Positioning Using a Massive MIMO Software Defined Radio

Das Ziel dieser Arbeit bestand darin, mittels einem Massive MIMO Software Defined Radio, Winkel und Distanz (in einer Ebene) einer beweglichen Mobile Station relativ zu einer feststehenden Base Station zu ermitteln. Dieses Software Defined Radio, vertrieben von National Instruments, wurde softwareseitig modifiziert, um Schätzungen einer Kanalübertrangungsfunktion von Messungen einer 8-mal-2 MIMO OFDM-Übertragung zu speichern. Diese Messungen wurden im Inneren eines Gebäudes sowie draußen, auf einer weitläufigeren Wiese, durchgeführt, um die Effekte von Mehrwegeausbreitung und verschiedene Umgebungen zu betrachten. Einschränkungen der Hardware, vorrangig die geringe verfügbare Bandbreite, mussten in weiterer Folge beachtet werden.
Weiters wurde eine mathematische Beschreibung der Signalverarbeitung der Hardware, des Kanals, der empfangenen Signale und der Schätzung von Winkel und Distanz gefunden, welche weitergehend in Software umgesetzt wurde. Diese Umsetzung nutzt Daten der schon besprochenen Messungen, und liefert Schätzwerte für die beiden Parameter.
Im letzten Teil der Arbeit wurde eine statistische Auswertung der gefundenen Schätzwerte vorgenommen, in welcher die Daten mit einer unteren Grenze für die Genauigkeit, der Cramer-Rao Lower Bound verglichen werden.
Die Ergebnisse für zwei von drei Messungen zeigten relativ hohe Abweichungen für die Schätzung der Distanz, vorwiegend weil die nötige Synchronisierung zwischen Base Station und Mobile Station nicht ausreichend gut war. In einer dritten ausgewerteten Messung zeigte sich, dass durch eine externe Synchronisierung mittels Kabel Ergebnisse im Bereich der Cramer-Rao Lower Bound für die Distanzschätzung möglich sind.
Die Winkelschätzung war im Allgemeinen zuverlässiger, zeigte aber systematische Fehler bei den Messungen im Innenraum, welche auf Reflektionen zurückgeführt werden können, die die Line of Sight-Komponenten überlagern.