Forschungsprojekte am LTE

Die weltweite Verbreitung der drahtlosen Identifikationssysteme hält ungebremst an. Der Siegeszug der Transponder begann mit Artikelsicherungssystemen und eroberte durch fortschreitende Miniaturisierung die Anwendungsgebiete Logistik, Warenidentifikation und Zugangskontrolle. Das Anwendungsgebiet von RFID-Tags wird maßgeblich von dem Funktionsumfang des Transponders bestimmt.

Ziel der Forschungsgruppe ist die Erweiterung der passiven RFID-Tags um die drei Funktionen Multistandardfähigkeit, Ortbarkeit und Sensorfunktionalität. Die Multistandardfähigkeit garantiert eine hohe Akzeptanz am Markt, da existierende Lesegeräte genutzt werden können und sich damit die Neuinvestitionen im überschaubaren Bereich bewegen. Mit der neuen Ortungsfunktionalität, in Verbindung mit einer Sensordatenerfassung, ist es möglich kostengünstig Messgrößen mit Ortsinformation zu erfassen.

Die Kooperation zwischen Hersteller und Systemanbieter ermöglicht es, die Projekterkenntnisse unter realen Umgebungsbedingungen zu erproben und zu einem Industriestandard zu entwickeln.

Ansprechpartner: Dipl.-Ing. Dietmar Kissinger

Im Mai 2010 ist in Deutschland ein Teil des UHF Frequenzbereichs für neue Mobilfunkanwendungen versteigert worden. Dieser Frequenzbereich wird künftig für die drahtlose Sprach- und Musikübertragung bei Kultur-, Sport- und Musikveranstaltungen, bei TV Shows, Musicals, Konferenzen und Präsentationen nicht mehr zur Verfügung stehen.

Im Rahmen des Forschungsprojekts C-PMSE - "Cognitive Program Making and Special Events" sollen daher Lösungen für die störungsfreie Koexistenz von PMSE-Systemen, Rundfunk- und Mobilfunksystemen sowie anderer White Space Devices in den relevanten Frequenzbereichen erarbeitet werden.

Das Ziel des Projektes ist die Verbesserung der Frequenznutzung und der Koexistenzbedingungen für PMSE Systeme durch kognitive Verfahren. Die Kernaufgabe ist es in dem verbleibenden UHF Spektrum weiterhin störungsfreie Produktionen mit drahtlosen PMSE-Systemen (z.B. Funkmikrofone, In-Ear Monitoren, Lichtsteuerungen usw.) zu ermöglichen, obwohl die Frequenzen immer vielfältiger, häufiger und umfangreicher auch durch andere Funkdienste genutzt werden. Dieses soll durch ein intelligentes, automatisiertes Verfahren für den koordinierten Zugriff auf das Frequenzspektrum, das als "cognitive radio" bekannt ist, erreicht und gestaltet werden.

Ansprechpartner: Dipl.-Ing. Richard Rose

Wireless infrastructure has been rapidly taking over as the cornerstone of modern communication means in the past two decades. One can now recognize the importance of GPS systems, WLAN and most importantly cellular systems (GSM, CDMA, W-CDMA, etc.) and how they have been entrenched in everyday life. Moreover, due to the technical advance in IC fabrication, it has been possible to integrate more and more functionalities into a single chip.

This is giving rise to smaller multi-purpose wireless devices which are cheaper due to mass production. However, a bottleneck to finally combining all the RF-transceiver's front-end circuits lies in the power amplifier (PA). The PA is a circuit which precedes the antenna in the transmitter chain and has to deliver power levels of 1 to 2 Watt with high efficiency for cellular systems. The main focus of this research is to implement a highly-efficient PA with high-linearity in order to transmit modern modulated signals such as QPSK and QAM e.g. for the LTE standard.

This work is funded by the "European Fonds for Regional Development" (EFRE) and is conducted in the framework of the Embedded Systems Institute (http://www.esi.uni-erlangen.de/) of the University of Erlangen-Nuremberg.

Contact person: Dipl.-Ing. Thomas Ußmüller

Das Projekt I-LOV setzt sich zum Ziel, Ansatzpunkte für eine Verbesserung der Sicherheit von Helfern und Opfern nach Gebäudeeinstürzen jeglicher Schädigungsart bei natürlichen oder anthropogenen Katastrophen und des Erfolges von Rettungsmaßnahmen zu liefern.

Das Arbeitspaket "Positionsbestimmung und Ortungstechnik" befasst sich dabei mit der Ortung von verschütteten Personen anhand der von ihnen mitgeführten Mobiltelefone. Dadurch wird dem THW ein nie dagewesenes Spektrum an Ortungsmöglichkeiten zur Verfügung gestellt. Das System kann mit vorhandenen Methoden wie beispielsweise Rettungshunden oder Radarortung von Personen kombiniert werden und auf diese Weise zu hohen Ortungserfolgen beitragen.

