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Projekttitel: 6G Integrierte Kommunikation und Sensorik für Mobilitätsanwendungen - 6G-ICAS4Mobility
Projektlaufzeit: Oktober 2022 – September 2025

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Kommunikations- und Radarsysteme werden bis heute getrennt voneinander betrieben, obwohl sie technisch betrachtet viele Gemeinsamkeiten aufweisen, z. B. in Bezug auf die Signalverarbeitung und die Systemarchitektur. Diese Trennung führt zu einer ineffizienten Nutzung des Funkspektrums und zu suboptimalen Gesamtlösungen.

Das Ziel von 6G-ICAS4Mobility besteht darin, im Zuge der Entwicklungen hin zu 6G bislang getrennte Kommunikations- und Sensierungsfunktionalitäten (insb. Radar) enger miteinander zu koppeln und zu integrieren. Der Fokus liegt dabei auf mobilen Anwendungen im Kontext Automotive und Flugdrohnen, sowie auf der Endgeräteseite mit einer direkten Kommunikation („Sidelink“) zwischen den beteiligten Geräten. Dabei werden verschiedene Integrationsstufen betrachtet und evaluiert, was von einer Nutzung der Kommunikationsfähigkeiten zur Koordination verschiedener Radare bis hin zu einer tiefen Integration unter Verwendung einer einzigen Wellenform reicht. Durch die Koordination der Sensierungsfunktionalitäten über verschiedene Geräte (z. B. Fahrzeuge, Drohnen) hinweg in Verbindung mit einer hochgenauen Zeitsynchronisation lassen sich zudem bi- bzw. multistatische Radare realisieren, wodurch die Effizienz gesteigert und die Umgebungserfassung signifikant verbessert werden kann. Darüber hinaus soll eine verteilte Fusion der von verschiedenen Teilnehmern generierten Umgebungsabbilder (als eine Art digitaler Zwilling der Umgebung) realisiert werden, um auch komplexe Szenarien akkurat und effizient erfassen zu können. Neben zahlreichen konzeptionellen Arbeiten sollen dabei auch vier konkrete Szenarien (inkl. umfangreicher Funkkanalmessungen) im Sinne eines Proof-of-Concepts praktisch umgesetzt und umfassend evaluiert werden.

Projekttitel: Open6G Hub Germany
Projektlaufzeit: August 2021 – Juli 2025

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Ziel ist es einen globalen 6G-Harmonisierungsprozess und –Standard zu liefern der deutsche Interessen im Sinne unserer gesellschaftlichen Prioritäten berücksichtigt und dabei die Wettbewerbsfähigkeit unserer Unternehmen und unsere technologische Souveränität sowie die Position Deutschlands und Europas im internationalen Wettbewerb um 6G stärkt.

Open6G Hub wird dabei zur Entwicklung von Ende-zu-Ende-Lösungen und einer Gesamtarchitektur für 6G beitragen. Dabei fokussiert sich das Projekt auf Anwendungsfelder wie Smart Cities, Produktion und Automatisierung.

Projekttitel: Perzeptive Kommunikations-Netzwerke mit integriertem Sensing für die 6. Generation des Mobilfunks - KOMSENS-6G
Projektlaufzeit: November 2022 – November 2025

