DE102022106791A1 - Mimo-radarvorrichtung und mimo-radarverfahren - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Offenbarung betrifft eine MIMO-Radarvorrichtung, die eine Senderschaltung mit einer Mehrzahl von Sendekanälen umfasst. Die Senderschaltung ist ausgebildet, über einen ersten Sendekanal eine erste Sequenz von FMCW-Radar-Chirps derart zu senden, dass die Start- und/oder Stoppfrequenzen jedes von zumindest einem Abschnitt der FMCW-Radar-Chirps der ersten Sequenz voneinander verschieden sind. Die Senderschaltung ist ausgebildet, über einen zweiten Sendekanal eine zweite Sequenz von FMCW-Radar-Chirps zu senden, wobei die Start- und/oder Stoppfrequenzen jedes von zumindest einem Abschnitt der FMCW-Radar-Chirps der zweiten Sequenz voneinander verschieden sind. Die erste und die zweite Sequenz von FMCW-Radar-Chirps werden gleichzeitig gesendet. Die Steuerschaltung ist ausgebildet, den ersten und den zweiten Sendekanal zu steuern, um Phasen der FMCW-Radar-Chirps der ersten Sequenz und der zweiten Sequenz gemäß einem vordefinierten Doppler-Divisions-Multiplex-, DDM-, Schema einzustellen.

Description

  • Gebiet
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft Radarsysteme und insbesondere MIMO- (Multi Input Multi Output-) Radarkonzepte, die mehrere Sendekanäle, einen oder mehrere Empfangskanäle und mehrere Wellenformen einsetzen.
  • Hintergrund
  • Automobil-Radare sind zusammen mit anderen Umgebungssensoren, wie beispielsweise Lidar, Ultraschall und Kameras, eines der Rückgrate von selbstfahrenden Autos und fortschrittlichen Fahrerassistenzsystemen (ADASs; advanced driver assistant systems). Diese technologischen Fortschritte werden durch komplexe Systeme mit Signalverarbeitungspfaden von Radaren/Sensoren an eine oder mehrere Steuerungen ermöglicht. Automobil-Radarsysteme ermöglichen die Detektion von Objekten und Hindernissen, deren Position und Geschwindigkeit relativ zu einem Fahrzeug. Die Entwicklung von Signalverarbeitungstechniken zusammen mit dem Fortschritt in der Millimeterwellen- (mm-wave; mm-Welle) Halbleitertechnologie spielt eine entscheidende Rolle bei Automobil-Radarsystemen. Verschiedene Signalverarbeitungstechniken wurden entwickelt, um eine bessere Auflösungs- und Schätzungsperformance bei allen Messdimensionen bereitzustellen: Entfernung, Azimut-/Elevations-Winkel und Geschwindigkeit der Ziele, die die Fahrzeuge umgeben.
  • Bei frequenzmodulierten Dauerstrich- (FMCW-; frequency-modulated continuous-wave) Radarsystemen ist beispielsweise bekannt, dass sie Information zu Entfernung, Geschwindigkeit und Winkeln durch Ausführen von mehreren Fast-Fourier-Transformationen (FFTs; Fast Fourier Transformations) auf Abtastwerten von Radarmischerausgaben erhalten. Eine erste FFT, auch allgemein als Entfernungs-FFT bezeichnet, ergibt Entfernungsinformation. Eine zweite FFT über die entfernungstransformierten Abtastwerte, auch allgemein als Doppler-FFT bezeichnet, ergibt Geschwindigkeitsinformation. Die ersten und zweiten FFTs ergeben eine sogenannte 2D-Entfernungs-/Doppler-Karte, umfassend Entfernungs- und Geschwindigkeits- (FFT-) Bins. Eine dritte FFT, die Phaseninformation von Signalen von unterschiedlichen Antennenelementen eines (virtuellen) Antennen-Arrays umfasst, kann zusätzliche Raum- oder Winkelinformation - sogenannte Ankunftsrichtungs- (DoA; Direction-of-Arrival-) Information - ergeben.
  • MIMO (Multiple Input Multiple Output; Mehrere-Eingänge-Mehrere-Ausgänge) findet breite Anwendung, um die effektive Radaraperturgröße zu vergrößern, indem ein virtuelles Empfängerarray durch eine Kombination von physisch implementierten mehreren Senderkanälen und/oder mehreren Empfängerkanälen synthetisiert wird. Um Virtuelles-Array-Information von beschränkten physischen Arrays zu synthetisieren, ist eine Trennung von reflektierten Signalen, die an jedem Empfängerkanal von unterschiedlichen Sendern empfangen werden, eine wichtige Prozedur bei der MIMO-Technologie. Ebenso wichtig ist die Identifizierung der entsprechenden Sender jedes reflektierten Signals in jedem Empfängerkanal.
  • Somit besteht ein Bedarf an einer möglichst großen virtuellen Array-Synthese mit hoher Auflösung und guter Identifizierung entsprechender Sender.
  • Zusammenfassung
  • Dieser Bedarf wird durch MIMO-Radarvorrichtungen und -verfahren gemäß den unabhängigen Ansprüchen erfüllt. Weitere vorteilhafte Ausführungsbeispiele werden durch die abhängigen Ansprüche angesprochen.
  • Gemäß einem ersten Aspekt schlägt die vorliegende Offenbarung eine MIMO-Radarvorrichtung vor. Die MIMO-Radarvorrichtung umfasst eine Senderschaltung, die eine Mehrzahl von Sendekanälen umfasst. Die Senderschaltung ist ausgebildet, über einen ersten Sendekanal eine erste Sequenz (oder einen Rahmen) von FMCW-Radar-Chirps (oder Rampen) zu senden. Die Start- und/oder Stoppfrequenzen jedes von zumindest einem Abschnitt der FMCW-Radar-Chirps der ersten Sequenz sind voneinander verschieden. Ferner ist die Senderschaltung ausgebildet, über einen zweiten Sendekanal eine zweite Sequenz (oder einen zweiten Rahmen) von FMCW-Radar-Chirps zu senden. Die Start- und/oder Stoppfrequenzen von zumindest einem Abschnitt der FMCW-Radar-Chirps der zweiten Sequenz sind voneinander verschieden. Die Senderschaltung ist ausgebildet, die erste und die zweite Sequenz von FMCW-Radar-Chirps gleichzeitig (simultan) zu senden. Die MIMO-Radarvorrichtung umfasst ferner eine Steuerschaltung, die ausgebildet ist, den ersten und den zweiten Sendekanal zu steuern, um Phasen der FMCW-Radar-Chirps der ersten Sequenz und der zweiten Sequenz gemäß einem vordefinierten Doppler-Divisions-Multiplex-, DDM-, Schema einzustellen.
  • Üblicherweise sind die Start- und Stoppfrequenzen jedes FMCW-Radar-Chirps innerhalb einer Chirp-Sequenz identisch. Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung schlagen jedoch variierende Start- und/oder Stoppfrequenzen innerhalb einer Chirp-Sequenz vor. Dadurch kann die effektive Modulationsbandbreite erhöht werden, um eine höhere Entfernungsauflösung bei längerer Entfernung zu erreichen.
  • Bei DDM werden die von verschiedenen Sendekanälen gleichzeitig gesendeten FMCW-Radar-Chirps durch unterschiedliche Phasenfolgen moduliert, sodass die jeweiligen Empfangssignale in einem Empfänger basierend auf den jeweiligen Phasenfolgen getrennt/decodiert werden können. Bei Ausführungsbeispielen können die jeweiligen Phasen der FMCW-Radar-Chirps der ersten Sequenz und der zweiten Sequenz, die gemäß dem DDM-Schema eingestellt wurden, für eine vollständige FMCW-Chirp-Periode (Intervall) unverändert beibehalten werden, während für die folgende FMCW-Chirp-Periode eine jeweilige neue Phase gemäß dem DDM-Schema eingestellt und für die vollständige FMCW-Chirp-Periode unverändert beibehalten werden kann usw. Somit kann das DDM-Schema ein chirp-weises DDM-Schema sein, bei dem eine sendekanalspezifische Phaseneinstellung über die gesamte Periode des FMCW-Chirps beibehalten wird und dann für den nächsten Chirp sendekanalspezifisch geändert werden kann. DDM wird manchmal auch als Code-Division-Multiplexing (CDM) bezeichnet. Der Fachmann, der einen Vorteil aus der vorliegenden Offenbarung zieht, wird jedoch erkennen, dass Ausführungsbeispiele nicht auf erste und zweite Sendekanäle beschränkt sind. Es ist eine beliebige Anzahl von Sendekanälen möglich. Insbesondere werden bei einigen Ausführungsbeispielen drei Sendekanäle vorgeschlagen.
