FORTE – Facility for Over-the-Air Research and Testing

Hybrid Low-Cost Multiantennen-GNSS-Empfänger (HYLOC)

Das Ziel von HYLOC ist die Untersuchung und Funktionsvalidierung einer neuartigen Mehrantennen-GNSS-Empfängerarchitektur, die ähnliche Robustheitseigenschaften aufweist wie verfügbare High-End-Empfänger, aber aufgrund ihrer wesentlich geringeren Komplexität mit drastischen Bauteilkosten- und Platzeinsparungen sowie einem geringen Energieverbrauch einhergeht.

Die Empfängerarchitektur soll in komplexen Funkumgebungen auch bei starken Störsignalen und Mehrwegeausbreitung zuverlässige Positions-, Geschwindigkeits- und Zeitinformationen liefern. Dafür kommt anstatt der bisher eingesetzten rein digitalen Beamforming-Verfahren ein neues hybrides Verfahren zum Einsatz. Dabei wird in der ersten Stufe analoges Nullsteering durchgeführt, um Störquellen auszublenden. In einer zweiten digitalen Stufe werden die Empfangs-Beams in Richtung der Satelliten ausgerichtet, um Mehrwegesignale und weitere Störquellen auszublenden.

Im Rahmen der Grundlagenforschung soll ein erstes Labormuster eines diskret aufgebauten analogen Beamformers entstehen, welcher die qualitative Verifikation in der Anwendung ermöglicht.

Projektinformation HYLOC

Drone-Shield

5G-Mobilfunksysteme sollen zukünftig durch vertikale Services die Flugdatenerfassung und Flugkontrolle für die kommerzielle Anwendung von Drohnen unterstützen. Dabei kommt es vor allem auf die Verifikation übertragener Flugdaten und den Nachweis nicht-regelkonformen Verhaltens an. Ziel des Vorhabens »Drone-Shield« ist es, die dafür notwendigen hardware- und software-basierten Funktionen zu entwickeln, die mit der Standardfunktionalität von 5G nicht ohne Weiteres umsetzbar sind.

Projektinformation Drone-Shield

Entwicklung multistandardfähiger Modems und Funktestlösungen für den weltweiten Einsatz im Schienenverkehr (EMMTES)

FRMCS (Future Railway Mobile Communication System) ist der neue globale Standard für Kommunikationsanwendungen im Schienenverkehr. Zukünftige Funkmodems für die Bahnkommunikation sollen gleichzeitig für den bestehenden 2G- sowie die neueren 4G- und 5G-Standards geeignet sein und dabei alle geforderten Frequenzbänder und Leistungsmerkmale für den FRMCS-Betrieb unterstützen. Dafür ist eine neue Generation von Funkmodulen nötig, für die im Projekt EMMTES ein Konzept entwickelt wird. Ergänzend dazu soll eine skalierbare und zukunftsfähige Testinfrastruktur für die Funkkanalemulation erarbeitet und demonstriert werden, die spezifische Bahnanwendungen berücksichtigt.

Dieser Ansatz kommt dem Bedarf an zukunftsfähigen Funkmodulen entgegen, der in der Migrationsphase und darüber hinaus in der Realisierung zukünftiger Kommunikationsanwendungen erwartet wird. Durch die standardkonforme und interoperable Umsetzung sollen die entwickelten Module weltweit in allen FRMCS-basierten Bahnnetzen einsetzbar sein

Virtuelle Elektromagnetische Umgebung für die Erprobung und Entwicklung von Funksystemen (VEUSys)

Ziel des Vorhabens ist die Erweiterung einer bereits bestehenden Geräteinfrastruktur in der Fraunhofer-Versuchsanlage FORTE (Facility for Over the air Research and TEsting) für den Test von Funksystemen über die Luftschnittstelle in einer virtuellen elektromagnetischen Umgebung. Diese Umgebung soll es ermöglichen, beliebige Funkanwendungen im Bereich von wenigen MHz bis 6 GHz unter realistischen Wellenausbreitungsbedingungen wiederholbar und unter kontrollierten Bedingungen zu emulieren.

Aufgrund der Zunahme der Komplexität und der Vielzahl der Anwendungsszenarien von Funksystemen sind Freifeldtests oftmals zu kostenintensiv und/oder aufgrund von regulatorischen Einschränkungen nicht zulässig (z. B. Frequenzregulierung, nur sehr begrenzt mögliches autonomes Fahren im Testbetrieb). Das Testsystem findet Anwendungen in den Bereichen des Mobilfunks (4G, 5G), der Satellitennavigation (GPS, Gallileo), der Fahrzeug-zu-Fahrzeug-, der Fahrzeug-zu-Infrastruktur- sowie der Industriekommunikation.

Modulare Signalverarbeitungsplattform für Mobilkommunikation und Funksensorik (RadioLab)

Ziel des Vorhabens ist die Anschaffung und Inbetriebnahme einer Signalverarbeitungsplattform für Anwendungen in der Mobilkommunikation und Funksensorik. Das anzuschaffende Großgerät soll in einem variablen Frequenzbereich bis 20 GHz und mit einer Bandbreite von bis zu 800 MHz HF-Signale erfassen und erzeugen können. Die sender- und empfängerseitige Mehrkanaligkeit unterstützt moderne Mehrantennen-MIMO-Prinzipien (MIMO: Multiple-Input-Multiple-Output). Die enthaltene FPGA-Rechenleistung erlaubt eine programmierbare Echtzeitsignalverarbeitung.

Das Gerät ist besonders für Anwendungen auf den Gebieten der Funkkanalmessungen (Channel Sounding), MIMO-Funkkommunikation sowie Funklokalisierung und Radarsensorik ausgelegt. Damit wird die Demonstration von Signalverarbeitungsprinzipien ermöglicht, die vor allem im Kontext des zukünftigen Mobilfunkstandards der 5. Generation interessant werden.

Test- und Kalibriersystem zur Analyse hochdynamischer, frequenzumsetzender Millimeterwellen-Komponenten und -Systeme bis 300 GHz (CALeX300)

Ziel des Vorhabens ist die Implementierung einer Messumgebung, um Systemkomponenten wie Frequenzumsetzer, Verstärker, Transceiver-Strukturen und Antennen im Millimeterband bis zu einer Frequenz von 300 GHz zu analysieren, zu charakterisieren und in Hinsicht auf ihre Performanz zu bewerten. Dies ist essentiell für die Entwicklung und Erprobung von Komponenten und Systemen im Bereich der Millimeterwellen für 5G und anderer zukünftiger breitbandiger Kommunikationssysteme. Die Messtechnik soll es ermöglichen, beliebige Systemkomponenten im Bereich von wenigen kHz bis 300 GHz unter realistischen, breitbandigen und frequenzumsetzenden Betriebsparametern zu testen und stellt ein enormes wissenschaftliches sowie wirtschaftliches Potential bei der Entwicklung, der Erprobung und dem Test von Millimeterwellen-Breitband-Funksystemen dar.