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Preis für Angewandte Forschung

Thüringer Forschungspreis 2006 in der Kategorie "Angewandte Forschung"

"Angewandte Forschung" II

„MIMO - Channel-Sounder-Meßsystem“

Prof. Dr.-Ing. habil. Reiner S. Thomä
Prof. Tad Matsumoto, Ph.D.
Dr.-Ing. Andreas Richter
Dipl.-Ing. Christian Schneider
Dipl.-Ing. Markus Landmann
Dipl.-Ing. Gerd Sommerkorn
Dipl.-Ing. Uwe Trautwein


Technische Universität Ilmenau
Fachgebiet Elektronische Messtechnik


Die Gruppe um Professor Thomä von der TU Ilmenau wird für die umfassenden Resultate in Forschung, Produktentwicklung, Messtechnik, KMU-Kooperation und internationaler Kooperation auf diesem Gebiet mit dem Thüringer Forschungspreis ausgezeichnet.

Ein Merkmal zukünftiger Mobilfunkssysteme sind „intelligente Antennen“, mit deren Hilfe die erforderliche Übertragungskapazität, Flexibilität und Dienstgüte für die mobile Multimediakommunikation gewährleistet wird. MIMO-Systeme (MIMO: Multiple Input to Multiple Output) mit mehreren Antennen auf der Sender- und der Empfängerseite nutzen die komplizierte räumlich-zeitliche Struktur der Wellenausbreitung gezielt aus, um große Datenmengen in kurzer Zeit zu übertragen und um mehrere Nutzer gleichzeitig zu bedienen.
Um effiziente MIMO-Funksysteme zu entwerfen, müssen die durch Beugung, Streuung, Reflexion, Abschattung und Dämpfung geprägten elektromagnetischen Eigenschaften der Wellenausbreitung und der daraus resultierende Einfluss auf die Statistik des Funkkanals untersucht werden. Dazu werden MIMO–Channel-Sounder benötigt, welche die Echtzeitmessung der richtungsabhängigen Struktur der Funkausbreitung auf beiden Seiten der Übertragungsstrecke erlauben. Mit Hilfe sorgfältig kalibrierter planarer, zirkularer oder sphärischer Antennenarrays und mittels hochauflösender Parameterschätzverfahren werden die Laufzeiten, die Dopplerverschiebungen und die Richtungen der Ausbreitungspfade auf der Empfänger- und auf der Senderseite sowie ihre Polarisationsrichtungen bestimmt.
In typischen Anwendungsszenarien wie zum Beispiel in sogenannten Hot Spots in Innenstadtgebieten oder an Verkehrsknotenpunkten, in öffentlichen Gebäuden oder zu Fahrzeugen werden mit dem Sounder-System Messkampagnen durchgeführt und aus den Messdaten repräsentative statistische Kanalmodelle abgeleitet. Die Modelle und die Messergebnisse werden für den Entwurf und die Evaluierung von Modulation, Codierung und Zugriffsverfahren von MIMO-Funksystemen unter realen Einsatzbedingungen und Systemumgebungen genutzt. Empfängerkonzepte auf der Basis einer iterativen (Turbo-) Signalverarbeitung haben sich dabei als besonders leistungsfähig erwiesen.
Die Forschergruppe des Fachgebietes Elektronische Messtechnik der TU Ilmenau entwickelte die Architektur und die Algorithmen für das MIMO-Channel-Sounder-Messsystem. Die Systemintegration und der Vertrieb des Messsystems erfolgt durch die Firma MEDAV. Das Messsystem wird im Rahmen verschiedener Projekte der EU, des BMBF und der DFG für die MIMO-Kanalmodellierung eingesetzt. In Kooperation mit Prof. T. Matsumoto, NTT DoCoMo bzw. University of Oulu, wurden iterative (Turbo-) MIMO-Systeme auf der Basis der Messdaten evaluiert und optimiert.

Laudatio:
Prof. Dr. Dr. h.c. Dr.-Ing. E.h. Werner Wiesbeck
Direktor des Instituts für Höchstfrequenztechnik und Elektronik (IHE) der Universität Karlsruhe (TH)

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