Advanced Aerospace Communications & Navigation

 

Luft- und Raumfahrt hängen aus unterschiedlichen Gründen entscheidend von ihrer Kommunikationsfähigkeit ab.

In der Luftfahrt stehen die Sicherheit und Effizienz des Luftverkehrs im Vordergrund. Bei unbemannten Flugzeugen führt der Verlust des Datenlinks in aller Regel zum unverzüglichen Abbruch der Mission. Entsprechend werden neue robuste Systeme, die durchgängig mehrfach redundant konzipiert sind, benötigt. Auch Satellitenkomponenten spielen hierbei eine wichtige Rolle. Unbemannte Plattformen sind zugleich potentielle Träger für die Versorgung von schlecht erschlossenen Gebieten und der Schaffung von Ersatz und Zusatzkapazitäten in Katastrophengebieten und Großveranstaltungen.

 

Im erdnahen Raum muss sich die Satellitenkommunikation der Herausforderung stark gewachsener Datenraten stellen. Diese reichen bis hin zu Tbits/s. Für die Schaffung von raumgestützten Transportnetzen scheinen optische Übertragungsverfahren prädestiniert zu sein. Zur Durchquerung der Atmosphäre müssen deren Einflüsse hinreichend verstanden werden und geeignete Entzerrungsverfahren entwickelt werden. Im Bereich des Zugangs und der Verteilung wird der klassische Hochfrequenzbereich auf Dauer seine Bedeutung auf Grund der Wolken behalten. Bei dieser Übertragungsform werden sich Digitalisierung und ein gewisser Prozessierungsgrad durchsetzen. Vielversprechende Verfahren reichen von der Strahlformung bis hin zur Netzcodierung.

 

In der Exploration gilt es schließlich, Daten aus enormen Distanzen zu empfangen. Auch hier steht die optische Kommunikation aufgrund der kürzeren Wellenlänge und damit kleineren Sendeapertur im Zentrum des Interesses. Übertragungseffizienzen von mehreren Bits pro Photon müssen angestrebt werden. Dies erfordert robuste Synchronisations- und Fehlerschutzverfahren.

 

Dies umschreibt das größere Umfeld, das in einzelnen Projekten bearbeitet werden soll. Es wird angestrebt, auch zu Missionen auf Flugzeugen des DLR und der TUM sowie auf deutschen und europäischen Satelliten beizutragen. 


Forschergruppen im Leitthema „Advanced Aerospace Communications & Navigation“ 

Interference Alignment in Satellite Networks


Start
: 13.10.2011

Forschergruppenleiter: Prof. Berthold Lankl (UniBw)

Beteiligte Partner:

  • DLR (Institut für Kommunikation und Navigation) 
  • UniBw (Institut für Informationstechnik)


Optische Kommunikation, Netzwerkcodierung, Sample Based Transponder und retroreflektive Antennen


Start: 01.01.2012 im Rahmen der Helmholtz-Allianz DLR@Uni als „Leitprojekt“

Forschergruppenleiter: Dr. Sandro Scalise (DLR)
Beteiligte Partner:

  • DLR (Institut für Kommunikation und Navigation)
  • TUM (Lehrstuhl für Nachrichtentechnik und Lehrstuhl für Netzwerktheorie und Signalverarbeitung)
  • UniBw (Institut für Informationstechnik)

 

efficient coding and modulation for satellite links with severe delay constraints


Start: 01.02.2017

Forschergruppenleiter: Prof. Gerhard Kramer (TUM)
Beteiligte Partner:

  • DLR (Institut für Kommunikation und Navigation, Abteilung Satellitennetze)
  • TUM (Lehrstuhl für Nachrichtentechnik)

 

 


 

 

Publikationen

 

Journal Papers

 

2016

 

IEEE Journal on Selected Areas in Communications
Protograph Based LDPC Code Design for Shaped Bit-Metric Decoding
Steiner F, Böcherer G, Liva G

IEEE Journal on Selected Areas in Communications
Distance Spectrum of Fixed-Rate Raptor Codes with Linear Random Precoders
Lazaro Blasco F, Paolini E, Liva G, Bauch G

IEEE Transactions on Information Theory
Constant composition distribution matching
Schulte P, Böcherer G

ITG Breitbandversorgnung in Deutschland
Availability of free-space optical links in Germany: estimations and consequences (accepted)
Wu Z, Lankl B

 

 

 

2015

 

