Codebook Beamforming, Communication And Sensing Using Multi-Mode Multi-Port Antenna Patterns

Im Rahmen dieser Dissertation werden die orthogonalen Richtcharakteristiken von Multimode-Multiport Antennen (M3PAs) für verschiedene Einsatzszenarien betrachtet. Dazu gehören massive Multiple-Input Multiple-Output (MIMO) Kommunikationssysteme für Datenraten jenseits der 100 Gbit/s genauso wie IoT Szenarien mit einfacher Dekodierung.
Zusätzlich werden unbemannte Luftfahrzeuge (unmanned aerial vehicles) betrachtet. Für diese wird ein geometrisch basiertes Kanalmodell vorgestellt. Dieses bildet beliebige Antennenkonstellationen und Polarisationen auf Basis von Manifold-Matrizen ab.
Beamforming für einzelne M3PAs wird untersucht. Beamformingvektoren werden für verschiedener Zielfunktionen berechnet und in einem Codebuch gespeichert. Zur Hardwarereduktion werden hybride Beamforming-Architekturen betrachtet. Eine omnidirektionale Richtcharakteristik wird für ein Beispiel-Array aus M3PAs angestrebt. Messungen zeigen die Anwendbarkeit von Beamforming für M3PAs. Für UAVs mit einer M3PA an Bord wird ein kombiniertes Kommunikations- und Radarsystem (joint communication and sensing, JC&S) untersucht. Verschiedene Beamforming-Codebücher erlauben die Trennung von Kommunikation und Radarfunktionalität mittels Polarisation. Das MIMO Prinzip für Radaranwendungen wird in Verbindung mit Compressive Sensing zur Winkelschätzung genutzt.