Für die Ortung der Mobiltelefone werden unterschiedliche Ansätze wie Feldstärke-, Winkel- und Laufzeitmessung untersucht. Darüber hinaus wird ein System aufgebaut, das ein Mobiltelefon mit oder ohne an der Schadensstelle verfügbarem Mobilfunknetz zum Senden bringen kann.

Weitere Informationen zum Projekt finden sich auch auf der Homepage des Projekts: http://www.i-lov.org

Ansprechpartner: Dipl.-Ing. Richard Rose

Ziel des Projekts Projekt "KAIMAN (Kompaktes Frequenzagiles Intelligentes Mobiles Aufklärungsnetzwerk)" ist die Entwicklung eines kompletten Demonstrators (bestehend aus zwei Sensoren und einer Zentralstation), welcher geeignet ist, mehrkanalig Breitbandsignale im Frequenzband von 30 MHz bis 3 GHz (VHF (Ultrakurzwelle, engl.: very high frequency) bis UHF (Mikrowelle, engl.: ultra high frequency)) zu erfassen, aufzuzeichnen und zu verarbeiten, um so weitere Detailinformationen zu generieren.

Peilfähige Mehrkanalantennen mit nachgeschalteten Mehrkanalempfängern (Tunern) bilden zusammen einen Sensor. Mit Hilfe derer können die synchronisierten Breitbandsignale mit einer beliebigen Mittenfrequenz aus dem gesamten VHF/UHF-Frequenzbereich erfasst werden. Auf der Basis dieser Breitbanddaten und der genauen Kenntnis der Antennenpositionen werden mittels hochauflösender Verfahren zum DF (Peilung, engl.: direction finding) (zum Beispiel Bestimmung der TDOA (Laufzeitdifferenz, engl.: time difference of arrival)) die Richtungsinformationen aller im Breitbandsignal enthaltenen Emitter bestimmt. So können Richtungsinformationen mehrerer Sensoren in der Zentralstation zu einer Ortsinformation zusammengefasst werden, was wiederum ein Tracking, also ein Aufzeichnen des Bewegungsmusters eines Emitters ermöglicht. Aus den Peilinformationen kann zudem durch einen Clustering-Algorithmus eine Liste der im Frequenzband vorhandenen Emitter generiert werden.

Dieses Projekt wird finanziert durch das "FuE-Programm Informations und Kommunikationstechnik in Bayern"

Ansprechpartner: Dr.-Ing. Alexander Kölpin

Zielstellung ist die Realisierung und Erprobung eines miniaturisierten, drahtlosen Sensorsystems mit Lokalisierungsfunktion in einem umfassenden generischen Ansatz. Dies beinhaltet die Entwicklung der Ortungsfunktion mittels eines 24 GHz-Radarverfahrens. Außerdem werden energieeffiziente Schaltungen im Hochfrequenz-Frontend und bei der Basisbandsignalverarbeitung entwickelt sowie Integrationstechnologien für einen hochminiaturisierten Aufbau unter Anwendung zuverlässigkeitsbasierter Entwurfs- und Simulationsmethoden.

Ansprechpartner: Dipl.-Ing. Richard Rose

Das Vorhaben MAS erforscht nano-elektronische Komponenten und Systeme für AAL-Anwendungen (Gesundheit/Wellness/Patienten-Monitoring).

Hauptziele: Realisierung geschlossener Sensor - Service Kommunikationsketten (AAL-Wertschöpfungskette) sowie die Erforschung und Umsetzung einer AAL-Technologie-Plattform. Anwendungs-orientierte Demonstratoren (Referenz-Applikationen) werden realisiert und im medizinischen Umfeld (Telemedizin/Health Service Provider) erprobt.

Teilziele: Spezifikation von UseCases und Anwendungen; Erforschung und Bereitstellung innovativer Sensorsysteme; standardisierte Nahfeld-Komunikationsschnittstellen sowie UltraLowPower-Terminals (WireLess). Ergänzend werden Integrationstechnologien im medizinischen Umfeld und drahtlose Energieübertragung untersucht und erprobt.

Ansprechpartner: Dipl.-Ing. Dietmar Kissinger

Im Mittelpunkt der Gesundheitsassistenz des Medical Valley Spitzenclusters steht der Mensch. Er wird begleitet und unterstützt von miniaturisierter, komfortabler Technik, die diskret in Gegenstände des täglichen Gebrauchs integriert ist (z.B. Armbanduhr oder Kleidung). Zukunftsweisende, breitbandige Telemetrie mit hoher Verfügbarkeit bietet die Möglichkeit, die Vitalparameter des Nutzers sicher und anonymisiert an geschützte Datenbanksysteme zu übertragen.

