Mobilkommunikation

Der Fokus der Forschung auf diesem Gebiet liegt für uns im Bereich der mobilen zellularen Netze. Hier werden die folgenden Schwerpunkte behandelt: Messung und Simulation von Funkübertragungsstrecken der fünften Generation (5G) und darüber hinaus, speziell im Bereich sogenannter Millimeterwellen und Full-Dimension MIMO Systeme; Entwicklung und Verbesserung von Sende/Empfangs Signalverarbeitungsalgorithmen; Simulation und Optimierung dichter heterogener Mobilfunknetze mit verteilten Antennen und sogenannten elektromagnetisch rekonfigurierbaren intelligenten Oberflächen; Einsatz von Methoden des Maschinellen Lernens zur Drahtlosen Lokalisierung, Kanalmodellierung und Netzoptimierung; Analyse und Modellierung des paket-vermittelten Verkehrs und schichtübergreifende Optimierung von Diensten in Mobilfunknetzen.

5G Simulations Tools 

Ein wichtiger Teil unserer Entwicklungstätigkeit, zur Umsetzung der Forschungsergebnisse, umfasst die Implementierung und Erweiterung unserer 5G Link- und System- Level Simulatoren, den Vienna Cellular Communication Simulators (VCCS). Diese Simulatoren stehen frei zur akademischen Nutzung auf der Instituts-Webseite zum Download bereit und zählen zu den erfolgreichsten Simulatoren dieser Art weltweit. Die Simulatoren werden auch auf kommerzieller Basis vertrieben und von zahlreichen 3GPP Firmen eingesetzt. Beide Simulatoren werden laufend um zusätzliche Funktionalitäten erweitert, um mit den Entwicklungen in der Forschung und Standardisierung Schritt zu halten.

CD Labors im Forschungsbereich

Ein signifikanter Teil der Forschung im Bereich Mobilkommunikation findet im Zuge von Christian Doppler (CD-)Laboren statt. Christian Doppler Labors wird anwendungsorientierte Grundlagenforschung auf hohem Niveau betrieben, hervorragende Wissenschaftlerinnen kooperieren dazu mit innovativen Unternehmen. Im Jahr 2023 wurde das CD Labor für Zuverlässige Drahtlose Konnektivität für eine Gesellschaft in Bewegung nach sieben Jahren erfolgreich beendet. Gemeinsam mit unseren Unternehmenspartnern A1 Telekom Austria AG, Nokia Solutions and Networks und ÖBB Infrastruktur AG, haben wir einen wichtigen Beitrag zur Entwicklung von 5G und 6G Mobilfunktechnologien geleistet, wobei unser Fokus auf Szenarien mit sich (potentiell schnell) bewegenden (menschlichen und maschinellen) Benutzern lag (Autos, Züge aber auch Fußgänger und Radfahrer).

Seit 2023 forschen wir im Christian Doppler Laboratory Digital Twin assisted AI for sustainable RAN mit unseren Unternehmenspartnern A1 Telekom Austria AG, Nokia Solutions and Networks und ÖBB Personenverkehr AG an KI in mobilen Szenarien. Zukünftige drahtlose Netzwerke benötigen zuverlässige, dynamische Verbindungen mit einer in Echtzeit optimierten Ressourcenzuteilung. Diese dynamische Optimierung erfordert ein Verständnis der Funkschnittstelle und die Vorhersage der Auslastung. Das CD-Labor treibt zu diesem Zweck die Integration von KI auf Basis von digitalen Zwillingsmodellen (DT) voran, wodurch die Echtzeit-Optimierung der Luft-Schnittstelle möglich wird. Durch innovative Techniken und Forschung trägt das Labor zur drahtlose Konnektivität von Morgen bei.

Universitäre Kooperationen

Die Spezialausbildung in der Mobilkommunikation, zu dem verschiedenen Bereich des Instituts beitragen, zieht Studenten der ganzen Welt an. Internationale Kontakte werden schon während des Master Studiums geknüpft: in Zusammenarbeit mit den technischen Universitäten Bratislava und Brünn bieten wir ein gemeinsames internationales Mobilfunkseminar an. Im Seminar in Zusammenarbeit mit den Technischen Universitäten München und der ETH Zürich sowie dem Institut Eurécom können die Studenten neue Kontakte vor Ort finden.

