ISBN 9783843902076

978-3-8439-0207-6, Reihe Ingenieurwissenschaften

René Wahl
Semi-deterministische und strahlenoptische Modellierung von Funkkanälen für zeitvariante Radar- und Kommunikationsanwendungen

170 Seiten, Dissertation Universität Erlangen-Nürnberg (2011), Hardcover, A5

Zusammenfassung / Abstract

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Entwicklung von zwei Wellenausbreitungsmodellen für die Mobilfunknetzplanung und für Funksysteme im Automobilbereich. Durch die Einführung neuer Technologien können moderne Mobilfunkendgeräte Webseiten anzeigen und Videos aus dem Internet abspielen, was zu einer starken Zunahme der Verkehrslast in den Mobilunknetzen führt. Bei aktuellen Planungen von 3G- und LTE-Funknetzen steht daher die Bereitstellung einer hohen Kapazität im Vordergrund. Dadurch sind die Mobilfunkanbieter auf robuste und leistungsfähige Prognosemodelle angewiesen, die eine hochgenaue Vorhersage des Versorgungsgebiets ermöglichen. Im Rahmen dieser Arbeit wird ein semi-deterministisches Wellenausbreitungsmodell vorgestellt, das auf der Berechnung der dominanten Strahlwege zwischen Sender und Empfänger basiert. Dieser neuartige Ansatz verbindet die Vorteile von empirischen Modellen mit den Vorzügen von deterministischen Modellen, ohne jedoch deren bekannte Nachteile aufzuweisen. Die Genauigkeit wird anhand von Vergleichen mit Messdaten nachgewiesen und erreicht das Niveau strahlenoptischer Modelle. Die Berechnungszeit liegt im Bereich der empirischen Modelle, so dass sich das neue Modell für die praktische Funknetzplanung in sehr großen ländlichen und urbanen Gebieten sowie auch innerhalb komplexer Gebäude eignet. Neben der Einführung von LTE wird die drahtlose Kommunikation auch für einen Zugewinn an Sicherheit im Straßenverkehr zunehmend interessanter, z.B. durch die Bereitstellung der Car-to-Car-Kommunikation. Eine weitere Technologie zur Erhöhung der Sicherheit im Straßenverkehr ist Fernbereichssensorik im Kfz, bei der vorwiegend Radarsignale zur Analyse der Umgebung vor und nebem dem Fahrzeug verwendet werden. Eine Verarbeitung der Radarechos ermöglicht es, den Fahrer frühzeitig auf Fehlverhalten hinzuweisen. Für die Entwicklung der Hardware dieser neuen Systeme ist die Kenntnis der richtungsaufgelösten Impulsantwort des Empfangssignales notwendig. In dieser Arbeit wird ein hochgenaues deterministisches Wellenausbreitungsmodell vorgestellt, das die zum jetzigen Zeitpunkt verwendete messtechnische Beschreibung des Funkkanals durch reproduzierbare und kostengünstige Simulationen ersetzen kann. Zentraler Bestandteil des neuen Modells ist die Berücksichtigung von Streuquerschnitten zur Subsititution von komplexen 3D-CAD-Fahrzeugmodellen, was zu sehr kurzen Berechnungszeiten führt und die Verallgemeinerungsfähigkeit der Ergebnisse bewahrt.