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Automatisiertes Fahren Mobilfunksignal als Sensor nutzen

Von Dipl.-Ing. (FH) Hendrik Härter |

Mit 5G lassen sich reale und virtuelle Objekte aus der Ferne steuern. Um die breite Masse an Anwendungen zu ermöglichen, folgt 6G. Dabei nutzen Funk-Kommunikation und Sensorik gemeinsam einen Kanal.

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Damit Fahrzeuge ihre Umgebung wahrnehmen und mit ihr interagieren können, muss sowohl die Kommunikation als auch die Sensorik über ein Mobilfunksignal erfolgen.
Damit Fahrzeuge ihre Umgebung wahrnehmen und mit ihr interagieren können, muss sowohl die Kommunikation als auch die Sensorik über ein Mobilfunksignal erfolgen.
(Bild: Maground)

Der Mobilfunkstandard 5G ist die Basis, dass zum ersten Mal reale und virtuelle Objekte über ein Kommunikationsnetz einzeln, in interaktiven Verbänden, oder im Schwarm ferngesteuert werden. Aktuell nutzen vor allem Firmen die Möglichkeiten von 5G mit sogenannten Campusnetzen.

Bei 5G und den Campus-Netzen geht es um professionelle Anwendungen. In der nächsten Stufe 6G sollen die professionellen Funktionen aus 5G für die breite Masse ausgerollt werden. Die Fernsteuerung beispielsweise von Fahrzeugen im Stadtverkehr.

Autonomes Fahrer erfordert immensen Datenfluss

Autonomes Fahren im Stadtverkehr ist nur möglich, wenn die Fahrzeuge mit ihrer Umgebung interagieren können. Deshalb müssen die Teilnehmer in der Lage sein, ihre Umgebung in 3D zu erfassen und sie müssen miteinander kommunizieren. Im besten Fall, wenn Kommunikation und Sensorik über ein Mobilfunksignal erfolgt.

Doch warum ist das wichtig? Die heute verwendeten Radarspektren reichen nicht aus. Auch deswegen, weil die Anzahl der beteiligten Komponenten stetig zunehmen.

Jedes Radargerät muss sehr präzise seine Umgebung erfassen. Störende Interferenzen gilt es zu vermeiden. Nach heutigem Stand der Technik kann ein Radargerät nicht mit anderen Radargeräten in der Nähe in Kontakt treten, was derzeit durch massiven Frequenzbedarf ausgeglichen wird.

Für die Umsetzung diskutieren Experten verschiedene Techniken. Dazu gehört ISAC (Integrated Sensing & Communication). Diese Technik setzt auf eine eigene Infrastruktur für Mobilfunk und Sensorik. Das ist teuer. Daneben ist JC & S (Joint Communication & Sensing) darauf ausgelegt, das Funksignal des Mobilfunknetzes nicht nur zur Kommunikation zu nutzen, sondern auch für Sensorik-Funktionen wie Radar oder Spektroskopie.

Gemeinsame Funk-Kommunikation und -Sensorik

Ein klares Bekenntnis für eine gemeinsame Nutzung von Funk-Kommunikation und Funk-Sensorik bezieht der VDE in seinem neuen Positionspapier „Joint Communications & Sensing“. „Ob es um Car2Car-Kommunikation und Verkehrssicherheit in der Automobilindustrie geht oder um die präzise Lokalisierung unbemannter Transporteinheiten in der Logistik: Wir brauchen eine effiziente, zuverlässige Lösung, und mit JC & S steht sie zur Verfügung“, erklärt Prof. Hans Dieter Schotten, Mitglied des Präsidiums des Verbands der Elektrotechnik (VDE) und Wissenschaftlicher Direktor des Forschungsbereichs Intelligente Netze am Deutschen Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI).

Mobilfunksignal transportiert Sensorfunktionen

Der Clou an Joint Communications & Sensing ist, dass die ohnehin von Basisstationen oder Mobilfunkterminals ausgesendeten Signale genutzt werden. Prof. Gerhard Fettweis erklärt: „Fügen wir eine minimale Pause ein, wenn ein Funksignal von A nach B übermittelt wird, so lässt sich über das entstehende Echo ein Radarbild erstellen. Das ist nur mit 6G möglich, wobei erste Realisierungen zeigen, dass die Herangehensweise funktioniert.“

Auch lassen sich Sensorsignalpakete für Radarfunktionen in Datensignale integrieren, wodurch das Mobilfunksignal die Sensorfunktion quasi mit transportiert. Hervorzuheben ist, dass JC & S sehr ressourcenschonend arbeitet: Vorhandene Infrastruktur kommt zum Einsatz, und durch die Mitnutzung der Funksignale sind nur sehr wenig Frequenzspektren notwendig.

Auch mit Blick auf die Hardware hat das Vorteile: Werden Kommunikation und Sensing auf einer gemeinsamen Hardware-Plattform zusammengelegt, lassen sich vorhandene Infrastrukturen ressourcenschonend nutzen.

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