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Verbundvorhaben EASY-A: Enablers for Ambient Services & Systems - 60 GHz Broadband Links

Titel des Teilvorhabens: Wellenausbreitung, Nachrichtentechnik und digitale Echtzeitimplementierung für ein zellulares Millimeterwellenfunksystem (CESAR). Schlussbericht, Laufzeit des Vorhabens: 01.01.2008 - 31.12.2010. Förderkennzeichen BMBF 01BU0805
 
: Keusgen, W.; Peter, M.; Felbecker, R.; Kortke, A.; Luo, J.; Koschel, L.
: Fraunhofer-Institut für Nachrichtentechnik, Heinrich-Hertz-Institut -HHI-, Berlin

:
Fulltext (PDF; )

Berlin, 2011, 66 pp.
German
Report, Electronic Publication
Fraunhofer HHI ()

Abstract
Im Rahmen des BMBF-Vorhabens EASY-A wurde das Potential von 60-GHz-Funksystemen zur zukünftigen Nutzung für die drahtlose Kommunikation in Flugzeugen, Fahrzeugen sowie zur Datensynchronisation im privaten und professionellen Bereich untersucht. Durch das Fraunhofer Heinrich-Hertz-Institut (HHI) wurden im Teilvorhaben CESAR grundlegende Beiträge zu den Themenbereichen Wellenausbreitung, Nachrichtentechnik und digitale Signalverarbeitung geleistet. Schwerpunkte lagen auf der Vermessung und Modellierung des 60-GHz-Funkkanals sowie der Entwicklung von Systemkonzepten. Während des Projekts wurden mehrere Messkampagnen zur Charakterisierung des anwendungsspezifischen Funkkanals durchgeführt. Dabei wurden zwei Szenarien betrachtet: das Datenkiosk-Szenario und die 60-GHz-Übertragung in einem Fahrzeug (In-Car-Kommunikation). Als Basis für den Entwurf und die Optimierung eines 60-GHzln-Flight-Entertainment-Systems wurden umfangreiche Untersuchungen zur Wellenausbreitung in einer Flugzeugkabine mit Hilfe eines Ray-Tracing-Tools durchgeführt. Ein weiterer Beitrag im Konzeptionierungsprozess bestand in der Erstellung entsprechender Link-Budgets für die beiden im Projekt fokussierten Hauptszenarien VHR-E (Very High Rate Extended Range) und UHR-C (Ultra-High Rate Cordless). Dabei war die zu bestimmten Zeitpunkten verfügbare Hardware (Signalverarbeitungplattformen, Frontends) zu berücksichtigen. Zur Verringerung Hardwareanforderungen und des Leistungsverbrauchs breitbandiger Systeme ohne Entzerrung wurde das Konzept der hybriden Pulsformung erarbeitet und im Rahmen eines Demonstrators umgesetzt. Mit dem Konzept ist es möglich, den Überabtastfaktor sendeseitig deutlich unter den Wert 2 zu reduzieren. Neben den umfangreichen Untersuchungen, die sich auf die Physikalische Schicht des Übertragungssystems (PHY) beziehen, waren Arbeiten auf den höheren Schichten, vor allem in Bezug auf den Medienzugriff (MAC), notwendig. Vom HHI wurde ein umfassendes MAC-Konzept entwickelt, mit dem sich der Datendurchsatz von ultrahochratigen 60-GHz-Systemen maximierten lässt. Die gewonnenen Erkenntnisse im Bereich der anwendungsspezifischen 60-GHz-Funkkanäle liefern zusammen mit den auf höheren Protokollebenen entwickelten Konzepten eine wertvolle Grundlage zum Entwurf und zur Optimierung angepasster Systemlösungen. Mit Hilfe der Ergebnisse lässt sich die Leistungsfähigkeit zukünftiger 60-GHz-Systeme erheblich steigern.

 

Within the BMBF project EASY-A, the potential of 60 GHz radio systems for future wireless communication in aircrafts, vehicles as well as for private and professional data synchronization has been addressed. In the subproject CESAR, Fraunhofer Heinrich Hertz Institute (HHI) delivered fundamental contributions in the fields of wave propagation, telecommunications and digital signal processing. The focus was on measurement and modeling of the 60 GHz radio channel and the development of system concepts. During the project several measurement campaigns were carried out in order to characterize the application-specific radio channel. Two different scenarios were considered: the data kiosk scenario and 60 GHz transmission in a vehicle (in-car communication). To provide a basis for the optimization of a 60 GHz in-flight entertainment system, extensive investigations on wave propagation inside an aircraft cabin were conducted with the aid of a ray tracing. A comprehensive link budget analysis was used to support the concept elaboration for the main scenarios VHR-E (Very High Rate Extended Range) and UHR-C (Ultra-High Rate Cordless) transmission. in order to reduce the hardware requirements and the power consumption of broadband systems without equalization, the concept of hybrid pulse shaping was developed and implemented on demonstrator level, It allows for reducing the oversampling ratio at the transmitter well below 2. Besides extensive investigations on the Physical Layer (PHY), further work on higher layers, especially with respect to the Media Access (MAC) were required. A comprehensive MAC concept was developed by to maximize the data throughput of ultra-high rate 60 GHz systems. The knowledge gathered with respect to the application-specific radio channel together with the higher-layer concepts provides a valuable basis for the design and the optimization of tailor-made system solutions. With the presented results the performance of future 60 GHz systems can be significantly improved.

: http://publica.fraunhofer.de/documents/N-218681.html