Antenna structure Antenna in antenna chamber Gain versus phase and number of elements plot Massive MIMO Massive MIMO channel

Kommunikationssysteme

Der stetig steigende Bedarf, schnelle drahtlose Datenverbindungen überall nutzen zu können, ist einer der wichtigsten Treiber für breitbandige und hochkanalige Kommunikationssysteme. Der Forschungsschwerpunkt am Institut liegt dabei in der Entwicklung von innovativen HF-Systemansätzen für „Massive MIMO“ und für die mobile Satellitenkommunikation.

Massive MIMO
Kommunikationssysteme mit vielen mobilen Endgeräten, in denen die zentrale Basisstation mit einer sehr großen Anzahl von Empfangsantennen ausgestattet ist (sogenanntes "massive MIMO"), gewinnen mehr und mehr an Bedeutung. Die Herausforderungen beim Entwurf solcher Systeme liegen in der Gewinnung von Kanalzustandsinformationen und in der Reduktion des Realisierungsaufwands. Diese Probleme können durch die Anwendung inkohärenter Empfänger gelöst werden. Dabei wird insbesondere die Wechselwirkung zwischen den aufwandsgünstigen analogen HF-Frontends und den verwendeten Mehrbenutzer-Detektionsalgorithmen erforscht. Zu den Schwerpunkten gehören der Ausbreitungskanal, die Antennenkonfiguration, die Systemauslegung und die Systemeinflüsse von HF-Frontends.

Satellitenkommunikation
Neueste Entwicklungen zeigen, dass Satellitenkommunikationsdienste dafür verstärkt höhere Betriebsfrequenzen im mm-Wellenbereich nutzen, um größere Bandbreiten für eine Vielzahl von Endnutzern bereitzustellen. Gleichzeitig erlaubt die mögliche Miniaturisierung der mobilen Antennensysteme eine einfachere Integration in die Außenhaut von Flugzeugen, Schiffen und Zügen. Darüber hinaus ist die Anbindung dünn besiedelter Regionen oder terrestrisch isolierter Krisengebiete an schnelle Datennetze relativ kostengünstig und bedarfsorientiert durch Satellitenkommunikationssysteme realisierbar. Herkömmliche Systemarchitekturen, die sich bei niedrigen Frequenzen etabliert haben, zeigen sich jedoch häufig im Millimeterwellenbereich als weniger gut geeignet, vor allem bei elektronisch schwenkbaren Gruppenantennen mit großer Elementanzahl.

Kompetenzen

  • Kanalmodellierung für Mehrbenutzer-Massive-MIMO-Systeme
  • Entwicklung von skalierbaren und flexiblen Mehrantennensystemen
  • Entwurf und Charakterisierung von hochintegrierten und aufwandsgünstigen HF-Frontends

Förderprojekte

  • DFG-Projekt: „Aufwandsgünstige HF-Frontends und inkohärente Detektionsverfahren für Massive MIMO“

Communication Systems

The continuously growing demand for high data rate links has become one of the main drivers for broadband and multi-channel communication systems. The main research focus of the Institute is on the development of innovative system approaches for massive MIMO and for mobile satellite communication.

Massive MIMO
Multi-user communication systems with a central base station equipped with a very large number of receive antennas (so-called massive MIMO) are attaining more and more attention. The main challenges in such systems are the acquisition of accurate channel state information and the effort for realizing such systems. These problems can be overcome by means of non-coherent receivers. The interaction between the analog, low-complexity radio frontend and the employed joint detection algorithms is studied in detail. Key elements of the research are the propagation channel, the antenna configuration, the system design, and the hardware influence of low-complexity radio frontends.

Satellite Communication
Recent developments show that satellite communication services are moving to higher operational frequencies in the millimeter wave range in order to provide higher channel capacities for a large variety of end users. At the same time, the possible miniaturization of the mobile antenna systems enables a more seamless integration into mobile platforms like airplanes, ships, and trains. Furthermore, sparsely inhabited regions or terrestrial isolated crisis areas may be connected to faster data networks by satellite communication systems at relatively low cost and in a needs-oriented way. Conventional system architectures which have become well-established at lower operational frequencies, however, are often less suited for higher millimeter wave bands, especially for large electronically steerable antennas. The Institute has, therefore, extensive experience in the development and realization of innovative concepts for highly integrated active antenna systems at millimeter wave frequencies allowing a flexible and scalable system design.

Skills / Expertise

  • Channel modeling for multi-user-massive-MIMO-systems
  • Development of scalable and flexible multi-antenna systems
  • Design and characterization of highly integrated or low-complexity radio frontends

Funded Projects

  • DFG-Project: "Low-Complexity Radio Frontends and Non-coherent Detection for Massive MIMO"

« Zurück zur Übersicht « Back to overview