Joint Commuication & Radar Sensing - Analyse der physikalischen Schicht

Lübke, Maximilian

• Verlag: Cuvillier Verlag
• Jahr: 2023
• ISBN drucken: 9783736978720
• eBook-ISBN: 9783736968721
• Auflage: 1

Als kombinierte Kommunikations- und Radarsensoriksysteme, bekannt unter dem Begriff "Joint Communications & Radar Sensing" (JCRS), werden Systeme bezeichnet, denen man in der kommenden sechsten Mobilfunkgeneration (6G) Stand heute eine herausragende Bedeutung zumisst. Dies bedeutet die Erschließung von Frequenzbereichen über 6 GHz, insbesondere im Millimeterwellen- und sub-Terahertz-Bereich, für den simultanen Betrieb der Kommunikation und der Radarsensorik auf einer Wellenform, einer geteilten Hardwareplattform mit einer gemeinsam genutzten Antenne. Die vorliegende Arbeit befasst sich erstmals mit einer tiefergehenden Analyse und Beschreibung der physikalischen Schicht für kombinierte Kommunikations- und Radarsysteme (JCRS-Systeme). Dies beinhaltet neben den Eigenschaften des Funkkanals bei 77 GHz für Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation und des Radarfunkkanals auch die zu wählenden Antennenkonfigurationen eines echten Co-Designs mit geteilter Hardwareplattform. Derartige Analysen sind bis dato in der Literatur nicht vorhanden, jedoch sind sie entscheidend, wenn eine gemeinsam genutzte Hardwareplattform angestrebt wird. Ergänzt werden die Analysen des Kanals mit der Modellierung eines Code Division Multiple Access-basierten JCRS-Systems inklusive Erfassung und Charakterisierung der Nichtidealitäten der Hochfrequenz-Hardwarekomponenten.

Inhaltsverzeichnis

• Kurzfassung
• Abstract
• Einleitung
• 1.1 Motivation
• 1.2 Entwicklung der Fahrzeugkommunikation zu 6G JCRS-Systemen
• 1.3 Herausforderungen und offene Fragestellungen
• 1.4 Zielsetzung, Beiträge und Aufbau der Arbeit
• Ausbreitungseffekte und Modellierung des mmWellen-Kanals
• 2.1 Stand der Technik der Untersuchung des mmWellen-Fahrzeugfunkkanals
• 2.2 Grundlegende Pfadeffekte im mmWellen-Ausbreitungskanal
• 2.3 Metriken der Kanalcharakterisierung
• 2.4 Untersuchte Szenarien
• 2.5 Validierung der mmWellen-Simulationen
• 2.6 Auswahl an charakteristischen Einflussfaktoren zukünftiger JCRS-Anwendungen
• 2.7 Übersprechen im urbanen Umfeld
• 2.8 Diskussion der Ergebnisse
• Einfluss der Antennenkonfigurationen auf den Kommunikationskanal
• 3.1 Stellenwert von Automobilantennen
• 3.2 Grundlegende Antennenkenngrößen
• 3.3 Metriken der Kanalcharakterisierung
• 3.4 Verwendete Antennenkonfigurationen
• 3.5 Konfiguration der Kanalsimulation
• 3.6 Einfluss der Antennenkonfigurationen im Szenario Landstraße
• 3.7 Einfluss der Antennenkonfigurationen im urbanen Umfeld
• 3.8 Diskussion der Ergebnisse
• Einfluss von Antennenkonfigurationen auf die Radarsensorik
• 4.1 Stand der Technik der Radarsensorik im Fahrzeug
• 4.2 Grundlagen des FMCW-Radars
• 4.3 Konfiguration der verwendeten FMCW-Analyse
• 4.4 Validierung der Radaranalyse mittels WinProp
• 4.5 Einfluss der Antennenkonfigurationen im Szenario Landstraße
• 4.6 Einfluss der Antennenkonfigurationen im urbanen Umfeld
• 4.7 Ausblick: High-Level Signalverarbeitung und synthetische Datensätze
• 4.8 Diskussion der Ergebnisse
• Modellierung eines JCRS-Systems
• 5.1 Stand der Technik der Modellierung kombinierter JCRS-Systeme
• 5.2 Realisierte Modellierungen
• 5.3 Grundlagen des PMCW-Radars
• 5.4 Metriken zur Bewertung von Hardwareeffekten
• 5.5 Untersuchte Hardwareeffekte
• 5.6 Einfluss der Hardwareeffekte auf das JCRS-System
• 5.7 Diskussion der Ergebnisse
• Diskussion und Ausblick
• 6.1 Vergleich mit dem Stand der Technik
• 6.2 Ausblick
• Zusammenfassung
• Literaturverzeichnis
• Abkürzugsverzeichnis
• Tabellen und Abbildungen
• Danksagung
• Eigene Veröffentlichungen
• Anhang