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In den vergangenen Jahren haben digitale Modulationsverfahren einen immer gr����eren Stellenwert f��r Anwendungen im Radarbereich erfahren. Treiber dieser Entwicklung sind einerseits die immer leistungsf��higere digitale Hardware, die eine echtzeitf��hige Realisierung solcher Radarsysteme ��berhaupt erst erm��glicht hat, und andererseits bei den Applikationen vor allem der Automobilradarbereich. Dieser fordert neben stetig steigenden Aufl��sungen oftmals eine hohe Flexibilit��t der Wellenformen sowie eine m��glichst gute Interferenzrobustheit. Eines der Modulationsverfahren, das aktuell besonders im Fokus der Untersuchungen steht, ist Orthogonal Frequency-Division Multiplexing (OFDM), das sich auch im Mobilfunkbereich gro��er Beliebtheit erfreut. Ein Nachteil im Vergleich zu anderen g��ngigen Radarverfahren wie beispielsweise Fast Chirp Sequence (FCS) ist die Notwendigkeit von sehr hohen Abtastraten, die in der Gr����enordnung der abgedeckten Hochfrequenzbandbreite liegen m��ssen. Genau bei diesem Punkt setzt die vorliegende Arbeit an. Sie stellt eine neuartige Erweiterung des klassischen OFDM-Radar-Ansatzes vor, mit dessen Hilfe die Signalbandbreite im Radarkanal vergr����ert werden kann, ohne gleichzeitig die Abtastraten der Digital-Analog- und Analog-Digital-Wandler erh��hen zu m��ssen. Hierdurch kann trotz eines Verzichts auf schnelle und daher teure Wandler die oftmals geforderte hohe Entfernungsaufl��sung erreicht werden. Sendeseitig wird daf��r ein schmalbandiges OFDM-Signal mit einem Frequenzkamm hochgemischt, dessen Kammfrequenzen untereinander einen Abstand aufweisen, der genau der Bandbreite des Basisbandsignals entspricht. Im Sendesignal ist hierbei jedoch nur ein kleiner Teil der m��glichen Untertr��ger belegt. Auf diese Weise entstehen L��cken, die im Empf��nger dazu genutzt werden k��nnen, alle Untertr��ger des breitbandigen Signals in einem schmalen Frequenzband eigeninterferenzfrei zu vereinen. Hierzu wird das Empfangssignal mit einem zweiten Frequenzkamm heruntergemischt, dessen Abst��nde kleiner ausfallen als im Sender. Hierdurch k��nnen die Untertr��ger aller Subb��nder in dem beschriebenen Frequenzband untergebracht werden, dessen Bandbreite genau so gro�� wie die des urspr��nglichen OFDM-Basisbandsignals ist. Aus diesem Grund gen��gt auch im Empf��nger eine Abtastrate, die identisch zu jener im Sender ist, ohne dass wichtige Informationen des breitbandigen Signals im Radarkanal verloren gehen. Da alle Untertr��ger orthogonal zueinander sind, k��nnen sie nach der Abtastung separiert und das breitbandige Spektrum digital rekonstruiert werden. In der vorliegenden Arbeit werden alle diesbez��glich notwendigen Verfahrensschritte zur Signalerzeugung und -verarbeitung detailliert beschrieben sowie ausf��hrliche Untersuchungen zur erreichbaren Performanz des Ansatzes und dessen Limitierungen durchgef��hrt. Neben der Sch��tzung von Entfernung und Geschwindigkeit spielt in der Zwischenzeit bei vielen Anwendungen auch die Winkelinformation eine wichtige Rolle. Aus diesem Grund wurde das entworfene Frequency-Comb-OFDM-Radar-Verfahren f��r den Einsatz in MIMO-Systemen, die eine solche Winkelbestimmung erm��glichen, erweitert. Grundlage hierf��r war in erster Linie das bereits existierende Subcarrier Interleaving, das um die M��glichkeit einer unregelm����igen Untertr��gerbelegung in Verbindung mit einem Compressed-Sensing-Algorithmus zur Entfernungssch��tzung erg��nzt wurde. Zur messtechnischen Verifikation des Verfahrens wurde zudem ein Demonstrator mit vier Sende- und vier Empfangskan��len aufgebaut, der zus��tzlich die Hochfrequenzbandbreite um den Faktor vier vergr����ern kann. Mit diesem System wurden in einer reflexionsarmen Kammer erfolgreich Radarmessungen durchgef��hrt, die die Funktionsf��higkeit des Frequenzkamm-basierten Ansatzes best��tigen konnten. Dar��ber hinaus lie�� sich mithilfe eines analogen Radarzielsimulators auch der hohe Eindeutigkeitsbereich in Geschwindigkeitsrichtung demonstrieren, der einen weiteren Vorteil des entworfenen Verfahrens darstellt. |
