Standortbestimmung in Funknetzen

Bestehende Systeme

In der Literatur sind bereits viele Systeme zur integrierten Lokalisierung und Identifizierung vorgestellt worden. Eine mittlerweile leider nicht mehr ganz aktuelle Übersicht findet sich in [13]. Von der technologischen Seite basieren diese auf den in Abbildung 1 gezeigten Messprinzipien. Alle erlauben die Auswertung der Funkwellen bei gleichzeitiger Nutzung der Funkwellen zur Übertragung von Informationen.

Feldstärkemessung

Das einfachste und vermutlich auch das am weitesten verbreitete Verfahren besteht in der Messung der Feldstärke (Received Signal Strength – RSS, beziehungsweise RSS Indicator – RSSI). Dieses Verfahren basiert darauf, dass die Feldstärke einer elektromagnetischen Welle mit dem Quadrat der Entfernung vom Sender abnimmt, wenn eine isotrope, kugelförmige Ausbreitung in alle Richtungen angenommen wird.

Eine solche Feldstärkemessung ist praktisch mit jedem Funkempfänger möglich, da diese immer eine erste Verstärkerstufe zur Anpassung der Signalstärke aufweisen. Diese gleicht die abstandsbedingt sehr unterschiedlichen Feldstärken und damit das sogenannte Near-Far-Problem aus. Der Verstärker wird meist als Automatic Gain Control (AGC) bezeichnet. Der Verstärkungsfaktor der AGC ist dann natürlich umgekehrt proportional zu der Feldstärke der empfangenen Welle.

Um eine wirkliche Lokalisierung vorzunehmen, muss die Feldstärke in Bezug auf mehrere Referenzpunkte gemessen werden. Hierbei kommen meist fest installierte Knoten zum Einsatz, deren Einbauort bekannt ist. Problematisch bei der Feldstärkemessung sind die vielen parasitären Effekte, die sich aufgrund von Dämpfung und Mehrwegeausbreitung einstellen. Insbesondere Letztere kann sowohl zu einer starken Auslöschung der verschiedenen Wellen (Deep Fading), als auch zu einer Verstärkung führen. In der Folge sind sehr starke Abweichungen der Feldstärke auch bei nur kleinen örtlichen Veränderungen zu beobachten.