Communication Systems

Aktuelle automotive Kommunikationssysteme verlangen nach immer höheren Datenraten um den Performanceanforderungen aller Applikationen, wie beispielsweise Fahrerassistenz, Sicherheit und Komfort, gerecht zu werden. Im Kontext automatisierter Fahrfunktionen müssen redundante Kommunikationssysteme hohe Datenraten zur Verfügung stellen um den notwendigen Informationsausstausch der Fahrzeugsensoren und der entsprechenden Evaluations- und Entscheidungseinheiten zu gewährleisten, auch wenn Teile des Systems ausfallen. Zusätzlich soll das System seinen Ist-Zustand konstant überprüfen und jede Form der Abnutzung in angemessener Zeit melden um Fehlfunktionen zu vermeiden.

Der Begriff Cognitive Radio (CR) wurde von Joseph Mitola geprägt und lässt sich auf "cognition", zu Deutsch "Erkennung" oder "Kognition", zurückführen. Dieser Begriff bezieht sich auf den mentalen Prozess der bei Wissenserwerb, Verständins, Denken, Wissen, Erinnern, Urteilen und Problemelösen eine zentrale Rolle spielt. Aus dieser Definition geht hervor, dass CR ein sich selbst bewusstes, intelligentes Kommunikationssystem ist. Es kann autonom die zu nutzende Bandbreite des Spektrums festlegen in dem es Frequenzen und Frequenzbänder durch Beobachtung derer Nutzung effizient zuteilt. CR hat möglicherweise signifikante Auswirkungen in technischen als auch regulatorischen Bereichen und könnte die drahtlose Kommunikation von Grund auf ändern.

Filter Bank Multi Carrier (FBMC) und Orthogonal Frequency-Division Multiplexing (OFDM) sind zwei Mehrfachträgerverfahren die zur gleichen Kategorie gehören, wobei FBMC aus OFDM hervorgegangenen ist. OFDM wurde und wird erfolgreich in verschiedenen kabelgebunden und kabellosen Standards verwendet, beispielsweise in DAB, DVB-T und LTE. Jedoch besteht die Möglichkeit das in bestimmten Anwendungsgebieten OFDM keine vollständig geeignete Lösung darstellt, wie z.B. Cognitive Radio oder energieeffiziente Nutzung eines Spektrums. Aus diesem Umstand hat sich in letzter Zeit FBMC als einer der Favoriten im 5G Umfeld herausgestellt um die Schwierigkeiten von OFDM zu überkommen. Dies hat zu vermehrter und großer Aufmerksamkeit für dieses Thema innerhalb der Wissenschaftsgemeinde gesorgt.

Ziel der Forschung ist die Realisierung einer breitbandigen Datenübertragung über die bereits vorhandenen Stromversorgungsleitungen des KFZ-Bordnetzes. Durch den Wegfall zusätzlicher Datenleitungen ergeben sich signifikante Gewichts- und Kostenreduzierungen des Kabelbaums in Automobilen. Im Gegensatz zu der in der Heimvernetzung eingesetzten Powerline Communication (PLC) gelten im Kraftfahrzeug andere Umgebungsbedingungen und Anforderungen.

Software Defined Radio (SDR) ist ein moderner Ansatz, um nachrichtentechnische Funktionalitäten von der Hardware in die Software zu transferieren. Als Basis hierfür dient eine minimalistisch gestaltete Hardware bestehend aus Antenne, HF-Einheit und leistungsstarken A/D- bzw. D/A-Wandlern. Ziel ist es dabei, den Hardwareaufwand möglichst gering zu halten und stattdessen die gesamte Basisband-Signalverarbeitung in Software vorzunehmen. Derartige Systeme sind keineswegs auf die Sendeseite beschränkt und können auch in hochmobilen Anwendungen als Empfänger zum Einsatz kommen.

Die Professur Digital- und Schaltungstechnik betreibt intensive Forschung auf dem Gebiet der digitalen Funkkommunikation. Insbesondere untersuchen wir Funkstandards wie LTE, DAB+, IEEE 802.11 und LoRa, sowie Technologien für "Next Generation Networks" und IoT. Auf diesen Gebieten konzentrieren wir uns hauptsächlich auf die Untersuchung und Analyse verschiedener Physical-Layer und MAC-Layer Algorithmen.