DE102010034191B4

DE102010034191B4 - Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung einer Dopplerverschiebung

Info

Publication number: DE102010034191B4
Application number: DE102010034191A
Authority: DE
Inventors: Amina Ayadi-Miessen; Dr. Kupferschmidt Claus
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-08-12
Filing date: 2010-08-12
Publication date: 2012-04-26
Anticipated expiration: 2030-08-13
Also published as: DE102010034191A1

Abstract

Verfahren zur Ermittlung einer frequenzabhängigen Dopplerverschiebung bei einer funkbasierten Ultrabreitbandübertragung (UWB) zwischen mindestens einem Sender und mindestens einem Empfänger, die sich ash; Bestimmen eines Referenzempfangssignals (smask;d(t)) in Abhängigkeit von einem beim Empfänger bekannten Template-Sendesignal (stemp;d(t)) und von einer geschätzten Übertragungskanalimpulsantwort (h(t)) des funkbasierten Übertragungskanals innerhalb eines Zeitintervalls (TB) und – Ermitteln der Dopplerverschiebung in Abhängigkeit einer Korrelation des Referenzempfangssignals mit einem Empfangssignal (r(t)), das vom Sender über den funkbasierten Übertragungskanal gesendet und vom Empfänger empfangen wurde.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung einer frequenzabhängigen Dopplerverschiebung bei einer funkbasierten Ultrabreitbandübertragung (UWB) zwischen mindestens einem Sender und mindestens einem Empfänger, die sich relativ zueinander bewegen. Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung und ein Computerprogramm hierzu.
Die Ultrabreitbandtechnologie (Ultra Wide Band – UWB) beschreibt eine funkbasierte Übertragungstechnologie, bei der große Datenmengen auf kurze Entfernung übertragen werden können. Dabei besteht ein wesentliches Merkmal der Ultrabreitbandübertragung darin, dass ein extrem großer Frequenzbereich mit einer Bandbreite von mindestens 500 MHz oder eine relative Bandbreite von mindestens 0,2 (Verhältnis aus absoluter Bandbreite zur mittleren Frequenz) verwendet wird. Bei der Ultrabreitbandübertragung besteht der Grundgedanke dabei darin, dass kein eigenes Frequenzband belegt wird, sondern als ein so genanntes „Overlay”-System bereits vergebene Frequenzbänder erneut zu nutzen. Dies ist ohne gravierende Interferenzen möglich, da in typischen Anwendungsszenarien das Leistungsdichtespektrum von empfangenen UWB-Signalen niedriger ist als das Hintergrundrauschen. Bei der drahtlosen Übertragung mittels schmalbandiger Übertragungssysteme werden die zu übertragenen Daten durch geeignete Modulationsverfahren generell auf eine Trägerfrequenz aufgebracht. Dieser Schritt ist bei UWB nicht mehr nötig, so dass sowohl auf der Sende- als auch auf der Empfangsseite Aufwand eingespart werden kann.
Sowohl bei schmalbandigen Systemen als auch bei breitbandigen Systemen entsteht generell das Problem, dass bei einer relativen Bewegung zwischen Sender und Empfänger eine Dopplerverschiebung auftreten kann, welche letztendlich Einfluss auf den Empfang des ausgesendeten Signals hat. Dabei ist festzustellen, dass der Einfluss der Dopplerverschiebung auf das Empfangssignal mit der relativen Geschwindigkeit bzw. Bewegung zwischen Sender und Empfänger zunimmt.
Bei Schmalbandverfahren zur Dopplerkompensation wird dabei die Annahme getroffen, dass alle Frequenzen des Spektrums gleichmäßig von der Dopplerverschiebung betroffen sind, wie die mittlere Frequenz. Diese aus den Schmalbandübertragungssystemen bekannten Verfahren zur Dopplerkompensation sind jedoch nicht ausnahmslos auf die Ultrabreitbandübertragungstechnologie anwendbar, da aufgrund der hohen Bandbreite die unteren Frequenzen des Spektrums anders von der Dopplerverschiebung betroffen sind als die oberen Frequenzen.
