Physical layer optimisation for the multiband impulse radio UWB architecture (MIRA)

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Eine pulsbasierte Architektur mit einem nicht-kohärenten Empfänger ist ein geeigneter Kandidat zur Realisierung eines kostengünstigen und einfachen UWB-Systems. Indem der Grundaufbau zu einem Mehrkanalsystem erweitert wird, können bemerkenswerte Datenraten im Bereich von mehreren hundert Mbit/s bis nahezu einem Gbit/s erreicht werden. Ein weiterer Vorteil dieser pulsbasierten Architektur ist ihre Skalierbarkeit. Eine solche physikalische Schicht ermöglicht kostengünstige energieeffiziente Sender (z.B. Sensoren) für sehr niedrige Datenraten, aber auch energieeffiziente Sender/Empfänger für extrem hohe Datenraten. Da Störungen das Hauptproblem bei nicht-kohärenten UWB-Geräten darstellen, liegt der Fokus dieses Projekts auf der Definition einer PHY-Schicht und einer Sender/Empfänger-Architektur unter Beachtung eines optimierten Verhaltens in Gegenwart von Störungen. Da zum Einen die Definition des Senders und Empfängers die Störanalyse beeinflusst, zum Anderen aber die vorgeschlagenen Algorithmen zur Störunterdrückung beim PHY-Design beachtet werden müssen, ergeben sich umfangreiche Wechselbeziehungen zwischen diesen Arbeiten. Insbesondere zwischen den Bereichen Multiband-Pulserzeugung/Subband-Trennung und Einfluss von Intersymbol-Interferenz/Einfluss von Schmalbandstörungen wird eine enge Zusammenarbeit benötigt. Das vorrangige Ziel dieser Arbeit ist die theoretische Analyse der physikalischen Schicht einer Multiband Impulse-Radio-Architektur. Insbesondere sollen adaptive und leicht implementierbare Algorithmen für Kanalschätzung, Pulsgenerierung, (De)-modulation, Störunterdrückung, Filterung, Synchronisation und Kanalcodierung entwickelt und analysiert werden. Mit Hilfe eines erweiterbaren Simulators werden die Ergebnisse der analytischen Untersuchungen verifiziert. Ziel der Simulationen sind zum einen die Definition der Systemparameter und zum anderen Vergleiche über die Leistungsfähigkeit von verschiedenen Konfigurationen in Abhängigkeit von Pulserzeugung, Filterung, Synchronisation, Demodulation, Koexistenz and Kanalcodierung bei verschiedenen Kanalzuständen.