  • Bei einigen Ausführungsbeispielen ist die Steuerschaltung der MIMO-Radarvorrichtung ausgebildet, den ersten und den zweiten Sendekanal derart zu steuern, dass die jeweiligen FMCW-Radar-Chirps der ersten und der zweiten Sequenz eine gleiche jeweilige Dauer und/oder eine gleiche jeweilige Frequenzbandbreite zwischen der jeweiligen Start- und Stoppfrequenz aufweisen. Somit können ein FMCW-Radar-Chirp der ersten Sequenz und ein gleichzeitig gesendeter FMCW-Radar-Chirp der zweiten Sequenz die gleiche Dauer und/oder die gleiche Bandbreite aufweisen. Insbesondere können ein FMCW-Radar-Chirp der ersten Sequenz und ein gleichzeitig gesendeter FMCW-Radar-Chirp der zweiten Sequenz gleiche jeweilige Start- und Stoppfrequenzen aufweisen. Anders ausgedrückt, die Steuerschaltung kann ausgebildet sein, den ersten und den zweiten Sendekanal zu steuern, um zu veranlassen, dass jeweilige gleichzeitige FMCW-Radar-Chirps der ersten und der zweiten Sequenz die gleiche Start- und Stoppfrequenz aufweisen. Die jeweiligen Start- und Stoppfrequenzen können sich jedoch innerhalb oder während einer Sequenz von FMCW-Radar-Chirps ändern.
  • Bei einigen Ausführungsbeispielen ist die Steuerschaltung ausgebildet, den ersten und den zweiten Sendekanal derart zu steuern, dass sich die Startfrequenzen jedes nachfolgenden Paares von nachfolgenden FMCW-Radar-Chirps der ersten Sequenz um einen vordefinierten Frequenzversatz unterscheiden und sich die Startfrequenzen jedes nachfolgenden Paares von nachfolgenden FMCW-Radar-Chirps der zweiten Sequenz um den gleichen vordefinierten Frequenzversatz unterscheiden. Somit kann die Startfrequenz eines nachfolgenden FMCW-Radar-Chirps in jeder der Sequenzen um den vordefinierten Frequenzversatz in Bezug auf einen vorhergehenden FMCW-Radar-Chirp ansteigen oder abfallen. Anders ausgedrückt, die Steuerschaltung kann ausgebildet sein, den ersten und den zweiten Sendekanal derart zu steuern, dass die Startfrequenzen jedes nachfolgenden Paares von nachfolgenden FMCW-Radar-Chirps der ersten und der zweiten Sequenz um den vordefinierten Frequenzversatz ansteigen oder abfallen. Dies kann eine effektive Frequenzmodulationsbandbreite und damit die erreichbare Entfernungsauflösung erhöhen.
  • Gemäß dem vordefinierten DDM-Schema kann die Steuerschaltung ausgebildet sein, jedem Sendekanal eine einmalige Sequenz von Phasen zuzuweisen, die auf die jeweilige Sequenz von FMCW-Chirps des jeweiligen Sendekanals angewendet wird. Somit weist jeder Sendekanal seine einmalige dedizierte Sequenz von Phasen auf. Auf einer Empfängerseite können dann verschiedene Sendekanäle basierend auf den jeweiligen sendekanalspezifischen Sequenzen von Phasen identifiziert werden. Wie bereits erläutert, kann eine Phase, die auf einen FMCW-Chirp angewendet wird, als anfänglicher Phasenversatz verstanden werden, der während der Dauer des FMCW-Chirps konstant bleibt. Die Phasen (oder Phasenversätze) der verschiedenen FMCW-Chirps innerhalb einer Sequenz von FMCW-Chirps können jedoch variieren.
  • Bei einigen Ausführungsbeispielen ist die Steuerschaltung ausgebildet, die Phasen für das vordefinierte DDM-Schema aus einem M-ären Phasenmodulationsalphabet auszuwählen, wobei M ≥ 2 eine Ganzzahl ist. Dies bedeutet, dass die verschiedenen Phasen für die FMCW-Chirps aus einer endlichen Anzahl von M alternativen Phasen ausgewählt werden können. Beispiele für Modulationsalphabete wären BPSK (Binary Phase Shift Keying; binäre Phasenumtastung), QPSK (Quaternary Phase Shift Keying; quaternäre Phasenumtastung), 8-PSK und Ähnliche. Insbesondere BPSK kann nützlich sein. Dies kann Mehrdeutigkeiten auf der Empfängerseite reduzieren.
  • Bei einigen Ausführungsbeispielen ist die Steuerschaltung ausgebildet, den FMCW-Chirps der ersten Sequenz eine erste vordefinierte Phase zuzuweisen. Die erste vordefinierte Phase kann beispielsweise eine konstante Phase von z. B. 0° oder 180° sein und kann auf jeden FMCW-Chirp der ersten Sequenz angewendet werden (z. B. keine Phasenmodulation der ersten Sequenz von FMCW-Chirps). Ferner kann die Steuerschaltung ausgebildet sein, den FMCW-Chirps der zweiten Sequenz die erste Phase und eine andere zweite Phase zuzuweisen. Wenn die erste Phase 0° ist, kann die zweite Phase z. B. 180° sein. Wenn die erste Phase 180° ist, kann die zweite Phase z. B. 0° sein. Eine Phasendifferenz von 180° zwischen der ersten und der zweiten Phase kann nützlich sein. Beispielsweise können die erste Phase und die zweite Phase abwechselnd nachfolgenden FMCW-Chirps der zweiten Sequenz zugewiesen werden (z. B. 0° | 180° | 0° | 180°| ...). Es sind aber auch andere Phasenmuster denkbar (z. B. 0° | 0° | 180° | 180°| 0° | 0° | 180° | 180°| ...). Gleichzeitig (simultan) gesendete FMCW-Chirps der ersten und der zweiten Sequenz weisen vorbestimmte Phasendifferenzen auf. Die vorbestimmten Phasendifferenzen können eine erste und eine zweite vorbestimmte Phasendifferenz umfassen. Beispielsweise kann die erste vorbestimmte Phasendifferenz 0° sein, wenn gleichzeitig gesendete FMCW-Chirps der ersten und zweiten Sequenz beide die erste Phase verwenden. Andererseits kann die zweite vorbestimmte Phasendifferenz 180° sein, wenn gleichzeitig gesendete FMCW-Chirps der ersten und zweiten Sequenz Verschiedene der ersten und der zweiten Phase verwenden.
  • Bei einigen Ausführungsbeispielen ist die Steuerschaltung ausgebildet, die erste Phase einem ersten FMCW-Chirp der zweiten Sequenz und die zweite Phase einem nachfolgenden zweiten FMCW-Chirp der zweiten Sequenz (z. B. 0° | 180° | ...) zuzuordnen, während zwei aufeinanderfolgende FMCW-Chirps der ersten Sequenz mit der ersten Phase (z. B. 0° | 0° | ...) gesendet werden. Dies entspricht einer durchgehenden Verwendung der ersten Phase für FMCW-Chirps der ersten Sequenz und einer abwechselnden Verwendung der ersten und der zweiten Phase für FMCW-Chirps der zweiten Sequenz. Auf diese Weise können der erste und der zweite Sendekanal identifiziert und auf einer Empfängerseite getrennt werden.