Aus Salberg, Arnt-Børre; Swami, Ananthram: „Doppler and Frequency-Offset Synchronization in Wideband OFDM”, IEEE Transactions an Wireless Communications, Vol. 4, Nr. 6, November 2005, ist ein Verfahren beim Frequency-Division Multiplexing (OFDM) in einem Breitbandsystem bekannt, das mit Hilfe eines Signalmodells und einem Maximum-Likelihood-Schätzer die Dopplerverschiebung zur Reduktion der Bitfehler kompensiert. Dieses Verfahren ist insbesondere anwendbar für die Unterwasserkommunikation.
In Sharif, Bayan S.; Neasham, Jeff; Hinton, Oliver R.; Adams, Alan E.: ”A Computationally Efficient Doppler Compensation System for Underwater Acoustic Communications”, IEEE Journal of Oceanic Engineering, Vol. 25, Nr. 1, January 2000, wird ein Verfahren zur Dopplerkompensation beschrieben, bei der sich Sender und Empfänger mit einer relativ hohen Geschwindigkeit rela-tiv zueinander bewegen, beispielsweise bei Unterwasserfahrzeugen. Die Dopplerverschiebung wird dabei mit Hilfe einer Mehrzahl von diskreten Korrelatoren geschätzt, die eine so genannte Cross-Ambiguity-Function berechnen. Mit Hilfe der so geschätzten Dopplerverschiebung lässt sich dann dieser Effekt kompensieren. Dieses Verfahren hat allerdings den Nachteil, dass es einen erheb- lichen Rechenaufwand benötigt und darüber hinaus ein sehr langes Trainingssignal für die Schätzung erfordert. Ändert sich beispielsweise die relative Geschwindigkeit zwischen Sender und Empfänger, so müssen wieder entsprechende Trainingssignale ausgesendet werden, um die Veränderung der Dopplerverschiebung neu zu ermitteln.
In Miessen, A. A.; Kupferschmidt, C. et al: „Impact of Doppler an UWB-Based Rotor-Telemetry Signal” in: IEEE International Conference an Ulta-Wideband (ICUWB 2009), September 9–11, wird das Problem bezüglich UWB-basierter Rotor-Telemetrie-Signale von UWB-Sendern beschrieben. Die hierbei entstehende Doppler-Verschiebung aufgrund der hohen Drehgeschwindigkeit wird ebenfalls mit Hilfe sogenannter Cross-Ambiguity-Functions berechnet, um dann diesen Effekt kompensieren zu können. Auch hierbei wird ein erheblicher Rechenaufwand benötigt, der darüber hinaus langer Trainingssignale für die Schätzung bedarf.
Aufgabe
Im Licht des oben genannten ist es daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren anzugeben, mit der die Dopplerverschiebung auch bei funkbasierten Ultrabreitbandübertragungen ermittelt werden kann, wenn zwischen Sender und Empfänger eine relativ hohe Geschwindigkeit besteht, wobei auf lange Trainingssignale zur Erhöhung der Datenrate verzichtet werden soll.
Lösung
Die Aufgabe wird mit dem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß gelöst mit den Schritten:

– Bestimmen eines Referenzempfangssignals in Abhängigkeit von einem dem Empfänger bekannten Template-Sendesignal und von einer geschätzten Übertragungskanalimpulsantwort des funkbasierten Übertragungskanals innerhalb eines Zeitintervalls und
– Ermitteln der Dopplerverschiebung in Abhängigkeit einer Korrelation des Referenzempfangssignals mit einem Empfangssignal, das vom Sender über den funkbasierten Übertragungskanal gesendet und vom Empfänger empfangen wurde.

