Reproduzierbare Empfängertests unter Car-to-Car-Fading-Bedingungen

Fading tritt in Car-to-Car-Kommunikationsszenarien immer auf und hat enormen Einfluss auf das empfangene Signal. Mit dem R&S®SMW200A Vektorsignalgenerator können Sie äußerst exakte und reproduzierbare Empfängertests unter Car-to-Car-Fading-Bedingungen durchführen. Die benötigten Car-to-Car-Funkkanalmodelle wurden auf Basis realer Feldversuche gewonnen und vom CAR 2 CAR Communication Consortium spezifiziert. Ab jetzt ist es möglich, die Leistungsfähigkeit des Empfängers unter kontrollierten Bedingungen im Labor zu verifizieren.

Einleitung

In Car-to-Car-Kommunikationsszenarien teilen sich Fahrzeuge Informationen und Warnhinweise gegenseitig per Funk mit. Die Informationen werden nur als Broadcast versendet – es gibt keine Rückmeldung. Aktuell ist der IEEE 802.11p-WLAN-Standard ein guter Kandidat, um die Kommunikationsverbindung zwischen den Fahrzeugen herzustellen. Gängige Fahrzeugsensoren, z. B. Radarsensoren, Kameras und Tachometer, liefern bereits Informationen über Geschwindigkeit und Abstände von Objekten im Umfeld. Durch den Informationsaustausch lassen sich kritische Verkehrssituationen wie Kollisionen erkennen. In den Fahrzeugen werden sodann Meldungen angezeigt, um die Fahrer zu warnen. Diese können dann Gegenmaßnahmen ergreifen, um Unfälle zu vermeiden oder den Verkehrsfluss zu verbessern. Demzufolge lässt sich die Anzahl an verletzten Personen, Sachschäden und Staus in großem Umfang reduzieren.

Ihre Anforderung

Car-to-Car-Kommunikationssysteme benötigen eine stabile Funkverbindung, um den Durchsatz an Informationen zu maximieren. Dadurch erhöht sich die Sicherheit für den Fahrer. Um eine gute Funkverbindung zu gewährleisten, müssen Empfänger in der Lage sein, Signale wie IEEE 802.11p auch unter den schwierigsten Bedingungen zu erkennen, beispielsweise bei geringem Signal/Rausch-Abstand (SNR), mangelhaftem Fehlervektorbetrag (EVM) und starkem Fading. In Car-to-Car-Kommunikationsszenarien beeinträchtigt Rayleigh-Fading, das durch die relativen Bewegungen zwischen Empfängern und Sendern ausgelöst wird, hauptsächlich die Leistungsfähigkeit der Empfänger. Im Allgemeinen wird Fading durch Mehrwegeausbreitung eines gesendeten Signals verursacht. Das empfangene Signal ist die Summe aller Signale, die entlang mehrerer Pfade verlaufen. Jeder Pfad kann die Amplitude, Phase, Doppler-Verschiebung und Zeitverzögerung des Signals beeinflussen. Die größte Herausforderung, mit denen sich die Ingenieure im Labor konfrontiert sehen, besteht darin, diejenigen Fading-Modelle auf Signale anzuwenden, die das Verhalten der Mehrwegeausbreitung bei Car-to-Car-Kommunikationsszenarien am besten charakterisieren. Nur dann können Empfänger während des Entwicklungs- und Verifizierungszyklus ordnungsgemäß im Labor getestet werden, um zu bestimmen, wie gut sie Signale unter Car-to-Car-Fading-Bedingungen erkennen.