Angewandte Forschungsaktivitäten

Die Internetdienste sind allgegenwärtig, was zu Kooperationen mit der ÖBB TS und anderen internationalen Bahnunternehmen führte, um das mobile Serviceerlebnis in Zügen zu verbessern. Parallel dazu wurden in Zusammenarbeit mit A1 Telekom Austria AG Forschungen durchgeführt, um die Leistungsfähigkeit von Internetzugängen, insbesondere mobilen Technologien wie LTE und 5G, zu optimieren. Das Ziel ist, den verstärkten Einsatz von mobilen Technologien im Home-Office zu unterstützen. Im Bereich der Mobilfunkabdeckungsvalidierung haben wir autonome Testverfahren entwickelt und arbeiten aktuell an einer KI-optimierten Erfassung von Signalstärken im 4G Netz durch autonome Flugdrohnen.

Publikationen

Mobile Communications

The focus of research in this field for us is in the area of mobile cellular networks. The following focal points are dealt with here: Measurement and simulation of radio transmission links of the fifth generation (5G) and beyond, especially in the area of so-called millimetre-wave and full-dimension MIMO systems; Development and improvement of transmit/receive signal processing algorithms; Simulation and optimisation of dense heterogeneous mobile networks with distributed antennas and so-called electromagnetically reconfigurable intelligent surfaces; Application of machine learning methods for wireless localisation, channel modelling and network optimisation; Analysis and modelling of packet-switched traffic and cross-layer optimisation of services in mobile networks.

5G Simulation Tools

An important part of our development activities, to implement the research results, includes the implementation and enhancement of our 5G link and system level simulators, the Vienna Cellular Communication Simulators (VCCS). These simulators are freely available for download from the institute's website for academic use and are among the most successful simulators of their kind worldwide. The simulators are also distributed on a commercial basis and used by numerous 3GPP companies. Both simulators are continuously extended with additional functionalities to keep pace with developments in research and standardisation.

CD laboratories in the research area

A significant part of the research in the field of mobile communications takes place in the course of Christian Doppler (CD) laboratories. In Christian Doppler Laboratories, application-oriented basic research is conducted at a high level, with outstanding scientists cooperating with innovative companies. In 2023, the CD Laboratory for Reliable Wireless Connectivity for a Society on the Move was successfully completed after seven years. Together with our corporate partners A1 Telekom Austria AG, Nokia Solutions and Networks and ÖBB Infrastruktur AG, we have made an important contribution to the development of 5G and 6G wireless technologies, focusing on scenarios with (potentially fast) moving (human and machine) users (cars, trains but also pedestrians and cyclists). 

Since 2023, we have been researching AI in mobile scenarios in the Christian Doppler Laboratory Digital Twin assisted AI for sustainable RAN with our corporate partners A1 Telekom Austria AG, Nokia Solutions and Networks and ÖBB Personenverkehr AG. Future wireless networks need reliable, dynamic connections with real-time optimised resource allocation. This dynamic optimisation requires an understanding of the radio interface and prediction of the workload. The CD Lab is driving to this end, is advancing the integration of AI based on digital twin (DT) models, enabling real-time optimisation of the air interface. Through innovative techniques and research, the lab contributes to the wireless connectivity of tomorrow.

University collaborations

The specialised training in mobile communications, to which different areas of the institute contribute, attracts students from all over the world. International contacts are established already during the Master's studies: in cooperation with the Technical Universities of Bratislava and Brno we offer a joint international mobile communications seminar. In the seminar in cooperation with the Technical Universities of Munich and ETH Zurich, and the Institut Eurécom students can find new contacts locally.

Applied research activities

Internet services are ubiquitous, which led to cooperation with ÖBB TS and other international railway companies to improve the mobile service experience on trains. In parallel, research has been conducted in collaboration with A1 Telekom Austria AG to optimise the performance of internet access, especially mobile technologies such as LTE and 5G. The goal is to support the increased use of mobile technologies in the home office. In the area of mobile coverage validation, we have developed autonomous test procedures and are currently working on an AI-optimised detection of signal strengths in the 4G network by autonomous flying drones.

Publications