Das Projekt SmartSensorsB ist Bestandteil des Medical Valley Spitzenclusters und adressiert die Erforschung neuartiger, integrierter Millimeterwellen-Sensoren zur nicht-invasiven Erfassung von Blutparametern. Dabei ist der Frequenzbereich bis 100 GHz geeignet, auf Grund der hohen Bandbreite eine feine Auflösung der Einzelresonanzen als auch eine Auswertung von Mehrfachresonanzen zu ermöglichen.

Weitere Informationen erhalten Sie auf den Webseiten des Medical Valley.

Ansprechpartner: Dipl.-Ing. Dietmar Kissinger

Ziel des vom Freistaat Bayern im Rahmen des Europäischen Fonds für Regionale Entwicklung (EFRE) und dem FuE-Programm "Informations- und Kommunikationstechnik" des Bayerischen Staatsministeriums für Wirtschaft, Infrastruktur, Verkehr und Technologie geförderten Projektes ist die Entwicklung von Methoden, Verfahren und Systemen für den Ersatz von nicht mehr verfügbaren elektronischen Bauelementen in den Phasen Entwicklung, Fertigung und Service.

ParaObsol beschäftigt sich mit dem schnellen und sicheren Ersatz von Elektronikfunktionseinheiten langlebiger Investitionsgüter wie z.B. in Kraftwerken, Krankenhäusern, Kliniken, Großforschungseinrichtungen sowie allgemein der Verkehrs-, Medizin-, Analysen- bzw. Messtechnik und zwar in all den Fällen, in denen besonders aufgrund einer immer kürzer werdenden Verfügbarkeitsphase von Halbleiterbauelementen, keine Ersatzbauelemente für einen Austausch (z.B. wg. Defekt/Reparatur) bzw. zur Einhaltung von langfristigen Lieferverpflichtungen wegen frühzeitiger Abkündigung von Bauteilen (Obsoleszenz) zur Verfügung stehen.

Ansprechpartner: Dipl.-Ing. Richard Rose

In diesem Projekt werden eingebettete Systeme (z.B. in den Bereichen Mobilfunk, Industrieautomatisierung, Medizin- und Verkehrstechnik) betrachtet, die zukünftig zusammen mit mobilen Funklösungen integriert werden. Die steigende Komplexität der in diesen Systemen umgesetzten Funktionen erschwert die frühzeitige Abschätzung der späteren Produktqualität bzgl. Leistung, Energieeffizienz und Kosten.

Ziel des Projektes ist es, Konzepte und Methoden zu entwickeln, die es erlauben, bereits auf Spezifikationsebene Abschätzungen zur Leistungsaufnahme und Energieeffizienz bei der Integration mobiler Funkplattformen in neue Anwendungen durchzuführen. Hierbei soll erstmals die entstehende Methodik alle wesentlichen Teile der mobilen Funklösungen berücksichtigen, d.h. digitale Hardware, Software sowie das Analog-Front-End und nicht wie bisher nur deren Teilaspekte.

Ansprechpartner: Dipl.-Ing. Thomas Ußmüller

Sicherheitsrelevante Fahrerassistenzsysteme sind wichtiger Bestandteil innovativer Automobilkonzepte. Solche Systeme, welche erhöhte Sicherheit für alle Verkehrsteilnehmer - vom PKW Insassen bis zum Fußgänger - garantieren, ermöglichen Funktionen wie Spurhalteassistent, Nachtsichtunterstützung oder auch automatische Notbremse.

RoCC (Radar on Chip for Cars) adressiert derartige Systeme durch die Entwicklung und Bereitstellung von Radarsensoren als Schlüsselkomponenten für Fahrerassistenzsysteme. Der Fokus von RoCC kann mit dem Stichwort "Sicherheit für alle" beschrieben werden, womit ausgedrückt werden soll, dass die Entwicklung kompakter, hocheffizienter und kostengünstiger Radarsensoren im Auto mit dem Ziel vorangetrieben wird, allen Verkehrsteilnehmern die erhöhte Sicherheit im Straßenverkehr zu erschwinglichen Preisen anbieten zu können.

Ansprechpartner: Dipl.-Ing. Dietmar Kissinger

Das Projekt befasst sich mit der technischen Realisierung einer inlinefähigen Computertomographie im Bereich der berührungslosen, zerstörungsfreien Materialprüfung. Es setzt sich zum Ziel, durch eine hardwarebasierte Beschleunigung der Computertomographie und der Auswertung des rekonstruierten Volumens die Prüfsicherheit in der laufenden Produktion durch eine 100%-Prüfung zu erhöhen.

