ISBN 978-3-8439-5673-4

978-3-8439-5673-4, Reihe Elektrotechnik

Samira Faghih-Naini
Entwurf und Charakterisierung eines Joint Communication and Sensing-Systems im Millimeterwellen-Bereich basierend auf dem Direktsequenz-Spreizspektrum-Verfahren

168 Seiten, Dissertation Universität Erlangen-Nürnberg (2025), Hardcover, B5

Zusammenfassung / Abstract

Mit zunehmender Automatisierung und steigender Komplexität industrieller Fertigungsprozesse wachsen auch die Anforderungen an fahrerlose Transportfahrzeuge (AGVs). Einen Lösungsansatz bieten Joint Communication and Sensing (JCAS)-Systeme. Sie nutzen Radarsignale, um die Umgebung zu erfassen und gleichzeitig Kommunikationssignale für den Datenaustausch. So kann ein AGV mit nur einer Funkschnittstelle Hindernisse erkennen, sich orientieren und gleichzeitig Aufgaben und Steuerbefehle austauschen. Um eine sichere Kommunikation mit vielen Teilnehmern und eine Radarperformanz mit einem hohen Dynamikbereich zu gewährleisten, wurde ein auf dem Direktsequenz-Spreizspektrum-Verfahren basiertes JCAS-System für diesen Anwendungsbereich gewählt. Die Signalverarbeitung im Sender sowie im Kommunikations- und Radarempfänger wurde für das JCAS-System konzipiert und umgesetzt und auf der entwickelten Evaluationsplattform getestet. Für die Synchronisation der kohärenten Quadraturamplitudenmodulation wurde ein Algorithmus entwickelt. Darüber hinaus erfolgte die Evaluierung einer nicht-kohärenten Modulation, der zyklischen Codeumtastung, welche sich die Eigenschaften der Spreizsequenzen zunutze macht. Um die Korrelationseigenschaften des Radarsignals zu verbessern und damit den DR zu erhöhen, wurden diese im Sender vorverzerrt oder im Empfänger entzerrt. Zur Bewertung verschiedener Spreizsequenzen wurde

ein Vergleich durchgeführt, um deren jeweilige Vor- und Nachteile aufzuzeigen. Für die bestmögliche Performance des entwickelten JCAS-Systems müssen die Kommunikations- und die Radarperformanz aufeinander abgestimmt werden. In der Konsequenz bedeutet dies, dass eine höhere Datenrate eine schlechtere DR zur Folge hat und umgekehrt. Daher wurden diese beiden Parameter optimiert. Hierbei spielt die Wahl der Spreizsequenz auch eine entscheidende Rolle, da diese die Gesamtkapazität des Netzwerks und die Interferenz zwischen den einzelnen Teilnehmern im Netzwerk maßgeblich beeinflusst.