Ultra Wide Band

Eine der Hauptaktivitäten der Gruppe ILPS ist die Entwicklung eines Positioniersystems auf Basis von Ultra Wide Band.

Ultra Wide Band bezeichnet eine äußerst breitbandige Funktechnologie, deren absolute Bandbreite mehr als 500 MHz beträgt oder deren relative Bandbreite mehr als ein viertel ihrer mittleren Frequenz (Mittenfrequenz) abdeckt. Anstelle der Verwendung einer modulierten Sinuswelle basiert die Nachrichtenübertragung bei UWB meist auf der Erzeugung von sehr kurzen digitalen Impulsen die zeitlich sehr präzise festgelegt sein müssen. Durch die extrem große Bandbreite ermöglicht UWB bei der Informationsübertragung eine sehr hohe Datenrate auf kurze Distanz, die theoretisch sogar mehrere GBit/s betragen kann. Durch die extrem hohe Bandbreite weisen UWB-Systeme besondere Merkmale auf:

• Im Gegensatz zu herkömmlichen Funksystemen ist UWB sehr robust gegenüber Mehrwegeeffekten, da die gesendeten Impulse bei pulsbasierten Verfahren sehr kurz sind und bei eventueller Mehrwegeausbreitung voneinander getrennt werden können.
• Durch Frequenzdiversität des breitbandigen Signals treten praktisch keine Fading-Erscheinungen auf und da zusätzlich im abgedeckten Frequenzbereich (3,1 – 10,6GHz) auch relativ niedrige Frequenzen vorhanden sind, kann das UWB- Signal verschiedene Materialien durchdringen.
• Durch Leistungsbeschränkung sind UWB- Signale für andere Funksysteme kaum wahrnehmbar und vom Hintergrundrauschen nicht zu unterscheiden. So kann UWB mit bestehenden Technologien überlagert werden, ohne dass Interferenzen auftreten. Dies macht UWB u.a. für Militärs und Nachrichtendienste interessant, um Informationen unerkannt und gegen Abhören geschützt übertragen zu können.
• UWB-Systeme brauchen zumeist keine Trägerwelle und sind daher in ihrem Aufbau einfacher und preiswerter als andere Systeme mit einer Trägerwelle und aufmodulierten Informationen.

Systemarchitektur des ILPS

Aufgrund der genannten Merkmale bietet UWB eine interessante Möglichtkeit zum Aufbau von Indoor-Positionierungssystemen. Basierend auf der UWB-Hardware wurde ein lokales Indoor-Positioniersystem (Indoor Local Positioning System, UWB-ILPS) entwickelt, dessen Architektur in Abb.1 skizziert ist.

 

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Prof. Dr.-Ing. Jörg Blankenbach
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