Die aktuelle Vielfalt drahtloser Übertragungsdienste führt zu einer unübersichtlichen Belegung des Funkspektrums. Dessen Beobachtung durch Netzbetreiber und Behörden ist für den sicheren und effizienten Betrieb von Kommunikationsnetzen unerlässlich. Im Projekt wurde ein Empfangssystem zur Analyse schwer erkennbarer PCMA (Paired Carrier Multiple Access)-Satellitensignale entworfen.
Heutige Kommunikationssysteme weisen eine große Vielfalt an Signalformen und Charakteristika auf, was die Erkennung und Identifikation unbekannter Funksignale zu-nehmend erschwert. Besonders im Bereich satellitengestützter Verbindungen existieren Funksysteme, die durch gezielte Überlagerung mehrerer Signale – wie im Fall von PCMA – eine effiziente Nutzung des Frequenzspektrums ermöglichen (siehe Abbildung 1). Für außenstehende Empfangssysteme, etwa bei Regulierungsbehörden, stellt diese Überlagerung jedoch ein erhebliches Problem bei der Analyse dar, da die einzelnen Teilsignale stark gestört erscheinen.
rechts: Demonstrationssystem; Ausschnitt der Ergebnisanzeige der IZT-Software zur Analyse von Satellitensignalen (Quelle: IZT GmbH)
Das Ziel des Projekts bestand in der Entwicklung von Signalverarbeitungsverfahren und entsprechenden Softwarelösungen, die es ermöglichen, solche überlagerten PCMA-Signale zuverlässig zu erkennen, zu synchronisieren und voneinander zu trennen, sodass eine detaillierte Analyse durch Netzbetreiber und Behörden möglich wird.
Hierzu wurden Verfahren entwickelt, die den hohen Genauigkeitsanforderungen gerecht werden. Insbesondere wurden komplexe statistische Ansätze entworfen, die aus dem Signalverlauf Rückschlüsse auf die Parameter der Signalerzeugung und des Funkkanals zulassen.
Die vom Projektpartner IZT GmbH entwickelten Hardware- und Softwareplattformen erlaubten eine Begleitung der Entwicklung durch praxisorientierte Maßgaben und stellten Testumgebungen für den Einsatz bei realistischen Gegebenheiten zur Verfügung.
Das Projekt führte zu mehreren bedeutsamen Ergebnissen. So entstand ein IZT-Demonstrationssystem, das die Analyse und Separation von PCMA-Satellitensignalen auf der Grundlage der entwickelten Verfahren ermöglicht (siehe Abbildung 2). Darüber hinaus konnten neue Methoden zur blinden Schätzung und Detektion für sämtliche Kombinationen von BPSK-, QPSK-, 8PSK- sowie 8-, 16- und 64-QAM-Signalen für den AWGN-Kanal entwickelt werden. Die Signalsynchronisation wurde durch datengestützte Schätzverfahren deutlich verbessert, was eine robustere Verarbeitung auch unter anspruchsvollen Bedingungen erlaubt. Zudem gelang es, die Symbolraten bei PCMA-Signalen mit voneinander abweichenden Symbolraten zuverlässig zu detektieren. Weitere Fortschritte umfassen die Synchronisation, Kanalschätzung und Symboldetektion in frequenzselektiven Kanälen sowie neue Verfahren zur Nachverfolgung zeitveränderlicher Kanalparameter, die eine stabile Signalverarbeitung über die Zeit hinweg sicherstellen.
Die genannten Entwicklungen schaffen die Grundlage für Netzbetreiber und Behörden, PCMA-Signale für einen sicheren und effizienten Betrieb analysieren zu können.