Bei der Ultrabreitbandübertragung (UWB) wird die Datenübertragung mittels aufeinander folgender, zeitlich sehr kurze Impulse realisiert. Aufgrund dieser zeitlich sehr kurzen Pulse können die digitalen Informationen der einzelnen Nutzer durch die Position der Pulse bestimmt werden. Somit wird es möglich, dass die Pulsform eines Sendesignals in seiner Grundstruktur sowohl beim Sender als auch beim Empfänger bekannt ist.
Aufgrund der Tatsache, dass die Pulsform beim Empfänger bekannt sein kann, lässt sich hieraus ein entsprechendes Template-Sendesignal ableiten, das auf der Grundform des gesendeten Pulses basiert. Mit Hilfe einer Kanalschätzung auf Seiten des Empfängers, mit der die Übertragungskanalimpulsantwort dahingehend geschätzt wird, wie das Sendesignal verfälscht wird, lässt sich dann auf der Empfängerseite aus dem bekannten Template-Sendesignal ein Referenzempfangssignal ermitteln, das als Referenz für ein tatsächlich empfangenes UWB-Signal dient. Denn das vom Sender ausgesendete tatsächliche Sendesignal wird aufgrund des Übertragungskanals, in dem Verzögerungen und Dämpfungen auftreten können, mehr oder weniger stark verändert. Aus dieser Veränderung im Zusammenhang mit dem Template-Sendesignal lässt sich dann ein Referenzempfangssignal berechnen, das eine Pulsform aufweist, die so beim Empfänger erwartet wird, wenn ein Signal gesendet wird.
Innerhalb des Zeitintervalls werden nun Daten von dem Sender zum Empfänger über den Übertragungskanal gesendet, die dann vom Empfänger empfangen werden. Innerhalb des Zeitintervalls wird die Übertragungskanalschätzung als unveränderlich angenommen. Jedoch ergibt sich bei einer hohen Relativgeschwindigkeit nunmehr innerhalb des Zeitintervalls eine Dopplerverschiebung die es zu detektieren gilt. Dafür werden die empfangenen Signale mit dem Re- ferenzempfangssignal korreliert, so dass sich daraus die Dopplerverschiebung ermitteln lässt.
Dabei wurde erkannt, dass die Dopplerverschiebung sich stufenweise derart bemerkbar macht, dass das Empfangssignal um einen Abtastwert verschoben wird. Da bei UWB jedoch die digitalen Informationen durch die Position der Pulse bestimmt werden, würden somit die empfangenen Signale unbrauchbar, wenn die Dopplerverschiebung nicht bekannt ist. Es ist daher ganz besonders vorteilhaft, wenn die Dopplerverschiebung als Anzahl der Abtastwerte, bis eine Verschiebung um einen Abtastwert erfolgt, ermittelt wird. Die Anzahl der Abtastwerte bis eine Verschiebung um einen Abtastwert aufgrund der Dopplerverschiebung erfolgt, lässt sich dabei beispielsweise in Abhängigkeit des Maximums der Korrelation ermitteln.
Aus der Anzahl der Abtastwerte lässt sich dann ein zeitlicher Skalierungsfaktor ermitteln, so dass die Dopplerverschiebung anhand dieses zeitlichen Skalierungsfaktors kompensiert werden kann. Dieser zeitliche Skalierungsfaktor hängt dabei mit der Dopplerverschiebung zusammen.
Ist die Dopplerverschiebung bekannt, so lässt sich vorteilhafterweise daraus die Relativgeschwindigkeit zwischen Sender und Empfänger ermitteln. Dies ist beispielsweise dann vorteilhaft, wenn der Sender oder der Empfänger sich an schnell drehenden Maschinenteilen, beispielsweise an einer Turbinenschaufel befindet, die sich mit einer extrem hohen Geschwindigkeit bewegen. Das Gegenstück dazu befindet sich dann meist außerhalb des drehenden Systems, so dass hier sowohl aufgrund der extremen Relativgeschwindigkeit eine Dopplerverschiebung auftritt, aus der sich dann die Relativgeschwindigkeit zwischen Sender und Empfänger ableiten lässt.
