Channel Sounding

Car2X

Die Fahrzeug-zu-Fahrzeugkommunikation (V2V) wird bei zukünftigen Verkehrsanwendungen eine sicherheitsrelevante Rolle spielen, da sie den Informationsaustausch ohne direkten Sichtkontakt ermöglicht. Eine Schlüsselkomponente dieser Anwendung ist die hochzuverlässige drahtlose Kommunikation, welche wiederum direkt vom Ausbreitungskanal und den destruktiven Schwundwirkungen des Kanals abhängen. Die charakteristischsten Merkmale von V2V-Kanäle sind die niedrige Position der Antennen und die zeitvarianten Funk-Eigenschaften aufgrund der Bewegung von Sender-, Empfänger- und Streuobjekten. Diese Eigenschaften führen unter anderem zu schnellen Abschattungseffekten und speziellen Doppler-Frequenzverteilungen. Für ein besseres Verständnis des Mehrwege-Prozesses in Fahrzeugkommunikation ist eine gründliche Analyse von Kanalmessdaten erforderlich.

Der am Fraunhofer Heinrich Hertz Institut entwickelte HHI Car2X Channel Sounder ist ein Breitbandmessgerät mit einer Bandbreite von 1 GHz bei einer Trägerfrequenz von 5,7 GHz. Die Messbandbreite erlaubt eine Verzögerungszeitauflösung von 1 ns (30 cm Wellenausbreitung) und damit eine hochaufgelöste Sicht auf das Verhalten von Mehrwegepfaden. Die Hauptvorteile einer breiteren Messbandbreite sind die hohe Verzögerungszeitauflösung einzelner Mehrwegepfade und die reduzierte Empfindlichkeit gegenüber Fading-Effekten. Ein weiterer Vorteil von hochaufgelösten Breitbandkanaldaten ist die Fähigkeit, einzelne Mehrwegepfade auf physikalische Streuobjekte zu beziehen.

Wir bieten einen umfangreichen Datensatz von mehr als 100 Messläufen aus neun relevanten Fahrzeugkommunikationsszenarien in oder um Berlin. Darüber hinaus bieten wir hochkomplexe Nachbearbeitungsalgorithmen, statistische Kanalanalyse-Tools und eine sogenannte Measurement-based Ray Tracing Methode, um die Position der Streuobjekte zuverlässig abzuschätzen.

Ansprechpartner: Kim Mahler

Massive-MIMO

Massive-MIMO (M-MIMO) hat im 5G-Ökosystem deutlich an Aufmerksamkeit gewonnen. Um das erwartete Systemverhalten hinsichtlich der System-Level-Summen-Datenrate, der Nutzer-Blockfehlerrate (BLER) oder der Menge der gleichzeitig aktiven Nutzer realistisch auswerten zu können, müssen wir dafür sorgen, dass die Funkausbreitung genau modelliert wird. Hier am Fraunhofer HHI bieten wir unser Channel Sounding Know-how, um Kanalmessdaten zu erfassen, aber auch Kanalmodelle für M-MIMO zu entwickeln und zu validieren. Dies umfasst umfangreiche Messkampagnen in städtischen, ländlichen oder geschlossenen Umgebungen. Selbst entwickelte Messgeräte wie das HIRATE Channel Sounding System in Verbindung mit geschalteten Mehrantennensystemen ermöglichen es uns, richtungsaufgelöste Kanalimpulsantworten mit hoher Genauigkeit zu messen.

Ansprechpartner: Leszek Raschkowski

mm-Welle

Die traditionellen Mobilfunk-Frequenzbänder unterhalb von 6 GHz reichen nicht aus, um den Ratenanforderungen zukünftiger Anwendungen und der wachsenden Anzahl von Endgeräten gerecht zu werden. Im Rahmen der 5G-Entwicklung wird deshalb die Verwendung von Frequenzressourcen im Millimeterwellenbereich bis 100 GHz angestrebt, um die Übertragungsbandbreiten substantiell zu erhöhen und die Netzwerkkapazität drastisch zu steigern. Allerdings unterscheiden sich die Ausbreitungseigenschaften von Millimeterwellen signifikant von den Ausbreitungseigenschaften in den Bändern unterhalb von 6 GHz. Insbesondere der Freiraum-Pfadverlust sowie Transmissionsverluste durch Wände nehmen mit der Frequenz deutlich zu. Um genaue Kanalmodelle für den Entwurf, die Bewertung und die Standardisierung der 5G-Millimeterwellentechnologie zu entwickeln, sind Messkampagnen erforderlich, die detaillierte und zuverlässige Informationen über die Kanaleigenschaften bereitstellen.

Am Fraunhofer HHI verwenden wir mehrere hochflexible Mess-Setups (Channel Sounder) auf Basis selbst entwickelter Hardware und Messgeräte zur Durchführung von Kanalmessungen in Millimeterwellen-Frequenzbändern bis 100 GHz. Sie bieten hohe Prozessgewinne und erreichen so trotz des hohen Pfadverlusts einen großen Dynamikbereich. Die korrelationsbasierten Setups unterstützen Bandbreiten bis zu 1,5 GHz und hohe Wiederholungsraten, um zeitvariante Kanäle zu beobachten und große, statistisch zuverlässige Datensätze zu sammeln. Parallele Sende- und Empfangskanäle ermöglichen die simultane Messung von mehreren Frequenzbändern, was sich besonders gut zur Untersuchung der Frequenzabhängigkeit von Kanaleigenschaften eignet. Wir verwenden neuartige Techniken basierend auf der schnellen Erfassung von virtuellen Arrays, um genaue Richtungsinformationen mit außergewöhnlich feiner Winkelauflösung zu gewinnen.

Kontaktperson: Michael Peter