Digital OTA connectivity twin (DOCT)

Abstract

Im Rahmen des Projekts übernahm die IZT GmbH die Weiterentwicklung einer bestehenden Over-the-Air-(OTA)-Anlage mit dem Ziel, komplexe Funkkanäle realitätsnah und reproduzierbar unter Laborbedingungen abzubilden. Die Arbeiten erfolgten im Kontext der Wireless-Cable-Testmethodik. Ein zentraler Projektschritt bestand in der Erweiterung der Streamingfähigkeit der OTA-Anlage, insbesondere zur Echtzeiteinspeisung zeitvariabler Kanalprofile. Dadurch wurde die Simulation hochkomplexer Funkszenarien mit nahezu unbegrenzter Anzahl an Kanalpfaden ermöglicht. Dies ist insbesondere für Anwendungsfälle im Bereich 4G/5G und Vehicle-to-Everything (V2X) von Bedeutung, bei denen Mehrwegeausbreitung, Dopplereffekte sowie dynamische Kanalkonstellationen realistisch berücksichtigt werden müssen. Zur Analyse von Störsignalen wurde zudem ein Verfahren zur richtungsaufgelösten Breitbandaufzeichnung implementiert. Mithilfe von Mehrkanalempfängern und Antennenarrays konnten reale Interferenzszenarien mit hoher Frequenzauflösung und räumlicher Separierung erfasst werden. Im Zusammenhang mit diesen Messungen wurde die Methode der Irrelevanzreduktion angewendet und weiterentwickelt. Diese erlaubt es, ausschließlich diejenigen Frequenzanteile eines Signals aufzuzeichnen, die definierte Pegelschwellen überschreiten. Die daraus resultierende Datenkompression reduziert den Speicherbedarf signifikant, ohne den Informationsgehalt relevanter Signalanteile zu beeinträchtigen. Die aufgezeichneten Messdaten können innerhalb der IZT-Softwareumgebung (SignalSuite, Data Processor) analysiert, weiterverarbeitet und für den späteren Einsatz in OTA-Testsystemen aufbereitet werden. Durch die Arbeiten der IZT GmbH wurde die bestehende Testinfrastruktur zur Bewertung von Kommunikationssystemen im automobilen Umfeld wesentlich erweitert. Die entwickelten Komponenten und Verfahren ermöglichen eine hochgradig reproduzierbare Abbildung realitätsnaher Funkkanäle im Labor sowie eine gezielte Untersuchung von Interferenzeffekten. Damit leisten die Ergebnisse einen wichtigen Beitrag zur Verbesserung virtueller Testverfahren für Fahrzeugkommunikationssysteme und schaffen eine belastbare Bewertungsgrundlage für zukünftige Mobilfunkgenerationen im automobilen Kontext.

Within the scope of the project, IZT GmbH was responsible for the further development of an existing over-the-air (OTA) test system with the objective of reproducing complex radio channels in a realistic and repeatable manner under laboratory conditions. The work was carried out in the context of the wireless cable test methodology. A key project activity was the extension of the streaming capabilities of the OTA system, in particular to enable the real-time injection of time-varying channel profiles. This enhancement made it possible to simulate highly complex radio scenarios with an almost unlimited number of channel paths. This is especially relevant for applications in the fields of 4G/5G and vehicle-to-everything (V2X) communications, where multipath propagation, Doppler effects, and dynamically changing channel conditions must be accurately represented. In addition, a method for direction-resolved broadband signal recording was implemented for the analysis of interference signals. By employing multichannel receivers in combination with antenna arrays, real-world interference scenarios could be captured with high frequency resolution and spatial separation. In conjunction with these measurements, the method of irrelevance reduction was applied and further developed. This approach allows only those frequency components of a signal that exceed predefined power thresholds to be recorded. The resulting data compression significantly reduces storage requirements without loss of relevant information. The recorded data can be analyzed, processed, and prepared for subsequent use in OTA test systems using the IZT software environment (SignalSuite, Data Processor). Through the work carried out by IZT GmbH, the existing test infrastructure for the evaluation of communication systems in the automotive domain was substantially enhanced. The developed components and methods enable highly reproducible laboratory emulation of realistic radio channels while allowing targeted investigation of interference effects. Overall, the results support the project’s objective of improving virtual test methodologies for vehicle communication systems and provide a reliable evaluation basis for future generations of mobile communication technologies in the automotive context.