Die Erfindung wird im Übrigen auch mit einer Vorrichtung der eingangs genannten Art gelöst, wobei die Vorrichtung zur Durchführung des vorstehenden Verfahrens eingerichtet ist. Eine solche erfindungsgemäße Vorrichtung kann beispielsweise im Empfänger vorhanden sein, um die Dopplerverschiebung, die sich aufgrund der relativ hohen Relativgeschwindigkeit zwischen Sender und Empfänger ergibt, zu ermitteln und dann zu kompensieren. Das vorstehende Verfahren benötigt dabei einen relativ geringen Rechenaufwand, so dass es grundsätzlich echtzeitfähig ist und zur Echtzeitkompensation der Dopplerverschiebung eingesetzt werden kann.
Die Erfindung wird anhand der beigefügten Figuren beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
1 – schematische Darstellung der Sendekanalempfangsstruktur
2 – Darstellung der Signalstrukturen
3 – Darstellung der Auswirkung der Dopplerverschiebung
4 – Blockschaltbild der Übertragungsstrecke.
1 zeigt eine schematische Darstellung der Sendekanalempfangsstruktur. Auf der linken Seite befindet sich der Sender S, der ein entsprechendes Signal s(t) an den Empfänger R übertragen soll. Das Sendesignal s(t) wird dabei über einen Übertragungskanal H an den Empfänger R gesendet. Der Übertragungskanal H ist durch eine Übertragungskanalimpulsantwort h(t) charakterisiert. Auf Seiten des Empfängers R wird dann das über den Übertragungskanal H gesendete Signal s(t) als das Empfangssignal r(t) empfangen.
Aufgrund der Mehrwegeausbreitung und den dabei hervorgerufenen Dämpfungen α und Verzögerungen τ wird das Sendesignal s(t) durch den Übertragungskanal H sowie durch Rauschen n(t) verändert, so dass die Pulsform des Sendesignals s(t) nicht 100%-ig identisch ist mit der Pulsform des empfangenen Signals r(t), was der Übertragungskanalimpulsantwort h(t) und dem Rauschen n(t) geschuldet ist. Da dieses Problem bei jedem Sende-Empfangssystem auftritt, muss die Übertragungskanalimpulsantwort h(t) zuvor geschätzt werden, so dass sich hieraus eine entsprechende Kanalschätzung ergibt.
Der mathematische Zusammenhang kann dabei wie folgt definiert werden: r(t) = s(t)·h(t) + n(t)
2 zeigt beispielhaft die Signalstruktur des Sendesignals s(t), des empfangenen Signals r(t) und die geschätzte Übertragungskanalimpulsantwort h ~(t). Innerhalb des zeitlichen Blockes T_B wird die geschätzte Übertragungskanalimpulsantwort h ~(t) angenommen. Innerhalb des kürzeren Zeitintervalls T_b wird ein Sendepuls gesendet. Aufgrund des Übertragungskanals H wird das empfangene Signal gegenüber dem gesendeten Signal s(t) verändert, wie in dem mittleren Diagramm r(t) ersichtlich ist. Darüber hinaus ist zu erkennen, dass aufgrund der sehr hohen relativen Geschwindigkeit zwischen Sender und Empfänger das Signal zeitlich verschoben wird, was auf den Dopplereffekt zurückzuführen ist. Insbesondere im letzten Bereich 21 des Blockes T_B ist gegenüber dem Sendesignal s(t) zu erkennen, dass das empfangene Signal r(t) zeitlich verschoben ist. Am Ende des Blockes T_B wird dann eine neue Kanalschätzung durchgeführt, so dass s(t) und r(t) wieder synchron sind. Dies ist zu erkennen im Bereich 22. Es ist daher notwendig, dass die im Bereich 21 auftretende Dopplerverschiebung des empfangenen Signals r(t) ermittelt und kompensiert wird, damit die Information aus dem Empfangssignal ermittelbar ist. Die Dopplerverschiebung macht sich hier als eine zeitliche Skalierung des Empfangssignals bemerkbar.
