzept von Parallel-Sequence Spread Spectrum (PSSS) aufgegriffen werden, um zu untersuchen, ob eine Lösung auf dieser Basis möglich ist. Der industrielle Funkkanal ist durch starke Reflexionen gekennzeichnet, die zu tiefen Einbrüchen der Kanalübertragungsfunktion führen. Diese können durch ein PSSS-System mit hoher Bandbreite (50-100MHz) in Kombination mit einer geeigneten Wahl der Systemparameter beherrscht werden. Die mit diesem Systemansatz einhergehenden Forschungsfragen in Bezug auf Aspekte der Modulation, des Fehlerschutzes, der Synchronisation und der Kanalentzerrung sollen in diesem Projekt ebenso untersucht werden wie spezifische Eigenschaften von PSSS im Hinblick auf die nicht perfekte Orthogonalität der Codes und die Einflüsse von Nichtlinearitäten des Übertragungskanals. Ziel ist es, einen Lösungsansatz zu entwickeln, der die geforderte Leistungsfähigkeit auch unter den genannten kritischen Ausbreitungsbedingungen bieten kann. Dabei werden grundsätzliche Erkenntnisse über das PSSS-Verfahren gewonnen, die auch auf andere Anwendungsfälle der Funkkommunikation anwendbar sind. Ein Vergleich mit OFDMA Ansätzen wird durchgeführt.Die Bearbeitung soll in einer klar definierten Arbeitsteilung zwischen den Arbeitsgruppen der Antragsteller erfolgen, wobei die gemeinsam erarbeiteten Ergebnisse aus Verbundprojekten, insbesondere dem BMBF-Projekt ParSec, eine gute Ausgangsposition bieten, da hier bereits erste Erfahrungen mit einem PSSS System geringerer Bandbreite für deutlich geringerer Anforderungen bezüglich Zykluszeit und Datenrate vorliegen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen