Abgeschlossene Projekte

Maschinelles Lernen für Sicherheit auf dem Physical Layer

Projektverantwortlicher:	Prof. Dr.-Ing. Rafael F. Schaefer
Mitarbeiter:innen:	M. Sc. Muah Kim
Förderung:	DFG
Laufzeit:	October 2022 - September 2024

Zusamenfassung: Die Digitalisierung der Informationsverarbeitung verändert das Leben eines jeden tiefgreifend, indem Informationen fast überall und jederzeit verfügbar sind. Damit verbunden ist die Notwendigkeit von spektral effizienten (drahtlosen) Kommunikationssystemen und insbesondere ausgeklügelten Sicherheitsmechanismen, die die Kommunikation vor gegnerischen Angriffen schützen und die Privatsphäre der Daten und Benutzer schützen. Sicherheitsrelevante Aufgaben werden derzeit auf höheren Schichten realisiert und basieren in der Regel auf kryptographischen Prinzipien. Diese haben einen breiten Anwendungsbereich und basieren auf der Annahme ungenügender Rechenleistung von Gegnern und mathematischen Schwierigkeit bestimmter Probleme. Aufgrund zunehmender Rechenleistung, verbesserter Algorithmen und jüngster Fortschritte in der Zahlentheorie werden diese Ansätze jedoch immer unsicherer. In letzter Zeit wurde das Konzept der Sicherheit für das Physical Layer oder der informationstheoretischen Sicherheit als Ergänzung zu kryptographischen Techniken untersucht. Solche Ansätze bieten zuverlässige Kommunikation und angreiferunabhängige Sicherheit auf dem Physical Layer, indem sie die physikalischen Eigenschaften des Kommunikationskanals ausnutzen. Praktische Implementierungen stecken jedoch noch immer in den Kinderschuhen. Dies ist auf Herausforderungen wie die Generalisierbarkeit auf beliebige und sich ändernde Netzwerkkonfigurationen und Kanalbedingungen zurückzuführen. Vor kurzen wurde gezeigt, dass mit Hilfe von maschinellen Lernen schnelle und zuverlässige Kommunikationsschemata erlernt werden können. Im Speziellen wurden dafür sogenannte Deep Neural Networks verwendet. Diese Techniken können dazu beitragen, einige der Herausforderungen zu lösen, mit denen die Kommunikationstheorie konfrontiert ist. Weiterhin bieten sie die Möglichkeit, ausgefeilte Kommunikationssysteme zu entwerfen, die nicht von Hand auf bestimmte Kanalbedingungen abgestimmt werden müssen, aber flexibel und für eine Vielzahl von Anwendungen geeignet sind. Dieses Projekt befasst sich mit der Herausforderung, Techniken des maschinellen Lernens für sichere (drahtlose) Kommunikationssysteme zu entwickeln. Die drei Kernpunkte des Antrags sind: Das erste Ziel besteht darin, geeignete Sicherheitsmetriken zu identifizieren, zu untersuchen und zu entwickeln. Solche Metriken müssen so ausgewählt und entwickelt werden, dass sie ihre Sicherheit beibehalten und die Einbeziehung verschiedener Lernalgorithmen in das Training ermöglichen. Das zweite Ziel besteht darin, bisherige Kommunikationsmodelle im Rahmen der Deep Learning Techniken weiterzuentwickeln. Dieser Teil wird die jüngsten Entwicklungen für Kodierung und Kommunikation aufgreifen und diese Modelle auf sichere Kommunikation erweitern. Das dritte Ziel ist alternative Techniken des maschinellen Lernens, wie "reinforcement learning", "recurrent neural networks" oder "generative adversarial networks" einzubeziehen.

CERTAIN − Code-basierte Physical-Layer Security für Terahertz-MIMO-Kommunikation

Projektverantwortlicher:	Prof. Dr.-Ing. Rafael F. Schaefer
Mitarbeiter:innen:
Förderung:	BMBF
Laufzeit:	October 2020 - September 2023
Webseite:	https://www.forschung-it-sicherheit-kommunikationssysteme.de/projekte/certain

CERTAIN ist ein gemeinsames Projekt mit dem Fraunhofer HHI, Berlin (Dr. Carsten Schmidt-Langhorst) und der Universität Ulm (Prof. Robert Fischer).

Fingerzeig − AoA-Erweiterung für IEEE802.15.4

Projektverantwortlicher:
Mitarbeiter:innen:	Dipl.-Ing. Axel Schmidt Dr.-Ing. Martin Mittelbach
Förderung:	ZIM / BMWK
Laufzeit:	July 2021 - June 2023

Fingerzeig ist ein gemeinsames Projekt mit der metraTec GmbH, Magdeburg.

Zusammenfassung: Lokalisierungssysteme sind in Industrie und Logistik von großer Bedeutung, um Objekte kontinuierlich zu verfolgen. Im Projekt Fingerzeig soll die verbreitete Technologie gemäß IEEE802.15.4 um die bisher nicht verfügbare Bestimmung des Einfallswinkels der eintreffenden Funksignale (AoA–Angle-of-Arrival) erweitert werden, wie sie für andere Technologien bereits existiert. So wird schon dem einzelnen Empfänger eine grobe Lokalisierung ermöglicht, da neben einer Entfernung auch – als eine Art Fingerzeig – die Richtung bestimmt werden kann, in der sich der Sender befindet. Damit wird die Leistungsfähigkeit der Lokalisierung verbessert und gleichzeitig der Aufbau des Systems
vereinfacht. Der erforderliche Einsatz mehrerer Antennen erweitert zudem die Möglichkeiten, um Konzepte der Sicherheit auf der Übertragungsschicht (engl. physical
layer security (PLS) zu realisieren. Daher sollen im Rahmen einer gemeinsamen Plattform-Entwicklung neue PLS-Konzepte integriert werden, um weitere Optionen zur Sicherung der Funkübertragung zu schaffen. Im Projekt Fingerzeig soll ein IEEE802.15.4-kompatibles System entstehen, das eine Reihe neuartiger Leistungsmerkmale besitzt und dieser Technologie weitere Einsatzfelder erschließt, beispielsweise im Bereich von Internet-of-Things (IoT)-Anwendungen. Das Projekt gliedert sich dabei in zwei Teilprojekte: (1) Entwicklung eines IEEE802.15.4-Gateways mit optimierter Ortungsfunktionalität (metraTec GmbH) und (2) Entwicklung und Umsetzung eines angepassten PLS-Konzepts für Mehrantennensysteme (TU Dresden).

NewCom − Post Shannon Kommunikation

Projektverantwortlicher:	Prof. Dr.-Ing. Rafael F. Schaefer
Mitarbeiter:innen:
Förderung:	BMBF
Laufzeit:	June 2019 - May 2023
Webseite:	https://www.forschung-it-sicherheit-kommunikationssysteme.de/projekte/newcom

NewCom ist ein gemeinsames Projekt mit der TU München (Prof. Holger Boche, Dr. Christian Deppe).

PLAY SCATE − Physical Layer Security for Channels with State and Active Eavesdroppers (Sicherheit auf der Übertragungsschicht für Kanäle mit Zuständen und aktiven Angreifern)

Projektverantwortlicher:	Prof. Dr.-Ing. Eduard A. Jorswieck
Mitarbeiter:innen:	Dipl.-Ing. Carsten R. Janda
Förderung:	DFG
Laufzeit:	October 2017 - September 2020

Nowadays, information theoretic approaches to security are intensively discussed as a complement to cryptographic techniques. Such approaches jointly establish reliable communication and data confidentiality at the physical layer by taking the properties of the noisy channel into account. Recently, this area of research has drawn considerable attention since it provides a promising approach to achieve unconditional security and to embed secure communication into wireless networks. Most of the previous studies have in common that all channels are assumed to be perfectly known to all users and fixed during the entire duration of transmission. However, in practical systems, CSI will be limited due to the nature of the wireless channel and estimation/feedback inaccuracy. In designing wireless systems resilient against failures caused by nature and robust against malicious attacks, the correct system-theoretic model is the compound and the arbitrarily varying channel, respectively. The CC model applies if the state of the channel is constant for the duration of one codeword. The AVC model is suitable if each channel use is affected by a different channel state. This correctly models malicious attacks. The goal of this project is to understand the fundamental properties of compound wiretap channels and arbitrarily varying wiretap channels with active eavesdroppers who voluntarily influence the channel states. For the system design it is important to consider constraints on the transmit as well as attacker nodes to correctly model their possibilities. In the literature, the characterization of the secrecy capacity of AVWCs relies on methods introduced by Ahlswede. They cannot be applied directly under input and attacker constraints. In particular, it is interesting to determine whether the dichotomy holds under constraints, and for which constraints the resulting secrecy capacity is zero. It is expected that semi-deterministic coding will suffer from symmetrizability due to active attacks. A detailed description of countermeasures is required to achieve the goal to design resilient wireless systems. Additionally, the secrecy capacities of the CWC and the AVWC depend on the underlying uncertainty set. The performance of a communication system should depend in a continuous way on the system parameters. This is because if small changes in the parameters were to lead to dramatic losses in performance, the approach at hand would most likely not be used. Indeed, one is interested in approaches that are robust against such variations, in the sense that small variations in the uncertainty set result in small variations in the secrecy capacity. Such a continuous dependency is, in particular, desirable in the context of active adversaries who can influence the system parameters in a malicious way. The project will develop information theoretic approaches based on general channel models to model attacks on communication systems with embedded security.

CiderTraffic − Channel Input Design for Secure Transmission over Fast Fading Channels with Statistical-CSIT (Signalverarbeitung am Kanaleingang für sichere Übertragungen über Fast-Fading-Kanäle mit statistischer Kanalkenntnis am Sender)

Projektverantwortlicher:	Dr. Pin-Hsun Lin
Mitarbeiter:innen:
Förderung:	DFG
Laufzeit:	April 2018 - March 2020

In summary, the research goal of this project is to provide a theoretically systematic signaling design when there is only statistical CSIT in general wiretap channel. This enables an efficient system design and resource allocation for practical deployment of physical layer security. By approaching these challenges, we will introduce method from probability theory to the wireless engineer toolbox, namely stochastic ordering, stochastic coupling, and linear information coupling, which can establish a framework for the resource allocation problem of multi-user network with imperfect channel knowledge at the transmitter.

5Gwireless − 5Gwireless

Projektverantwortlicher:	Prof. Dr.-Ing. Eduard A. Jorswieck
Mitarbeiter:innen:	Dr.-Ing. Merve Sefunç M. Sc. Abdelrahman Abdelkader
Förderung:	EU - H2020-MSCA-ITN-2014
Laufzeit:	January 2015 - December 2019
Webseite:	http://www.h2020-msca-etn-5gwireless.eu/

5Gwireless is a multi-partner European Training Network (ETN) project, within the framework of H2020 Marie Skłodowska-Curie Innovative Training Networks (ITNs).

5Gwireless aims at proposing, studying, optimizing, quantitatively assessing and comparing advantages and disadvantages of radically-changing but little understood architectures, topologies and technologies, which will significantly shape 5G standards and will enable the targeted 1000 times increase of spectral efficiency and 90% reduction of energy consumption.

The research objectives of 5Gwireless can be summarized as follows:
* To analyze, design and optimize radically new network architectures and topologies for ultra-dense 5G networks, based on the device-centric and cell-less concepts.
* To analyze, design and optimize radically new transmission technologies for 5G networks, based on massive and single-RF multi-antenna concepts and mmWave communications.
* To introduce new methodological approaches to the analysis, design and optimization of 5G networks, based on stochastic geometry, point processes and random shape theory tools.

Fast Secure − FAST Physical Layer Security

Projektverantwortlicher:	Prof. Dr.-Ing. Eduard A. Jorswieck
Mitarbeiter:innen:	Dr. Pin-Hsun Lin Dipl.-Ing. Axel Schmidt
Förderung:	BMBF
Laufzeit:	December 2016 - November 2019
Webseite:	http://de.fast-zwanzig20.de/industrie/fast-secure/

In the frame of the fast secure project, the first complete implementation of an approach of the Physical Layer Security (PLS) for generation of keys is planned, which can be used for encryption of messages to secure communication processes. The project will establish an alternative to existing methods for management and distribution of such keys, which will be more efficient, faster and tap-proofed by nature, because the keys are directly generated out of the physical characteristics of the transmission channel. This approach is not linked to a given transmission scheme and will open new options for implementation of secure communication for a number of application scenarios. For some of these scenarios, the project will demonstrate the usability by means of a prototype.

HAEC A08 (Phase II) − Distributed Cross-Layer Security for Dynamic Networks

Projektverantwortlicher:	Prof. Dr.-Ing. Eduard A. Jorswieck Prof. Dr.-Ing. Thorsten Strufe Dr.-Ing. Elke Franz
Mitarbeiter:innen:	Dipl. Inf. Stefan Pfennig Dr.-Ing. Sabrina Engelmann Dr.-Ing. Sebastian Clauß
Förderung:	DFG SFB 912
Laufzeit:	July 2015 - June 2019
Webseite:	http://tu-dresden.de/sfb912

The goal of the project is to ensure a secure and efficient communication between the nodes of the HAEC Box. To reach this goal, the use various communication schemes that can be integrated on different layers will be investigated. As a promising approach for efficient communication, network coding schemes will be evaluated that are enhanced by security measures to ensure the relevant protection goals confidentiality, integrity, and availability. Within Phase II, there are three main research topics.

Adaptivity and efficiency of secure network coding: The project investigates possibilities to enhance the efficiency of secure network coding schemes. As a first step, components of these schemes, particularly cryptographic primitives, will be revisited. Further goals are the selection of a secure path between sender and receiver(s), and methods to efficiently and securely handle multiple flows. Alternative secure communication schemes and parameters for these schemes establish a basis for an adaptive selection of a best suited communication scheme that should be enabled within the HAEC Box.

Physical layer security: Another direction of research is physical layer security and the combination of such methods with mechanisms at upper layers. State of the art physical layer security mainly focuses on secure point-to-point connections between two nodes, which share a direct link, while upper layer security abstracts from technical details available at lower layers. Several methods have been discussed in the literature to derive secret key bits from a physical channel estimation between communication partners. We will examine possibilities for key exchange between arbitrary nodes of the HAEC Box that do not necessarily share a channel. Further, unique characteristics of the physical channel can be utilized for mutual authentication of communicating nodes. However, there is a need to investigate how such information can be used at upper layers to increase the trustworthiness of communication in a multi-hop network.

Modeling secure communication schemes for a large scale simulation and evaluation. We will examine efficient protection of various collaborative communication scenarios that arise in execution of parallel applications and the process of mapping or migrating processes to other nodes considering efficiency of secure communication. Based on previous results, these questions will be investigated in cooperation with other projects using the HAEC simulator. We will continue to model the performance of the secure communication schemes in terms of communication delays and develop their associated energy models. The resulting models are a necessary input for the evaluation of our communication schemes at an application scale, i.e. large scale, by means of the HAEC simulator. The envisioned results of the project are fundamental answers to the questions which physical layer security schemes should be integrated into the HAEC Box, and how upper layers can utilize these schemes to increase end-to-end security or energy efficiency of security in a dynamic multi-hop network. Additionally, the performance and energy models will allow for a large scale evaluation of the enhanced secure communication schemes.

HAEC A03 (Phase II) − Efficient Cooperative Communications in Multi-hop Networks

Projektverantwortlicher:	Prof. Dr.-Ing. Eduard A. Jorswieck
Mitarbeiter:innen:	Dr.-Ing. Christian Scheunert Dr.-Ing. Bho Matthiesen Dipl.-Ing. Johannes Richter
Förderung:	DFG SFB 912
Laufzeit:	July 2015 - June 2019
Webseite:	http://tu-dresden.de/sfb912

The project contributes to the fundamental understanding of multi-hop multipath wireless board-to-board networks with special emphasis on the trade-off between spectral and energy efficiency as well as between latency and complexity. Based on findings from collaboration with other projects on the HAEC Box system design, its expected communications topology and its dynamic behavior, it turns out that the intended high adaptivity of the HAEC Box requires specific mechanisms to select the most energy-efficient communications scheme in order to provide the requested data rate for given system constraints, e.g. delay upper bounds. Physical layer network coding is one of several possible candidates including non-regenerative and state-of-the-art decode-and-forward relaying techniques, as it is proposed and studied in our partner project HAEC A08. The envisioned layered structure of boards within the HAEC Box as well as that of the chip stacks on these boards, leads to further research challenges. How can multiple data flows efficiently be transferred through multi-hop networks within the HAEC Box? This problem will jointly be investigated with other HAEC projects. Corresponding results will then be applied to achieve optimal communication schemes for workload balancing in adaptive database systems as well as for the migration of virtual machines. Finally, the CRC common view of the overall system design from application to physical layer needs to be considered. In terms of cooperative communications schemes this leads to integration challenges, e.g. on the hardware platform and also on the high performance computing (HPC) based HAEC simulator. Lower layer challenges regarding the hardware platform include discrete beamforming, modulation and coarse quantization schemes. On higher layers there are challenges related to the implementation of the proposed communications schemes into the state-of-the-art HPC based HAEC simulator.

Fast Cloud − Fast Actuators, Sensors and Transceivers Cloud

Projektverantwortlicher:	Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. Frank H. P. Fitzek
Mitarbeiter:innen:	Dipl.-Ing. Sarah Ellinger
Förderung:	BMBF
Laufzeit:	June 2016 - May 2019
Webseite:	http://de.fast-zwanzig20.de/konnektivitaet/fast-cloud/

Fast Cloud zielt auf die Realisierung von Echtzeitanwendungen aus Sicht der Kommunikationsnetze mit Latenzanforderungen von bis zu 1 Millisekunde mit dem Ziel, die theoretischen Ansätze und Mechanismen holistisch in einem Testbed vorzustellen und mit bereits existierenden fast-Teilprojekten zu verknüpfen. Die grundlegenden Forschungsgebiete und -ziele sind dabei:
1. Agile Edge-Clouds in denen Dienste und Anwendungen im Kommunikationsnetz (drahtgebundene wie auch drahtlose Backhaul-Lösung) selbstorganisierend so verlagert werden, dass sich eine geringe Latenz aus der geographischen Nähe zwischen dem Nutzer und seinen Daten bzw. Prozessen ergibt,
2. Verteilte Clouds, die die Latenz der Anwendungen und Dienste durch proaktive Replikation und prädiktive Migration weiter verringern, den Energieverbrauch der Gesamtlösung reduzieren und die Ausfallsicherheit erhöhen,
3. Flexible Kommunikationsnetze, die in der Lage sind, die agile Cloud an jedem Knotenpunkt im Kommunikationsnetz auszuführen und Mehrwegekommunikation effizient unterstützen (eine Kombination aus Software Defined Networks und Content-centric Networks), und
4. Sicherheitskonzepte, die auf verschiedenen Schichten des ISO/OSI-Schichtmodells greifen (von der Applikationsschicht bis hin zur Übertragungsschicht).
Die Anforderungen nach Datensicherheit und Ausfallsicherheit ergeben sich aus den fast-Anwendungen, die hautsächlich im Bereich der Steuerung und Industrieautomatisierung liegen. Dabei müssen die Sicherheitskonzepte mit den Kommunikationskonzepten der agilen Cloud so verwoben werden, dass sie nicht zur Latenzerhöhung und Energieeffizienzminderung beitragen. Der Abtausch von Latenz, (spektraler und Energie-) Effizienz und Sicherheit, bei gleichzeitiger Optimierung aller, ist ein Hautaugenmerk von fast cloud. In Zusammenarbeit mit mehreren Industriepartnern wird der sozio-ökonomische Einfluss von fast cloud untermauert, da es nicht nur um Spitzenforschung, sondern auch um die Vermarktung von Teilkonzepten von fast cloud geht.

Resource allocation techniques for future wireless communication networks

Projektverantwortlicher:	Prof. Dr.-Ing. Eduard A. Jorswieck Prof. Amir Leshem
Mitarbeiter:innen:
Förderung:	GIF
Laufzeit:	January 2015 - December 2017

The project "Resource allocation techniques for future wireless communication networks" is a cooperative research project of the TU Dresden and the Bar Ilan University in Ramat Gan, founded by the German-Israeli Foundation for Scientific Research and Development (G.I.F.). It covers the solution of resource allocation problems both in the centralised as well as in the distributed way. Within the first project period, mainly SISO systems are investigated in terms of precoding, centralised and distributed optimisation and implementation. The second project period contains two research paths. The first one is focussed on the design of (large-scale) MIMO systems, whereas the second one deals with the design of relay networks and includes cooperative as well as non-cooperative solutions.

Saturn − Sensor-Systeme mit Echtzeit Connectivity

Projektverantwortlicher:	Prof. Dr.-Ing. Eduard A. Jorswieck
Mitarbeiter:innen:	Dipl.-Ing. Carsten R. Janda
Förderung:	Sächsische AufbauBank (SAB)
Laufzeit:	October 2015 - September 2017

The goals of the SATURN project are exploration and testing of innovative generation of electronic systems. These systems provide Tactile Intelligent Systems (TIS) with novel ways of interaction and networking. Key enabling technologies foreseen to provide such services are innovative sensor systems, and real-time connectivity. Some of the market and applications that can benefit from such systems are:
• Internet of Things (IoT) applications
• Robotic applications
• “Green” automotive
Such applications demand strict connectivity requirements, which include:
• Extremely low latency
• Massive heterogeneity
• Very high reliability
• Support of massive amount of sensors/actuators
• Very high security requirements

Within this project, our group researches the aspects of generation of key bits by physical layer security for encryption – here a few different approaches are possible depending on the available hardware and he communication environment, i.e. the channel characteristics – as well as the authentication of devices, Wiretap-Coding and the calculation of secure and reliable transmission rates.
For SATURN, we will focus mainly on possibilities regarding the generation of key bits out of the characteristic of the communication channel. The goal is to agree on a key, which is uniformly distributed without leaking any information to the eavesdropper. Mathematically, this goal can be described by the probability, that the keys generated by Alice and Bob do not match, by the mutual information between the observations at Alice’ and Bob’s terminal and the knowledge acquired by Eve, and the distance of the key distribution and the uniform distribution. If the goal is achieved, the key can be used for one-time pad encryption without having exchanged the corresponding keys in advance. The key generation might be done sequentially. In this case, we talk about “Sequential Key Distillation”. The key generation process can be divided into different phases, randomness sharing, advantage distillation, information reconciliation and privacy amplification. In this project, the different steps of sequential key distillation will be implemented and demonstrated.

Multiton-Audiometer − Entwicklung eines hochauflösenden multitonalen Audiometers für die individuell anpassbare Therapie multitonaler und rauschartiger Tinnituserkrankungen

Projektverantwortlicher:	Prof. Dr.-Ing. habil. Adolf Finger
Mitarbeiter:innen:	Dipl.-Ing. Dipl.-UWT Matthias Lippmann
Förderung:	BMWi "Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand" KMU innovativ Medizintechnik
Laufzeit:	May 2015 - April 2017

Es sollen Ergebnisse aus den Voruntersuchungen zur Rausch-Tinnitus- Behandlung auf der Basis von Pseudo- Rauschsignalen gerätetechnisch umgesetzt werden. Für die neu entwickelten Verfahren Erzeugung von Rausch-Kompensationssignalen auf der Basis abgetasteter und digital gefilterter Pseudo Noise (PN-)Signale, ist die Anpassung an die hochauflösende Audiometerfunktionalität durchzuführen. Zur Beherrschung der Komplexität der PN-Kompensations-Signale ist eine geeignete Dialog-Software für die Gerätebedienung zu entwickeln, die eine zeitoptimale, adaptive Einstellung der PN-Signal-Parameter gestattet. Das Ziel besteht in der Entwicklung eines auf Mikrocontroller basierenden Gerätes, welches es Patienten ermöglicht tonalen Tinnitus und Rausch-Tinnitus nach Vorgabe des Arztes auch zu Hause zu therapieren. Ferner besteht die Aufgabe das Gerät mit erweiterten Funktionalitäten auszustatten, um einen Dialog mit dem Arzt-System zu ermöglichen. Die Praxistauglichkeit soll durch repräsentative Messungen und Tests in Vorbereitung der Gerätezulassung von allen Projektpartnern erprobt werden.

RESET − Erreichbare Raten, Effiziente Sendeverfahren und Signalverarbeitung für das Broadcast Multihop-Netzwerk

Projektverantwortlicher:	Prof. Dr.-Ing. Eduard A. Jorswieck
Mitarbeiter:innen:	Dipl.-Ing. Johannes Richter
Förderung:	DFG
Laufzeit:	July 2011 - April 2017

In zukünftigen Mobilfunksystemen werden kooperative Sende- und Empfangstechniken in Kombination mit intelligenten Mehrantennensystemen eingesetzt, um Sendeleistung zu sparen und Zuverlässigkeit und spektrale Effizienz zu erhöhen. Im Projekt wird ein typisches Beispiel eines Broadcast Multihop-Netzwerkes in einem ganzheitlichen Cross-Layer Ansatz auf der Übertragungs- und der Vielfachzugriffsschicht optimiert. Dabei werden neue Werkzeuge und Methoden aus der Informationstheorie und der Signalverarbeitung benutzt, entwickelt und kombiniert. Für das grundlegende Element der Interferenznetzwerke, den Interferenzkanal, werden neue Techniken zur Erhöhung der spektralen Effizienz vorgeschlagen: Die asymmetrische Signalisierung in Kombination mit Interferenz-Alignment liefert neue Voraussetzungen für Sendestrategieoptimierung und Ressourcenallokation. Erweiterte Konstellationen in Raum, Zeit und Frequenzbereich bieten neue Dimensionen für die Systemoptimierung. Um die Gewinne durch diese neuen Ansätze umzusetzen, werden diese im Projekt mit leistungsfähigen Verfahren der Sendeoptimierung verknüpft und gemeinsam für ein beispielhafte Netzwerktopologie, nämlich das Broadcast Multihop-Netzwerk optimiert. Erste idealisierte Beispiele versprechen signifikante Leistungssteigerungen.

