Lokalisering med ett distribuerat antennsystem

Abstract

Syftet med detta projekt var att undersöka lokalisering med ett distribuerat antennsystem. Målet var att med hjälp av sex utspridda mobila antennenheter (RRU) lokalisera en mottagarantenn med metoder baserade på att uppskatta avståndet mellan vardera antennenhet och mottagarantennen. Inledningsvis behövdes teori och modeller för antennsystem och signalrepresentation etableras. Det innebar att en djupare förståelse inom exempelvis basbandsrepresentation, signalprocessering, sigma-delta-modulering och pulsformning behövde utvecklas. För att utföra en noggrann lokalisering behövde de sex antennenheterna karakteriseras, det vill säga deras icke-ideala påverkan på signaler behövde bestämmas. Detta utfördes för vardera sändande enhet för tidsfördröjning, fasförskjutning och förstärkning genom att jämföra signaler genom de olika enheterna med en referenssignal via ett bandpassfilter. Resultatet från karakteriseringen kunde sedan kompenseras bort för att erhålla sex enheter med samma signalpåverkan. För att utvärdera deras tillförlitlighet användes måttet EVM, en felvektor mellan skickade och mottagna symboler som uppskattades vara mellan 4,31–35,86 %. Olikheterna för de olika enheterna relativt den som uppskattades vara mest tillförlitlig varierade mellan 1,27 till 3,49 ns i tid, 0,002 till 2,18 radianer i fas och 0,63 till 1,53 gånger i förstärkning. Lokaliseringsmätningarna utfördes med sex RRU-enheter med patch-antenner utspridda i en omgivning på cirka 100 m² med en mottagarantenn i mitten. Antenner och mottagare befann sig på samma höjd och positioner på antenner och mottagare samt utformningen på utsända signalerna ändrades genomgående. Att precist uppskatta avståndet mellan sändare och mottagare var kritiskt, då fel i avståndsuppskattningen leder till större fel i lokaliseringen på grund av den multilaterationsmetod för lokalisering som används. Dessa avstånd kunde uppskattas med en precision på 20 %. Vid kompensering för de olikheter som uppmättes för antennenheterna ökade de beräknade avstånden, det vill säga lokaliseringen försämrades. Lokaliseringen kunde sedan utföras med en precision på mellan 14–58 cm över en yta på cirka 100 m².