3 zeigt ebenfalls die Auswirkung der Dopplerverschiebung auf das Empfangssignal. Das obere Diagramm zeigt das Referenzempfangssignal s_mask;d(t), das sich aus dem Template-Sendesignal S_temp;d(t) sowie der geschätzten Übertragungskanalimpulsantwort h ~(t) ergibt. Mit t_a wird dabei ein Abtasttakt für jedes Sendeintervall T_B bezeichnet. Am Anfang des Blockes T_B, für den die aktuelle Kanalschätzung gilt, sind beide Signale synchron und gut korreliert. Im weiteren Verlauf erfolgt jedoch eine Verschiebung der Abtasttakte t_a aufgrund der Dopplerverschiebung, bis zu dem Bereich 31, bei dem aufgrund der Dopplerverschiebung eine Verschiebung um einen ganzen Abtasttakt erfolgt ist. Da die digitale Information jedoch bspw. bei der Pulse-Position-Modulation PPM in der Position des Pulses steckt, würde eine Verschiebung um einen gesamten Abtastakt t_a dazu führen, dass eine falsche Information ausgelesen wird. Die Anzahl der Abtaswerte N_AW innerhalb eines Intervalls T_AW liefert einen Schätzwert für die Dopplerverschiebung, so dass diese damit kompensiert werden kann, und zwar auch innerhalb des Blockes T_B.
Anhand eines Berechnungsbeispiels soll die erfindungsgemäße Lösung näher beschrieben werden. Das hier vorgeschlagene Modulationsverfahren ist das Time-Hopping-Pulse-Position-Modulation (THPPM). Das übertragende Signal des k-ten Nutzers ist definiert durch:
wobei p_a(t) der gesendete Impuls, T_s die Rahmendauer und T_c die Chipdauer ist. Damit ergibt sich T_s = N_c·T_c, wobei N_c die Anzahl der Chips pro Rahmen ist. b j / k beschreibt die Bit-Sequenz b_k ∊ {–1, 1} und ε die Modulationskonstante.
Es hat sich gezeigt, dass die Dopplerverschiebung sich auf dem Empfangspuls p_a,d(t) wie folgt auswirkt: p_a,d(t) = ηp_a( t / η) (2) wobei der Index „d” für Doppler steht. p_a(t) ist dabei der Sendepuls und es gilt η = 1 ± ν / ccosϕ (3) wobei v, c und ϕ die relative Geschwindigkeit, die Ausbreitungsgeschwindigkeit in dem Medium zwischen Sende- und Empfangsantenne und Einfallswinkel sind.
Im hier vorgeschlagenen Verfahren wird ein Rake-Empfänger verwendet, der sich als sehr robust im Falle der selektiven Kanäle erwiesen hat. Für den Rake-Empfänger wird ein angepasstes Templatesignal s_temp(t) = p_a(t – c n / kT_c) – p_a(t – c n / kT_c – ε) (4) berechnet, wobei p_a(t) die Sendepulsform beschreibt, die beim Empfänger bekannt ist. Daraus wird die so genannten s_mask(t) für die geschätzte Dämpfung α ~_l und Verzögerungen τ ~_l des Kanals abgeleitet:
Für die Berechnung dieser Maske muss die Kanalimpulsantwort geschätzt werden. Das Empfangssymbol wird dann mit dieser Maske (Referenzempfangssignal) korreliert, um das Sendesymbol zu detektieren.
