vorbereitet von: Oleg Obitov, betreut von: Prof. Dr.-Ing. Klaus Solbach externer Betreuer: Dipl.-Ing. Lars Koch

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1 Vortrag über Bachelorarbeit zum Thema: Technische Prozessoptimierung in der entwicklungsbegleitenden Tunererprobung auf Basis eines HF- Record-Playback-Systems vorbereitet von: Oleg Obitov, betreut von: Prof. Dr.-Ing. Klaus Solbach externer Betreuer: Dipl.-Ing. Lars Koch

2 Inhaltsübersicht 1. Motivation 2. Problematik der Tunererprobung beim mobilen Empfang 3. HF-Record-Playback-System URT 4. URT Enhancement Suite 5. Programmpräsentation 6. Fazit und Ausblick 2

3 1. Motivation Die Tunererprobung im Automobilbereich wird größtenteils im Feld unternommen Die Testfahrten sind mit großem Zeit- und Kostenaufwand verbunden Die realitätsnahe Simulation der Erprobungsfahrten im Labor ist durch Einsatz moderner Technologie möglich Die Radioerprobung auf Basis solcher Technologie zu gestalten soll die Aufgabe der Bachelorarbeit sein 3

4 2. Problematik der Tunererprobung beim mobilen Empfang Mehrwegausbreitung und Rayleigh Fading - Gegenseitiges Auflösen empfangener Wellen im ungünstigsten Fall - Als Folge: kurzzeitige starke Empfangseinbrüche 4

5 2. Problematik der Tunererprobung beim mobilen Empfang Dynamische Senderlandschaft - Verlassen oder Hineinfahren in Versorgungsgebiet eines Senders von einer Mobilen Station - Komplexe Algorithmen für Pflege der Senderlisten im Empfangsgeräten 5

6 2. Problematik der Tunererprobung beim mobilen Empfang Nachbarkanalinterferenz und Großsignal - Überlagerung der Spektralanteile der Referenz- und Nachbarkanalsender - starkes Signal (Großsignal) im Nachbarkanalsender überlastet das Empfangsgerät - Als Folge: Verzehrungen im Empfangssignal 6

7 3. HF-Record-Playback-System URT Universal Receiver Tester Aufzeichnen, Generieren und Wiedergabe von HF-Signalen (FM, AM, DAB, GPS, u.a.) Frequenzbereich: 250 khz 2,7 GHz Bandbreite: bis zu 20 MHz Bis zu 2 Kanäle von Record- Playback Modulen 7

8 3. HF-Record-Playback-System URT Vorteile: - reproduzierbare Wiedergabe der realen Feldstärkeverläufen im Labor - Aufzeichnung der Signale ist unabhängig von Modulationsverfahren Nachteile: - Hardwarebegrenzte Abtastfrequenz 8

9 3. HF-Record-Playback-System URT Record-Playback Tool setzt sich aus folgenden Teilen zusammen: - eingebetteter Kontroller - RF-Downconverter - Digitalisierer - Signalgenerator - RF-Upconverter - Speichermedium RF-Recorder RF-Playback 9

10 3. HF-Record-Playback-System URT Aufnahmeprozess: 1) RF-Downconverter mischt HF-Signal auf Mittenfrequenz 15 MHz herunter 10

11 3. HF-Record-Playback-System URT Aufnahmeprozess: 2) A/D-Wandlung des Bandpasssignals 3) I/Q-Dezimierung mit Alias-Schutz 4) Interleaving der I/Q-Datenströme und Speichern in eine binäre Datei 11

12 4. URT Enhancement Suite Automatisierte HF-Auswertung der Aufnahmedateien Visualisierung der Senderlandschaft Katalogisierung und effiziente Verwaltung der aufgenommenen Daten 12

13 4. URT Enhancement Suite Auswertung der HF-Aufnahme 1) Auslesen der Aufnahmedatei (Header + IQ-Wertpaare) 2) IQ-Modulation s(t) = I(t) cos(ω 0 t) + Q(t) sin(ω 0 t) 3) Anwenden der Fensterfunktion 4) Schnelle Fourier-Transformation 13

14 4. URT Enhancement Suite Auswertung der HF-Aufnahme 5) Berechnung der Leistung P und Frequenzvektor 14

15 4. URT Enhancement Suite Auswertung der HF-Aufnahme 6) Analyse des Frequenzspektrums - Ermittlung der Senderfrequenzen - Signalrauschabstand - Nachbarkanalinterferenz und Großsignal - Modulationsindex bei FM-Signalen - Spektrale Dichte - Rayleigh Fading 15

16 4. URT Enhancement Suite Visualisierung der Senderlandschaft - Überblick über der Dynamik der Senderlandschaft - Optimierte Schnellauswertung - Einschätzung der Streckenverhältnisse 16

17 4. URT Enhancement Suite Katalogisierung der Aufnahmedateien 1) Entwicklung einer Datenbank für Aufbewahrung der HF-Aufnahmen und deren Analyseergebnisse 2) Entwicklung einer Datenbankschnittstelle fürs automatisierte Eintragen der Daten in die Datenbank 17

18 5. Programmpräsentation 18

19 6. Fazit und Ausblick Fazit automatisierte Auswertung und Visualisierung der aufgenommenen Daten optimieren HF-Aufnahmeprozess Katalogisierung der Aufnahmedaten nach HF-Charakteristika ermöglicht eine effiziente Suche nach passende Testaufnahme Ausblick Optimierung des Algorithmus für Senderverfolgung Erweiterung der Analysemöglichkeiten des Auswertungsmoduls (z.b. Dekodieren von RDS, oder DAB Frames, u.a.) URT Enhancement Suite als mögliche Ergänzung zu Test Suite und Radiomessplatz von IAV GmbH 19

20 Fragen 20

21 Ende 21

22 Zusatzfolie 1. FM-Modulationsindex µ = Δf T / f m =

23 Zusatzfolie 2. ER-Diagramm 23

24 Zusatzfolie 3. Datenbankschnittstelle 24