Drahtloses Low Power Wide Area Network bei 2,4 GHz

Im Rahmen dieser Arbeit wird ein neues Modulationsverfahren für Low Power Wide Area Networks auf Basis von Spatial Modulation und CDMA vorgeschlagen und untersucht. Nach einem kurzen Überblick über den Stand der Technik und die Grundlagen von DSSS-Systemen wird das neue Modulationsverfahren SpaRSe (Spatial Modulation for Long Range Sensor Networks) vorgestellt, das die Vorteile von Mehrantennentechnologien mit einfacher Modulation und geringem Hardwareaufwand verbindet. Simulative Untersuchungen zeigen die erheblichen Gewinne, die durch die Verwendung SpaRSe im Vergleich zu bereits standardisierten Wellenformen erreicht werden können. ... mehrUm das Potenzial und die Anwendungsnähe zu unterstreichen, werden darüber hinaus eine Implementierung auf einem Software Defined Radio vorgestellt und Ergebnisse von Kanalmessungen im urbanen Umfeld bei 2,4 GHz präsentiert. Die Auswertung der Interferenzsituation wie auch der Ausbreitungseigenschaften der Funkkanäle liefern dabei wichtige Erkenntnise zu den zu erwartenden Reichweiten eines solchen Systems. Es zeigt sich außerdem, dass die zuvor getroffenen Simulationsannahmen gerechtfertigt sind und SpaRSe auch unter realistischen, suboptimalen Bedingungen sehr robust und dem aktuellen Stand der Technik deutlich überlegen ist.

This thesis proposes and evaluates a novel modulation scheme for Low Power Wide Area Networks (LPWANs) based on Spatial Modulation and CDMA. After a brief overview of the state of the art in LPWANs and the basics of DSSS systems, the novel modulation scheme SpaRSe (Spatial Modulation for Long Range Sensor Networks) is introduced, which combines the advantages of multi antenna technologies with simple modulation and low hardware complexity. Simulations show the considerable gains that can be achieved by SPaRSe in comparison to current standardized technologies. To underline the potential of the scheme, an implementation on a Software Defined Radio as well as results from a channel measurement campaign in an urban environment at 2.4 GHz are presented. ... mehrThe evaluation of the interference situation and the propagation characteristics of the wireless channel yield important insights, e.g., into the expected range of such a communication system. Furthermore, it shows that the assumptions regarding the simulations were well justified and that SpaRSe is very robust and clearly outperforms the current state of the art, even under realistic and suboptimal conditions.