Teilvorhaben Entwicklung einer neuen, hochratigen, zuverlässigen und latenzarmen Funktechnologie : Schlussbericht : Vorhaben Sichere und latenzarme Breitbandübertragung über kurze Distanzen (SBDist)

Abstract

Im Vorhaben Sichere und latenzarme Breitbandübertragung über kurze Distanzen (SBDist) sollte eine neue Funktechnologie entwickelt werden. Diese Funktechnologie ermöglicht eine hochratige, zuverlässige und latenzarme, drahtlose Kommunikation auf bewegten Einheiten über kurze Distanzen (wenige Meter) und somit neue Anwendungen. Eine Anwendung, an der die Technologie validiert wurde, ist die Kommunikation zwischen Reisezugwagen der Deutschen Bahn, um die bisher erforderlichen mechanischen Verbinder zu ersetzen. Nach einer Anforderungsanalyse und Konzeptevaluierung entschieden die Projektpartner, den SBDist Funkmodem Demonstrator mit einem Einträger (single carrier, SC) Funksystem im mmWave Band bei einer Trägerfrequenz von 60 GHz zu implementieren. In Abstimmung mit den Projektpartnern entschied das Institut für Kommunikation und Navigation des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR-KN) ein verbessertes SC mmWave Funksystem mit Frequenzbereichsentzerrung (frequency domain equalization, FDE) zu entwickeln. Im SBDist Projekt untersuchte DLR-KN das SC-FDE mmWave Funksystem theoretisch und mittels Simulationen. Ferner implementierte DLR-KN mit Software Defined Radios und mmWave-Frontends das SC-FDE mmWave Funksystem, integrierte und testete dieses. Abschließend validierte DLR-KN das SC-FDE mmWave Funksystem beispielhaft für gekoppelte Waggons (entspricht Anwendungsfall des Zugsteuerungs- und überwachungssystems, TCMS) durch Messungen auf einer Bahnteststrecke. Weitere besonders hervorzuhebende Ergebnisse des DLR-KN Teilvorhabens sind eine optische Freiraumkommunikationsstudie als Alternative zum SC mmWave Funksystem, dynamische mmWave Funkausbreitungsmessungen und mmWave Funkkanalmodelle für die Waggon-zu-Waggon bzw. Zug-zu-Zug Kommunikation bei der automatischen Zugtaufe (Kopplung zweier Züge) sowie die mmWave funkbasierten Distanzmessungen für diese Anwendung. Hier konnte eine Genauigkeit von 35 cm in 99.73% der Messungen erzielt werden.