MASSAI − Massive MIMO Ultra-Effiziente Übertragung

Projektverantwortlicher:	Prof. Dr.-Ing. Eduard A. Jorswieck
Mitarbeiter:innen:	Dipl.-Ing. Hans-Georg Engler
Förderung:	DFG
Laufzeit:	April 2015 - February 2017

Wireless communications with more than 100 Gbit/s can be achieved by a very high spectral efciency, at high carrier frequencies and large bandwidths. In this project, a frequency range of 57–63 GHz and a spectral eciency of 15 bit/s/Hz using multi-antenna systems with more than 100 antennas at both the transmitter and the receiver (multiple-input multiple-output, MIMO) will be considered. Due to the large bandwidth of 6 GHz a very ecient and simple baseband signal processing technique has to be provided. For example, QPSK modulation on eight parallel spatial multiplexed data streams is sucient to realize a spectral eciency of up to 16 bit/s/Hz.
In theory, the achievable spectral eciency scales linearly with the minimum number of antennas at the transmitter and the receiver, respectively. However, in the implementation of large antenna arrays the following two eects can occur and limit the theoretical result: (i) spatial correlation and (ii) coupling of the antennas. Moreover, operating hundreds of antennas simultaneously including the RF frontend at the transmit and receive side of a massive MIMO communication system is not energy ecient. Consequently, a novel design approach to that kind of systems is required.
This project is intended to fundamentally investigate the feasibility of a system as proposed above. Thereto, a unied model for the spatial correlation and the antenna coupling is going to be induced interdisciplinary from eld theory and propagation modeling of high frequency technology to stochastic MIMO channel matrices for signal processing and information theory. Also, fundamental limits of the achievable bandwidth eciency in the target scenario will be derived, taking into account the channel, the antenna characteristics, the available signal processing capabilities in the space, time, and frequency domain, and the channel information — coherent compared to non-coherent. This can be done by using methods of the random matrix theory and the majorization theory. Further, measurements will be taken in the frequency range 57–63 GHz – subdivided into bands of 2 GHz width – to develop a stochastic channel and antenna model. Field simulations will provide a realistic model of the coupling between the elements of the entire antenna array.
Finally, theoretical results, measured and simulated data are going to be used to suggest a system design that provides the following features: (i) an innovative antenna design for massive MIMO systems, (ii) an optimal and sub-optimal energy-efficient transceiver design that achieves a bandwidth efficiency of 15 Bit/s/Hz, (iii) channel measurements with the new designs and verication of achievable rates, (iv) practical validation by data transmission and receiver side bit error rate evaluation using an oine data processing.
Altogether, this project will provide both a theoretical contribution to the fundamental limits of massive MIMO systems and a practical design for the 100 Gbit/s wireless data transmission.

CEMRIN − Competitive resource allocation for Energy efficiency Maximization in Relay-assisted Interference wireless Networks

Projektverantwortlicher:	Dr. Alessio Zappone
Mitarbeiter:innen:
Förderung:	DFG
Laufzeit:	October 2012 - May 2016

Die Ressourcenvergabe in drahtlosen Mobilfunknetzwerken erfolgt traditionell durch Lösung eines Optimierungsproblems für die erreichbare Rate oder die Bitfehlerraten. Neuerdings wird die Energieeffizienz auf der Übetragungsschicht berücksichtigt, weil zum einen durch das exponentielle Wachstum der Anzahl der verwendeten Mobilfunkgeräte die Bedeutung des nachhaltigen Wachstums steigt, und zum anderen der Bedarf nach Verlängerung der Batterielebensdauer in mobilen Endgeräten steigt. Das Interesse an Techniken zur Ressourcenvergabe, die den Abtausch zwischen hoher Datenrate und effizienter Verwendung der Batterie und Energie berücksichtigen, wächst. Ein vielversprechender Ansatz, die Energieeffizienz in einem drahtlosen Netzwerk zu erhöhen, besteht im Einsatz von Relay-Stationen. Tatsächlich ist Relaying eine akzeptierte Technik, um Leistungsfähigkeit und Abdeckung von drahtlosen Netzen zu erhöhen, d.h. den Mobilteilnehmern eine gewünschte Zielperformanz mit geringerem Energieverbrauch zu erlauben. Weniger Sendeleistung führt zu weniger Interferenz an den mobilen Empfängern − besonders wertvoll in interferenz-begrenzten Netzwerken − und verbessert damit die Energieeffizienz.

Das Ziel der ersten Projektphase besteht in der Analyse und dem Entwurf von neuen Strategien und Methoden, die die Energieeffizienz von drahtlosen Interferenznetwerken, die durch Relays unterstützt werden, optimieren. Algorithmen zur Ressourcenvergabe, die den Einsatz der Relays optimal ausnutzen werden entwickelt. Das Hauptaugenmerk liegt auf dem Szenario mit Wettbewerb der Teilnehmer um die Netzwerkressourcen. Dieses Modell erlaubt eine verteilte Ressourcenvergabe. Kooperative Lösungen werden auch berücksichtigt und als Maßstab für die Effizienz der nicht-kooperativen Ansätze verwendet.

Die zweite Phase des CEMRIN-Projektes verfolgt zwei Hauptziele. Zuerst wird der Abtausch zwischen Wettbewerb und Kooperation bezüglich energieeffizienter Ressourcenallokation in drahtlosen relay-unterstützten Interferenznetzwerken untersucht. Kooperative Algorithmen sind bekannt für ihre beträchtlichen Gewinne hinsichtlich der globalen Netzwerk-Performanz, aber im Vergleich zu den konkurrenzbetonten Algorithmen benötigen sie mehr Overhead in der Implementierung. Deshalb wollen wir basierend auf den Ergebnissen der ersten Phase des Projekts, neue Verfahren zu Ressourcenallokation in relay-unterstützten Interferenznetzwerken entwerfen, die eine Balance zwischen Leistungsfähigkeit und Overhead finden. Dazu optimieren wir den Grad der Kooperation an den beteiligten Knoten und betrachten auch Szenarien, in denen nur partielle oder statistische Kanalkenntnisse bekannt sind. Faire Ressourcenallokationen, die minimale Dienstgüteanforderungen für jeden Teilnehmer unterstützen, werden ebenfalls untersucht. Schließlich wird das Projekt den Leistungsverbrauch, der für die Rückkanäle und Overhead-Informationen in der Implementierung der entworfenen Algorithmen benötigt wird, mit einkalkulieren. Das zweite Hauptziel besteht darin, den Einfluss von energie-effizienten Techniken auf energie-sammelnde (energy harvesting; EH) relay-unterstützte drahtlose Interferenznetzwerke zu charakterisieren. Es ist bekannt, dass die Verwendung von erneuerbaren Energiequellen in diesen Netzwerkeen nicht nur klare und signifikante ökologische Vorteile besitzt, sondern dass man dadurch theoretisch auch in der Lage ist, Geräte unendlich lange mit Energie zu versorgen. Allerdings stimmt das nur, wenn die Ausgabe der erneuerbaren Energiequellen zu jedem Zeitpunkt den Energiebedarf der Geräte deckt. Das ist nicht immer wahr, da jede erneuerbare Energiequelle von Natur aus zufällig und schwer vorherzusagen ist. Deshalb ist es wichtig, dass sobald Energie aufgesammelt wurde, diese mit der größtmöglichen Effizienz zu verwenden, da nicht bekannt ist, wann wieder neue Energie eingesammelt werden kann. Daher wird das Projekt den günstigen Einfluss der bereits entwickelten energie-effizienten Techniken, sowohl kooperative als auch konkurrenzbetonte, auf die EH relay-unterstützten drahtlosen Interferenznetzwerke untersuchen und quantifizieren. Weiterhin wird das Projekt auch Szenarien mit heterogenen Energiequellen betrachten, d.h. den Fall untersuchen, in dem verschiedene Knoten des Netzwerks durch verschiedene erneuerbare Energiequellen versorgt werden, und damit den Einfluss von Korrelation zwischen verschiedenen Energiequellen auf die Algorithmen zur Ressourcenvergabe bestimmen. Für beide Hauptziele des Projekts liegt der Fokus auf mehrantennen- und mehrträgerrelayunterstützten Interferenznetzwerken, und die Ressourcen sind Sendeleistungen, Beamforming-Vektoren, Empfangsfilter, Unterträger und Relay-Verstärkungsfaktoren.

ONEMORE − Optimierung von nicht-regenerativem MIMO Relaying

Projektverantwortlicher:	Prof. Dr.-Ing. Eduard A. Jorswieck
Mitarbeiter:innen:	Dr. Cong Sun
Förderung:	DFG
Laufzeit:	February 2015 - February 2016

UCIMA − User Centric Interference Management in Wireless Networks

Projektverantwortlicher:	Prof. Dr.-Ing. Eduard A. Jorswieck
Mitarbeiter:innen:	Dr.-Ing. Fei Shen
Förderung:	DFG SPP COIN
Laufzeit:	March 2010 - January 2016

We aim to investigate an user centric interference management perspective of resource allocation strategies. In our system the users have the possibility to manipulate the system objective by falsely reporting their individual preference for utilities. We shall utilize tools from mechanism design, implementation theory and social choice and analyze this problem from an information theoretic point of view to obtain resource allocation strategies for wireless systems. These resource allocation strategies shall possess the properties of nonmanipulation of the system, system spectral efficiency and non-dictatorial behaviour for all users in the system. The centralized and decentralized implementation of these strategies or outcome rules is studied in terms of complexity, feedback overhead, and performance.

DIWINE − Dense Cooperative Wireless Cloud Network

Projektverantwortlicher:	Prof. Dr.-Ing. Eduard A. Jorswieck
Mitarbeiter:innen:	Dipl.-Ing. Hrjehor Mark Dr. Ka Ming (Zuleita) Ho Dr. Pin-Hsun Lin Dr.-Ing. Christian Scheunert
Förderung:	EU
Laufzeit:	January 2013 - December 2015
Webseite:	http://diwine-project.eu

The DIWINE project implements the concept of wireless multi-terminal and multi-node communications using a Dense Cooperative Wireless Cloud Network (DIWINE) with massively interacting distributed physical layer infrastructure. The DIWINE cloud paradigm attacks the problem of complicated multi-node/relay networks where the traditional orthogonal separation of physical resources and correspondingly huge upper layer signalling/routing overhead proves to be highly inefficient and also causes large throughput delays, proportional to the number of nodes involved. The traditional approach depends critically on centralised control and the processing behaviour of terminal (i.e. source/destination) nodes requires a significant knowledge of the overall system state.

The above stated problems are solved in DIWINE by two core principles:

1. DIWINE allocates as much of the overall functionality traditionally performed at upper layers (routing, centralised control) to the cooperative, distributed and self-organised massively interacting network aware PHY layer − the cloud.
2. DIWINE defines a uniform terminal PHY interface which does not require global system state/structure knowledge at source/destination terminals. All the implications of the system state and structure are handled purely inside the cloud.

PROPHYLAXE − Providing Physical Layer Security for the Internet of Things

Projektverantwortlicher:	Prof. Dr.-Ing. Eduard A. Jorswieck
Mitarbeiter:innen:	Dr.-Ing. Sabrina Engelmann Dr.-Ing. Anne Wolf
Förderung:	BMBF
Laufzeit:	March 2013 - August 2015
Webseite:	http://www.ict-prophylaxe.de/

Im Rahmen des PROPHYLAXE-Projektes soll ein alternatives Konzept zur Schlüsselerzeugung auf "Internet der Dinge"-Szenarien angewendet werden, das insbesondere für kleine eingebettete Knoten geeignet ist. Der Ansatz basiert auf der Nutzung der Reziprozität des Funkkanals durch Sender und Empfänger. Hierbei werden Eigenschaften des Übertragungskanals von Sender und Empfänger geschätzt und daraus ein nur Sender und Empfänger zugänglicher symmetrischer Schlüssel erzeugt. Die Herausforderung besteht darin, sowohl die Schlüsselgleichheit (ggf. durch ein öffentliches Protokoll) als auch eine hinreichende Schlüssellänge (d. h. mit ausreichender Entropie) zu erreichen. In der praktischen Umsetzung greift der eingebettete Knoten z. B. über eine spezielle Schnittstelle auf die in der physikalischen Übertragungsschicht aus Kanalschätzwerten generierten Schlüssel zu. Die neuartigen Ergebnisse von PROPHYLAXE werden exemplarisch umgesetzt und in Form eines Proof-of-Concept schwerpunktmäßig für die Anwendungsdomäne der Gebäudevernetzung und -automatisierung realisiert.

HAEC A03 (Phase I) − Network Coding for Wireless and Wired Onboard and Backplane Communication

Projektverantwortlicher:	Prof. Dr.-Ing. Eduard A. Jorswieck
Mitarbeiter:innen:	Dr.-Ing. Christian Scheunert Dipl.-Ing. Johannes Richter Dr.-Ing. Bho Matthiesen
Förderung:	DFG SFB 912
Laufzeit:	July 2011 - June 2015
Webseite:	http://tu-dresden.de/sfb912

The project applies the novel network coding paradigm to improve spectral and energy efficiency in onboard and backplane communication. Building linear combinations of symbols or packets transmitted over the network links on the chip will significantly improve the throughput and the energy efficiency. Additionally, the performance can be further improved by choosing the beamforming vectors for the wireless links carefully in order to design the underlying graph structure of the network. Thus, one goal is to maximize the min-cut max-flow value to all receivers by joint network code and beamforming design. In this project, we will study the fundamental behavior of the relationship between beamforming and network coding. The long-term vision of the project is to enable a joint-optimization of routing, network coding, beamforming and processing algorithms in the HAEC box.

HAEC A08 (Phase I) − Secure Network Coding for Board-to-Board Communication

Projektverantwortlicher:	Prof. Dr.-Ing. Eduard A. Jorswieck Dr.-Ing. Elke Franz
Mitarbeiter:innen:	Dr.-Ing. Sabrina Engelmann Dipl. Inf. Stefan Pfennig Dr.-Ing. Sebastian Clauß
Förderung:	DFG SFB 912
Laufzeit:	July 2011 - June 2015
Webseite:	http://tu-dresden.de/sfb912

Information security is more than ever a major concern in electronic communication systems. As the envisioned HAEC Box will be realized to a great extent by wireless technology, it is especially prone to eavesdroppers outside as well as inside the box. In order to enable any security-critical applications at the box, the hardware needs to provide a basis for security.

