Indoor-Ortung.de

Technik, Funktionen und Sinn

  • Location based services

    Die mobile Datenverarbeitung ist von einer Nischentechnologie zu einem globalen Business angewachsen. Dicht bevölkerte Gebiete sind nahezu komplett mit drahtlosen Netzwerken abgedeckt. Gleichzeitig werden mobile Endgeräte preiswerter und leistungsfähiger. Die integrierten Funktionalitäten nehmen mit jeder neuen Gerätegeneration zu. Allerdings beschränken sich diese Dienste meist nur auf die Kommunikation und die Funktionen innerhalb der Geräte. Ortsbezogene […]

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  • Kosten, Anwendungsanforderungen und Sicherheit

    Kosten Die anfallenden Kosten für die Anschaffung eines indoor–Ortungssystems beruhen hauptsächlich in der Aufwendung für die Infrastruktur, zusätzliche Bandbreite, Fehlertoleranz und Ausfallsicherheit und die Art der eingesetzten Technologie. Zusätzlich müssen die Installation und die Überprüfung des Systems während der Einrichtung mit in die Kostenrechnung einfließen. Sofern das neue indoor–Ortungssystem ein bestehendes Kommunikationssystem wieder verwenden kann, […]

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  • Indoor Ortung

    Indoor–Ortungsverfahren befinden sich auf einem „aufsteigenden Ast“. Allerdings fehlt es häufig an theoretischen und analytischen Grundlagen für eine Umsetzung einer Indoor-Ortung. Ein grundlegender Rahmen für den Systemaufbau und die Funktionen ist somit zwingend notwendig für den Erfolg und die Implementierung eines indoor–Ortungssystems. Es werden vier Bereiche betrachtet, die eine große Herausforderung und damit grundlegende Anforderung […]

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Gegenwärtigen Entwicklungen im UWB–Bereich nach zu urteilen, werden sich für praktische Anwendungen in Zukunft zwei Techniken durchsetzen, dazu gehört zum einen das Direct Sequence Code Division Multiple Access (DS–CDMA) Verfahren und das Orthogonal Frequency Division Multiplexing Verfahren (OFDM). Das OFDM Verfahren oder auch Multicarrier Modulation genannt findet bei Übertragungstechniken im digitalen Audio– und Video–Broadcasting Bereich wie beispielsweise beim Digital Audio Broadcast (DAB) oder beim Digital Video Broadcast (DVB) sowie bei heute üblichen drahtlosen Datenübertragungstechniken, wie WLAN oder Worldwide Interoperability for Microwave Access (WiMAX) Anwendung.

Im Gegensatz zum Impulsradio bietet das OFDM–Konzept weitaus flexiblere Möglichkeiten, gleichwohl stellt es sehr viel höhere Anforderungen an das Hardwaredesign. Somit ist es eine große Herausforderung für Entwickler und Gerätehersteller, eine stromsparende und effiziente Lösung zu finden. Das Multiband–OFDM nutzt ein Multiträger–Konzept und übermittelt Daten mit Hilfe von Frequenzmultiplexing mehrerer schmalbandiger Sinusträger. Dabei kann es zwar zum so genannten Fading kommen, jedoch können die Daten mit Hilfe einer nahezu ungestörten Signalübertragung vom Empfänger problemlos decodiert werden. Bei einer gewünschten Übertragungsrate von 480 MBit/s werden beispielsweise 100 solcher Sinusträger genutzt. Dies bedeutet, dass pro verwendeten Kanal nur 4,8 MBit/s übertragen werden müssen. Weiterhin ist hier auch eine Mehrwegeausbreitung möglich, da die gesendeten Sinuswellen auch auf unterschiedlichen Streckenlängen noch erhalten bleiben und trotz der teilweise verzögerten Eintreffzeiten am Empfänger noch verarbeitet werden können. Die Informationsübertragung wird durch eine Modulation in der Phase des sinusförmigen Subträgers realisiert. Diese Phasenverschiebung findet bei den heute gängigen UWB–Anwendungen im Abstand von 312 ns statt. Hierbei kann die Phase insgesamt die vier verschiedenen Werte 45°, 135°, 225° und 315° annehmen. Es handelt sich also um eine Quadratur–Phasenmodulation, welche 2 Bit mit nur einem Symbol übertragen kann. Technisch gesehen wird vom Sender jeweils das Signal mit Hilfe der inversen Fourier–Transformation für jedes Fenster mit der Länge von 312 ns moduliert und mittels eines Digital–Analog–Wandlers in ein so genanntes Basisband–Signal umgeformt. Am Empfänger wird der gegenläufige Prozess durchgeführt. Das analoge Basisband–Signal wird in ein digitales Signal gewandelt und anschließend mit Hilfe der schnellen Fourier–Transformation (auch „Fast Fourier Transform“, kurz FFT) demoduliert. Danach kann das demodulierte Signal vom Komparator decodiert werden.

In der Praxis werden jedoch nur 240 der genannten 312 ns für die reine Datenübertragung genutzt. In den ersten 72 ns finden Einschwingvorgänge des Signals statt. Momentan wird das für die Datenübertragung in UWB genutzte Frequenzband von 3,1 bis 10,6 GHz in 15 jeweils 500 MHz breite Subbänder aufgeteilt. In jedem Subband befinden sich 122 Subträger mit einem Abstand von etwa 4 MHz. Mit Hilfe der Quadratur–Phasenmodulation können also pro Band theoretisch 244 Bit übertragen werden, wie in Abbildung 13 dargestellt. In der Praxis verbleiben nach der notwendigen Fehlerkorrektur noch etwa 150 der 244 Bit zur Informationsgewinnung. Wird das Zeitraster von 312 ns Länge eingehalten, bedeutet dies, dass mit dem Multiband–OFDM–Verfahren durchaus die heute üblichen 480 MBit/s übertragen werden können. Bei der gleichzeitigen Nutzung aller 15 möglichen Bänder, könnten theoretisch bis zu 7,2 GBit/s übertragen werden.

OFDM–Prinzip

Während jeder Symbolgenerierung wird das Frequenzband gewechselt, dadurch wird Multiband OFDM noch stabiler gegen Störungen oder Interferenzen. Desweiteren ermöglicht diese Technik, einen unkoordinierten Vielfachzugriff zwischen mehreren Partnerinstanzen, da aufgrund der häufigen Bandwechsel kaum Kollisionen auftreten. Hauptursache von Störungen oder Interferenzen sind meistens nebeneinander vorhandene Schmalbandsignale anderer Sender.


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