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Ziel von KOMSENS-6G ist es, das Mobilfunksystem der 6. Generation um eine weitere Kernfunktionalität zu erweitern: der Funk-Sensorik oder auch im Folgenden Sensing genannt. Die Umgebung mit Hilfe von Mobilfunksignalen sensorisch zu erfassen, ist essentiell und nützlich für zukünftige Mobilfunksysteme sowohl im öffentlichen Raum als auch im Rahmen von Campus-Netzen. Neue Anwendungsfälle in Bereichen wie industrielle Produktion (z.B. digitaler Zwilling) und Mobilität (z.B. Verkehrsüberwachung) werden ermöglicht. Außerdem kann hiermit die Kommunikationsschnittstelle besser optimiert werden. Um dieses Ziel zu erreichen, werden hier alle relevanten Komponenten des Mobilfunksystems entsprechend analysiert und angepasst, so dass die Sensing-Funktionalität selbst Bestandteil des Gesamtsystems ist, d.h. es wird eine tiefe Integration des Sensings ins Mobilfunksystem angestrebt, im Gegensatz zu anderen Ansätzen, bei denen die Sensing-Funktionalität durch separate Systeme realisiert wird (wie zum Beispiel Automobil-Radar) und das Mobilfunksystem nur als Mittel zur Datenkommunikation zwischen den externen Sensoren genutzt wird.
Um Sensing in 6G-Systeme zu integrieren, müssen Mobilfunksysteme in zwei Richtungen erweitert werden: Die Erste ist die Weiterentwicklung von Mobilfunksystemen bzgl. ihrer Fähigkeit, Informationen zwischen zwei oder mehreren Punkten effizient und gewissen Vorgaben folgend zu verteilen. Die zweite, mind. genauso wichtige Funktionalität - und Kernelement dieser Projektskizze - ist die Möglichkeit der digitalen Erfassung der oben erwähnten physikalischen Systeme bzgl. ihrer Eigenschaften in Echtzeit. Als Beispiel sei hier die Anwesenheit, Position, Ausrichtung und der Bewegungsvektor einer Drohne im beobachteten Luftraum oder eines Roboters in einem Produktionsumfeld genannt. Neben der Umsetzung der oben erwähnten Anwendungsfälle, gibt die digitale Erfassung der Umgebung dem Mobilfunksystem auch die Möglichkeit, die eigene Leistungsfähigkeit zu verbessern.

Projekttitel: Digital OTA Connectivity Twin - DOCT
Projektlaufzeit: Juli 2022 - Juni 2025

KI-basierte Simulations- und Emulationsmethoden zur Entwicklung eines virtuellen oder digitalen Zwillings, der die reale Funkumgebung widerspiegelt und die Komplexität auf ein notwendiges Maß reduziert. Neben dem KI-Ansatz erfordert dies die Weiterentwicklung von Simulations- und Emulationsmethoden. Der Anwendungsbereich konzentriert sich auf das automatisierte und vernetzte Fahren.

Projekttitel: Koordinierter Mehrpunktbetrieb für die intgegrierte Kommunikation und Radarsensorik - JCRS CoMP
Förderung: seit 2023

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Das Projekt JCRS-ComP hat das Ziel Mobilfunksysteme mit Radarnetzwerken zu verschmelzen. Es ermöglicht die Integration von Radarfunktionen in Mobilfunknetze, um neue Anwendungen und Effizienzsteigerungen zu erreichen. Durch koordinierte Mehrpunktübertragung und Synchronisation werden leistungsfähige JCRS-Netzwerke geschaffen, die sowohl kommunikations- als auch Radarfunktionen unterstützen. Das Projekt zielt darauf ab, die traditionelle Trennung  von Mobilfunk- und Radarnetzwerken zu überwinden und die Vorteile beider Technologien zu vereinen.

Projekttitel: DFG 4 CAD
Projektlaufzeit: April 2022 – Apil 2025

Die Erprobung einer Vielzahl von Verkehrsszenarien und Funknetzkonfigurationen spielt eine wichtige Rolle, um die Sicherheit und Zuverlässigkeit des automatisierten Fahrens zu gewährleisten. Das Ziel dieses Projektpakets ist es, die Verifizierung und Validierung von Funktechnologien zu verbessern, damit die Sicherheit der Verkehrsteilnehmer auch bei höheren Automatisierungsgraden gewährleistet ist. Das Paket besteht aus zwei Projekten:

In einem der Projekte wird die gegenwärtigen Over-the-Air (OTA)-V2X-Tests an zukünftige Testanforderungen angepasst und zielt auf die Kopplung eines Simulators auf Systemebene in Ad-hoc-Netzen für Fahrzeuge mit einer OTA-Testanlage ab. Besonderes Augenmerk wird dabei auf die Modellierung und Emulation des Funkkanals unter den typischen dynamischen Änderungen der Kanalbedingungen gelegt, die sich aus den für die Simulationen maßgeblichen Verkehrsereignissen ergeben.

In Projekt 2 wird untersucht wie die virtuelle Verifikation und Validierung (VVV) von KFZ-Radaren so durchgeführt werden kann, dass die Zuverlässigkeit der Umgebungswahrnehmung gesteigert wird. Ebenso werden Metriken und Gütefaktoren für Radar-basiertes automatisches Fahren identifiziert und mehrstufige VV-Ketten implementiert, die von SiL über Vehicle-in-the-loop (ViL) bis hin zu Testrecken reichen.