  • Bei einigen Ausführungsbeispielen ist die Steuerschaltung ausgebildet, der ersten Sequenz von FMCW-Chirps eine Sequenz von ersten Phasen zuzuweisen. Die ersten Phasen umfassen entweder einen ersten Phasenwert (z. B. 0°) oder einen zweiten Phasenwert (z. B. 180°, wobei sich der erste Phasenwert und der zweite Phasenwert um 180° unterscheiden. Auf die erste Sequenz von FMCW-Chirps kann also nur eine der der ersten und der zweiten Phase angewendet werden. Ferner kann die Steuerschaltung ausgebildet sein, der zweiten Sequenz von FMCW-Chirps eine Sequenz von zweiten Phasen zuzuweisen. Die zweiten Phasen umfassen einen dritten Phasenwert (z. B. 0° oder 45°) und einen vierten Phasenwert (z. B. 180° oder 225°), wobei der dritte Phasenwert und der vierte Phasenwert sich um 180° unterscheiden. So kann nur einer des ersten und des zweiten Phasenwertes auf die erste Sequenz von FMCW-Chirps angewendet werden, und sowohl der dritte als auch der vierte Phasenwert können auf die zweite Sequenz von FMCW-Chirps angewendet werden. Zumindest einer von dem ersten Phasenwert und dem zweiten Phasenwerte kann sich von jedem von dem dritten und vierten Phasenwert unterscheiden. Alternativ kann zumindest einer von dem ersten oder dem zweiten Phasenwert mit dem dritten Phasenwert identisch sein. So können die verschiedenen Sendekanäle bei einigen Ausführungsbeispielen unterschiedliche binäre Phasenmodulationsalphabete einsetzen.
  • Bei einigen Ausführungsbeispielen umfasst die Senderschaltung der MIMO-Radarvorrichtung zusätzlich einen dritten Sendekanal und ist ausgebildet, über den dritten Sendekanal eine dritte Sequenz von FMCW-Radar-Chirps derart zu senden, dass die Start- und/oder Stoppfrequenzen von jedem von zumindest einem Abschnitt der FMCW-Radar-Chirps der dritten Sequenz voneinander verschieden sind. So können Start- und/oder Stoppfrequenzen der FMCW-Radar-Chirps der dritten Sequenz in ähnlicher oder identischer Weise wie die Start- und/oder Stoppfrequenzen der FMCW-Radar-Chirps der ersten und der zweiten Sequenz geändert werden. Die Steuerschaltung kann ausgebildet sein, jedem FMCW-Radar-Chirp der ersten Sequenz eine erste Phase (z. B. 0°) zuzuweisen. Die Steuerschaltung kann ausgebildet sein, eine Sequenz von zweiten Phasen, die auf die FMCW-Radar-Chirps der zweiten Sequenz angewendet wird, zuzuweisen, wobei die Sequenz von zweiten Phasen die erste Phase (z. B. 0°) und eine andere zweite Phase (z. B. 180°) in einer für den zweiten Sendekanal spezifischen zeitlichen Reihenfolge umfasst. Erste und zweite Phase können sich um 180° unterscheiden. Ferner kann die Steuerschaltung ausgebildet sein, eine Sequenz dritter Phasen, die auf die FMCW-Radar-Chirps der dritten Sequenz angewendet wird, zuzuweisen, wobei die Sequenz dritter Phasen die erste Phase (z. B. 0°) und die zweite Phase (z. B. 180°) in einer für den dritten Sendekanal spezifischen zeitlichen Reihenfolge umfasst. Die für den dritten Sendekanal spezifische zeitliche Reihenfolge kann sich von der für den zweiten Sendekanal spezifischen zeitlichen Reihenfolge unterscheiden. Daher kann für die drei Sendekanäle ein binäres DDM-Schema verwendet werden. Dies kann zu einer guten Performance bei der Identifizierung von Zielen führen.
  • Bei einigen Ausführungsbeispielen ist die Steuerschaltung ausgebildet, während zwei aufeinanderfolgende FMCW-Chirps der ersten Sequenz mit der ersten Phase (z. B. 0° | 0°) gesendet werden, die erste Phase einem ersten FMCW-Chirp der zweiten Sequenz und die zweite Phase einem nachfolgenden zweiten FMCW-Chirp der zweiten Sequenz (z. B. 0° | 180°) zuzuweisen. Ferner kann die Steuerschaltung ausgebildet sein, während vier aufeinanderfolgende FMCW-Chirps der ersten Sequenz mit der ersten Phase (z. B. 0° 0° | 0° | 0°) gesendet werden, die erste Phase zwei aufeinanderfolgenden FMCW-Radar-Chirps der dritten Sequenz zuzuweisen, gefolgt von der zweiten Phase, die zwei weiteren aufeinanderfolgenden FMCW-Radar-Chirps der dritten Sequenz (z. B. 0° | 0° | 180° | 180°) zugewiesen wird.
  • Bei einigen Ausführungsbeispielen kann die MIMO-Radarvorrichtung außerdem eine Empfängerschaltung mit zumindest einem Empfängerkanal umfassen. Der zumindest eine Empfängerkanal ist ausgebildet, ein Empfangssignal zu empfangen, das Reflexionen der ersten Sequenz von FMCW-Radar-Chirps und der zweiten Sequenz von FMCW-Radar-Chirps (und optional der dritten Sequenz von FMCW-Radar-Chirps) entspricht. So können sich Reflexionen aller gleichzeitig gesendeten Sequenzen von FMCW-Radar-Chirps an einer Empfängerantenne überlagern. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann an der Empfängerseite mehr als eine Empfängerantenne (Empfängerkanal) eingesetzt werden.
  • Bei einigen Ausführungsbeispielen ist die Empfängerschaltung ausgebildet, eine erste FFT (Entfernungs-FFT) des Empfangssignals (Empfängerkanal) durchzuführen, um eine Mehrzahl von ersten FFT-Bins (Entfernungs-Bins) zu erzeugen. Die Empfängerschaltung kann ferner ausgebildet sein, eine zweite FFT (Doppler-FFT) unter Verwendung der ersten Bins (Entfernungs-Bins) durchzuführen, um eine Mehrzahl von zweiten FFT-Bins (Doppler-Bins) zu erzeugen. Die Empfängerschaltung kann ferner ausgebildet sein, die ersten und die zweiten Bins zu kombinieren, um (pro Empfangskanal) eine kombinierte Entfernungs-/Doppler-Karte für die Mehrzahl von Sendekanälen zu erhalten. Die kombinierte Entfernungs-/Doppler-Karte umfasst kombinierte Entfernungs-/Doppler-Information, die sich auf alle Sequenzen von FMCW-Radar-Chirps der verschiedenen Sendekanäle bezieht. Diese kombinierte Entfernungs-/Doppler-Information kann unter Berücksichtigung des vordefinierten DDM-Schemas getrennt und jedem der Sendekanäle zugeordnet werden.
  • Bei einigen Ausführungsbeispielen ist die Empfängerschaltung ausgebildet, jeden der Sendekanäle basierend auf der Auswertung von Amplituden und/oder gegenseitigen Distanzen einer Mehrzahl von zweiten Bins (Doppler-Bins) zu identifizieren, die demselben ersten Bin (Entfernungs-Bin) der kombinierten Entfernungs-/Doppler-Karte zugeordnet sind. So können die verschiedenen Sendekanäle basierend auf Distanzen zwischen zweiten FFT-Bins, in denen Signalamplituden einen bestimmten Schwellenwert überschreiten, identifiziert werden. Beispielsweise kann das DDM-Phasenmuster von zumindest einem der Sendekanäle Zielerscheinungen in zwei zweiten FFT-Bins (die demselben ersten FFT-Bin zugeordnet sind) verursachen, die durch eine vordefinierte Bin-Distanz voneinander getrennt sind, die einer vorbestimmten Phasendifferenz entspricht. Die vorbestimmte Phasendifferenz ist beispielsweise 90°, was einer Bin-Distanz von Nr/2 entspricht, wobei Nr ein Anzahl von FMCW-Radar-Chirps innerhalb einer Sequenz bezeichnet.
