Design and analysis of multi-element antenna systems and agile radiofrequency frontends for automotive applications

Abstract

Vehicular connectivity serves as one of the major enabling technologies for current applications like driver assistance, safety and infotainment as well as upcoming features like highly automated vehicles - all of which having certain quality of service requirements, e. g. datarate or reliability. This work focuses on vehicular integration of multiple-input-multiple-output (MIMO) capable multielement antenna systems and frequency-agile radio frequency (RF) front ends to cover current and upcoming connectivity needs. It is divided in four major parts. For each part, mostly physical layer effects are analyzed (any performance lost on physical layer, cannot be compensated in higher layers), sensitivities are identified and novel concepts are introduced based on the status-quo findings.

Fahrzeugvernetzung dient als eine der wesentlichsten Befähigungstechnologien für moderne Fahrerassistenzsysteme und zukünftig auch hochautomatisiertes Fahren. Sowohl die heutigen als auch zukünftige Anwendungen haben besondere Dienstgüteanforderungen, z.B. in Bezug auf die Datenrate oder Verlässlichkeit. Im Rahmen dieser Arbeit wird die Integration von Mehrantennensystemen für MIMO-Funkanwendungen (MIMO: engl. Multiple Input Multiple Output) sowie von frequenzagilen Hochfrequenzfrontends im Fahrzeugumfeld untersucht, um so eine technische Grundlage für zukünftige Anforderungen an die automobile Vernetzung anbieten zu können. Die dabei gewonnenen Erkenntnisse lassen sich in vier Teile gliedern. Grundsätzlich konzentrieren sich die Untersuchungen vorrangig auf die physikalische Ebene. Auf Basis des aktuellen Status Quo werden Sensitivitäten herausgearbeitet, neue Konzepte hergeleitet und entwickelt.