Im Einklang mit nationalen und internationalen Entwicklungen liegt ein wesentlicher Schwerpunkt der drahtlosen Breitbandkommunikation auf der Erforschung und Entwicklung von Kommunikations- und Sensorsystemen für Frequenzbereiche von unter 6 GHz bis hin zu Terahertz-Frequenzen. Im Mittelpunkt unserer Arbeit stehen Kommunikationsanwendungen sowie RADAR-ähnliche Sensorik im mmWave-Frequenzbereich (⁓60 GHz), im D-Band (⁓140 GHz) und bei Sub-THz-Frequenzen (⁓240 GHz). Darüber hinaus untersuchen wir effiziente Modulationsverfahren, z. B. Orthogonal Time-Frequency Space (OTFS)-Modulation, sowie verschiedene MIMO- und Spatial-Multiplexing-Techniken. Viele gemeinsame Forschungsprojekte führen wir zusammen mit der Abteilung Circuit Design des IHP durch. Die Gruppe gliedert sich in zwei eng zusammenarbeitende Teams: „Real-Time Communication and Sensing Systems“ und „High-Performance and Reliable Wireless Systems“.
Wir sind an mehreren von der EU, dem BMFTR und der DFG geförderten Projekten beteiligt, die eine starke Forschungsbasis für die kommenden Jahre schaffen.
Forschungsrelevanz und Anwendungsbereiche
Wie bereits mit ihren Beiträgen zu 5G-Mobilfunksystemen gestaltet die Gruppe Wireless Broadband Communications auch zukünftige 6G-Standards aktiv mit. Gemeinsam mit Projektpartnern entwickeln und erarbeiten wir Technologien und Architekturen für Integrated Sensing and Communication (ISAC/ICAS).
Mögliche Anwendungen reichen von der Verbesserung der Sicherheit in industriellen Umgebungen und der Überwachung von Vitalparametern zu Hause oder im klinischen Umfeld bis hin zur Erkennung von Drohnen und anderen Flugobjekten. Die Leistungsfähigkeit, Resilienz und Vertrauenswürdigkeit zukünftiger Kommunikationssysteme zu steigern, ist eine wesentliche Voraussetzung dafür, diese Anwendungen zu ermöglichen.
Zentrale Forschungsziele
Real-Time Communication and Sensing Systems
• Algorithmen für die PHY-Schicht
• PHY-Implementierung für Sub-6-GHz-, mmWave- und Sub-THz-Systeme
• (FPGA-basierte) SDR- und Echtzeitverarbeitungsplattformen
• Systemintegration + Entwicklung von Anwendungssoftware
• Demonstration und Systemevaluierung in realen Anwendungsumgebungen
High-Performance and Reliable Wireless Systems
• Zukünftige Modulations- und Codierungsverfahren
• Hochzuverlässige Kommunikation für Szenarien mit hoher Mobilität
• Kommunikationssysteme mit Markov-gekoppeltem HARQ
Forschungsbereiche
Real-Time Communication and Sensing Systems (RTCSS)
Das Team RTCSS konzentriert sich auf die Entwicklung und Implementierung von Verarbeitungsalgorithmen für die PHY-Schicht (digitales Basisband) sowie auf die vollständige Systemintegration drahtloser Transceiver. Die aktuelle Forschung fokussiert auf die Entwicklung von ICAS-/ISAC-Funktionalitäten für die hochauflösende Erfassung der Umgebung, die Objekterkennung und die Überwachung von Vitalparametern sowie auf die Integration von Line-of-Sight-MIMO-Kommunikationssystemen im Sub-THz-Frequenzbereich. Sämtliche Entwicklungen umfassen die Evaluierung in realen Anwendungsumgebungen und Szenarien auf Basis hardwareimplementierter Prozessoren und Beschleuniger.
High-Performance and Reliable Wireless Systems
Die Gruppe entwickelt fortschrittliche Hybrid-Automatic-Repeat-Request-(HARQ)-Verfahren auf Basis gekoppelter Low-Density-Parity-Check-(LDPC)-Codes. Der Schwerpunkt liegt dabei auf einer höheren Zuverlässigkeit und einem verbesserten Goodput bei gleichzeitig begrenztem Aufwand für Wiederholungsübertragungen und begrenzter Decoder-Komplexität. Darüber hinaus untersucht die Gruppe Hardwareimplementierungen von LDPC- und Polar-Decodern mit hohem Durchsatz. Parallel dazu arbeitet die Gruppe an Orthogonal Time-Frequency Space (OTFS) Modulation für Kommunikation und Sensorik, einschließlich Software-Defined-Radio-(SDR)-basierter Implementierungen, Delay-Doppler-Verarbeitung und Vergleichen mit Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) in doppelt dispersiven Kanälen.