  • Bei einigen Ausführungsbeispielen kann die Empfängerschaltung ausgebildet sein, einen Ersten der Mehrzahl von Sendekanälen basierend auf einem Paar von zweiten Bins mit einer gegenseitigen Bin-Distanz, die einer vorbestimmten Phasendifferenz entspricht, die dem vordefinierten Doppler-Divisions-Multiplex-Schema zugeordnet sind, zu identifizieren und zumindest einen Zweiten der Mehrzahl von Sendekanälen basierend auf Amplituden der verbleibenden zweiten Bins zu identifizieren, die demselben ersten Bin zugeordnet sind.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt schlägt die vorliegende Offenbarung ein MIMO-Radarverfahren vor. Das Verfahren umfasst:
    • - Senden einer ersten Sequenz von FMCW-Radar-Chirps über einen ersten Sendekanal, derart, dass die Start- und/oder Stoppfrequenzen jedes von zumindest einem Abschnitt der FMCW-Radar-Chirps der ersten Sequenz voneinander verschieden sind,
    • - Senden einer zweiten Sequenz von FMCW-Radar-Chirps über einen zweiten Sendekanal, wobei die Start- und/oder Stoppfrequenzen jedes von zumindest einem Abschnitt der FMCW-Radar-Chirps der zweiten Sequenz voneinander verschieden sind,
    • - wobei die erste und die zweite Sequenz von FMCW-Radar-Chirps gleichzeitig gesendet werden; und
    • - Steuern des ersten und des zweiten Sendekanals, um Phasen der FMCW-Radar-Chirps der ersten Sequenz und der zweiten Sequenz gemäß einem vordefinierten Doppler-Divisions-Multiplex-Schema einzustellen.
  • Bei einigen Ausführungsbeispielen werden die Start- und Stoppfrequenzen jeweiliger nachfolgenden FMCW-Radar-Chirps der ersten und der zweiten Sequenz um einen vordefinierten Frequenzversatz erhöht oder verringert.
  • Kurze Beschreibung der Figuren
  • Nachfolgend werden einige Beispiele von Vorrichtungen und/oder Verfahren ausschließlich beispielhaft und Bezug nehmend auf die beiliegenden Figuren beschrieben, in denen gilt:
    • 1 zeigt ein Blockdiagramm einer herkömmlichen Radarsignal-Verarbeitungskette;
    • 2 zeigt eine gemeinsame 2D-Entfernungs-/Doppler-Schätzung mit FMCW-Radar; Figurindex für die y-Achse ist Meile/Stunde, während die x-Achse in Metern ist
    • 3 veranschaulicht eine Azimut-Winkelschätzung unter Verwendung eines gleichmäßigen linearen Antennen-Arrays;
    • 4 veranschaulicht ein Konzept virtueller Array-Synthese ;
    • 5A zeigt ein Zeitmultiplexzugriff- (TDMA-; Time Division Multiple Access) MIMO-Radarübertragungsverfahren;
    • 5B zeigt ein Codemultiplexzugriff- (CDMA-; Code Division Multiple Access) MIMO-Radarübertragungsverfahren;
    • 6 zeigt ein FMCW-Radarsignal, das eine herkömmliche Sequenz von FMCW-Radar-Chirps umfasst;
    • 7A zeigt gemäß Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung eine MIMO-Radarvorri chtung;
    • 7B zeigt gemäß Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung ein FMCW-Radarsignal, das eine gestufte Sequenz von FMCW-Radar-Chirps umfasst;
    • 8A veranschaulicht gemäß Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung ein FMCW-Radarsignal, das eine gestufte Sequenz von FMCW-Radar-Chirps umfasst;
    • 8B veranschaulicht gemäß Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung phasengesteuerte Modulationsvektoren für verschiedene Sendekanäle;
    • 9 zeigt einen Empfängerprozess für ein gestuftes DDM-MIMO-Radarübertragungskonzept gemäß Ausführungsbeispielen;
    • 10 veranschaulicht den Effekt der DDM-MIMO-Radarübertragung auf ein Dopplerspektrum; und
    • 11 veranschaulicht die verbesserte Entfernungsauflösung, die mit der vorgeschlagenen abgestuften Sequenz von FMCW-Radar-Chirps erreichbar ist.
  • Detaillierte Beschreibung
  • Verschiedene Beispiele werden nun ausführlicher Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen einige Beispiele dargestellt sind. In den Figuren können die Stärken von Linien, Schichten und/oder Regionen der Klarheit halber übertrieben sein.
  • Während sich weitere Beispiele für verschiedene Modifikationen und alternative Formen eignen, sind dementsprechend einige bestimmte Beispiele derselben in den Figuren gezeigt und werden nachfolgend ausführlich beschrieben. Allerdings beschränkt diese detaillierte Beschreibung weitere Beispiele nicht auf die beschriebenen bestimmten Formen. Weitere Beispiele können alle Modifikationen, Entsprechungen und Alternativen abdecken, die in den Schutzbereich der Offenbarung fallen. Gleiche oder ähnliche Bezugszeichen beziehen sich in der gesamten Beschreibung der Figuren auf gleiche oder ähnliche Elemente, die bei einem Vergleich miteinander identisch oder in modifizierter Form implementiert sein können, während sie die gleiche oder eine ähnliche Funktionalität bereitstellen.
  • Es versteht sich, dass, wenn ein Element als mit einem anderen Element „verbunden“ oder „gekoppelt“ bezeichnet wird, die Elemente direkt, oder über ein oder mehrere Zwischenelemente verbunden oder gekoppelt sein können. Wenn zwei Elemente A und B unter Verwendung eines „oder“ kombiniert werden, ist dies so zu verstehen, dass alle möglichen Kombinationen offenbart sind, d. h. nur A, nur B sowie A und B, sofern dies nicht explizit oder implizit anderweitig angegeben ist. Eine alternative Formulierung für die gleichen Kombinationen ist „zumindest eines von A und B“ oder „A und/oder B“. Das Gleiche gilt entsprechend für Kombinationen von mehr als zwei Elementen.
  • Die Terminologie, die hierin zu dem Zweck des Beschreibens bestimmter Beispiele verwendet wird, soll nicht begrenzend für weitere Beispiele sein. Wenn eine Singularform, z. B. „ein, eine“ und „der, die, das“ verwendet wird und die Verwendung nur eines einzelnen Elements weder explizit noch implizit als verpflichtend definiert ist, können weitere Beispiele auch Pluralelemente verwenden, um die gleiche Funktion zu implementieren. Ähnlich, wenn eine Funktionalität nachfolgend als unter Verwendung mehrerer Elemente implementiert beschrieben ist, können weitere Beispiele die gleiche Funktionalität unter Verwendung eines einzelnen Elements oder einer einzelnen Verarbeitungsentität implementieren. Es versteht sich weiterhin, dass die Begriffe „umfasst“, „umfassend“, „aufweist“ und/oder „aufweisend“ bei Gebrauch das Vorhandensein der angegebenen Merkmale, Ganzzahlen, Schritte, Operationen, Prozesse, Handlungen, Elemente und/oder Komponenten präzisieren, aber nicht das Vorhandensein oder das Hinzufügen eines oder mehrerer anderer Merkmale, Ganzzahlen, Schritte, Operationen, Prozesse, Handlungen, Elemente, Komponenten und/oder irgendeiner Gruppe derselben ausschließen.
  • Sofern nicht anderweitig definiert, werden alle Begriffe (umfassend technische und wissenschaftliche Begriffe) hier in ihrer üblichen Bedeutung des Gebiets verwendet, zu dem die Beispiele gehören.
  • 1 zeigt ein Blockdiagramm einer herkömmlichen Radarsignal-Verarbeitungskette 100.
  • Ein Hochfrequenz- (HF- (RF; Radio Frequency)) Sendeempfänger-Frontend 110 wird verwendet, um Sende- (TX-) Radarsignale zu erzeugen, die über eine oder mehrere Sendeantennen 112 emittiert werden können. Die Radarsignale können sich in Frequenzbändern im Bereich von 3 MHz bis 300 GHz befinden. Automobil-Radarsysteme arbeiten üblicherweise auf Bändern in 24 GHz und 77 GHz Abschnitten des elektromagnetischen Spektrums, bekannt als mm-Wellenfrequenzen, sodass adäquate Geschwindigkeits- und Entfernungsauflösung erreicht werden können. Eine oder mehrere Empfangs- (Rx-) Antennen 114 werden verwendet, um elektromagnetische Wellen (Radarsignale) zu empfangen, die von Zielen reflektiert werden. Der Radarbetrieb umfasst Entfernung (Distanz), relative Geschwindigkeit und möglicherweise Richtungsschätzung. Letzteres kann ausgeführt werden, wenn mehr als eine Empfangsantenne in einem Empfangsantennen-Array verwendet wird. Radarsysteme, die sowohl mehrere Sende- als auch mehrere Empfangsantennen verwenden, werden allgemein als MIMO-Radare bezeichnet. Für ordnungsgemäße Sendeantennen-Beabstandung kann das Mehrere-Eingänge-Mehrere-Ausgänge- (MIMO-; multiple-input multiple output) Radar einen Phasengesteuertes-Array-Radar mit größerer Apertur emulieren. Dieses größere Array kann als virtuelles Array bezeichnet werden.