Innerhalb eines Blockes T_B, für den die Schätzung des Übertragungskanals gilt, erfolgt eine Zeitskalierung durch die Dopplerverschiebung bei den Impulsen, die sich im weiteren Verlauf akkumuliert, bis die Empfangspulse sich um einen Abtastakt t_a im Vergleich zu den Sendepulsen verschieben. Daraus kann berechnet werden, nach wie vielen Abtastwerten
eine Verschiebung um einen ganzen Abtasttakt auftritt:
Wird die Anzahl der Abtastwerte N_AW geschätzt, kann eine Schätzung für den Skalierungsfaktor η erfolgen. Dafür wird die Gleichung wie folgt umgeformt:
N ~_AW ist hier ein Schätzwert für die Anzahl der Abtastwerte, bis zur Verschiebung zwischen Sende- und Empfangssignal um einen ganzen Abtastwert t_a. Das hier vorgeschlagene Verfahren zur Dopplerschätzung nutzt die gleiche Redundanz, die zur Kanalschätzung für den Rake-Empfänger notwendig ist. Für die Dopplerschätzung wird ebenfalls eine Maske gemäß Gleichung (5) verwendet; der kleine Unterschied hierbei ist jedoch, dass das verwendete Template aus lediglich dem positiven nicht verschobenen Referenzimpuls besteht (vgl. Gleichung (4)): s_temp,d(t) = p_a(t – c n / kT_c) (8)
Für jedes Symbol des Blockes wird die Maske s_mask;d(t) nach Gleichung (5) mit dem Template in Gleichung (8) berechnet. Dabei werden die Dämpfung α ~_l und die Verzögerung τ ~_l des Kanals am Anfang des Blockes geschätzt und für die Berechnung jeder Maske im selben Block wieder eingesetzt. Im Anschluss wird die Kreuzkorrelation (KKF) des Empfangssignals mit der Maske über die Symboldauer für jedes Symbol in dem Block berechnet:
Am Anfang eines Blockes sind die Maske und das Empfangssignal gut miteinander korreliert, so dass das Maximum der Kreuzkorrelation genau beim Index n = 0 für τ = 0 liegt. Nach einigen Symbolen in dem Block macht sich die Dopplerverschiebung in Form eines Abtasttaktfehlers bemerkbar, so dass das Maximum der Kreuzkorrelation nicht mehr bei n = 0 liegt, sondern um einige Abtastwerte verschoben wird. Dieses Maximum gilt es zu detektieren, wobei die folgende Operation den Index des Maximums liefert:
Die Verschiebung des Index des Maximums der Kreuzkorrelation über die Symbole eines Blocks verfügt über einen gleichmäßigen, treppenförmigen Verlauf. Die Länge jeder Stufe m liefert einen Schätzwert für N ~_AW,m . Um das Verfahren zu verbessern, wird eine Mittelung über die Länge der einzelnen Stufen m innerhalb eines Blockes berechnet:
M ist die Anzahl der Stufen in einem Block, wobei die Länge der letzten Stufe bei der Mittelung nicht bewertet wird, da sie oft nicht vollständig ist. Aus dem Schätzwert für N ~_AW kann der Skalierungsfaktor η ~ nach Gleichung (7) geschätzt werden. Im Anschluss kann die Dopplerverschiebung aus den Kenntnissen ihrer Auswirkung, beschrieben in Gleichung (2), kompensiert werden, indem das Empfangssignal entsprechend zeitlich neu skaliert wird.
Darüber hinaus kann aus der Definition η = 1 ± ν / ccosθ (12) die Geschwindigkeit des Systems v geschätzt werden.
Bei einem anderen Modulationsverfahren, beispielsweise bei dem Direct-Sequence (DS) Puls-Amplituden-Modulation (PAM), wird das übertragene Signal des k-ten Nutzers definiert durch
wobei, d j / k = b j / k c j / k das gespreizte Signal darstellt. In Analogie zu dem PPM-modulierten Signal wird das Empfangssignal bei DS-PAM durch Mehrwegeausbreitung und Rauschen gestört. Das Template-Signal für die Dopplerschätzung wird berechnet in Analogie zu der Gleichung (8) ff.