Secure unicast communication is standard in today’s systems. In multicast scenarios using the novel network coding paradigm it is not. Moreover, by our knowledge there are still no qualified results on the question of how much one has to pay for a certain level of security in such networks. For energy efficient systems this can be answered by providing a certain ratio of energy to level of security. The aim of the project is to provide such a ratio for energy-efficient onboard and backplane communication under certain constraints.

SREX − Secure Remote EXecution

Projektverantwortlicher:	Prof. Dr.-Ing. Eduard A. Jorswieck
Mitarbeiter:innen:	Dipl.-Ing. Carsten R. Janda
Förderung:	ESF
Laufzeit:	May 2013 - December 2014
Webseite:	http://tu-dresden.de/die_tu_dresden/fakultaeten/fakultaet_informatik/sysa/se/srex

Ziel der Nachwuchsforschergruppe SREX ist die Integration existierender Techniken und die Entwicklung neuer Methoden zur sicheren Ausführung von Anwendungsprogrammen in fremdadministrierten und bis zu einem gewissen Grad sogar als feindselig anzunehmenden Systemen. Angelehnt an das Exzellenzcluster Center for Advancing Electronics Dresden (cfAED) und in enger Zusammenarbeit mit diesem, jedoch mit komplementärer Zielstellung, wird SREX:

* die Anwendungsausführung mit Hilfe von neuen Daten- und Kontrollflusskodierungstechniken beobachtbar machen, sodass Änderungen am Anwendungsprogramm, seinen Daten und zum Teil auch Hardwarefehler in den berechneten Ergebnissen erkannt werden;
* die Ausführungsumgebung, deren korrekte Funktion für die Absicherung von Anwendungen unabdingbar ist, hinsichtlich ihrer Anfälligkeit gegen Hardware-Fehler und möglicher Schutzmechanismen untersuchen;
* den Zugriff auf Anwendungsdaten durch Dritte mit Hilfe neuer Ansätze verhindern; und
eine sichere Kommunikation mit der Umgebung, anderen Anwendungen und den Nutzern ermöglichen.

Durch diesen Ansatz wird es möglich, kritische Daten und Anwendungen in fremden Rechenzentren aber auch auf privaten Endgeräten sicher auszuführen.

ACROPOLIS − Advanced Coexistence Technologies for Radio Optimisation in Licensed and Unlicensed Spectrum

Projektverantwortlicher:	Prof. Dr.-Ing. Eduard A. Jorswieck
Mitarbeiter:innen:	Dr.-Ing. Jing Lv
Förderung:	EU
Laufzeit:	October 2010 - September 2013
Webseite:	http://www.ict-acropolis.eu

The vision of the ACROPOLIS consortium is to integrate European research efforts in the domains of cooperative and cognitive communications such that coexistence and capabilities of future networks operating both in the licensed and open spectrum bands can be significantly increased. The key issue here is the pooling of our knowledge on flexible radios, coexistence methods, cognitive radio technologies, and also regulatory and economical issues, in order to facilitate harmonised and interdisciplinary joint research and roadmapping.

SAPHYRE − Sharing Physical Resources

Projektverantwortlicher:	Prof. Dr.-Ing. Eduard A. Jorswieck
Mitarbeiter:innen:	Dr.-Ing. Christian Scheunert Dr.-Ing. Shuying Shi
Förderung:	EU
Laufzeit:	January 2010 - December 2012
Webseite:	http://www.saphyre.eu

This is our vision: (i) to show how voluntary sharing of physical and infrastructure resources enables a fundamental, order-of-magnitude gain in the efficiency of spectrum utilisation; (ii) to develop the enabling technology that facilitates such voluntary sharing; and (iii) to determine the key features of a regulatory framework that underpins and promotes such voluntary sharing.

In current wireless communications, radio spectrum and infrastructure are typically used such that interference is avoided by exclusive allocation of frequency bands and employment of base stations. SAPHYRE will demonstrate how equal-priority resource sharing in wireless networks improves spectral efficiency, enhances coverage, increases user satisfaction, leads to increased revenue for operators, and decreases capital and operating expenditures.
SAPHYRE aims at developing new approaches to make better use of the spectrum resources that are available for mobile communication services. Development will be focussed on new principles and enabling technology for resource sharing in wireless networks, specifically for sharing of spectrum and infrastructure.
The main topics emphasised in the SAPHYRE project are: Selforganising infrastructure sharing, new adaptive spectrum sharing models, efficient autonomous co-ordination, and high spectral efficiency.
SAPHYRE will develop novel physical layer techniques, including network and interference aware modulation/coding, multiantenna, spatial scheduling, multi-hop, and relay co-operative transmission, leading to a high spectral efficiency for wireless communications.
The common background is that different users can all gain from a collective approach, if they voluntarily share the spectrum between them. But also operators will earn increased revenue by spectrum and infrastructure sharing due to a higher quality of the services they can offer. Furthermore, the SAPHYRE project will show how the different options for making more efficient use of spectrum resources will fit within the regulatory frameworks as they currently exist and recommendations will be made assisting ongoing regulation processes, which changes in the regulatory framework would be required or beneficial in order to provide optimal opportunities for the identified innovations.

SAPHYRE’s main objectives can be summarised as follows:

* SAPHYRE will analyse and develop new adaptive spectrum sharing models by a generalised cross-layer and cross-disciplinary approach.
* SAPHYRE will propose and analyse efficient co-ordination mechanisms which require as less regulation as possible (to counteract selfish, malicious users). In particular in sharing scenarios, incentive based design is applied in order to reduce regulatory complexity.
* SAPHYRE will develop a framework for infrastructure sharing to support a quality of service (QoS) with sufficiently wide carrier bandwidths and competition between different operators.
* SAPHYRE will develop modern and novel physical layer techniques, including MIMO, SDMA, multi-hop, relay cooperative transmission which lead to high spectral efficiency.

The physical resource sharing problems are interdisciplinary and require input from regulatory and political bodies, business and market experts, and communication and network engineers.

PHYSEC − Netzwerksicherheit auf der Übertragungsschicht

Projektverantwortlicher:	Prof. Dr.-Ing. Eduard A. Jorswieck
Mitarbeiter:innen:	Dr.-Ing. Sabrina Engelmann
Förderung:	DFG
Laufzeit:	January 2009 - December 2012

Im Projekt PHYSEC soll gezeigt werden, dass eine sichere Kommunikation in Mobilfunksystemen allein durch den Einsatz von Verfahren auf der Übertragungsschicht möglich ist. Die Nachteile herkömmlicher Sicherheitsverfahren werden damit überwunden und es wird ein Paradigmenwechsel von Sicherheitskonzepten auf höheren Schichten hin zu Sicherheit auf der Übertragungsschicht vollzogen. Um ein funktionierendes Systemkonzept zu entwickeln, müssen zuerst die theoretischen Grundlagen und Grenzen der Sicherheit auf der Übertragungsschicht verstanden werden. Daher ist ein Zwischenschritt die Berechnung der Sicherheitskapazität für verschiedene Mobilfunkszenarien. Basierend auf diesen Ergebnissen, werden die optimalen Sendestrategien entwickelt. Das Konzept der Helfer in Abhörkanalen muss eingehend untersucht werden, da solche Szenarien ganz natürlich in modernen ad-hoc Systemen auftauchen. Schließlich ist die Sicherheitskapazitat nur eine mögliche Nutzenfunktion. Weiterhin sollen Alternative wie zum Beispiel die garantierte Sicherheitskapazität oder der Sicherheits-MSE definiert und analysiert werden.

Zum Schluss soll ein Systemkonzept entwickelt werden, welches zeigt, wie die sende- und empfangsseitige Signalverarbeitung funktioniert, wie durch implizites oder explizites Feedback die dafür notwendige Kanalinformation zugänglich gemacht wird, wie Sendesignalverarbeitung und Codierung zusammenarbeiten und wie vermeintliche Helfer dezentralisiert die sichere Kommunikation verbessern. Abschließend wird eine numerische Systemsimulation durchgeführt, um die Machbarkeit zu demonstrieren.

UWB4WSN − Ultra-Wideband Kommunikation in drahtlosen Sensornetzwerken: Cross-Layer Optimierung

Projektverantwortlicher:	Prof. Dr.-Ing. Eduard A. Jorswieck
Mitarbeiter:innen:	Dr.-Ing. Martin Mittelbach
Förderung:	DFG SPP UKoLoS
Laufzeit:	September 2008 - November 2012

Im Projekt wird ein Szenario analysiert, in dem ein analoger physikalischer Prozess (Temperatur, Druck, Vibration, chemische Konzentration) oder eine davon abgeleitete Größe (Detektion von Gefahren oder Objekten) über ein größeres Areal überwacht wird. Für die benötigte Datenerfassung, -abtastung, -verarbeitung und -übertragung wird ein UWB-basiertes drahtloses Sensor-Netzwerk (WSN) mit einer großen Anzahl von Sensoren und einer zentralen Verarbeitungseinheit, "fusion center", eingesetzt. Das WSN ist kosten-, leistungs- und komplexitätsbeschränkt und daher wird die UWB-Kommunikation als Übertragungstechnik verwendet, die außerdem gute Lokalisierungseigenschaften bereitstellt. Das Ziel des Projektes ist es, den gesamten Rekonstruktionsprozess genau und effizient durchzuführen.

Im Gegensatz zur aktuellen Forschung untersucht das Projekt die Leistungsfähigkeit des Gesamtsystems inklusive aller seiner Bestandteile und berücksichtigt dabei deren praktische Beschränkungen. Das Hauptziel des Projektes ist die Entwicklung einer Rate-Distortion Theorie, welche sowohl den Einfluss der Abtastung und Quantisierung als auch den Einfluss des Mehrfachzugriffs und der UWB-Schwundkanäle berücksichtigt. Mittels Methoden der Abtasttheorie wird die Klasse der physikalischen Prozesse und Signalverarbeitungs-Operationen charakterisiert, welche eine stabile Rekonstruktion der überwachten Werte oder Funktionen unter Quantisierungs- und Übertragungsfehlern, erlaubt. Mit Methoden der Informations- und Kommunikationstheorie werden die Grenzen der kohärenten und nicht-kohärenten Ein- und Mehrteilnehmer UWB-Übertragung mit den UWB-spezifischen Aspekten, wie korrelierter Streuung oder verschiedenen Schwundkanalstatistiken, berechnet. Durch gemeinsame Optimierung der Datenerfassung und Kommunikation wird eine schichtübergreifende Optimierung des Gesamtsystems erzielt. Ein weiteres Ergebnis des Projektes sind Werkzeuge für Systementwickler, die Sensor-Platzierung, Sendestrategien und auch Rekonstruktionsmethoden beinhalten.

MIRA − Optimierung der physikalischen Schicht für die Multiband Impulse Radio UWB Architektur

Projektverantwortlicher:	Prof. Dr.-Ing. habil. Adolf Finger
Mitarbeiter:innen:	Dr.-Ing. Rainer Moorfeld
Förderung:	DFG SPP UKoLoS
Laufzeit:	October 2006 - August 2012

Im Projekt MIRA (eingebunden im Schwerpunktprogramm UKoLoS der DFG) erfolgt eine auf OOK basierende neuartige und detaillierte Analyse der Interferenzrobustheit einer Multiband Impuls Radio UWB Architektur. Dabei wird die Wirkung unterschiedlicher Störarten auf die Leistungsfähigkeit eines Energiedetektors analytisch unter idealisierten Systemannahmen beschrieben. In diesem Zusammenhang soll aus der Abhängigkeit zwischen system- und interferenzspezifischen Parametern eine empfängerseitige Optimierung eines Prozessgewinns durchgeführt werden. Daraus werden Schlussfolgerungen bezüglich optimalen Systemkonfigurationen sowie Integrationszeiten getroffen. Durch eine anschließende Erweiterung der Systemannahmen unter Berücksichtigung realer Einflüsse sollen Aussagen über die Modifizierungen der optimalen Systemkonstellationen sowie die statistische Charakterisierung verschiedener Störarten gemacht werden. Die analytischen Ergebnisse werden anschließend für verschiedene Störszenarien verifiziert. Gleichzeitig können sie für eine einfache kombinierte Störunterdrückung herangezogen werden. In diesem Zusammenhang sollen mehrere Techniken zur Stördetektion analysiert und verifiziert werden.

Des Weiteren soll die Leistungsfähigkeit der Multiband Impuls Radio Architektur gesteigert werden. Ergebnisse der ersten Phase des Projekt MIRA zeigten die stark unterschiedliche Leistung der einzelnen Subbänder. Dies wird durch die frequenzabhängige Freiraumdämpfung und durch schmalbandige Störer verursacht. Um das Potential ausschöpfen zu können, soll in einem weiteren Schritt die Modulation erweitert werden. Aufgrund der einfachen Struktur des Energiedetektors sind die Möglichkeiten begrenzt. Power und Bitloading Algorithmen sollen dann die Leistung und das Modulationsalphabet für jedes Subband dynamisch anpassen. In der Literatur bekannte Algorithmen sollen dabei auf die Multiband Impuls Radio Architektur angepasst, analysiert und optimiert werden. Hierzu muss auch die Kanalschätzung angepasst werden, damit alle notwendigen Parameter für den Power und Bitloading Algorithmus zur Verfügung stehen. Der ausgewählte Algorithmus soll auch gleichzeitig die Möglichkeit bieten schmalbandige Störer zu erkennen, Leistung und Modulationsart anzupassen, oder falls notwendig, dass gestörte Subband ganz deaktivieren.