  • Ein dem HF-Sendeempfänger-Frontend 110 nachgeschalteter Entfernungsprozessor 120 ist ausgebildet, um Entfernungsschätzung auszuführen. Eine Entfernung R zu einem Ziel kann basierend auf der Round-Trip-Zeitverzögerung bestimmt werden, die die elektromagnetischen Wellen verwenden, um sich zu und von diesem Ziel auszubreiten: R =(cτ/2), wobei τ die Round-Trip-Zeitverzögerung in Sekunden ist und c die Lichtgeschwindigkeit in Metern pro Sekunde ist. Somit ermöglicht die Schätzung von τ die Entfernungsmessung. Beispielsweise können pulsmodulierte kontinuierliche Wellen (CWs; continuous waves) periodische und kurze Leistungspulse und Ruheperioden umfassen. Die Ruheperioden ermöglichen es dem Radar, die reflektierten Signale zu empfangen, und dienen als Zeitmarken für den Radar zur Durchführung der Entfernungsschätzung. Mit einer gepulsten Radarkonfiguration, die frequenzmodulierte (FM-; frequency modulated) CW-Pulse verwendet, kann eine gleichzeitige Entfernungs-/Geschwindigkeits-Schätzung in Mehrziel-Verkehrsszenarien bereitgestellt werden. Ein FMCW-Radar sendet periodische FM-Chirps (auch bezeichnet als Pulse oder Rampen), deren Frequenz während des Pulses linear ansteigen kann. Das von einem Ziel reflektierte Empfangssignal wird konjugiert mit dem Sendesignal gemischt, um ein Niedrigfrequenz-Beat-Signal (auch bezeichnet als Basisbandsignal) zu erzeugen, dessen Frequenz die Entfernung des Ziels angibt. Diese Operation kann für P konsekutive FMCW-Chirps wiederholt werden. Zweidimensionale (2D-) Wellenformen 210 in 2 stellen aufeinanderfolgende reflektierte Chirps, angeordnet über zwei Zeit-Indizes, p, n dar. Der sogenannte langsame Zeit-Index p entspricht einfach der Chirp-Anzahl. Andererseits nimmt der sogenannte schnelle Zeit-Index n an, dass für jeden Chirp das entsprechende kontinuierliche Beat-Signal mit der Frequenz fs abgetastet wird, um N Abtastwerte innerhalb einer Chirp-Dauer T zu sammeln.
  • Der Entfernungsprozessor 120 kann ausgebildet sein, eine erste diskrete Fourier-Transformation (z. B. FFT) über die schnellen Zeit n auszuführen, um die Beat-Frequenz fb gekoppelt mit der Doppler-Frequenz fdzu erhalten. Diese Operation ist auch gemeinhin bekannt als Entfernungstransformation oder Entfernungs-Gating, was die Schätzung von einer Dopplerverschiebung entsprechend einem einmaligen Entfernungs-Gate oder -Bin durch die Anwendung einer zweiten Fourier-Transformation (z. B. FFT) über die langsame Zeit erlaubt. Dies kann durch ein Geschwindigkeits-Verarbeitungselement 130 ausgeführt werden. Somit kann eine Entfernungs-/Doppler-Karte 220 unter Verwendung einer 2D-FFT erzeugt werden, siehe 2. Eine beispielhafte Entfernungs-/Doppler-Karte 220, dargestellt in 2, zeigt zwei Ziele, ein erstes bei 10 m Distanz und 0 Meilen/Stunde relativer Geschwindigkeit, und ein zweites bei 20 m Distanz und bei 20 Meilen/h relativer Geschwindigkeit. Die Ziele können Teilregionen von Interesse der Entfernungs-/Doppler-Karte sein.
  • Bisher wurde angenommen, dass Automobil-Radare nur die Reflexion von den Zielen von Interesse empfangen, wie beispielsweise Fahrzeugen, die vorausfahren. Jedoch, zusätzlich zu den direkten Reflexionen von einem Ziel von Interesse empfängt das Radar zum Beispiel auch Reflexionen von Fahrbahnschutt, Leitplanken und Wänden. Diese ungewollte Rückgabe an dem Radar wird üblicherweise Clutter genannt. Die Anzahl von Cluttern in dem System verändert sich, da die das Fahrzeug umgebende Umgebung variiert. Somit können adaptive Algorithmen wie beispielsweise Constant-False-Alarm-Rate- (CFAR-; konstante Falschalarmrate) Verarbeitung und Space-Time-Adaptive-Processing (STAP; Raum-Zeit-Adaptive-Verarbeitung) verwendet werden, um den Effekt von Clutter zu mindern. Um gültige Ziele bei Vorhandensein von Clutter zu identifizieren, sollte ein Schwellenwert für die Zieldetektion geeignet ausgewählt werden. Falls die Amplitude der Entfernungs-/Doppler-Karte bei einer geschätzten Entfernung zum Beispiel größer als irgendein Schwellenwert ist, kann das Ziel als detektiert betrachtet werden. Somit sollte der Schwellenwert von dem Rauschen (z. B. Clutter) in dem gegebenen System abhängen. Mit zunehmendem Clutter kann ein höherer Schwellenwert ausgewählt werden. Ein einfaches CFAR-Verfahren, das auf Zell- oder Bin-Mittelung basiert, kann ein Gleitfenster verwenden, um den lokalen Clutter-Pegel durch Mitteln von mehreren Entfernungs-Bins herzuleiten. Diese beschriebene Schwellenwertauswahl und Ziel- (Peak-) Detektion wird in dem Verarbeitungsblock 140 ausgeführt.
  • Die Verwendung von Breitband-Pulsen, wie beispielsweise FMCW-Pulsen, stellt eine Unterscheidung von Zielen sowohl in der Distanz als auch der Geschwindigkeit bereit. Die Unterscheidung in der Richtung kann unter Verwendung eines Mehrantennen-Arrays, wie beispielsweise in Mehrantennen-Radarsystemen, getroffen werden. Mehrantennen-Radarsysteme können mehrere Sender, mehrere Empfänger und mehrere Wellenformen einsetzen, um alle verfügbaren Freiheitsgrade auszunutzen. Um Ziele räumlich aufzulösen und eine umfassende Repräsentation der Verkehrsszene zu liefern, wird der Winkelstandort von Zielen geschätzt. Somit kann bei Automobil-Radaren der Standort eines Ziels im Hinblick auf ein kugeliges Koordinatensystem (R, θ, ρ) beschrieben werden, wobei (θ, ρ) jeweils Azimut- und Elevationswinkel bezeichnen. Ein einzelner Antennen-Radar-Aufbau reicht aus, um eine Entfernungs-Geschwindigkeits-Karte bereitzustellen aber reicht nicht aus, um Winkelinformation bereitzustellen, da der gemessenen Zeitverzögerung die Information im Hinblick auf die Winkelstandorte der Ziele fehlt. Um Richtungsschätzung zu ermöglichen, ist der Radar ausgebildet, um reflektierte Wellen mit mehreren Antennen zu empfangen. Zum Beispiel erfordert das Positionieren eines Ziels unter Verwendung von elektromagnetischen Wellen in zwei Dimensionen, dass die reflektierten Wellendaten von dem Objekt in zwei individuellen Dimensionen gesammelt werden. Diese individuellen Dimensionen können unter Verwendung von Kombinationen aus Zeit, Frequenz und Raum über Empfangsantennen auf viele Weisen gebildet werden. Zum Beispiel bilden ein lineares Empfangsantennen-Array 114 und Breitband-Wellenformen wie beispielsweise FMCW zwei einmalige Dimensionen. Zusätzlich entsprechen kleinere Wellenlängen in mm-Welle-Bändern kleineren Aperturgrößen und somit können viele Antennenelemente dicht in ein Antennen-Array gepackt werden. Der effektive Strahlungsstrahl, der stärker und schärfer ist, erhöht somit wiederum die Auflösung von Winkelmessungen.
