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Das Institute for Mobile Communications (IMC) setzt die Segel

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Hochfrequenztechnik und Telekommunikation sind Schwerpunkte an der BFH-TI, in denen sie Kompetenz und eine ausgezeichnete Infrastruktur aufgebaut hat. Das IMC ergänzt dies mit neuen Technologien wie Digitale Signalverarbeitung, Software Defined Radio, Embedded Systems und Mikroelekronik. Es schafft so die Basis für erfolgreiche Projekte in allen Bereichen mobiler Kommunikation.

Stark im Wireless-Sektor

Stark ist das IMC mit Hard- und Softwaretechnologien vor allem in drahtlosen Anwendungen. Das heute 10 Forschende und 12 wissenschaftliche Mitarbeitende umfassende Institut kooperiert mit Unternehmen der ICT-Branche in Forschungs- und Entwicklungsprojekten. Anwendungen entstehen auch für die industrielle Kommunikation, die Automatisierungs- und Energietechnik sowie für den öffentlichen Verkehr.

Bild 1: Smart Antenna for Aircraft, ein Antennenarray mit elektronisch steuerbarer Richtwirkung. Foto: BFH-TI

Brutstätte für innovative Entwicklungen

Das neu im IMC zusammengeschlossene Forscherteam kann eine Reihe gelungener Entwicklungen vorweisen. So entstand die Smart Antenna for Aircraft (Bild 1), ein Empfangssystem mit elektronisch steuerbarer Richtantenne für den Einbau im Kleinflugzeug. Es besteht aus einem Antennenarray mit rauscharmem Vorverstärker für die Aussenmontage, einem Down-Converter für die Umsetzung der Eingangsfrequenzen von 2,5 – 2,7 GHz auf Ausgangsfrequenzen von 500 – 700 MHz (DVB-S2-tauglich) sowie den Signalverarbeitungs- und Steuerungseinheiten.
Im Projekt Testumgebung für Empfänger des digitalen Radio und Fernsehens entwickelten die Forscher zuerst in Software einen DAB/DVB-Modulator und einen Kanalsimulator für das modulierte Signal. Mit dem Kanalsimulator lassen sich beliebige Empfangssituationen simulieren. Darauf konzipierten sie eine digitale Hardware, welche die Daten vom PC ausliest und in ein Format für den Digital/Analog-Converter (DAC) umwandelt. Abschliessend entwarfen sie einen HF-Teil, welcher das Signal in das entsprechende Frequenzband moduliert.

Um die Zugrouten von Kleinvögeln zu erforschen, stellte das Team ein Geodatenlogger-System auf die Beine. Es ist modular aufgebaut und für verschiedene Vogelarten und Studien verwendbar. Grundlage ist ein 0,5 g schwerer Geodatenlogger. Erweitert mit Sensoren und mit einem mikrokontrollergesteuerten Telemetrie-Sender, lässt sich die Aktivität der Vögel aufzeichnen und unabhängig von den Sichtbedingungen beobachten.
Wireless-Netzwerke erlauben heute einen Datenaustausch mit hohen Realtime-Anforderungen, was jedoch auf das nähere Umfeld eines einzigen Access Points beschränkt bleibt. Abhilfe schaffen die Wireless Switch and Thin Access Points für KMU. Dieser neue, kostengünstige Lösungsansatz mit zentraler Verwaltung gesicherter Kommunikationsverbindungen ermöglicht einen Wechsel der Funkzellen während einer laufenden Datenübertragung, und dies ohne merkbaren Unterbruch und ohne Qualitätseinbussen. Das Behindertengleichstellungsgesetz fordert für Behinderte im öffentlichen Verkehr dieselben Informationen wie für Nichtbehinderte. Das drahtlose Informationssystem für Behinderte übermittelt Informationen nach einheitlichen Protokollen drahtlos auf mobile Standard-Endgeräte. Dank geeignet definierten Profilen werden die Informationen benutzergerecht angeboten, womit das IMC-System allen Reisenden nützt.

Professoren des Instituts (v. l. n. r.): R. Brun, C. Brielmann, A. Kaufmann, R. Vogt, R. Vetter, R. Lanz, M. Felser, R. Weber; auf dem Bild fehlen M. Tripet und P. Raemy. Foto: BFH-TI

Helle Köpfe – Top-Equipment

Solch anspruchsvolle Entwicklungen setzen eine effiziente Infrastruktur voraus. Die modernen Messgeräte am IMC erlauben alle Messungen vom Basisband bis zu hohen Frequenzen. Zur Verfügung stehen Signalgeneratoren für analoge und digitale Modulation bis 20 GHz, skalare Signalanalysatoren bis 26 GHz und vektorielle Signal- und Netzwerkanalysatoren bis 8 GHz, auch Rauschmessungen bis 18 GHz sind möglich. Das IMC arbeitet mit leistungsfähigen Programmen. Für die digitale Signalverarbeitung wird Matlab/Simulink zusammen mit Entwicklungsumgebungen für Signalprozessoren und programmierbaren Bausteinen (FPGA) eingesetzt. Die Simulationssoftware Advanced Design System ADS hilft beim Untersuchen des Verhaltens von Schaltungen und Systemen. Zudem lassen sich damit planare und 3D-Strukturen elektromagnetisch simulieren. Um sein Wissen möglichst vielen Interessenten weiterzugeben, organisiert das IMC regelmässig das dreitägige Seminar «Telekommunikation» und Kurse für industrielle Netzwerke PROFIBUS/PROFINET. Auf Wunsch bietet es auch dreitägige Einführungskurse in die Methoden und Verfahren von Software Defined Radio. Mit der Verknüpfung von Wissen und Infrastruktur unter einem Dach wird das IMC zu einem Kompetenzzentrum für mobile Kommunikation im Dienste industrieller Partner.

 

Kompetenzen des IMC

  • Hochfrequenz und Mikrowellen Schaltungstechnik
  • Software Defined Radio und Digital Signal Processing
  • Drahtlose Kommunikationsgeräte (GSM, UMTS, LTE, DAB, DVB, DMB)
  • Short Range Devices (Blutetooth, WLAN, ZigBee, NFC, RFID)
  • Wireless Sensor Networks (wie WirelessHART) und industrielle Netzwerke
  • Embedded Systems und Web-Technologien
  • Lowest Power, Small Size Transmitters and Receivers
  • EMV und Belastungsmessungen von elektromagnetischen Feldern
  • Navigation und Positionsbestimmung, Location/Position Based Services
  • Satellitenkommunikation
  • Mobile Informationssysteme (Mobile Services, positionsbasierte
    Informationssysteme)