Abschließend soll die Flexibilität und Leistungsfähigkeit der vorgeschlagenen Architektur unter verschiedenen Regulierungen demonstriert werden.

RESGAME − Spieltheoretische Ressourcenvergabe in drahtlosen interferenzgestörten Netzwerken

Projektverantwortlicher:	Prof. Dr.-Ing. Eduard A. Jorswieck
Mitarbeiter:innen:	Dr.-Ing. Rami Mochaourab
Förderung:	DFG
Laufzeit:	May 2009 - May 2012

Eine große Anzahl von Diensten, Apparaten und Anwendungen ist schrittweise in den drahtlosen Bereich migriert. Obwohl das Mobiltelefon immer noch das populärste Endgerät darstellt, teilen sich mittlerweile viele auch andere Geräte mit neuen Technologien wie zum Beispiel WiMax, ZigBee, RFID u.a. das drahtlose Einsatzgebiet. Durch Sensor und Adhoc-Netzwerke werden in der Zukunft drahtlose Geräte genauso ubiquitär wie Laternen auf unseren Straßen. Die Anzahl der Mobilfunkteilnehmer ist ebenfalls stark angestiegen. Die große Zahl dieser Teilnehmer und ihrer assoziierten Dienste erhöht den Druck auf die Mobilfunk-Dienstleister, ihre drahtlosen Netzwerke besser zu verstehen, zu steuern und auszunutzen. Fragen nach Dienstgüte, Zufriedenheit der Kunden und den bevorzugten Diensten werden häufig in der Literatur diskutiert. Trotzdem mangelt es an brauchbaren Abbildungen zwischen den Ressourcen auf der Übertragungsschicht und den Leistungsmerkmalen, wie zum Beispiel “average revenue per user” (ARPU) oder einfachen Fragen “Mit welcher Ausfallwahrscheinlichkeit können wie viele Teilnehmer gleichzeitig von einem Anbieter unterstützt werden, wenn eine bestimmte Nutzenfunktion verwendet wird?”.

Im Projekt werden zuerst die fundamentalen Grenzen von allgemeinen interferenz-gestörten Netzwerken unter verschiedenen Annahmen über die Art und Qualität der Kooperation der Netzwerkteilnehmer studiert. Die wichtigsten Parameter von solchen Netzwerken werden hergeleitet und verschiedene Abbildungen vom Parameterraum auf den Nutzen/Kostenraum untersucht. Schließlich werden Konzepte und Verfahren aus der nicht-kooperativen und kooperativen Spieltheorie verwendet, um die Vergabe von Ressourcen auf diesen Räumen zu optimieren, d.h. um Leistungs-, Frequenz-, und Sendestrategie-Kontrolle zentral oder verteilt optimal durchzuführen. Mittels der kooperativen Spieltheorie kann die Ressourcenvergabe auf ein stochastisches Verhandlungsspiel (bargaining game) zurückgeführt werden, in dem eine Strategie gefunden werden kann, die einen Gleichgewichtszustand in den Verhandlungen erreicht.

CoolCellular − Energieeffiziente Netzarchitekturen und Scheduling-Algorithmen

Projektverantwortlicher:	Prof. Dr.-Ing. Eduard A. Jorswieck
Mitarbeiter:innen:	Dipl.-Phys. Zhijiat Chong
Förderung:	ESF SAB
Laufzeit:	August 2009 - January 2012

Das Projekt "Energieeffiziente Netzarchitekturen und Scheduling-Algorithmen" ist ein Teilvorhaben des Projekts Cool Cellular im Rahmen der Spitzencluster-Initiative Cool Silicon. Es wird vom Vodafone Stiftungslehrstuhl Mobile Nachrichtensysteme und vom Lehrstuhl für Theoretische Nachrichtentechnik der Technischen Universität Dresden getragen. Es umfasst die Entwicklung von Optimierungswerkzeugen zur Bestimmung von Netzarchitekturen mit minimalem Energieverbrauch und die Erarbeitung von kanal- und energieangepassten Scheduling-Algorithmen. Die Herausforderungen bestehen in der Berücksichtigung der Energiekomponente in der Modellierung, der Charakterisierung des Energieverbrauchs von Netzarchitekturen und in der Integration der Dimension "Energie" in die auf der Spieltheorie basierenden Analyse der Ressourcenvergabe in Mobilfunknetzen mithilfe kooperativer und nichtkooperativer Ansätze. Dabei werden einerseits Kenntnisse gewonnen, inwiefern eine Planung und Optimierung von zellularen Mobilfunknetzen mithilfe unterschiedlicher Basisstationstypen (speziell mit geringem Stromverbrauch und demnach geringer Reichweite) aus Sicht der Energieeffizienz durchführbar und welches Einsparpotential gegenüber herkömmlichen Ansätzen erzielbar ist. Andererseits wird der Entwurf von energieeffizienten Scheduling-Algorithmen Aufschluss über Parameter geben, die von der Empfängerseite über den Feedbackkanal der Basisstationsseite zur Verfügung gestellt werden müssen und welche Energieeinsparungen durch die neuen Übertragungsverfahren erreicht werden können.

DLC − Delay-Limited Communication − Entwurf und Analyse von optimalen Übertragungsverfahren für verzögerungszeit-sensitiven Datenverkehr über drahtlose Mehrwege-Schwundkanäle

Projektverantwortlicher:	Prof. Dr.-Ing. Eduard A. Jorswieck
Mitarbeiter:innen:	Dr.-Ing. Rami Mochaourab
Förderung:	DFG
Laufzeit:	June 2007 - May 2009

Zukünftige drahtlose Übertragungssysteme der vierten und folgenden Generationen werden Dienste anbieten, die sehr hohe Ansprüche an die Verzögerungszeiten und die Zuverlässigkeit bei der Kommunikation stellen. Bei verzögerungszeit-sensitiven Multimedia-Daten muss eine Mindestanzahl von erfolgreich dekodierten Paketen bereits auf der physikalischen Übertragungsschicht innerhalb einer endlichen und festen Zeitspanne garantiert werden. Demgegenüber stellt sich der Mobilfunkkanal - der zeit- und frequenzselektive Schwundkanal - als sehr karges und unzuverlässiges Übertragungsmedium dar. Daraus ergibt sich zum einen die Frage nach der Steuerung der benötigten Cross-Layer-Optimierung. Zum anderen müssen die Qualtiy-of-Service-Anforderungen in informationstheoretische Maße übersetzt, integriert und modelliert werden. Der traditionelle Ansatz zum Entwurf und zu der Analyse von Übertragungsverfahren betrachtet gewöhnlich mittlere Performanzkriterien, wie die mittlere Fehlerrate, die mittlere Kapazität, oder die Ausfallwahrscheinlichkeiten. Im Gegensatz zur klassischen Informationstheorie gibt die Delay-Limited Kapazität an, wie viel Information in jedem Zustand des Schwundkanals garantiert fehlerfrei übertragen werden kann. Um Latenzzeit-Vorgaben zu erfüllen, muss der Sender seine Sendestrategie adaptiv an die jeweilige Kanalsituation anpassen. Bisher ist bekannt, dass eine Erfüllung von strikten Latenzzeit-Vorgaben unter mittlerer Leistungsbeschränkung im flachen Rayleigh-Schwundkanal nicht möglich ist, die Delay-Limited Kapazität ist Null. Durch geschicktes Ausnutzen von zusätzlichen Freiheitsgraden, wie zum Beispiel mehrere Sende- und Empfangsantennen oder Frequenzselektivität, kann allerdings eine Rate größer als Null garantiert werden. Mehrantennensysteme haben sich als fester Bestandteil zukünftiger Mobilfunksysteme etabliert und es wird viele zeitsensitive Dienste wie etwa multimediale Spiele mit harten Delay-Anforderungen geben. Daher sollen im Projekt informationstheoretische und kommunikationstheoretische Grundlagen für den verzögerungszeit-sensitiven Mobilfunkdatenverkehr, die erreichbare Übertragungsrate und die Qualität unter zugesicherter Latenzzeit untersucht werden. Dabei werden optimale Sendestrategien unter Leistungsbeschränkungen und unter Vorgabe der maximalen Verzögerungszeit sowie der minimalen Performanz entwickelt. Der Einfluss der stochastischen Kanalparameter auf die erreichbare Delay-Limited Leistung wird ebenfalls charakterisiert. Schließlich werden nützliche Hinweise auf konkrete Verfahren und Techniken zur Realisierung von zukünftigen Mobilfunksystemen mit nicht-elastischem Verzögerungszeit-kritischem Datenverkehr erwartet.

ALEUK − Analyse von alternativen Empfängerkonzepten für die Ultra-Wideband Kommunikation

Projektverantwortlicher:	Prof. Dr.-Ing. habil. Adolf Finger
Mitarbeiter:innen:	Dr.-Ing. Christian Scheunert Dr.-Ing. Martin Mittelbach
Förderung:	DFG
Laufzeit:	September 2005 - February 2009

Seit der erfolgreichen Einführung der drahtlosen Kommunikation mittels Mobiltelefonen ist ein stetig wachsendes Interesse an vergleichbaren Techniken für verschiedene Einsatzgebiete zu verzeichnen. Derzeit sind Begriffe wie Wireless Local Area Network (WLAN) oder Bluetooth (BT) in aller Munde. Eine Folge dieser Entwicklung ist die immer knapper werdende Ressource Frequenz, wie beispielsweise die Versteigerung der UMTS-Lizenzen im Jahr 2000 zeigte. Somit müssen neue Wege beschritten werden, um diesen Engpass zu regulieren.

Bei ALEUK wird eine technisch mögliche Lösung für dieses Problem im Mittelpunkt stehen. Sie beruht auf der Anwendung extrem breitbandiger Übertragungstechniken wie Ultra-Wideband (UWB). Aufgrund der ihr zu Grunde liegenden Funktionsweise ist der gleichzeitige Betrieb mehrerer UWB-Geräte im gleichen Frequenzbereich möglich. Eine Anwendung dieser Technik besteht im Einsatz sehr kurzzeitiger Impulse.

Forschungen der letzten Jahre haben jedoch gezeigt, dass sich der ursprüngliche Ansatz zur Umsetzung zugehöriger Empfangstechniken als technisch schwierig erweist. Somit gilt es, alternative Konzepte zu erarbeiten.

Die geplanten Arbeiten konzentrieren sich auf dieses Aufgabengebiet. Dabei geht es um die Frage, wie leistungsfähig alternative Empfängerstrukturen unter gegebenen physikalischen Randbedingungen arbeiten. Als Ergebnis der geplanten Arbeitsschritte ist die Klassifizierung der betrachteten Empfängerstrukturen, bezüglich theoretisch erreichbarer Datenübertragungsraten, vorgesehen.

PULSERS Phase II − Pervasive Ultra-wideband Low Spectral Energy Radio Systems

Projektverantwortlicher:	Prof. Dr.-Ing. habil. Adolf Finger
Mitarbeiter:innen:	Prof. Dr.-Ing. Sven Zeisberg Dipl.-Ing. Axel Schmidt Dipl.-Ing. Dirk Pannicke Dipl.-Ing. Thomas Schulze Dr.-Ing. Abdur Rahim Dipl.-Ing. Hrjehor Mark
Förderung:	EU
Laufzeit:	January 2006 - June 2008

BONSEI − Blockcodes für Multiträgersysteme mit niedrigem Scheitelfaktor

Projektverantwortlicher:	Prof. Dr.-Ing. habil. Adolf Finger
Mitarbeiter:innen:	Dr.-Ing. Kai-Uwe Schmidt
Förderung:	DFG
Laufzeit:	February 2006 - January 2008

Im Forschungsprojekt werden nachrichtentechnische Systeme betrachtet, bei denen eine orthogonale Transformation im Sender und im Empfänger durchgeführt wird. Im Besonderen sind das "Orthogonales Frequenzmultiplex" (OFDM) und "Multicode Codemultiplex" (MC-CDMA). Beide Systemansätze spielen eine Schlüsselrolle in der Entwicklung von modernen Funknetzwerken.

Das prinzipielle Problem bei nachrichtentechnischen Systemen mit inhärenter orthogonaler Transformation ist, dass das Sendesignal ein relativ großes Verhältnis von Spitzenleistung und mittlerer Leistung (das so genannte PAPR) aufweist. Der Grund hierfür liegt darin, dass viele (teilweise mehr als 1000) orthogonale Basissignale einzeln moduliert werden und das Summensignal übertragen wird. Das stellt einen hohen Anspruch an die Dimensionierung der analogen Bauelemente im Sender und im Empfänger. Oftmals wird hier ein Kompromiss zwischen Kosten und Wirkungsgrad der Bauelemente und Verzerrung des Signals eingegangen.

Im Forschungsprojekt wird ein äußerst eleganter Ansatz zur Lösung dieses Problems verfolgt. Es werden Fehlerschutzcodes untersucht, die neben guten Korrektureigenschaften auch ein niedriges PAPR der Sendesignale garantieren. Das heißt, neben Minimaldistanz und Coderate ist das PAPR eines Codes (definiert als das maximale PAPR über alle Codewörter) ein weiteres Dimensionierungskriterium.