  • Betrachtet wird ein Antennen-Array, positioniert in Ebene z =0, und l sei die Abzisse entsprechend jeder Empfangsantennen-Position , siehe 3. (Rq, θq) sei die Position von dem q-ten-Ziel in Kugelkoordinaten, sich bewegend mit der Geschwindigkeit vq relativ zu dem Radar. Mithilfe von Fernfeld-Annäherung für das q-te Ziel kann die Round-Trip-Zeitverzögerung zwischen einem Sender, positioniert an dem Ursprung, und dem Empfänger, positioniert bei einer Koordinate l, ausgedrückt werden durch τ l q = 2 ( R q + v q t ) + l d sin θ q c ,
    Figure DE102022106791A1_0001
    wo d die Distanz zwischen Antennenelementen (normalerweise die Hälfte der Wellenlänge), angeordnet in einer linearen Konstellation, ist. Die Verzögerungslaufzeit τlq erzeugt gleichmäßige Phasenprogression über Antennenelemente, was die Schätzung des Winkels θq durch FFT in einem räumlichen Bereich erlaubt. Somit können die 2D-Position (Entfernung und Winkel) und die Geschwindigkeit von Zielen durch eine 3D-FFT geschätzt werden. Die dritte Winkel-FFT (Ankunftsrichtungs-, DOA- (Direction-of-Arrival), Verarbeitung) wird
  • im Verarbeitungsblock 150 des beispielhaften Radarsignal-Verarbeitungsblockdiagramm von 1 ausgeführt.
  • Weitere herkömmliche Automobil-Radarverarbeitung kann Ziel-Clustern 160, Ziel-Verfolgung 170 und optionale Sensorfusion 180 mit Sensordaten von anderen Umgebungssensortypen (z. B. Kamera, Lidar etc.) umfassen.
  • MIMO-Radarsysteme können mehrere Sender, mehrere Empfänger und mehrere Wellenformen einsetzen, um alle verfügbaren Freiheitsgrade auszunutzen. MIMO-Radare können in „weit auseinanderliegend“ oder „gemeinsam positioniert“ eingeteilt werden. Bei einem weit auseinanderliegenden MIMO-Radar erfassen die Sende-/Empfangsantenne unterschiedliche Aspekte des Radarquerschnitts (RCS; radar cross section) eines Ziels. Anders ausgedrückt, das Ziel scheint räumlich verteilt zu sein, was an jedem Antennenelement einen anderen RCS erzeugt. Diese RCS-Diversität kann zur Verbesserung der Radarperformance genutzt werden. Andererseits ist bei einem gemeinsam positionierten MIMO-Radar der von jedem Antennenelement beobachtete RCS ununterscheidbar.
  • Kraftfahrzeuge verwenden in der Regel gemeinsam positionierte MIMO-Radare, die in der Größe kompakt sind. Für eine richtige Senderbeabstandung kann das gemeinsam positionierte MIMO-Radar ein Phasengesteuertes-Array-Radar mit größerer Apertur emulieren, siehe 4. Dieses größere Array wird als virtuelles Array bezeichnet. Für die MIMO-Radarverarbeitung wird, wie in 4 dargestellt, ein 1-D-Empfänger- (-Rx-) Array mit zwei Sende- (Tx-) Antennen betrachtet. NT und NR bezeichnen jeweils eine Anzahl von Tx- und Rx-Antennenelementen. Es wird angenommen, dass dT und dR entsprechende Tx- und Rx-Antennenbeabstandungen darstellen. Außerdem wird angenommen, dass Tx- und Rx-Antennen-Positionen in kartesischen Koordinaten durch lT und lR gegeben sind. Das 2-D-FMCW-Mischer-Ausgangssignal über eine schnelle Zeit und Apertur kann daher bezeichnet werden als d ( l T , l R , n ) ≈ ∑ q = 0 Q − 1 α p exp { j 2 π [ 2 K R q c n f s + f c { ( l T d T + l R d R ) s i n θ q } c + 2 f c R q c ] } + ω ( l T , l R , n )
    Figure DE102022106791A1_0002
  • Aus der obigen Gleichung ist ersichtlich, dass, wenn dT =NR × dR, das MIMO-Radar ein reguläres 1-D-Array-Radar mit einem einzigen Tx und NT × NR Rx-Antennenelementen imitiert. Dies ist als virtuelle Array-Darstellung bekannt. Daher kann die räumliche Auflösung der FFT-basierten Zielabbildung um den Faktor NT verbessert werden.
  • Ein herausfordernder Aspekt des MIMO-Radars ist die Auswahl der Wellenformen. Die Wellenformen können z. B. im Frequenz-, Zeit- oder Code-Bereich orthogonal gemacht werden.
  • Bei einem MIMO-Radar ist der intuitivste und einfachste Weg, die von verschiedenen TX-Antennen (Tx-Kanälen) gesendeten Signale problemlos zu trennen, das alternative Senden, d. h. jeder Tx-Kanal sendet seine eigene Wellenform abwechselnd, und es gibt keine Überlappung zwischen irgendwelchen zwei Sendungen. Dies ist in 5A dargestellt. Mit diesem alternativen Zeitmulitplex- (TDM-; Time Division Multiplexing) Sendeansatz kann eine ideale Orthogonalität erreicht werden, und die herkömmliche Radarwellenform (z. B. Chirp-Wellenform) kann direkt in allen Sendern verwendet werden. Obwohl dieser alternative TDM-Sendesansatz einfach zu verwenden ist, ist es offensichtlich, dass die Übertragungsmöglichkeiten aller TX-Antennen nicht vollständig genutzt. Im Vergleich zu dem MIMO-Radar, bei dem alle TX-Antennen gleichzeitig senden können, leidet dieser alternative Sendeansatz unter einem Verlust an Sendeleistung, was zu einer kürzeren Zieldetektionsentfernung führt (Verarbeitungsverstärkung bleibt gleich oder Detektionsentfernungen sind gleich, auf Kosten einer Doppler-Eindeutigkeitsentfernungsverringerung bei TDM).
  • Doppler-Divisions-Multiplex- (DDM-) (auch als Codemultiplexen (CDM; Code Division Multiplexing) bezeichnet) MIMO-Wellenform bedeutet, dass die von verschiedenen TX-Kanälen gesendeten Signale durch verschiedene Reihen von Phasencodes moduliert werden, entweder in schneller Zeit oder in langsamer Zeit, sodass diese Signale in einem Radarempfänger getrennt/decodiert werden können. Da es keine ideale orthogonale Codesequenz mit guten Auto- und Kreuzkorrelationseigenschaften gibt, können die DDM-MIMO-Wellenformen die Orthogonalitätsanforderung nur annähernd zufriedenstellen. Bei der Schnelle-Zeit-DDM- (CDM-) Wellenform werden die Phasencodes in jedem Puls/Chirp durch das Trägersignal moduliert. Bei der Langsame-Zeit-DDM-Wellenform werden die Phasencodes zum Modulieren der Anfangsphasen der verschiedenen Chirps verwendet. 5B veranschaulicht ein Beispiel für eine Langsame-Zeit-DDM- (CDM-) Wellenform, bei der Chirps von Sendekanal Tx1 und Sendekanal Tx2 gleichzeitig gesendet werden. Tx2 wendet jedoch einen anderen Phasencode an als Tx1. Bei dem gezeigten Beispiel ist die Anfangsphase jedes zweiten Chirps von Tx2 180°,während Tx1 für jeden Chirp eine Anfangsphase von 0° anwendet.
  • 6A veranschaulicht ein FMCW-Radarsignal, das eine herkömmliche Sequenz 600 von FMCW-Radar-Chirps 602 umfasst.