Das Projektziel ist demzufolge die Entwicklung eines Hardwaresystems, das eine schnelle Inline-Rekonstruktion des Prüfobjektes und eine gezielte Auswertung der Volumendaten des gesamten Objekts oder ausgewählter Objektpartien ermöglicht.

Ansprechpartner: Dipl.-Ing. Richard Rose

In diesem Projekt wird eine Sechs-Tor Empfänger-Architektur für innovative Radar-Sensorik, Detektion und Kalibrierung entwickelt. Dieses neue Verfahren ermöglicht eine extrem hochauflösende Winkelmessung von elektromagnetischen Strahlrichtungen und Funkquellen ohne die Anwendung von lokalen Oszillatoren und traditionellen Mixer-Architekturen. Zusätzlich ist die Anzahl von Empfangselementen zur Richtungsschätzung (Antennen Array Elemente) auf vier Stück begrenzt.

Damit sind nicht nur extrem hochauflösende Messungen möglich, sondern auch sehr breite Winkelmessungen von einkommenden Signalen durchführbar. Weitere Vorteile sind: ein kompakter, einfacher und robuster Aufbau, sowie niedrige Fertigungskosten und extrem hohe Genauigkeit. Dieses Projekt ermöglicht eine genaue KFZ Radar Kalibrierung, Funkquellen-Überwachung und Detektion, und innovative Industrie-Sensorik für präzise berührungslose Inspektion und Kontrolle.

Ansprechpartner: Dr.-Ing. Alexander Kölpin

For security and safety reasons in the area of automotive engineering, in modern automated process technologies or even in everyday lifestyle products, modern MEMS sensors already support our cognitive capacities in many areas. Reaching mass market, fabrication technology of these sensors requires both complex processes for manufacturing/testing and competitive cost of production. Especially for high quality applications, functional tests are absolutely essential and a key issue in further cost reduction along the entire process chain.

In close collaboration with a global manufacturer, being at the forefront regarding MEMS sensor technologies, funded by "Bayerisches Staatsministerium", innovative methods for testing and analyzing of processed structures are determined within this project at LTE labs. Besides simulating different kinds of multiphysical behavior of MEMS structures using state-of-the-art finite elements methods, both software and hardware modules are designed for demonstrational purpose.

Contact Person: Dr.-Ing. Alexander Kölpin

It is much more desirable to have single multimode/ multiband PAs that would fulfill the requirements of operating over multiple frequency bands rather then having multiple PAs each operating on a specific frequency band. The tunable multiband PA is very important milestone in achieving single foot-print reconfigurable front end in a context of Software Defined Radios (SDRs).

It is well established that electronically tunable subsystems can function optimally when conditions such as frequency of operation changes. Depending on the specific circuit where such tunable components are used, the results may have lower cost, smaller size, an improvement of battery life time and show increased performance.

BST varactors, as well as RF PA models, were used in this study at LTE, and system level investigations were done for tunable matching networks to have an insight on gain, power, spectral emission and linearity of a tunable PA. Tunable PA prototype has also been implemented and tunable multiband PA operation is successfully demonstrated in the undertaken work. The project is financed & supported by ST-Ericsson along with cooperation with Epcos and TriQuint at LTE.

Contact Person: Dipl.-Ing. Richard Rose

Das Forschungsprojekt "V3DIM" legt den Grundstein zur Erarbeitung der Design-Voraussetzungen zum Aufbau innovativer, hochintegrierter 3D-System-in-Package (SiP)-Lösungen für Systeme im Höchstfrequenzbereich für 40 bis 100 GHz.

Für die besonderen Herausforderungen der vertikalen 3D-Systemintegration im Bereich der mm-Wellenanwendungen werden die V3DIM-Partner neue Entwurfsmethoden, Modelle und SiP-Technologiekomponenten erarbeiten. Die Ergebnisse des Forschungsprojektes sollen dabei helfen, für SiP-Anwendungen bestehende und zukünftige Technologien im mm-Wellenbereich optimal zu nutzen. Die Entwicklungszeit für 3D-SiP-Designs ließe sich damit um mindestens ein Drittel verkürzen.

Das deutsche V3DIM-Projekt kooperiert eng mit dem europäischen CATRENE Projekt 3DIM3v, das ergänzende Aspekte der Vertikalen 3D-Systemintegration bearbeitet.

Ansprechpartner: Dipl.-Ing. Amelie Hagelauer