IBOC − In Band On Channel

Projektverantwortlicher:	Prof. Dr.-Ing. habil. Adolf Finger
Mitarbeiter:innen:	Dr.-Ing. habil. Hartmut Hiller Dipl.-Ing. Jochen Ertel Dipl.-Ing. Axel Schmidt Dr.-Ing. Rainer Moorfeld Dr.-Ing. Anne Wolf
Förderung:	Rohde & Schwarz FTK GmbH
Laufzeit:	January 2006 - December 2007

IBOC (In Band On Channel) stellt ein digitales Hörrundfunksystem dar, welches in den USA entwickelt wurde und sich dort in der Einführungsphase befindet. Es wird unter dem Markennamen HD-Radio vertrieben. Mittels eines fließenden Überganges von analog zu digital soll damit in Zukunft der klassische FM- und AM-Rundfunk ersetzt werden. Die Senderfrequenzen bleiben erhalten. IBOC stellt ein OFDM-System dar. In der Übergangsphase (hybrider Modus) wird das zunächst bestehen bleibende analoge Signal durch zwei digitale OFDM-Seitenbänder ergänzt. Mittels dieser erfolgt eine zusätzliche robustere digitale Übertragung des Haupt-Audioprogrammes sowie die Übertragung weiterer digitaler Zusatz-Audioprogramme und Datendienste.

Das Projekt beinhaltet die Erstellung von Studien, welche sich mit IBOC im FM-Bereich (hauptsächlich hybrider Modus) befasst. Schwerpunkte liegen dabei auf der Analyse des IBOC-Standards, auf Betrachtungen zur Implementierung eines Sendesystems sowie auf theoretischen Untersuchungen zum Ausbreitungs- und Störverhalten benachbarter Sender.

INDOOR − Galileo/GPS Indoor Navigation & Positionierung

Projektverantwortlicher:	Prof. Dr.-Ing. habil. Adolf Finger
Mitarbeiter:innen:	apl. Doz. Dr.-Ing. habil. Hans-Jörg Thierfelder Dr.-Ing. Anne Wolf Dr.-Ing. Rainer Moorfeld Dipl.-Ing. Hrjehor Mark
Förderung:	DLR / BMBF
Laufzeit:	October 2006 - June 2007

Satellitennavigationssignale bilden die Grundlage für ein Bündel neuer technologischer Lösungen, für die ein erheblicher und stark wachsender Bedarf im Bereich der individuellen Nutzungen, der gewerblichen Anwendung und zur Erfüllung öffentlicher Aufgaben sicherheitspolitischer, administrativer und serviceorientierter Art gesehen wird. Unter den neuen technologischen Herausforderungen für GPS/GALILEO-Empfangssysteme ist insbesondere die Fähigkeit zur Positionierung und Navigation innerhalb von Gebäuden (INDOOR) zu nennen.

Ziele der am Lehrstuhl durchgeführten Arbeiten des Verbundprojektes INDOOR sind die Untersuchung und Beschreibung des Einflusses verschiedener Materialien auf die Signalausbreitung und die Ableitung eines Transmissionsmodells als Grundlage für Ray-Tracing-Verfahren und Kanalmodelle sowie die Verifikation des Transmissionsmodells durch Messungen unter realen Bedingungen.

Für die Dämpfung und Verformung von Signalen im L-Band infolge des Durchdringens von Wänden soll ein möglichst einfaches aber vielseitiges Transmissionsmodell entwickelt werden. Dies geschieht im Wesentlichen mittels geeigneter Simulationsverfahren, die es gestatten, den Einfluss verschiedener Materialien auf die Signalausbreitung zu untersuchen, wobei auch komplexe innere Strukturen berücksichtigt werden können. Die Ergebnisse sollen dann anhand von Messungen mit typischen, in der Gebäudekonstruktion verwendeten Materialien verifiziert werden. Das Transmissionsmodell bildet schließlich die Grundlage zur Entwicklung von verbesserten Kanal- und Mehrwegemodellen.

Blauzahn − Bluetooth-Transponder

Projektverantwortlicher:	Prof. Dr.-Ing. habil. Adolf Finger
Mitarbeiter:innen:	Dipl.-Ing. Michael Benedix Dipl.-Ing. Thomas Schulze
Förderung:	AiF
Laufzeit:	April 2004 - March 2006

Automatische Identifikation wird heutzutage mehr und mehr mit Hilfe der RFID-Technologie umgesetzt. Sie birgt aber auch einige Mängel, die den Einsatz in einigen Bereichen der Praxis verhindern oder erschweren. Auf der Anbieterseite existiert eine Vielzahl von Transponderherstellern, Peripheriegeräteentwicklern und Systemintegratoren, die auf eigene Systementwicklungen setzen.
Standardisierungsbemühungen bezogen sich bisher nur auf einige wenige Anwendungsgebiete. Eine Kompatibilität aller auf dem Markt angeboten Komponenten (Transponder, Schreib-/Lesegeräte, Schnittstellen) eines RFID-Systems ist noch nicht gegeben. Vielmehr gibt es Insellösungen, die nur von einem Unternehmen verwendet werden.
Unter Zuhilfenahme der standardisierten, ausgereiften und leistungsfähigen Technologie Bluetooth könnten Lösungen für die dargestellten Problemfelder der RFID-Technologie gefunden werden. Die heute bekannten und erfolgreichen Einsatzgebiete von Bluetooth in Mobiltelefonen, Computern und vielen anderen Geräten könnten auf Produktions- und Logistikanwendungen ausgeweitet werden, in denen der Einsatz der Bluetooth-Technologie einen völligen Neuigkeitscharakter hat.

Der Grundgedanke des Projektes ist es, die RFID- durch die Bluetooth-Technologie zu ersetzen und Möglichkeiten innerhalb logistischer, produktionstechnischer und sicherheitsrelevanter Anwendung aufzuzeigen und zu überprüfen. Der zu entwickelnde Bluetooth-Transponder soll schließlich zu Identifikationszwecken als Applikation an Produkten, Fertigwaren oder Ladungsträgern eingesetzt werden.

PULSERS − Pervasive Ultra-wideband Low Spectral Energy Radio Systems

Projektverantwortlicher:	Prof. Dr.-Ing. habil. Adolf Finger
Mitarbeiter:innen:	Prof. Dr.-Ing. Sven Zeisberg Dr.-Ing. Rainer Moorfeld Dr.-Ing. Kai-Uwe Schmidt Dipl.-Ing. Axel Schmidt Dipl.-Ing. Holger Hösel Dipl.-Ing. Dirk Pannicke Dipl.-Ing. Hrjehor Mark Dr.-Ing. Martin Mittelbach
Förderung:	EU
Laufzeit:	January 2004 - December 2005

Das Ziel von Pulsers ist es, einen Beitrag zur Realisierung der Vision "optimal verbunden an jedem Ort zu jeder Zeit" zu leisten. Dies soll durch wissenschaftliche Untersuchungen und durch innovative Entwicklung von drahtlosen Systemen und Architekturen für kurze Distanzen auf Basis der Ultra-Wideband (UWB) Übertragungstechnik erreicht werden. Zum einen sollen dafür neue Konzepte für die physikalische Übertragungsschicht (PHY) und die Media Access Control (MAC) Struktur erarbeitet werden und zum anderen Hard- und Softwareplattformen bereitgestellt werden, welche einen großen Bereich an Einsatzgebieten abdecken.

UCAN − Ultra-wideband Concepts for Ad-hoc Networks

Projektverantwortlicher:	Prof. Dr.-Ing. habil. Adolf Finger
Mitarbeiter:innen:	Prof. Dr.-Ing. Sven Zeisberg Dr.-Ing. Christian Müller Dr.-Ing. Rainer Moorfeld Dipl.-Ing. Hrjehor Mark Dr.-Ing. Martin Mittelbach
Förderung:	EU
Laufzeit:	January 2002 - June 2005

Es wird ein Ultra-wideband (UWB)-System-Demonstrator entwickelt und hergestellt, der es ermöglicht, der es ermöglicht, das Konzept in der Praxis zu testen. Dazu werden alle Aspekte eines funktionierenden UWB- Systems untersucht. Dies schließt die Kanalmodellierung, Koexistenzuntersuchungen, den PHY, die MAC und die Netzwerklayer mit ein. Als zukünf-tige Komponente von 4G-Infrastrukturen wird Ad-hoc Funktionalität und Positionierung demonstriert. Am Lehrstuhl werden die Aspekte Demodulation, Synchronisation und Systemtest bearbeitet sowie Anwendungssoftware entwickelt.

HPS − Hochpräziser Signalgenerator

Projektverantwortlicher:	Prof. Dr.-Ing. habil. Adolf Finger
Mitarbeiter:innen:	Dipl.-Ing. Holger Hösel
Förderung:	AiF, ASCOTA-IT GmbH
Laufzeit:	November 2003 - February 2005

Ziel des Projekts war die Entwicklung, der Aufbau und die messtechnische Untersuchung eines hochpräzisen Signalgenerators, der in der medizinischen Hörakustik verwendet werden soll. Auf der Basis eines digitalen Signalprozessors und entsprechender Software werden zwei präzise digitale Sinussignale erzeugt und nach Digital-Analog-Wandlung ausgegeben. Die Steuerung des Generators erfolgt über eine serielle Schnittstelle von einem PC aus. Durch eine entsprechende PC-Software mit komfortabler grafischer Oberfläche kann die Einstellung der Frequenz, der Amplituden und der Phasenlagen der abgegebenen Signale mit hoher Genauigkeit vorgenommen werden.

FMZ − Frequenzmultiplexe Zugsteuerung

Projektverantwortlicher:	Prof. Dr.-Ing. habil. Adolf Finger
Mitarbeiter:innen:	apl. Doz. Dr.-Ing. habil. Hans-Jörg Thierfelder
Förderung:	Bombardier Transportation GmbH
Laufzeit:	October 2004 - January 2005

Auf der Grundlage eines Systems zur frequenzmultiplexen Zugsteuerung für Personenzüge wird u.a. der Zustand der Türen der einzelnen Wagen erfasst und nach einer analogen und digitalen Signalverarbeitung dem Triebfahrzeugführer signalisiert. Im Rahmen der durchgeführten Arbeiten wurden Möglichkeiten zur Erhöhung der Sicherheit u.a. auch bei Fehlbedienungen theoretisch und messtechnisch untersucht.

BroadWay − BroadWay

Projektverantwortlicher:	Prof. Dr.-Ing. habil. Adolf Finger
Mitarbeiter:innen:	Prof. Dr.-Ing. Jens Schönthier Dr.-Ing. Kai-Uwe Schmidt Dipl.-Ing. Dirk Pannicke
Förderung:	EU
Laufzeit:	January 2002 - December 2004

Das Ziel von BroadWay besteht in der Definition, Entwicklung und Demonstration von Schlüsselkomponenten eines hybriden Dual-Frequenz-Systems, welches zum einen auf der sehr spektral effizienten OFDM- Technologie des bei 5 GHz arbeitenden Systems HIPERLAN/2 basieren soll. Zum anderen soll eine innovative, voll-"ad-hoc"-fähige Erweiterung bei 60 GHz ("HIPERSPOT") entstehen, die mit einem neuartigen und robusteren modifizierten Mehrträger-Übertragungsverfahren ("Pseudo-Random-Prefix OFDM") ausgestattet sein soll. Die Motivation für das Projekt besteht in einer Entlastung des 5-GHz-Frequenzbandes in dichtbesiedelten Zentren und Wirtschaftsräumen, u.a. durch Nutzung gerichteter Antennen, eines nicht lizenzpflichtigen Frequenzbandes und selbstorganisierender Arbeitsweisen. Ein nahtloser Übergang zwischen den beiden Frequenzbereichen (5 und 60 GHz) soll ermöglicht werden. HIPERSPOT basiert auf Hardware-Erweiterungen von HIPERLAN/2, um eine Rückwärts-Kompatibilität mit 5-GHz-WLANs zu sichern. Wesentliche Elemente sind auch Forschung und Entwicklung auf dem Gebiet integrierter 5 GHz und 60 GHz QMMIC-HF-Bausteine auf HEMT-Basis und die Demonstration selbstorganisierender Multihop-Netzwerke.

Die TU Dresden ist neben der Mitarbeit am gesamten Systementwurf wesentlich am Arbeitspaket 3 "Advanced Baseband Extensions" beteiligt. Arbeitsschwerpunkte dabei sind die Entwicklung der Parameter der physikalischen Übertragungsschicht von HIPERSPOT, die Entwicklung geeigneter 60-GHz-Kanalmodelle, die Untersuchung neuer Schutzintervall-Inhalte auf ihre Eignung hinsichtlich Synchronisation und Kanalschätzung. Baugruppen von HIPERLAN/2 sind an das neue System anzupassen und Kernelemente sollen in einem Demonstrator implementiert und untersucht werden. Bei all diesen Arbeiten besteht insbesondere eine enge Kooperation mit dem Forschungszentrum Paris von Motorola.