OSA Applied Optics
Modelling of Binary Optical Receiver Frontends based on Measured Parameters
D. Giggenbach, R. Mata-Calvo

IET Optoelectronics - Special Issue on Optical Wireless Communications 9 (5), pp. 218-222
Improved Markov Models for Terrestrial Free-Space Optical Links
Wu Z, Giggenbach D, Lankl B

IEEE/OSA Journal of Optical Communications and Networking
Ground Station Network Optimization for Space-to-Ground Optical Communication Links
C. Fuchs, F. Moll

IEEE Communications Letters 19 (4), pp. 533 - 536
On the Capacity of Slotted Aloha with Ancillary Channels
Munari A, Liva G, Berioli M

 

 

 

 

Conference Papers

 

2017

 

11th International ITG Conference on Systems, Communications and Coding, Hamburg
Coded Pulse-Amplitude-Modulation for Intensity-Modulated Optical Communications
Wu Z, Lankl B

2016

 

Proceedings of the IEEE Intern. Symp. on Turbo Codes, Brest, France
Design of Robust, Protograph Based LDPC Codes for Rate-Adaptation via Probabilistic Shaping
Steiner F,  Schulte P

ICSO 2016 – Int. Conf. on Space Optics, Biarritz, 18-21 Oct. 2016
"System aspects of optical LEO-to-ground Links"
Giggenbach D, Shrestha A, Schmidt C, Fuchs C, Moll F

ITG Breitbandversorgung in Deutschland
Availability of free-space optical links in Germany: estimations and consequences
Wu Z, Lankl B

Advanced Photonics Congress, Vancouver, Canada
Probabilistic Shaping and Polar-Coded Pulse-Amplitude Modulation for Optical Communications
Wu Z, Lankl B

ICSO (Int. Conf. on Space Optics) 2016, Biarritz
SYSTEM ASPECTS OF OPTICAL LEO-TO-GROUND LINKS
D. Giggenbach, A. Shrestha, C. Schmidt, C. Fuchs, F. Moll

SPIE Advanced Free-Space Optical Communication Techniques and Applications II, Edinburgh
LEO-ground scintillation measurements with the optical ground station Oberpfaffenhofen and SOTA/OPALS space terminals
F. Moll, D. Kolev, M. Abrahamson, C. Schmidt, R. Mata Calvo, C. Fuchs

IEEE Antennas and Propagation Symposium, Puerto Rico
A Simulation Technique for RF Amplifier Circuits Using ANSYS Electronics Desktop
Magalhaes MP, Winterstein A, Heckler MVT, Greda LA

IEEE International Symposium on Phased Array Systems & Technology
A Digital PLL Based Downmix and Phase Detection Unit for Retro-Directive Antenna Systems
Winterstein A, Dreher A

20th International ITG Workshop on Smart Antennas, Munich, Germany
Weighted Sum Rate Maximization for Multi-User MISO Systems with Low Resolution Digital to Analog Converters
Kakkavas A, Munir J, Mezghani A, Brunner H, Nossek JA

Channel capacity comparison of different system concepts for mmWave
Roth K, Garcia J, Munir J, Faerber M, Nossek JA

IEEE 83rd Vehicular Technology Conference: VTC2016-Spring, Nanjing, China
A Bayesian Sparse Reconstruction Framework for Mitigation of Non-Linear Effects in OFDM Systems
Garcia J, Munir J, Mezghani  A, Nossek JA

17th IEEE International Workshop on Signal Processing Advances in Wireless Communications
Channel Estimation in Massive MIMO Systems Using 1-Bit Quantization
Stöckle C, Munir J.; Mezghani A, Nossek  JA

2015

 

Proceedings of the IEEE Int. Conf. Commun. (ICC) (MASSAP Workshop), London, UK
Multi-Receiver Aloha Systems – a Survey and New Results
Munari A, Clazzer F, Liva G

Proceedings 53rd Allerton Conf. on Commun., Control, and Computing. Monticello, IL, USA
Inactivation Decoding Analysis for LT Codes
Lazaro Blasco F, Liva G, Bauch G

Proceedings of the IEEE International Symposium on Information Theory (ISIT), Hong Kong
On the Weight Distribution of Fixed-Rate Raptor Codes
Lazaro Blasco F, Paolini E, Liva G, Bauch G

Proceedings of the IEEE International Symposium on Information Theory (ISIT), Hong Kong
Protograph-Based LDPC Code Design for Bit-Metric Decoding
Steiner F, Böcherer G, Liva G