Projekttitel: Hochauflösende Parameterschätzung für die Millimeter-Wellenausbreitung in dynamischen Szenarien - HoPaDyn
Projektlaufzeit: August 2019 - April 2024

Zukünftige Mobilfunksysteme der 5. Generation werden Frequenzen im Millimeterwellenbereich mit Bandbreiten von mehreren GHz nutzen. Dabei werden aus Gründen des Link-Budgets sehr große („massive“) Antennenarrays benötigt. Diese besitzen zwangsläufig eine hohe Richtwirkung, wobei die Strahlungsdiagramme adaptiv nachgeführt werden müssen. Für die Vorhersage und Evaluierung der Performanz derartiger Systeme gibt es bisher keine Kanalmodelle. Ziel dieses Vorhabens ist die Entwicklung eines hochauflösenden Parameterschätzers nach dem Maximum-
Likelihood-Prinzip, der im Zusammenhang mit einem in seiner Architektur darauf abgestimmten Antennenarray diese Aufgabe löst. Im Datenmodell des Parameterschätzers muss dabei berücksichtigt werden, dass Richtungen, Laufzeit und Doppler nicht mehr in einer
faktorisierbaren Form vorliegen. Damit wird die übliche Schmalbandannahme überwunden und es wird eine konsequente Beschreibung des Arrays im Zeitbereich notwendig, die mit neuen Entwurfsparadigmen für die Antennenelemente und ihrer Anordnung bzgl. Durchmesser und Antennenabstand einhergeht. Um den besonderen Herausforderungen hochgradig zeitvarianter Szenarien zu genügen, soll bei der Schätzung eine Pfadverfolgung durch Bayessche Filter vorgenommen werden. Dazu wird auf Methoden der Mehrzielverfolgung im Radar zurückgegriffen, die für die hier vorliegende Schätzaufgabe angepasst werden. Im Ergebnis werden Vorteile erwartet, wie ein verringerter Rechenaufwand, eine höhere Genauigkeit bzw. Auflösung und die Klärung von Mehrdeutigkeiten, die sich u.a. durch das spezielle Arraydesign ergeben können.

Projekttitel: Polarimetric Ultra-Wideband MiMo-Radar for IED-Detection and High-Resolution Imaging Acronym - Medici Polaris
Projektlaufzeit: 2014 - 2017

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Aufgrund von den jahrzehntelangen Guerillakriegen in Kolumbien ist das Land mit Landminen übersät. Das Projekt möchte die Minenräumung unterstützen.
Hauptziel ist es dabei, eine Methode zu untersuchen, mit der das Signal-zu-Störungs-Verhältnis (SCR) für den GPR-Betrieb verbessert werden kann. Um das SCR zu erhöhen und die überlagernde Oberflächenreflexion zu eliminieren, wird ein adaptives Radarsystem untersucht, das eine automatische Umstellung der Wellenstrahlungsrichtung auf einen optimalen Einfallswinkel vornimmt. Da die Kenntnis der effektiven Dielektrizitätskonstante des Bodens unabdingbar ist, werden auch Methoden zur berührungslosen Schätzung der Dielektrizitätskonstante des Bodens untersucht. Unterstützt wird dieses Projekt von der DFG und Colciencias.

Projekttitel: Meteracom 2
Projektlaufzeit: April 2022 – April 2025

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Die Fähigkeit, Messungen durchzuführen und diese Messungen in geeigneter Weise auszuwerten, ist für die Weiterentwicklung von THz-Kommunikationssystemen entscheidend. Die Metrologie bei THz-Frequenzen ist jedoch noch unausgereift. Deshalb will die Meteracom 2-Forschungsgruppe die Genauigkeit von Messsystemen in verschiedenen Projektbereichen verbessern. Unser Fachgebiet ist dabei an drei Teilprojekten beteiligt:

A1: Erweiterung der beiden Hauptmesssysteme der THz-Kommunikation: Kanalsondierung und optische Abtastung, in Richtung neuer Technologien, Ansätze und Szenarien.

A2: Verbesserung einer Sounder-Architektur, die die Beschränkungen des früheren Aufbaus überwindet und ehrgeizige messtechnische Bewertungen von THz-Funksystemen ermöglicht.