SWSN − Smart Wireless Sensor Network

Projektverantwortlicher:	Prof. Dr.-Ing. habil. Adolf Finger Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. Gerhard Fettweis Prof. Dr.-Ing. habil. Klaus Kabitzsch
Mitarbeiter:innen:	Prof. Dr.-Ing. Jörg Vogt Dipl.-Ing. Hrjehor Mark Dipl.-Ing. Falk Gründling
Förderung:	Asahi Kasei Corporation
Laufzeit:	April 2001 - December 2003

Im Rahmen dieses Projekts wird gemeinsam mit dem Stiftungslehrstuhl Mobile Nachrichtensysteme und dem Lehrstuhl für Technische Informationssysteme am Entwurf eines drahtlosen Sensornetzwerks gearbeitet. Der Auftraggeber für das Projekt ist die japanische Firma Asahi Chemical Industry Co. Ltd. Schwerpunkte des Projekts sind Arbeiten auf den Gebieten der Basisbandsignalverarbeitung, Kanalcodierung, Datenintegrität und der Kommunikationsprotokolle. Das Ziel des Projekts ist die Entwicklung eines intelligenten Sensornetzwerks für Gebäude. Dies beinhaltet neue Herausforderungen im Vergleich zu drahtgebundenen Systemen. Ein wesentlicher Unterschied ist die Notwendigkeit der Stromversorgung der Sensoren mit Batterien. Um die Lebensdauer der Sensoren zu maximieren, ist es notwendig, den Stromverbrauch so effizient wie möglich zu gestalten.

whyless.com − whyless.com

Projektverantwortlicher:	Prof. Dr.-Ing. habil. Adolf Finger
Mitarbeiter:innen:	Prof. Dr.-Ing. Sven Zeisberg Dipl.-Ing. Hrjehor Mark Dr.-Ing. Christian Müller Dr.-Ing. Ahmad Idriss Dr.-Ing. Martin Mittelbach
Förderung:	EU
Laufzeit:	January 2001 - December 2003

Entwickelt wird eine offene Plattform für mobile Funkdienste. Dazu werden neben der physikalischen Übertragungsschicht (PHY) insbesondere neue Konzepte der Netzwerkverwaltung und Ressourcenverteilung sowie daraus resultierende Wirtschaftlichkeitsmodelle betrachtet. Innerhalb des Projektes werden am Lehrstuhl Eigenschaften und Leistungsfähigkeit einer auf Ultra-wide band (UWB) basierenden PHY untersucht.

WIND-FLEX − WIND-FLEX

Projektverantwortlicher:	Prof. Dr.-Ing. habil. Adolf Finger
Mitarbeiter:innen:	Dipl.-Ing. Michael Benedix Dipl.-Ing. Jochen Ertel
Förderung:	EU
Laufzeit:	January 2000 - December 2003

Zielstellung des Projektes WIND-FLEX ist der Systementwurf und der Aufbau eines Demonstrators für adaptive und rekonfigurierbare Modems mit Bitraten von bis zu 100 Mbps für Single Hop Ad Hoc Indoor-Netzwerke im 17 GHz Frequenzbereich, bei denen eine geringe Mobilität erforderlich ist.

Die Arbeiten am IfN umfassen die Entwicklung einer geeigneten Kanalcodierung und die Implementierung der dafür erforderlichen Algorithmen. Das Prinzip von Bit Interleaved Coded Modulation wurde hier in Verbindung mit Turbo Codes ausgewählt. Die Leistungsfähigkeit dieses Verfahrens wurde mit Hilfe einer am Lehrstuhl speziell entwickelten Software simulativ untersucht und mit anderen Verfahren verglichen. Weiterhin erfolgte die Implementierung und der Test aller Algorithmen in der Hardware- Beschreibungssprache VHDL. Aufgrund der hohen Anforderungen an Geschwindigkeit und Flexibilität der einzelnen Module war dabei ein hoher Parallelisierungsaufwand Voraussetzung.

M-NOR − Multi-Network Optimising Router

Projektverantwortlicher:	Prof. Dr.-Ing. habil. Adolf Finger
Mitarbeiter:innen:	Dr.-Ing. habil. Hartmut Hiller apl. Doz. Dr.-Ing. habil. Hans-Jörg Thierfelder Dipl.-Ing. Holger Hösel Dipl.-Ing. Axel Schmidt Dipl.-Ing. Torsten Wojan
Förderung:	ESA / ESTEC
Laufzeit:	September 2001 - September 2002

Für die Sicherstellung der optimalen Funktion von Multimedia-Anwendungen ist ein koordiniertes Zusammenwirken mehrerer terrestrischer und Satelliten-Netzwerke für die unterschiedlichen Datenraten und Datenarten erforderlich. Die statische und auch dynamische Auswahl der jeweils optimalen Netzwerke kann durch einen Multi Network Optimising Router (M-NOR) erfolgen, der zwischen den verfügbaren Netzwerken und den Nutzern der Multimedia-Anwendung eingeschleift wird. Ziel der Arbeiten ist die Realisierung eines Demonstrators zum Nachweis der M-NOR-Funktionalität an Hand wichtiger Grundfunktionen.

3G − 3rd Generation Mobile Station & Base Station Protocol Tester

Projektverantwortlicher:	Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. Gerhard Fettweis Prof. Dr.-Ing. habil. Adolf Finger
Mitarbeiter:innen:	Dipl.-Ing. Jochen Ertel
Förderung:	Rohde & Schwarz GmbH & Co. KG
Laufzeit:	February 1999 - December 2001

Dieses Projekt wird zusammen mit der Professur Mobile Nachrichtensysteme bearbeitet. Das Ziel der Entwicklung ist die Realisierung von Basisbandalgorithmen für einen Mobil- und Basisstationstester der dritten Mobilfunkgeneration (IMT-2000). An der Professur Theoretische Nachrichtentechnik werden hierfür Algorithmen für Kanalcodierung, Interleaving und Multiplexing hinsichtlich Implementierung untersucht. Dabei liegt der Schwerpunkt in einer hardwareeffizienten Umsetzung unter Berücksichtigung spezieller Anforderungen an das Testsystem.

EW − Elektronischer Wasserzähler mit Funk-Meßdatenübertragung im 868 MHz ISM-Band

Projektverantwortlicher:	Prof. Dr.-Ing. habil. Adolf Finger
Mitarbeiter:innen:	Dipl.-Ing. Holger Hösel
Förderung:	Siemens AG, Landis & Staefa electronic GmbH
Laufzeit:	November 2000 - September 2001

Das Ziel der Arbeiten war die Realisierung der Impulsabtastung von GMR-Sensor-Signalen zur Erfassung der Drehbewegung eines mit Permanent-Magneten ausgestatteten Flügelrads des Zählers. Im Rahmen des Projektes wurden analoge Schaltungsteile entworfen sowie ein Algorithmus zur Signalerfassung entwickelt und in Mikrocontroller- Software implementiert. Im Vordergrund standen dabei die extremen Anforderungen an den Leistungsbedarf der analogen Schaltungsteile von wenigen Mikro-Watt und ein energieeffizienter Algorithmus-Entwurf. Der Nachweis der Funktion der Schaltungsteile und Software erfolgte durch einen Versuchsaufbau.

In Zusammenarbeit mit der IRK Dresden wurde eine Antennenentwicklung für das Sendemodul des Zählers durchgeführt.

BOT-I − Broadcast Online TV − BOT Inserter

Projektverantwortlicher:	Prof. Dr.-Ing. habil. Adolf Finger
Mitarbeiter:innen:	Dipl.-Ing. Jens Bertram Dr.-Ing. habil. Hartmut Hiller Dipl.-Ing. Holger Hösel Prof. Dr.-Ing. Jens Schönthier Dipl.-Ing. Axel Schmidt Dipl.-Ing. Torsten Wojan
Förderung:	Rohde & Schwarz GmbH & Co. KG
Laufzeit:	April 2000 - March 2001

Mit BOT (Broadcast Online TV) wurde eine Zusatzdatenübertragung für das Fernsehen mit einer flexiblen Datenrate bis ca. 150 kbit/s entwickelt, getestet und auf der IFA '95 und der IFA '97 präsentiert. (Auftraggeber: Deutsche Telekom AG). Im Rahmen einer Zusammenarbeit mit der DT AG, der Firma MET@BOX AG Hildesheim und der Firma Rohde & Schwarz FTK GmbH wird professionelle Soft- und Hardware für den Regelbetrieb bereitgestellt. Die BOT-Empfangs-Technologie konnte mit den Settop-Boxen der Firma MET@BOX AG den Massenmarkt erreichen. Der Entwicklungssupport für einen BOT-Inserter stellt im Rahmen der umfassenden Forschungs- und Entwicklungslinie BOT einen weiteren Schritt zur Bereitstellung kommerzieller Sende und Empfangstechnik zur digitalen Zusatzdatenübertragung in analogen Fernsehkanälen dar.

VK − Verlustfreie Kompression und Übertragung von Bilddaten für satellitengestütztes Verkehrsmonitoring

Projektverantwortlicher:	Prof. Dr.-Ing. habil. Adolf Finger
Mitarbeiter:innen:	apl. Doz. Dr.-Ing. habil. Hans-Jörg Thierfelder Dr.-Ing. Ahmad Idriss
Förderung:	Haushalt
Laufzeit:	January 2000 - December 2000

Ziel der Arbeiten sind Untersuchungen zur optimalen Vorverarbeitung von Bilddaten einer Erdbeobachtungskamera an Bord eines LEO-Satelliten für das Verkehrsmonitoring. Es wurden wesentliche Teile eines Programmsystems geschaffen, das es ermöglicht, Verfahren zur verlustfreien Komprimierung der Daten von Bildausschnitten hinsichtlich der erreichbaren Kompressionsraten und der Anfälligkeit auf Bitfehler bei der Datenkommunikation zu untersuchen.

IMT2000 − Baseband Modem IMT-2000

Projektverantwortlicher:	Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. Gerhard Fettweis Prof. Dr.-Ing. habil. Adolf Finger
Mitarbeiter:innen:	Prof. Dr.-Ing. Jörg Vogt Dr.-Ing. Kalyan Koora
Förderung:	Asahi Chemical Industrie Co., Ltd.
Laufzeit:	October 1997 - December 2000

Dieses Projekt wurde zusammen mit der Professur Mobile Nachrichtensysteme bearbeitet. Das Ziel der Entwicklung ist ein Basisband-Chip für die nächste Mobilfunkgeneration (IMT 2000). An der Professur Theoretische Nachrichtentechnik werden hierfür Algorithmen für die Kanalkodierung untersucht. Dabei liegt der Schwerpunkt in einer hardwareeffizienten Umsetzung der standardisierten Codierungsverfahren, wobei die fortlaufenden Aktualisierungen und Änderungen im Standardisierungsprozess eine besondere Herausforderung darstellten.

ASTRON − Study Transport Applications, Part Telecommunications

Projektverantwortlicher:	Prof. Dr.-Ing. habil. Adolf Finger
Mitarbeiter:innen:	apl. Doz. Dr.-Ing. habil. Hans-Jörg Thierfelder Dr.-Ing. Ahmad Idriss
Förderung:	EU JRC - Space Applications Institute
Laufzeit:	January 2000 - July 2000

Im Rahmen der Studie, die unter Federführung des Instituts für Automatisierungstechnik der TU Dresden entstand, wurden mögliche Szenarien kommerziell nutzbarer Informationssysteme für den Strassen-, Luft- und Seeverkehr erarbeitet, die auf Synergieeffekten zwischen satellitengestützter Kommunikation, Navigation und Erdbeobachtung aufbauen. Schwerpunkt der Arbeiten am Institut für Nachrichtentechnik waren dabei Untersuchungen zur satellitengestützten Kommunikation.

VQS − Videoquellensteuerung

Projektverantwortlicher:	Prof. Dr.-Ing. habil. Adolf Finger
Mitarbeiter:innen:	Dr.-Ing. habil. Hartmut Hiller Dipl.-Ing. Jens Bertram Prof. Dr.-Ing. Jens Schönthier Dipl.-Ing. Torsten Wojan
Förderung:	Kadsoft Computer GmbH Freital / AiF
Laufzeit:	March 1999 - June 2000

Das Ziel der Gemeinschaftsentwicklung ist ein PC-gestütztes System zum programmgesteuerten Ablauf von TV-Sendebeiträgen für kleinere und lokale TV-Programmanbieter im städtischen und regionalen Bereich. Im Ergebnis der Entwicklungsarbeiten werden Tools zur Erstellung von TV-Programm-abläufen, zur Archivierung von TV-Programmbeiträgen und Verwaltung nutzbarer analoger und digitaler Videoquellen sowie zur Steuerung des automatischen Programmablaufes von TV-Beiträgen entstehen. Ein umfangreicher Test eines Prototypen-Geräteensembles wird die praxisrelevante Nutzbarkeit der Entwicklung sicherstellen.

IBUT-ONE − ISDN BOT User Trial - Phase ONE

Projektverantwortlicher:	Prof. Dr.-Ing. habil. Adolf Finger Dipl.-Ing. M. Biedermann
Mitarbeiter:innen:	Dr.-Ing. habil. Hartmut Hiller Dipl.-Ing. Hrjehor Mark Dipl.-Ing. Ricco Walter
Förderung:	EU
Laufzeit:	January 1999 - June 2000

Machbarkeitsstudie zu Akzeptanz und einer möglichen Einführung des Broadcast Online TV. Nachdem ein positives professionelles Gutachten vorlag wurden eine Vielzahl potentieller Interessenten kontaktiert, aus denen die vielversprechendsten für die nachfolgende Phase ausgewählt wurden.

