#Forschungsspecial: Maximilian Lübke forscht an radarbasierter Kommunikation
Mit #Forschungsspecial bieten wir Doktorandinnen und Doktoranden unseres Departments die Möglichkeit, ihre Forschungsthemen einer breiten Öffentlichkeit vorzustellen. Wir sind sehr stolz auf die überwältigende Resonanz!
Weiter geht’s in unserer Reihe mit Maximilian Lübke vom Lehrstuhl für Elektrische Smart City-Systeme (ESCS). In seinem Forschungsgebiet, der radarbasierten Kommunikation, kombiniert er drei Forschungsschwerpunkte. Welche Fragen und Ansätze sich daraus ergeben, erzählt er uns in diesem Interview.
Kurzinfo:
Name: Maximilian Lübke
Lehrstuhl: Lehrstuhl für Elektrische Smart City-Systeme (ESCS)
Forschungsgebiet: Radarbasierte Kommunikation
Herr Lübke, bevor wir zu Ihrem Forschungsgebiet kommen, könnten Sie uns ein bisschen über sich erzählen? Was haben Sie vorher studiert?
Ich gehöre zur Klasse „Eigengewächs“, d.h. ich habe von Anfang an an der FAU studiert: zuerst im Bachelor Medizintechnik mit Vertiefung auf Medizinelektronik und medizinische Bild- und Datenverarbeitung, bis ich dann zum Master Elektrotechnik-Elektronik-Informationstechnik mit Vertiefungsrichtung „Allgemeine Elektrotechnik“ gewechselt bin.
Warum genau haben Sie sich nach dem Bachelor für den Masterstudiengang EEI entschieden?
Der Wechsel zu E-Technik war deutlich geplanter als mein Einschreiben in Medizintechnik. Aber erstmal der Reihe nach: Medizintechnik war eher zufällig. Ich habe am Gymnasium Höchstadt a. d. Aisch mein Abitur gemacht, weshalb wir auf Grund der Nähe zur FAU bereits jede Menge Veranstaltungen hatten, in denen die FAU vorgestellt wurde. In diesem Zusammenhang präsentierten ehemalige Schüler, die mittlerweile an der FAU studierten, ihre Studiengänge. Unter anderem wurde Medizintechnik vorgestellt und ich habe mir den dazugehörigen Flyer mit nach Hause genommen, der dann aber erst einmal in Vergessenheit geriet. Die Entscheidung für Medizintechnik gegen Mathe oder Physik fiel dann eher spontan, als mir der Flyer wieder in die Hand kam und sich das doch ganz brauchbar anhörte.
Der Wechsel zur reinen Elektrotechnik war dann weniger spontan, sondern ab der Spezialisierung in Medizintechnik geplant. Ich wollte noch tiefer in die Physik bzw. die Hochfrequenztechnik einsteigen. Diese Motivation brachte mich schlussendlich dann auch zur Promotion.
Und wie ging es dann weiter?
Die Promotion begann ich dann 2019 unter der Betreuung von Prof. Weigel am Lehrstuhl für Technische Elektronik, den ich bereits bestens aus meiner Bachelor- und Masterarbeit kannte. Während dieser Zeit spezialisierte ich mich immer weiter in Fahrzeug-zu-Fahrzeugkommunikation sowie der Verbindung von Kommunikation und Radarsensorik. Da diese Themen perspektivisch bei Prof. Franchi ebenfalls einen sehr großen Stellenwert haben, wechselte ich anfangs des Jahres an den neu gegründeten Lehrstuhl Elektrische Smart City Systeme.
Erzählen Sie uns doch ein bisschen über Ihr Forschungsthema!