  • Die Chirp-Sequenz 600 umfasst einen Rahmen von NR FMCW-Radar-Chirps 602-1, 602-2, ..., 602-NR. Die Chirp-Sequenz 600 umfasst also NR FMCW-Radar-Chirps in dem langsamen Zeitbereich. Ein Beispiel wäre NR = 512. Jeder Chirp 602 weist eine Dauer von tdwell [dwell = verweilen] auf und umfasst eine Anzahl von Abtastwerten Nsamples [samples = Abtastwerte] (schnelle Zeit). Jeder Chirp 602 umfasst also Nsamples in dem schnellen Zeitbereich. Ein Beispiel wäre Nsamples = 1024. Bei einer Abtastfrequenz fs ist die Anzahl der Abtastwerte pro Rampe Nsamples = tdwell* fs. Ein Beispiel wäre fs = 25 MSPS. Ein Chirp-Wiederholungsintervall wird mit tR > tdWell bezeichnet, was die Zeit zwischen den jeweiligen Startzeitpunkten zweier aufeinanderfolgender Chirps 602 innerhalb der Sequenz 600 ist. Die Dauer der gesamten Chirp-Sequenz 600 ist somit tR * NR. Jeder Chirp 602 der Sequenz 600 weist die gleiche Startfrequenz fstart und die gleiche Stoppfrequenz fstop auf. Die Differenz zwischen der Stoppfrequenz fstop und der Startfrequenz fstart bezeichnet eine Wellenformmodulationsbandbreite BW. Ein Beispiel wäre BW = 220,3 MHz.
  • Wie aus der Tabelle in 6B ersichtlich ist, ist eine Entfernungsauflösung Rres des konventionellen FMCW-Radarsignals abhängig von der Modulationsbandbreite BW gemäß Rres = c/2/BW, wobei c die Lichtgeschwindigkeit bezeichnet. Das bedeutet, dass die Entfernungsauflösung Rres verbessert wird, wenn BW breit ist. Die maximale Detektionsentfernung Rmax des herkömmlichen FMCW-Radarsignals ist abhängig von der Bandbreite BW gemäß Rmax = c/2/BW*Nsamples/2. Das bedeutet, dass die maximale Detektionsentfernung Rmax kürzer ist, wenn BW breit ist. Andererseits ergibt sich bei einer schmalen BW eine schlechte Entfernungsauflösung Rres, aber eine längere maximale Detektionsentfernung Rmax. Rmax und Rres sind somit in einem kompensatorischen Verhältnis.
  • In der vorliegenden Offenbarung wird vorgeschlagen, eine effektive Modulationsbandbreite BW zu erhöhen, um eine höhere Entfernungsauflösung Rres für MIMO-Radarsysteme zu erreichen. Dies kann mit einem vordefinierten DDM-Schema kombiniert werden, um die Zeitbereichs- und Frequenzbereichs-Eigenschaften bei begrenzter Frequenzressource zu optimieren.
  • 7A veranschaulicht ein Blockdiagramm einer MIMO-Radarvorrichtung 700 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung.
  • Die MIMO-Radarvorrichtung 700 umfasst eine Senderschaltung 710. Die Senderschaltung 710 umfasst eine Mehrzahl von Tx-Kanälen 712-1, 712-2, 712-3. Jeder Tx-Kanal kann digitale und/oder analoge Hardwarekomponenten umfassen, wie z. B. Leistungssplitter, Phasenschieber, Leistungsverstärker und TX-Antennen. Obwohl 7A ein Beispiel für drei TX-Kanäle veranschaulicht, wird der Fachmann, der einen Vorteil aus der vorliegenden Offenbarung zieht, erkennt, dass das hier beschriebene Konzept der erhöhten effektiven Modulationsbandbreite BW auch auf weniger oder mehr Tx-Kanäle anwendbar sein kann.
  • Die Senderschaltung 710 ist ausgebildet, über einen ersten Tx-Kanal 712-1 eine erste Sequenz von FMCW-Radar-Chirps zu senden. Im Gegensatz zu dem in 6 beschriebenen konventionellen Fall sind die Start- und/oder Stoppfrequenzen jedes von zumindest einem Abschnitt der FMCW-Radar-Chirps der ersten Chirp-Sequenz voneinander verschieden. Ferner ist die Senderschaltung 710 ausgebildet, über einen zweiten Tx-Kanal 712-2 eine zweite Sequenz von FMCW-Radar-Chirps zu senden. Auch hier sind die Start- und/oder Stoppfrequenzen jedes von zumindest einem Abschnitt der FMCW-Radar-Chirps der zweiten Chirp-Sequenz voneinander verschieden. Es ist zu beachten, dass der erste Tx-Kanal 712-1 und der zweite Tx-Kanal 712-2 gleichzeitig betrieben werden. Die erste und die zweite Sequenz von FMCW-Radar-Chirps werden somit gleichzeitig gesendet. Anders ausgedrückt, die FMCW-Radar-Chirps der ersten und der zweiten Chirp-Sequenz werden gleichzeitig gesendet.
  • Da die erste und die zweite Sequenz von FMCW-Radar-Chirps gleichzeitig gesendet werden, ist es erforderlich, dass Signale von dem ersten Tx-Kanal 712-1 und dem zweiten Tx-Kanal 712-2 und dem optionalen dritten Tx-Kanal 712-3 an einem empfangenden Abschnitt 730 der MIMO-Radarvorrichtung 700 getrennt werden. Wie bereits erwähnt, kann dies durch Doppler Division Multiplexing (DDM) erreicht werden. Doppler Division Multiple Access (DDMA) ist ein Interchirp-Phasencodierungsschema („Langsame-Zeit“-Codierung). In dieser Konfiguration ist das Signalspektrum jedes Tx-Kanals leicht verschoben, sodass Wellenformen im Dopplerbereich getrennt werden können.
  • Zu diesem Zweck umfasst die MIMO-Radarvorrichtung 700 ferner eine Steuerschaltung 720, die ausgebildet ist, den ersten und den zweiten Tx-Kanal 712-1, 712-2 (und den optionalen dritten Tx-Kanal 712-3) zu steuern, um Phasen der FMCW-Radar-Chirps der ersten Sequenz und der zweiten Sequenz (und einer optionalen dritten Chirp-Sequenz) gemäß einem vordefinierten DDM-Schema einzustellen. Wie in 7A gezeigt, kann die Steuerschaltung 720 jeweilige analoge oder digitale Phasenschieber 722-1, 722-2 und 722-3 für die jeweiligen Tx-Kanäle 712-1, 712-2 und 712-3 umfassen.
  • Die MIMO-Radarvorrichtung 700 kann optional zusätzlich eine Empfängerschaltung 730 zum Empfangen von Reflektionen der gesendeten FMCW-Radarsignale umfassen. Die Empfängerschaltung 730 umfasst zumindest einen Rx-Kanal 732. Der zumindest eine Rx-Kanal 732 ist ausgebildet, ein Empfangssignal zu empfangen, das den Reflexionen der ersten Sequenz von FMCW-Radar-Chirps, der zweiten Sequenz von FMCW-Radar-Chirps und einer optionalen dritten Sequenz von FMCW-Radar-Chirps des optionalen dritten Tx-Kanals 712-3 entspricht. Bei dem dargestellten Beispiel umfasst die Empfängerschaltung 730 nicht nur einen Rx-Kanal 732, sondern vier Rx-Kanäle 732-1, ..., 732-4 für ein verbessertes Signal-zu-Rauschen-Verhältnis (SNR; signal-to-noise ratio) und eine verbesserte Winkelauflösung. Die Empfängerschaltung 730 wird weiter unten näher erläutert. Der Fachmann, der einen Vorteil aus der vorliegenden Offenbarung zieht, erkennt, dass die Senderschaltung 710 und die Empfängerschaltung 730 integriert oder separat implementiert sein können und digitale und analoge Schaltungskomponenten umfassen können, die in FMCW-Radar-Sendeempfängern verwendet werden, umfassend, aber nicht beschränkt auf, z. B. Basisbandschaltungen, Mischerstufen, HF-Schaltungen, Digital-zu-Analog-Wandler (DACs; Digital-to-Analog Converters), Analog-zu-Digital-Wandler (ADCs; Analog-to-Digital Converters), Verstärker, Antennen und Ähnliches.
  • Eine Sequenz 750 von NR FMCW-Radar-Chirps 752 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung ist in 7B dargestellt. Die dargestellte FMCW-Sequenz kann als gestufte FMCW-Sequenz bezeichnet werden.