IBUT − ISDN-BOT User Trial

Projektverantwortlicher:	Dipl.-Ing. M. Biedermann Prof. Dr.-Ing. habil. Adolf Finger
Mitarbeiter:innen:	Dr.-Ing. habil. Hartmut Hiller Dipl.-Ing. Jens Bertram Dipl.-Ing. Hrjehor Mark Prof. Dr.-Ing. Jens Schönthier Dipl.-Ing. Ricco Walter Prof. Dr.-Ing. Sven Zeisberg
Förderung:	EU
Laufzeit:	January 1999 - June 2000

Aufbauend auf der Machbarkeitsstudie "IBUT-ONE" werden innerhalb des Projektes IBUT verschiedene technische Feldversuche zur Entwicklung eines Geschäftsmodells für eine kommerzielle Positionierung der Kombination Broadcast Online TV (BOT) und EURO-ISDN am Markt realisiert. Vermarktbarkeit und Betriebszuverlässigkeit der geplanten Anwendung im Bereich E-commerce/Tourismus werden in den Tests Dresden, Weimar, Berlin und im met@TV-Netzwerk nachgewiesen. Im Projekt arbeiten Partner aus Spanien und Griechenland (Inhalteanbieter) sowie Deutschland (Produzent/Nutzer, Lizenzgeber, Entwickler, Inhalteanbieter) erfolgreich zusammen.

LEO − Datenkommunikation mit LEO-Satelliten

Projektverantwortlicher:	Prof. Dr.-Ing. habil. Adolf Finger
Mitarbeiter:innen:	apl. Doz. Dr.-Ing. habil. Hans-Jörg Thierfelder Dr.-Ing. Ahmad Idriss
Förderung:	Haushalt
Laufzeit:	January 1999 - December 1999

Im Rahmen des Satellitenkollegs der TU Dresden wurden die Arbeiten an dem LEO-Satellitenprojekt "Satellitengestütztes Monitoring beweglicher Objekte" weitergeführt. Die Schwerpunkte lagen dabei auf den Gebiet der Datenkommunikation und umfaßten Beiträge zur Bilddatenvorverarbeitung und -komprimierung sowie zur Quellen- und Fehlerschutzcodierung.

KomSplit − Entwicklung eines Kombisplitters: ADSL- und ISDN-Splitter

Projektverantwortlicher:	Prof. Dr.-Ing. habil. Adolf Finger
Mitarbeiter:innen:	Dr.-Ing. habil. Hartmut Hiller Dipl.-Ing. Jens Bertram Dipl.-Ing. Axel Schmidt
Förderung:	Philips Multimedia Network Systems GmbH
Laufzeit:	January 1998 - December 1999

Im Rahmen der Untersuchungen wurden die Voraussetzungen für eine industrielle Fertigung von Kombisplittern für eine ADSL-Kommunikation auf vorhandenen ISDN- und POTS-Leitungen gelegt, wobei die neue Generation von ADSL-Chipsätzen Berücksichtigung fand.

InnoKolleg − Innovationskolleg "Kommunikationssysteme"

Projektverantwortlicher:	Prof. Dr.-Ing. habil. Adolf Finger
Mitarbeiter:innen:	Dipl.-Ing. Holger Hösel Prof. Dr. sc. techn. habil. Johannes Hübner Prof. Dr. sc. techn. habil. Heiko Kaluzni Prof. Dr. sc. techn. habil. Konstantin Kojucharow Dr.-Ing. Frank Poegel Prof. Dr. sc. techn. habil. Michael Riedel Prof. Dr. sc. techn. habil. Michael Sauer Prof. Dr. sc. techn. habil. Dirk Sommer Prof. Dr. sc. techn. habil. Branimir Stantchev Prof. Dr. sc. techn. habil. Jens Voigt Prof. Dr. sc. techn. habil. Jörg Wagner Prof. Dr. sc. techn. habil. Sven Zimmermann
Förderung:	DFG
Laufzeit:	September 1994 - December 1999

Beim Innovationskolleg „Kommunikationssysteme" handelt es sich um ein Förderprojekt der DFG für ein dienst-integrierendes Kommunikationssystem bei 60 GHz. Das System unterstützt mobile Anwendungen mit niedriger Datenrate und portable Anwendungen mit hoher Datenrate. Es wird ein Demonstrator aufgebaut; die Verbindung der Transponder mit der Basisstation erfolgt über Glasfaser. Innerhalb dieses Gemeinschaftsprojekts des gesamten Instituts für Nachrichtentechnik wird vom Lehrstuhl insbesondere die Kanalcodierung bearbeitet und die Funktion des „Sprechers" wahrgenommen.

HybSD-II − Hybrider Schalldämpfer II

Projektverantwortlicher:	apl. Doz. Dr.-Ing. habil. Hans-Jörg Thierfelder
Mitarbeiter:innen:	Dipl.-Ing. Achim Nahler Andreas Glatte Dipl.-Ing. Holger Hösel Guido Köppe
Förderung:	Volkswagen-Stiftung
Laufzeit:	November 1993 - December 1999

Ziel der Arbeiten ist die hybride Realisierung von Schalldämpfern mit hohen Dämpfungswerten bei geringen Abmessungen durch aktive Beeinflussung der akustischen Wandimpedanz des Kanals. Dazu muß der Kanal mit aktiven Kassetten, bestehend aus Mikrofon, Signalverarbeitungseinheit und Lautsprecher ausgekleidet werden.

Zu diesem interdisziplinären Thema wurden vom IfN folgende Beiträge geleistet:

* Entwicklung und Bau der Kassettenelektronik für den Betrieb einer Versuchsanlage mit 8 Absorberkassetten,
* Aufbau eines Signalgenerators auf Signalprozessorbasis für die Erzeugung von Pseudorausch- und Multisinussignalen für den Systemtest,
* Weiterentwicklung des Signalgenerators zum Meßsystem.

MEDIAN − Wireless Broadband CPN/LAN for Professional and Residential Multimedia Applications

Projektverantwortlicher:	Prof. Dr.-Ing. habil. Adolf Finger Prof. Dr.-Ing. habil. W. Nowak
Mitarbeiter:innen:	Dr.-Ing. Jörg Borowski Dr.-Ing. Veselin Brankovic Prof. Dr. sc. techn. habil. Konstantin Kojucharow Dr.-Ing. Jens Peupelmann Dipl.-Ing. Torsten Wojan Prof. Dr.-Ing. Sven Zeisberg Dr.-Ing. Kalyan Koora
Förderung:	EU
Laufzeit:	September 1995 - October 1999

Die erfolgreiche Realisierung des Hauptzieles des Projektes MEDIAN, die Entwicklung und Realisierung eines Funkübertragungssystems für Multimedia Anwendungen mit flexibler sehr hoher Datenrate (150 MBit/s Nutzdaten), konnte bereits im Juni 1999 auf dem ACTS Mobile Summit in Sorrento erstmals der Öffentlichkeit vorgestellt werden. In einer Projekterweiterung konnte der Demonstrator auf ein Mehrzellensystem ausgedehnt und die Zusam-menarbeit mit anderen breitbandigen Datenübertragungssystemen nachgewiesen werden. Das System MEDIAN basiert auf codierter orthogonaler Multiträger Modulation (COFDM), auf der breitbandigen Funkübertragung bei 61,2 GHz und auf der Kompatibilität zu einem breitbandigen ATM-Netzwerk. Vom IfN wurden wesentliche Beiträge zum digitalen und analogen Systementwurf der physikalischen Übertragungsschicht und zur Realisierung einzelner Hochfrequenz-Baugruppen geleistet. Die Projektarbeit erfolgte in enger internationaler Gemeinschaftsarbeit der Konsortiumspartner aus 6 EU-Ländern.

BOT-K − Endgeräteanschluß Metabox/BOT-Broadcastkanal

Projektverantwortlicher:	Prof. Dr.-Ing. habil. Adolf Finger
Mitarbeiter:innen:	Dr.-Ing. habil. Hartmut Hiller Dipl.-Ing. Jens Bertram Dipl.-Ing. Axel Schmidt Prof. Dr.-Ing. Jens Schönthier Dipl.-Ing. Torsten Wojan
Förderung:	Met@box AG
Laufzeit:	October 1998 - March 1999

Die Firma Met@box wird für eine Internet-Set-Top Box die zusätzliche Möglichkeit des BOT-Empfangs realisieren. Die TU Dresden hat für den BOT-Empfang die Überarbeitung der Schaltungstechnik einschließlich des Entwurfs und der Realisierung eines API durchgeführt. Im Ergebnis ist in technologischer Zusammenarbeit mit Metabox eine kostengünstige BOT-Einsteckkarte realisiert worden.

BOT − BOT − Broadcast Online TV

Projektverantwortlicher:	Prof. Dr.-Ing. habil. Adolf Finger
Mitarbeiter:innen:	Dr.-Ing. habil. Hartmut Hiller Dipl.-Ing. Jens Bertram Oliver Götting Dipl.-Ing. Holger Hösel Prof. Dr.-Ing. Jens Schönthier Dipl.-Ing. Axel Schmidt Dipl.-Ing. Ricco Walter Dipl.-Ing. Torsten Wojan
Förderung:	Deutsche Telekom AG
Laufzeit:	March 1993 - December 1998

Die Entwicklung eines Systems zur Zusatzdatenübertragung im analogen Fernsehen wird im Auftrag der Deutschen Telekom AG am Lehrstuhl TNT über einen langen Zeitraum vorangetrieben. Zunächst wird dabei die Einbettung der Zusatzdaten in das Bildsignal selbst untersucht, diese Möglichkeit wird aber wegen Problemen mit der Sichtbarkeit der Zusatzdatensignale und wegen zu geringer Datenraten später fallengelassen. Die Zusatzdaten können nunmehr in allen Teilen des FBAS- Signales eingetastet werden, die zur Bilddarstellung nicht benötigt werden. Dadurch wird das System sehr flexibel bezüglich der Störfestigkeit und der Datenrate (ca. 80 kbit/s in einem gewöhnlichen Fernsehsignal, bis zu 1,5 Mbit/s ohne Bildsignal). Erstmals vorgestellt wird das System auf der IFA'95. Zwischenzeitlich wechselt das System, das zunächst KBR (Kommunaler BildRundfunk) genannt wurde, den Namen und firmiert nun unter dem Begriff BOT (Broadcast Online TV). Auf der IFA'97 ist der Lehrstuhl erneut vertreten, wobei ein komplettes Übertragungssystem von der Dateneinspeisung im Datenservice-Center Norddeich der Deutschen Telekom AG über die Ausstrahlung der Daten von mehreren Berliner Fernsehtürmen bis zur Darstellung der Daten am PC demonstriert wird. Pilotversuche zum praktischen Einsatz von BOT laufen über viele Monate hinweg in Frankfurt/Main und über mehrere Jahre in Zusammenarbeit mit den Sendern n-tv und Dresden Fernsehen in Berlin bzw. Dresden. Daneben werden weitere Demonstrationen in Köln, Berlin und Weimar durchgeführt.

LEONARDO − LEONARDO DA VINCI Programm

Projektverantwortlicher:	Prof. Dr.-Ing. habil. Adolf Finger
Mitarbeiter:innen:	Dr.-Ing. habil. Hartmut Hiller Dipl.-Ing. Holger Hösel Dipl.-Ing. Hrjehor Mark Dr.-Ing. Kalyan Koora Dipl.-Ing. Torsten Wojan Prof. Dr.-Ing. Sven Zeisberg Dipl.-Ing. Jens Bertram
Förderung:	EU, Eigenmittel
Laufzeit:	December 1996 - November 1998

Das LEONARDO Programm vermittelt, initiiert und organisiert von der Europäischen Gemeinschaft geförderte Pilotprojekte im Bereich der beruflichen Weiterbildung und des Technologietransfers. Ziel ist die Förderung neuer Ansätze in der beruflichen Aus- und Weiterbildung, wobei solche Aktionen unterstützt werden, die zur nachhaltigen Verbesserung der Qualität von Politik und Praxis in der beruflichen Bildung und zu neuen Wegen im Prozeß des lebenslangen Lernens führen. Hauptanliegen des Projekts "Research Results of Wireless Indoor Communication Systems" war die Vermittlung von Kenntnissen zum Stand der Technik der drahtlosen Indoor-Kommunikationssysteme. Die europaweite Ausbildung zu diesem Thema war in drei Hauptthemen gegliedert, zu denen je ein Workshop durchgeführt wurde. Die übermittelten Kenntnisse stellen den Konstrukteuren zukünftiger Kommunikationsnetze das notwendige Wissen zur Verfügung. Aufgrund neuester Entwurfserfahrungen, erworben im ACTS-Projekt MEDIAN, vermittelten Ausbilder die Anforderungen, welche an zukünftige Kommunikationsnetze zu stellen sind.

Während der Projektdauer von 24 Monaten wurden drei Kurse über die Dauer von jeweils zwei Tagen durchgeführt. Die Schwerpunktthemen behandelten die Bereiche MAC (Media Access Control) für drahtlose Hochgeschwindigkeits-Datennetze, 60 GHz Indoor-Funkübertragung sowie Codierungs- und Modulationsverfahren für drahtloses ATM.

MultiFDÜ − Multifunktionale Funkdatenübertragung

Projektverantwortlicher:	Prof. Dr.-Ing. habil. Adolf Finger
Mitarbeiter:innen:	Prof. Dr.-Ing. Jörg Vogt Dipl.-Ing. Jens Bertram
Förderung:	SMWA / EU
Laufzeit:	April 1995 - June 1997

In diesem Verbundprojekt mit dem sächsischen Industrie-Partner werden Untersuchungen zur technischen Realisierung von Funkdatensystemen unter Nutzung von standardisierten Übertragungsverfahren und hochintegrierten Schaltkreisen durchgeführt. Ferner werden Entwicklungen von Hochfrequenzschaltungen durchgeführt. Ein Funktionsmuster auf der Basis von DECT-Schaltkreisen konnte dem Forschungspartner übergeben werden.