IEEE Int. Symp. Inf. Theory

Capacity Regions of Two-User Broadcast Erasure Channels with Feedback and Hidden Memory

Heindlmaier M, Saeedi Bidokhti S

 

Information Theory and Applications Workshop

Capacity Regions of Two-Receiver Broadcast Packet Erasure Channels with Feedback and Memory

Heindlmaier M, Reyhanian N, Saeedi Bidokhti S

 

The Throughput of Slotted Aloha with Diversity and Interference Cancellation (submitted)

Munari A, Liva G, Berioli M, Heindlmaier M

 

17th Joint Conference on Communications and Coding (JCCC)

Capacity Regions of 2-User Broadcast Packet Erasure Channels with Feedback and Memory

Heindlmaier M, Saeedi Bidokhti S

 

4th International Workshop on Optical Wireless Communications (IWOW), Istanbul
Experimental characterization of intensity scintillation in the LEO downlink
F. Moll

 

Optical Fiber Communications Conference and Exposition (OFC), Los Angeles, USA, Paper Th3E.7

Experimental Investigation of Polar Code Performance for Coherent UDWM PONs

Wu Z, Fischer J K, Lankl B

 

International Workshop on Smart Antennas

DoA Estimation Performance and Computational Complexity of Subspace and Compressed Sensing-based Methods

Stöckle C, Munir J, Mezghani A, Nossek J A

 

International Workshop on Signal Processing Advances in Wireless Communications (SPAWC)

1-Bit Direction of Arrival Estimation based on Compressed Sensing (submitted)

Stöckle C, Munir J, Mezghani A, Nossek J A

 

EuCAP 2015, Lisbon, Portugal

A PLL-based Retro-Directive Antenna System for Communications with Arbitrary Frequency Gaps

Winterstein A, Greda L A, Dreher A

 

AP-S 2015, Vancouver, Canada

Analysis of a PLL-Based Down Converter and Phase Detection Circuit for Self-Tracking Arrays

Winterstein, Dreher A

 

 

2014

 

Proceedings of the 7th Advanced Satellite Multimedia Systems Conference (ASMS) and 13th Signal Processing for Space Communications Workshop (SPSC), Livorno, Italy

Index coding for unicast flows in interactive satellite networks

Heindlmaier M, Munari A, Liva G, Berioli M

 

52nd Annual Allerton Conference on Communication, Control, and Computing

On capacity regions of two-receiver broadcast packet erasure channels with feedback and memory

Heindlmaier M, Navid Reyhanian M, Saeedi Bidokhti S

 

IEEE Int. Symp. Network Coding, pp. 1-6

The Two-User Broadcast Packet Erasure Channel with Feedback and Memory

Heindlmaier M, Blöchl C

 

Advanced Satellite Multimedia Systems Conference (ASMS) 2014, Livorno
Optical Free Space Links for Satellite-Ground Communications – Tutorial (invited)
Giggenbach D

 

 

2013

 

IEEE Int. Symp. Inf. Theory

Scalar Quantize-and-Forward for Symmetric Half-duplex Two-Way Relay Channels

Heindlmaier M, Iscan O, Rosanka C

 

51nd Annual Allerton Conference on Communication, Control, and Computing, pp. 698 - 706

The Throughput of Slotted Aloha with Diversity

Munari A, Heindlmaier M, Liva G, Berioli M

 

 

 

2012

 

IEEE Int. Symp. Wireless Comm. Systems (ISWCS), IEEE, pp. 271 – 275

On Optimized Memoryless Relaying Functions for the Two-Way Relay Channel

Heindlmaier M, Iscan O, Böhnke R, Hausl C

 

 

 

 

Chapters

 

Optical Wireless Communications Signals and Communication Technology (Springer)
Channel Characterization and Modeling for LEO-Ground Links
F. Moll

 

 

 

Preise

 

Erwin Schrödinger Preis 2015 der Helmholtz-Gesellschaft
Air-ground quantum key distribution – towards worldwide fast and secure data transmission
DLR-IKN zusammen mit LMU (M. Brechtelsbauer, S. Frick, C. Fuchs, D. Giggenbach, J. Horwarth, F. Moll, S. Nauerth, B. Oeste, M. Rau, H. Weinfurter)

Qualcomm Innovation Fellowship
Topic: Implementation and Optimization of Noisy Network Coding Schemes
Heindlmaier M

Kötter-Gedächtnispreis
Topic: Low Density Parity Check Code Design for Bit Metric Decoding
Steiner F