Sendesignaltrennung für MIMO-Radare

Radaranwendungen finden sich in vielen Einsatzbereichen, etwa bei Fahrerassistenzsystemen (ADAS) oder unbemannten Fluggeräten im Bereich Verkehr. Das Gebäudemanagement setzt auf Radarsysteme, um eine Aussage über die Stabilität von Gebäuden zu treffen. In der Industrie werden sie z.B. zur automatisierten Detektion von kleinen Abweichungen in Qualitätssicherungssystemen eingesetzt.

Stand der Technik

Um eine besonders hohe räumliche Auflösung zu erzielen, werden sog. MIMO-Radarsysteme (Multiple-Input Multiple-Output) eingesetzt. Hierbei stehen mehrere räumlich verteilte Sendeantennen zur Verfügung, wobei von jeder Antenne ein beliebiges Sendesignal abgestrahlt werden kann und wiederum von jeder Empfangsantenne empfangen wird. Durch die so geschaffene Vielzahl an Signalpfaden wird die betrachtete Szene umfassend vermessen. Damit die einzelnen Ausbreitungspfade am Empfänger rekonstruiert werden können, müssen die Sendesignale eindeutig trennbar sein. Dies wird typischerweise durch eine Bündelung hinsichtlich der zeitlichen Übertragung oder durch eine bestimmte Form der Codierung (Zeit- oder Codemultiplex) erreicht.

Technologie

Am Institut für Hochfrequenztechnik und Elektronik (IHE) wurde ein optimiertes Verfahren entwickelt, um die Dynamik und die Auflösung von MIMO-Radaren weiter zu verbessern. Hierzu werden die verschiedenen Subträger eines Mehrträgersignals nach einem bestimmten Schema den Sendeantennen zugeteilt. Die so erzeugten Signale werden im Spektralbereich verschränkt, ohne dass dadurch die Systembandbreite der einzelnen Sender reduziert wird (spectrally interleaved multicarrier). Dieses MIMO-Verfahren lässt sich ideal mit dem Modulationsverfahren ‚Orthogonal Frequency-Division Multiplexing‘ (OFDM) kombinieren.

Vorteile

Das neue Verfahren erreicht eine vollständige Trennbarkeit der Signale bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung der kompletten Signalbandbreite und ist dadurch den klassischen Verfahren überlegen: Anders als bei Zeitmultiplex können mehrere Sender simultan aktiv sein und somit sich schnell bewegende bzw. verändernde Objekte erfasst und deren Geschwindigkeiten eindeutig gemessen werden. Im Vergleich zu Codemultiplex wird eine wesentlich höhere Dynamik erzielt.

Optionen für Unternehmen

Das KIT sucht Hersteller von Radargeräten für anwendungsspezifische Entwicklungsprojekte sowie zur Lizenzierung der Technik. Die möglichen Anwendungen reichen von Radarsensoren für Industrie 4.0, über Automobilradare, Radare zur Umgebungs- und Luftraumüberwachung bis hin zu Integrated Sensing and Communication (ISAC)-Systemen.