Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Simulation von Kommunikationsanwendungen im automobilen Umfeld mit den Schwerpunkten Funkkanal, Einfluss der Antennenkonfiguration und Paketfehlerrate (PER) des Physical Layer (PHY). Es werden sowohl V2X- als auch Fahrzeuginnenraum-Umgebungen betrachtet. Für die Validierung von V2X Kommunikationssystemen und Anwendungen wird mit Hilfe mehrerer spezialisierter Simulationstools eine umfangreiche Simulationsumgebung entwickelt. Sie besteht aus Modulen vi Kurzfassung zur Simulation des PHY, der Fahrzeugbewegungen sowie des Funkkanals. Für eine realistische Beschreibung des Funkkanals, insbesondere für spezifische V2X Szenarien, wird ein selbstentwickeltes strahlenoptisches Kanalmodell verwendet. Da diese Modelle sehr zeitaufwendig und die Rechenzeiten entscheidend für die Gesamtperformance des Simulators sind, werden zwei Beschleunigungsverfahren entwickelt und evaluiert. Mit Hilfe des so entwickelten Simulators werden die Wahl einer geeigneten Antennenkonfiguration, der urbane V2V Funkkanal sowie die PER-Performance für spezifische Situationen untersucht. Darüber hinaus wird ein stochastisches Ausbreitungsmodell für urbane Kreuzungsszenarien erstellt, mit dem die Machbarkeit einer V2V Anwendung in Worst-Case-Szenarien analysiert wird. Da die Abmessungen der Objekte im Fahrzeuginnenraum kleiner als die Wellenlänge der dort betrachteten Systeme sind, kommt eine Anwendung des strahlenoptischen Kanalmodells nicht in Betracht. Eine umfangreiche Messkampagne des UWB-Funkkanals im Fahrzeuginnenraum wird daher an einer Vielzahl von Szenarien und unterschiedlichen Fahrzeugen durchgeführt. Der Einfluss des Fahrzeugtyps, der Antennenposition und der Besetzung durch Passagiere steht im Mittelpunkt dieser Arbeit. Auf der Basis der Analysen werden empirische Kanalmodelle abgeleitet. Darüber hinaus werden die Performance und die Machbarkeit von UWB-Systems bezüglich der Bitfehlerrate mit Hilfe eines PHY-Simulators untersucht. Den Abschluss bildet ein Vergleich zwischen den Kanaleigenschaften von UWB und 60 GHz im Fahrzeuginnenraum.
This thesis deals with the simulation of communication applications in vehicular environments with the main focus on the radio channel, on the influence of the antenna configuration as well as on the Packet Error Rate (PER) performance of the Physical Layer (PHY). Both, V2X and in-vehicle environments are considered in this thesis. For the validation of V2X communication systems and applications, several interconnected and specialized simulation tools are integrated into a comprehensive simulation environment. It consists of modules to simulate the PHY, the vehicular mobility as well as the radio channel. A self-developed deterministic 3D ray-optical model is used in order to achieve a realistic description of the channel for specific V2X scenarios. Since ray-optical models are still very time-consuming and the computing time is crucial for the overall performance of the simulator, two optimizing acceleration techniques are developed and evaluated. The selection of an optimum antenna configuration, the urban vehicular radio channel and the PER performance of the PHY are investigated for specific situations with the aid of the integrated simulator. Moreover, a stochastic propagation model for urban crossroads scenarios including the influence of an application-specific antenna module is developed on the basis of the simulation environment. With this approach, the feasibility of a V2V application is analyzed in worst case scenarios. Since the dimensions of the objects within the vehicle are smaller than the wavelength of the considered in-vehicle systems, an application of the deterministic ray-optical model is not feasible. Thus, extensive UWB channel measurement campaigns in a variety of scenarios and different vehicles are carried out. The influence of the vehicle type, the antenna position and the occupation by passengers is in the focus of this thesis. The in-vehicle UWB channel is analyzed and empirical models are derived consequently. Furthermore, the performance and the feasibility of a UWB system in terms of the Bit Error Rate are investigated using a PHY simulator. Finally, a comparison of UWB and 60 GHz inside vehicles with respect to the channel properties is examined.
Integrated simulation of communication applications in vehicular environments
2012
164 Seiten, Bilder, Tabellen, 210 Quellen
Hochschulschrift
Englisch
Fahrzeuginnenraum , Validierung , Beschleunigen , stochastisches Modell , Machbarkeit , Wellenlänge , Kommunikationssystem , Rechenzeit , Fehlerrate , empirisches Modell , Fahrzeugtyp , Passagier , ungünstigster Fall , Fahrzeugheizung , Fahrzeugnavigationssystem , Fahrzeugalarmanlage , Kraftfahrzeugbussystem
Fuzzy logic based handoffs in vehicular communication environments
Tema Archiv | 2005
|