PN-Radarnetzwerke mit Phasenrausch-Unterdrückung

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Ahmet Ulusoy; Professor Dr.-Ing. Christian Waldschmidt
• Subject Area: Elektronische Halbleiter, Bauelemente und Schaltungen, Integrierte Systeme, Sensorik, Theoretische Elektrotechnik
• Term: since 2020
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 436255915

PN-Radarnetzwerke mit Phasenrausch-UnterdrückungSeit einigen Jahren sind Radarsensoren sehr leicht verfügbar für die unterschiedlichsten Anwendungsbereiche vor allem im industriellen Kontext oder für das Thema automatisiertes Fahren. Dies ist u.a. dem technologischen Fortschritt in den Halbleitertechnologien und der damit möglichen vollständigen Integration eines Sensorfrontends geschuldet. Durch die große Anzahl einzelner Radarsensoren, die heute in Anwendungen eingesetzt werden können, wird es interessant, diese Sensoren zu vernetzen und kooperativ zu betreiben, um multistatische Messungen zu ermöglichen. Hierzu kann einerseits ein expliziter Kommunikations-Link zwischen den Sensoren aufgebaut werden oder aber die Sensoren „sehen“ sich in einem multistatischen Netzwerk dadurch, dass sie alle gegenseitig ihre Radar-Sendesignale empfangen. Dieser Ansatz hat den Vorteil, dass keine zusätzliche Ressource zur Kommunikation zur Verfügung gestellt werden muss.Letztere Netzwerke, die keinen zusätzlichen Kommunikations-Link haben, sollen in diesem Projekt betrachtet werden. Vorarbeiten haben gezeigt, dass es möglich ist, mehrere Radarsensoren so zu betreiben, dass sie sich alle gegenseitig sehen, auch wenn die einzelnen Sensoren inkohärent betrieben werden. Vorteilhaft bei inkohärentem Betrieb ist der geringe Hardware-Aufwand beim Aufbau eines Netzwerks. Problematisch ist allerdings die Tatsache, dass es keine Auslöschung des Phasenrauschens des Senders und Empfängers bei multistatischem Betrieb gibt. Hierdurch ist das Signal-zu-Rauschverhältnis (SNR) der multistatischen Radarsignale gegenüber den monostatischen in der Regel so schlecht, dass die Signale in der Auswertung aller Messungen des Netzwerks keinen Gewinn bringen. Eine Lösung für dieses Problem stellt eine Trägerrückgewinnung auf der Empfängerseite aus dem Sendesignal dar, da dann das Sendesignal und der daraus rückgewonnene Träger das gleiche Phasenrauschen haben, was letztlich zu einer Auslöschung des Phasenrauschens genutzt werden kann. In diesem Projekt sollen Radarnetzwerke im Millimeterwellenbereich bei 240 GHz betrachtet werden, die mit Pseudo-Rauschsequenzen (PN - pseudo noise) BPSK-moduliert sind. Alle Sensoren arbeiten dabei auf einer Hardware-Ebene inkohärent zueinander, werden aber grob zeitlich synchronisiert. Für derartige Netzwerke soll eine Phasenrauschunterdrückung mittels Trägerrückgewinnung untersucht werden, um das Phasenrauschen zwischen einzelnen Sender- und Empfängerpaaren im Netzwerk zu eliminieren. Dieses Netzwerk bestehend aus digital modulierten Radaren im oberen Millimeterwellenbereich soll im Projekt mittels Simulation detailliert untersucht werden und anschließend in einem Demonstrator zur Verifikation aufgebaut werden.

• DFG Programme: Sachbeihilfen