B1: Schaffung einer soliden metrologischen Grundlage für die Entwicklung von Kanalmodellen für die THz-Kommunikation.

Projekttitel: Integrated Telematics for Next Generation 5G Vehicular Communications - ITN-5VC
Projektlaufzeit: Oktober 2020 - Januar 2025

Das Projekt möchte fortgeschrittene Kommunikations- und Selbstfahrfähigkeiten in Fahrzeugen umsetzen. Dafür werden die Probleme untersucht, die mit der Integration von Multiband-, Multiantennenkommunikation, einschließlich Millimeterwellen, mit Radarköpfen und anderen drahtlosen Sensoren einhergehen. Das Ziel ist, sicherzustellen, dass die Übertragungsketten und Strahlungssysteme effizient wiederverwendet werden und die nötige Leistung liefern.

Projekttitel: Fraunhofer-Kompetenzzentrum Thüringen für die Mobilkommunikation der 6. Generation - 6GCoETh
Projektlaufzeit: März 2021 - Dezember 2023

Das »Fraunhofer-Kompetenzzentrum Thüringen für die Mobilkommunikation der 6. Generation« adressiert die wichtigsten Technologiekandidaten zur Bewältigung der zukünftigen Herausforderungen für eine zuverlässige Kommunikation im Bereich der Mobilfunktechnik der sechsten Generation, die eine wesentliche Säule der digitalen Transformation darstellt. Die zuverlässige Kommunikation ist eine kritische Grundvoraussetzung für die Digitalisierung der Gesellschaft. Das Vorhaben umfasst die Untersuchung von Schlüsseltechnologien, die zur Umsetzung der sich abzeichnenden Anforderungen an ein 6G-Mobilfunknetz unabdingbar sind. Dieses ist zum einen die Millimeterwellen-/Terrahertz-Technologie für Frequenzen von 50 GHz bis 360 GHz zur Steigerung der Zuverlässigkeit der Übertragung für kritische Anwendungen und des Datendurchsatzes für die Kommunikation zwischen Endgeräten, zur Erhöhung der Endgerätedichte in Netzen sowie zur Erhöhung der Genauigkeit der Lokalisierung. Zum anderen werden Methoden der Künstlichen Intelligenz für Kommunikation und Lokalisierung (Radar) sowie deren Einbettung in 5G- und 6G-Netzarchitekturen untersucht.

Projekttitel: Beamforming-Antenna Testplattform für mobile Satellitenkommunikation und 5G - BATmobil5G
Projektlaufzeit: Januar 2021 - Oktober 2023

Geplante Erweiterung der SOTM-Testanlage für elektronisch steuerbare Beamforming-Antennenarrays im Millimeterwellenbereich. Die Entwicklung und Integration eines Sensorarrays ermöglicht die Erfassung der Antennendiagramme von Antennen mit zeitlich veränderlichen Eigenschaften sowie die Messung auftretender Interferenzen in Echtzeit.

Projekttitel: Messeinrichtung zur Aufnahme bistatischer Radarquerschnitte mobiler Objekte in der virtuellen Straße-, Simulations- und Testanlage (VISTA) - BiRa
Projektlaufzeit: Januar 2018 - Juni 2020

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Projekttitel: Drohnendedektion, Lokalisierung und Jamming mittels Verteiler- Funksensoren - Drone-Shield
Projektlaufzeit: Juni 2019 - Mai 2022

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.

Projekttitel: Entwicklung multistandardfähiger Modems und Funktestlösungen für den weltweiten Einsatz im Schienenverkehr - EMMTES
Projektlaufzeit: April 2020 - März 2023

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Projekttitel: Hybrid Low Cost Multi-antenna GNSS Empfänger - HYLOC
Projektlaufzeit: Januar 2020 - Juni 2022

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Untersuchung und Validierung von robusten Mehrantennen-GNSS-Empfängerarchitektur mit geringer Komplexität (Einsparung von Komponentenkosten, Platz & Energieverbrauch).