4 zeigt ein Blockschaltdiagramm mit der Übertragungsstrecke. Zunächst wird am Anfang das Nutzsignal b_j nach einem festen Zeitintervall entsprechende Redundanzen b _j eingefügt. Das Sendesignal s(t) wird dann auf die Übertragungsstrecke ausgegeben, wobei es durch die zeitveränderliche Übertragungskanalimpulsantwort h(τ; t) verändert wird. Das Signal wird dann bei dem Empfänger als r(t) empfangen.
Die eingefügten Redundanzen können dabei zur Kanalschätzung verwendet werden, indem das Sende- und das Empfangssignal miteinander verglichen werden. Aus der zeitveränderlichen Übertragungskanalimpulsantwort h(τ; t) lässt sich dann die Maske s_mask,d(t) für die Dopplerschätzung ermitteln. Die Maske stellt dabei das Referenzempfangssignal dar, das sich aus einem Template-Sendesignal s_temp(t); s_temp,d(t) und der Kanalschätzung ergibt. Für die Dopplerschätzung wird ebenfalls das tatsächlich empfangene Empfangssignal r(t) benötigt, wobei die Maske s_mask,d(t) und das Empfangssignal r(t) miteinander korreliert werden. Daraus ergibt sich dann die Dopplerschätzung η, die dann in die Dopplerkompensation eingefügt wird. Das Empfangssignal r(t) wird dann mit Hilfe der Dopplerschätzung η kompensiert.
Am Ende wird das um die Dopplerverschiebung kompensierte Empfangssignal r ~(t) mit der normalen Maske s_mask(t) korreliert, um dieses Signal dann dem Entscheider zuzuführen. Der Entscheider entscheidet dann anhand einer Schwelle, welches Symbol gesendet wurde b ^_j ∊ {–1, 1} .

Claims

Verfahren zur Ermittlung einer frequenzabhängigen Dopplerverschiebung bei einer funkbasierten Ultrabreitbandübertragung (UWB) zwischen mindestens einem Sender und mindestens einem Empfänger, die sich relativ zueinander bewegen, mit den Schritten: – Bestimmen eines Referenzempfangssignals (s_mask;d(t)) in Abhängigkeit von einem beim Empfänger bekannten Template-Sendesignal (s_temp;d(t)) und von einer geschätzten Übertragungskanalimpulsantwort (h(t)) des funkbasierten Übertragungskanals innerhalb eines Zeitintervalls (T_B) und – Ermitteln der Dopplerverschiebung in Abhängigkeit einer Korrelation des Referenzempfangssignals mit einem Empfangssignal (r(t)), das vom Sender über den funkbasierten Übertragungskanal gesendet und vom Empfänger empfangen wurde.
Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Ermitteln der Dopplerverschiebung als Anzahl der Abtastwerte (N_AW) bis eine Verschiebung um einen Abtasttakt erfolgt, in Abhängigkeit eines Maximums der Korrelation.
Verfahren nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch Ermitteln eines zeitlichen Skalierungsfaktors (η) in Abhängig von der Anzahl der Abtastwerte (N_AW) und Kompensieren der Dopplerverschiebung in Abhängigkeit von dem Skalierungsfaktor (η).
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche gekennzeichnet durch Ermitteln der Relativgeschwindigkeit zwischen Sendern und Empfängern in Abhängigkeit von der ermittelten Dopplerverschiebung.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Template-Sendesignal ein zur Schätzung der Übertragungskanalfunktion verwendetes Template-Sendesignal ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche gekennzeichnet durch Ermitteln von relevanten Dämpfungen (α) und Verzögerungen (τ) des funkbasierten Übertragungskanals zur Schätzung der Übertragungskanalimpulsantwort.
Vorrichtung zur Ermittlung einer frequenzabhängigen Dopplerverschiebung bei einer funkbasierten Ultrabreitbandübertragung UWB zwischen mindestens einem Sender und mindestens einem Empfänger, die sich relativ zueinander bewegen, wobei die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche eingerichtet ist.
Computerprogramm mit Programmcodemitteln, eingerichtet zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1–6, wenn das Computerprogramm auf einer Datenverarbeitungsanlage ausgeführt wird.