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Embedded Systems Initiative
Ressourcenoptimierte Funksysteme
Teilprojekt: Funkempfänger
Motivation:
- Die Leistungsfähigkeit eines Funkkommunikationssystems wird
maßgeblich durch die Eigenschaften des Empfängers bestimmt.
- Eingebettete Systeme stellen folgende Anforderungen an die
Funkschnittstelle:
- Multiband- und Multistandardfähigkeit
- Reduzierung von Baugröße, Energiebedarf und Kosten
- Integrierbarkeit: Externe Filter erweisen sich hier als Flaschenhals
- Mit konventionellen Empfängerarchitekturen lassen sich die z. T.
konkurrierenden Anforderungen nicht erfüllen. Hier sind neue
Konzepte, Architekturen und Technologien gefragt.
Technischer Inhalt: Untersuchung eines Near-Zero-IF EmpfängerFrontends
- Ziel ist die Reduzierung der Komplexität des analogen Frontends
(insbesondere der analogen Filter) bei gleichbleibender
Leistungsfähigkeit (z. B. Linearität, Rauschzahl).
- Analoge Funktionsblöcke herkömmlicher Architekturen werden jetzt
in Software abgebildet und mittels digitaler Signalverarbeitung
realisiert.
- Lösungsansatz: Das von der Antenne kommende HF-Signal wird
durch eine Frequenzumsetzung (Single Conversion) auf eine sehr
niedrige Zwischenfrequenz (Near-Zero-IF) verschoben. Die Selektion
des Nutzsignals erfolgt auf dieser Zwischenfrequenz mittels variabler
Bandpassfilter. Um den Stromverbrauch gering zu halten, wird ein
Großteil der Verstärkung auf der niedrigen Frequenz realisiert.
Anwendungen: Wo kommen ressourcenoptimierte Empfänger zum Einsatz?
- Rundfunk: Akkubetriebene Handheld-Receiver
- Mobilfunk: drahtlose Kommunikationsgeräte
- Telemetrie: autonome Sensornetzwerke mit speziellen Anforderungen
an den Energieverbrauch
- Funkortung: Eigenortung z. B. durch GNSS oder WLAN
Eine Zusammenarbeit können wir uns auf folgenden Gebieten vorstellen:
- Konzeption von drahtlosen Funksystemen für unterschiedliche
Standards und Anwendungen
- Systementwurf und Simulation
- Aufbau von Prototypen, messtechnische Verifikation
- Entwicklung von fertigungsnahen Referenzdesigns
Kontakt: [email protected]
www.esi-anwendungszentrum.de
Die Abbildungen oben zeigen Ergebnisse aus
einer Systemsimulation. Untersucht wird das
Verhalten eines Empfänger-Frontends bei
starken Störsignalen im Nachbarkanal.
Oberes Bild: zwei Störsignale und ein
Nutzsignal im Frequenzbereich.
Rot: am Antennenausgang
Blau: nach einer nichtidealen Verstärkerstufe
Untere Bilder: Trajektorie und Konstellationsdiagramm des Nutzsignals
Links: ungestörtes Nutzsignal
Rechts: Auswirkung der starken Störsignale in
Form von Punktwolken um die gedachten
Konstellationspunkte