Projekttitel: Kooperative Wahrnehmung und Situationserkennung in Mobilität und Logistik mittels Passiv-Radar - KoSiMolo
Projektlaufzeit: 2017 - 2019

Für die Digitalisierung der Datenprozesse in Mobilität und Logistik sowie für zukünftige intelligente Verkehrssysteme werden die öffentlichen Mobilfunknetze der 5. Generation (5G) eine Schlüsselrolle spielen. Die Weichenstellung dafür wird gegenwärtig in internationalen Standardisierungsgremien mit Hochdruck vorangetrieben. Während die bisherigen Mobilfunknetze (GSM, UMTS, LTE) auf maximale Kapazität und Datenrate für den schnellen Internetzugang getrimmt waren, wird eine der gravierendsten Innovationen (vielleicht sogar die entscheidendste) von 5G die Einführung von Datendiensten sein, die eine Echtzeitsteuerung und -regelung vielfältiger Prozesse in der Industrie, im Verkehr und im täglichen Leben erlauben. Damit verschiebt sich der Fokus der Netznutzung weg von der einfachen Ende-zu-Ende-Kommunikation bzw. vom Datentransfer hin zur Kooperation der Teilnehmer. Diesem Themenfeld widmet sich die interdisziplinär angelegte Forschungsgruppe KoSiMolo und leistet damit einen wesentlichen Beitrag zur Entwicklung innovativer Technologien zum Leitziel „Nachhaltige und intelligente Mobilität und Logistik“ in Thüringen.

Projekttitel: Funk- und Fahrzeugtechnologien für automatisierten Personentransport im öffentlichen Raum - KREATÖR
Förderung: April 2021 - Dezember 2023

Automatisierte Personenbeförderung unter Nutzung bistatischer, spherischer Positionierer mit breitbandiger HF-Messtechnik bis 170 GHz.

Das Vorhaben kombiniert drei Arbeitsfelder: 1. Wiss. Begleitung des Campusbus-Projektes, 2. thematisch maßgeschneiderte Innovationsansätze in Funk- und Fahrzeugtechnologien, sowie 3. öffentlichkeitswirksame Begleitforschung zur Risikowahrnehmung sowie Erhöhung der öffentlichen Wahrnehmung und Akzeptanz. Dies dient ebenso der Unterstützung nachhaltiger Transfermaßnahmen. Das Vorhaben umfasst Investitionen für projektspezifische technische Komponenten der Fahrzeuge und den Ausbau der Forschungsinfrastruktur für die beforschten Technologien, die Fahrzeugklasse und den Anwendungsfall.

Projekttitel: Polarimetrische Ultrabreitband-Radarsensorik für die intelligente Sensorfusion in der Straßenzustandserfassung - PoRaKis
Projektlaufzeit: Juli 2021 - Juni 2023

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Projektitel:Vollautomatische Bestandsaufnahme und Transportverfolgung mit hoher Erfassungsrate durch mobile Serviceroboter zur effizienten Logistiksteuerung in Industrie, Werkstätten und Handel - VABULEUS
Projektlaufzeit: Juni 2017 - Mai 2020

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Projekttitel: Huawei Thz
Projektlaufzeit: Januar 2022 - Dezember 2024

Ziel des Projekts ist die Durchführung von Kanalmessungen zur Charakterisierung von Kanälen für die drahtlose Kommunikation im Nah- und Mittelbereich im Sub-THz-Frequenzbereich (100 - 300 GHz), wobei der Schwerpunkt auf industriellen und kommerziellen Szenarien liegt. Da zukünftige mobile Kommunikationssysteme von mehreren verfügbaren Frequenzbändern (Sub-6, Millimeterwellen und Sub-THz) profitieren werden, werden Multiband-Messungen durchgeführt, was ein wesentlicher Schritt für die Evaluierung von zukünftigen Anwendungsfällen ist.
Im Hinblick auf die geplante Koexistenz von Sensorik und Kommunikation in zukünftigen Mobilfunksystemen wird bei der Planung der vorgeschlagenen Messkampagnen ein zusätzlicher Fokus auf mögliche zukünftige gleichzeitige Sensorik-Anwendungen (z.B. Indoor-Lokalisierung) gelegt. Dazu werden grundlegende Untersuchungen möglicher Ausbreitungsmessverfahren, die zur Kanalmodellierung für gleichzeitige Kommunikations- und Erfassungsanwendungen verwendet werden können, durchgeführt und in die Messungen implementiert.