An Radarbasierter Kommunikation forsche ich eigentlich seit Beginn meiner Zeit am LTE. Und das Forschungsgebiet als Kombination aus zwei für sich schon großen Gebieten ist dahingehend herausfordernd, dass schon im jeweiligen Bereich für sich viele neue Erkenntnisse gewonnen werden, die es zu verheiraten gilt. Zudem eröffnet sich beim Design zukünftiger sogenannter „Joint Communications and Sensing“ (JCAS)-Systeme bei mmWellen (bei Frequenzen über 60 GHz) ein weiterer Forschungsschwerpunkt, nämlich die Betrachtung der Kanaleffekten bei solch hohen Frequenzen. Die Kombination aus diesen drei Forschungsschwerpunkten bietet eine unglaubliche Vielfalt an Forschungsfragen. So erfordern kooperativ interagierende Fahrzeuge eine gegenseitige Koordinierung und Kommunikation zwischen den Verkehrsteilnehmern, um beispielsweise kooperative Wahrnehmung und kooperative Manöver- und Trajektorienplanung zu realisieren.
Das Ziel der Forschung ist sicherlich, Systeme zu entwickeln, die Kommunikation und (Radar-) Sensorik verbinden, so dass Kommunikation und Radar nicht mehr nebeneinander, sondern miteinander entwickelt werden, um sich gegenseitig positiv zu beeinflussen. Grundproblem hier ist die gemeinsame Nutzung des Funkkanals (bzw. der Funkkanäle) für potenziell viele Anwendungen.
Für die Realisierung von zeitkritischer kooperativer Interaktion zwischen Automobilen werden also neuartige Mechanismen benötigt, um Sensorinformationen mehrerer beteiligter Fahrzeuge in Echtzeit über einen sicheren Kanal auszutauschen. Gleichzeitig muss dieser Kanal technologisch attraktiv realisiert werden. Hier kommt die radarbasierte Kommunikation ins Spiel, um mit dieser einen sicherheitsrelevanten Kanal aufzubauen. Im speziellen Nutzen fokussieren wir uns hierbei auf das 77-81 GHz Frequenzband für KFZ-Radar, welches aus technologischer Sicht äußerst attraktiv für automobile Anwendungen ist und das Potenzial gleichzeitiger Datenübermittlung bietet. Die Debatte über geeignete Signalformen ist im vollen Gange und reicht von klassischem FMCW hinzu OFDM, CDMA basierten Systemen oder gar der Entwicklung neuer Wellenformen.
Man sieht, es gibt noch viel zu tun, was für uns natürlich super ist. Im Rahmen dieses interdisziplinären und integrativen Ansatzes adressieren wir im Moment jedoch hauptsächlich Anwendungen zur Erhöhung der Sicherheit, wie beispielsweise Platooning- und Kreuzungsassistenz-Szenerien. Entertainment- und Infotainment-Applikationen sind eher noch Vision.
Das klingt wirklich sehr herausfordernd! Wie muss man sich als Laie denn die Arbeit an der Dissertation vorstellen? Wie gestaltet sich der durchschnittliche Arbeitstag bei Ihnen?
Durchaus die Kombination aus vielen verschiedenen Bereichen. Schlussendlich ist wohl kein Tag gleich dem anderen, was ich persönlich extrem genieße. Neben der obligatorischen Literaturrecherche bei neuen Forschungsthemen, stehen Simulationen/Experimente an, mit den jeweiligen Fallstricken und Herausforderungen. Die Validierung, Auswertung und Veröffentlichung gehen Hand in Hand über.
Die Konferenzbesuche, die Vorstellung der Ergebnisse und der Austausch mit Experten sind sicherlich dann das Highlight der Forschung. Leider blieb das die letzten Jahre trotz Online-Alternativen ziemlich auf der Strecke, aber ich bin froh, dass das nun wieder anläuft. Maximilian Lübke
Neben dem reinen Forschen stehen jedoch auch noch andere Aufgaben an. In meinem Fall sind diese insbesondere in der Lehre zu finden. Diese verlangt einiges ab, gibt aber bei motivierten und wissbegierigen Studierenden auch Vieles zurück. Hinzukommen Tätigkeiten, die sich auf Grund des noch sehr jungen Lehrstuhls ergeben. Dies umfasst insbesondere Themen, die sich rund um die Organisation des Lehrstuhls drehen (Aufbau des Web-Auftritts, Beschaffungen, Planung, etc.), so dass es auch im Alltag niemals langweilig wird.
Vielen Dank für den spannenden Einblick in Ihre Forschungsarbeit und herzlichen Dank für das Interview!