Messtechnische Lösung

Der R&S®SMW200A Vektorsignalgenerator, ausgestattet mit der Option R&S®SMW-B14 Fading Simulator und der Option R&S®SMW-K72 Enhanced Fading Models, eignet sich ideal, um Car-to-Car-Fading-Bedingungen auf Signale wie IEEE 802.11p anzuwenden und so äußerst exakte und reproduzierbare Empfängertestfälle zu erzeugen. Die Option R&S®SMW-K72 Enhanced Fading Models unterstützt sämtliche Car-to-Car-Funkkanalmodelle, die vom CAR 2 CAR Communication

Consortium spezifiziert wurden:

  • Sichtverbindung in ländlichem Gebiet (Rural Line-of-Sight)
  • Sichtverbindung bei Annäherung in städtischem Gebiet (Urban Approaching Line-of-Sight)
  • Nicht-Sichtverbindung an Straßenkreuzung (Street Crossing Non-Line-of-Sight)
  • Sichtverbindung auf Autobahn (Highway Line-of-Sight)
  • Nicht-Sichtverbindung auf Autobahn (Highway Non-Line-of-Sight)

Als Beispiel wird das Funkkanalmodell „Sichtverbindung in ländlichem Gebiet“ genauer beschrieben.

Funkkanalmodell „Sichtverbindung in ländlichem Gebiet“

Universitäten und Unternehmen führten unabhängig voneinander Feldversuche durch, um statistische Modelle für verschiedene Car-to-Car-Funkkanäle wie das unten geschilderte Szenario „Sichtverbindung in ländlichem Gebiet“ festzulegen.

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Beim Szenario „Sichtverbindung in ländlichem Gebiet“ handelt es sich um ein weitläufiges, offenes Umfeld, in dem keine Gebäude, große Objekte oder andere Fahrzeuge existieren. Folgende Tabelle zeigt die Konfiguration, die vom CAR 2 CAR Communication Consortium für das Funkkanalmodell „Sichtverbindung in ländlichem Gebiet“ spezifiziert wurde.

Konfiguration „Sichtverbindung in ländlichem Gebiet“
Parameter Pfad 1 Pfad 2 Pfad 3
Dämpfung 0 dB 14 dB 17 dB
Verzögerung 0 ns 83 ns 183 ns
Doppler 0 Hz 492 Hz -295 Hz
Profil statisch halbes Rayleigh halbes Rayleigh

Die Konfiguration basiert auf drei Pfaden. Jeder Pfad enthält spezifische Werte für Dämpfung, Verzögerung, Doppler-Frequenz fd und ein Verteilungsprofil des Doppler-Spektrums. Das CAR 2 CAR Communication Consortium definierte nur eine Hälfte des klassischen Rayleigh-Doppler-Spektrums, da sich das Verteilungsspektrum für die Car-to-Car-Funkkanalmodelle besser eignet als das volle Rayleigh-Doppler-Spektrum. Ein typisches Verteilungsprofil für die positive Hälfte des Rayleigh-Doppler-Spektrums von Pfad 2 wird für das Szenario „Sichtverbindung in ländlichem Gebiet“ unten dargestellt.

Dank der leistungsstarken Fading-Funktionalitäten des R&S®SMW200A Vektorsignalgenerators profitieren Ingenieure von der Option R&S®SMW-K72 Enhanced Fading Models während aller Phasen des Empfängertests für Car-to-Car-Kommunikationsszenarien. Alle fünf Car-to-Car-Funkkanalmodelle lassen sich ganz einfach auf Signale wie IEEE 802.11p anwenden. Der Anwender kann sich voll auf die Empfängertests konzentrieren, ohne wertvolle Zeit für die Definition und Implementierung von Car-to-Car-Funkkanalmodellen verschwenden zu müssen. Dies ist ein schneller und komfortabler Weg, um wirklichkeitsgetreue Car-to-Car-Kommunikationsszenarien unter Laborbedingungen zu simulieren. Die Erzeugung von Empfängertestfällen unter realen Car-to-Car-Fading-Bedingungen wird so einfach wie nie zuvor.

Wesentliche Vorteile

  • Unterstützung aller fünf Car-to-Car-Funkkanalmodelle
  • Bringt wirklichkeitsgetreue Car-to-Car-Funkkanalmodelle ins Labor
  • Ermöglicht Ihnen die Erzeugung von reproduzierbaren Empfängertestfällen unter kontrollierten Fading-Bedingungen in Car-to-Car-Kommunikationsszenarien
  • Vereinfacht die Signalerzeugung unter Car-to-Car-Fading-Bedingungen
  • Ermöglicht Ingenieuren, sich komplett auf Empfängertests zu konzentrieren