  • Bei dem dargestellten Beispiel von 7B unterscheiden sich nicht nur die Start- und/oder Stoppfrequenzen einiger der FMCW-Radar-Chirps 752 der Sequenz 750 voneinander. Die Start- und Stoppfrequenzen jeder der aufeinanderfolgenden NR FMCW-Radar-Chirps 752 der Sequenz 750 sind voneinander verschieden. Bei dem dargestellten Beispiel ist die Steuerschaltung 720 ausgebildet, den ersten Tx-Kanal 712-1 derart zu steuern, dass sich die Startfrequenzen jedes nachfolgenden Paares von nachfolgenden FMCW-Radar-Chirps 752 der ersten Sequenz 750 um einen vordefinierten Frequenzversatz Δf unterscheiden. Ebenso ist die Steuerschaltung 720 ausgebildet, den zweiten Tx-Kanal 712-2 derart zu steuern, dass sich die Startfrequenzen jedes nachfolgenden Paares von nachfolgenden FMCW-Radar-Chirps 752 der zweiten Sequenz 750 um den gleichen vordefinierten Frequenzversatz Δf unterscheiden. Im Falle eines dritten Tx-Kanals 712-3 ist die Steuerschaltung 720 ausgebildet, den dritten Tx-Kanal 712-3 derart zu steuern, dass sich die Startfrequenzen jedes nachfolgenden Paares von FMCW-Radar-Chirps 752 der dritten Sequenz 750 um denselben vordefinierten Frequenzversatz Δf unterscheiden. Bei dem dargestellten Beispiel ist die Steuerschaltung 720 ausgebildet, die jeweiligen Tx-Kanäle 712-1, ..., 712-3 derart zu steuern, dass die Startfrequenz jedes nachfolgenden FMCW-Radar-Chirps 752-n (n = 2, ..., NR) der jeweiligen Chirp-Sequenz 750 um den vordefinierten Frequenzversatz Δf gegenüber seinem vorhergehenden FMCW-Radar-Chirp 752-(n-1) ansteigt. Somit ist die Startfrequenz fstart,n des n-ten (n = 2, ..., NR) FMCW-Radar-Chirps 752-n der jeweiligen Chirp-Sequenz fstart,n = fstart,1 + (n-1)·Δf, wobei fstart,1 die Startfrequenz des Anfangschirps 752-1 der jeweiligen Chirp-Sequenz bezeichnet. Ebenso ist die Stoppfrequenz fstop,n des n-ten (n = 2, ..., NR) FMCW-Radar-Chirps 752-n der jeweiligen Chirp-Sequenz fstop,n = fstop,i + (n-1)·Δf, wobei fstart,1 die Stoppfrequenz des Anfangschirps 752-1 der jeweiligen Chirp-Sequenz bezeichnet.
  • Bei dem dargestellten Beispiel der gestuften FMCW-Chirp-Sequenz 750 von 7B wird angenommen, dass die Dauer tdwellund die Bandbreite BW für jeden Chirp 752-n (n = 1, ..., NR) der Sequenz 750 identisch sind. So kann mit einem Anstieg der Startfrequenzen zwischen jedem nachfolgenden Paar nachfolgender FMCW-Radar-Chirps 752 um den vordefinierten Frequenzversatz Δf eine Erhöhung einer effektiven Gesamtbandbreite BW der Sequenz 750 im Vergleich zum konventionellen Fall von 6 erhalten werden. Die Erhöhung der effektiven Gesamtbandbreite BW kann (Nr-1)*fR-1)*Δf gegenüber dem konventionellen Fall von 6 sein. Die gestuften FMCW-Chirp-Sequenzen aller Tx-Kanäle 712-1, 712-2, 712-3 können identisch sein und gleichzeitig gesendet werden. Dies bedeutet, dass alle NR Chirps der verschiedenen gestuften FMCW-Radar-Chirp-Sequenzen der verschiedenen Tx-Kanäle gleichzeitig und mit den gleichen ansteigenden jeweiligen Start- und Stoppfrequenzen gesendet werden können.
  • Bei dem dargestellten Beispiel inkrementiert die Startfrequenz pro jedem Chirp 752 innerhalb der Chirp-Sequenz 750 um Δf Die Anzahl der Abtastungen Nsamples und andere Bedingungen können die gleichen sein wie bei der herkömmlichen FMCW-Wellenform von 6. Die größere effektive Gesamtbandbreite BW der sich ergebenden gestuften FMCW-Wellenform kann zu einer erhöhten Entfernungsauflösung führen. Rmax kann jedoch gleich bleiben, wenn sich die tatsächliche BW pro Chirp 752 nicht ändert.
  • Der Fachmann, der einen Vorteil aus der vorliegenden Offenbarung zieht, erkennt, dass die Startfrequenz auch pro jedem Chirp 752 innerhalb einer Chirp-Sequenz um Δf dekrementieren kann. Bei anderen Beispielen könnte die Startfrequenz nur bei jedem zweiten Chirp innerhalb einer Chirp-Sequenz inkrementieren oder dekrementieren. Es sind zahlreiche Variationen denkbar, um eine größere effektive Gesamtbandbreite BW der Chirp-Sequenz im Vergleich zu dem konventionellen Fall zu erreichen. Ausführungsbeispiele sind nicht auf die Chirp-Sequenz 750 des Beispiels aus 7B beschränkt.
  • Gemäß der vorliegenden Offenbarung können die gestuften FMCW-Wellenformen oder Sequenzen der Mehrzahl von Tx-Kanälen 712-1, ..., 712-3 mit einem vordefinierten DDM-Schema zur Tx-Kanaltrennung an der Empfangsseite kombiniert werden. Zu diesem Zweck kann die Steuerschaltung 720 (umfassend jeweilige Phasenschieber 722) ausgebildet sein, jedem Tx-Kanal 712-1, 712-2 und 712-3 eine einmalige Sequenz von Phasen zuzuweisen, die auf die jeweilige Sequenz von FMCW-Chirps des jeweiligen Tx-Kanals angewendet wird. Die Phasen für die jeweilige einmalige Sequenz von Phasen für jeden Tx-Kanal können im Allgemeinen aus einem M-ären Phasenmodulationsalphabet ausgewählt werden, wobei M ≥ 2 eine Ganzzahl ist. M = 2 würde ein binäres Phasenmodulationsalphabet bedeuten, z. B. mit den Phasen 0° und 180°,oder 45° und 225°, oder 90° und 270°, usw. M = 4 würde ein quaternäres Phasenmodulationsalphabet bedeuten, z. B. mit den Phasen 0°, 90°, 180° und 270°. Je höher M, desto mehr Tx-Kanäle können getrennt werden. Eine Sequenz von Phasen, die auf eine Chirp-Sequenz angewendet wird, kann auch als Phasenmodulationsvektor bezeichnet werden.
  • Bei einem Ausführungsbeispiel können drei Tx-Kanäle 712-1, 712-2 und 712-3 durch Verwendung eines DDM-Schemas mit einem binären Phasenmodulationsalphabet (d. h. M = 2) getrennt werden. Ein Beispiel des DDM-Schemas für die jeweiligen Chirp-Sequenzen der drei Tx-Kanäle 712-1, 712-2 und 712-3 ist in 8 dargestellt.
  • In 8A wird die frequenzgestufte FMCW-Chirp-Sequenz 750 wiederholt, die gleichzeitig von allen Tx-Kanälen 712-1, 712-2 und 712-3 gesendet wird. Die jeweiligen Sequenzen von FMCW-Radar-Chirps umfassen jeweils NR Chirps, wobei eine Chirp-Startfrequenz durch Δf Chirp für Chirp erhöht wird, während einzelne Chirp-Bandbreiten BW während der jeweiligen Sequenzen unverändert (konstant) bleiben. Die erreichbare Entfernungsauflösung verbessert sich damit auf R res = c / ( 2 * BW * Δ f * ( N R − 1 ) ) .
    Figure DE102022106791A1_0003
  • 8B veranschaulicht eine Beispielkonfiguration der jeweiligen Phasenschieber 722-1, 722-2 und 722-3 für die Tx-Kanäle 712-1, 712-2 und 712-3. Die Steuerschaltung 720 ist ausgebildet, den FMCW-Chirps der ersten Chirp-Sequenz des ersten Tx-Kanals 712-1 (Tx1) eine (einzelne) erste Phase φ1 zuzuweisen. Bei dem gezeigten Beispiel ist die erste Phase φ1 0°. Alle NR gestuften FMCW-Chirps 752-n (n = 1, ..., NR) der ersten Chirp-Sequenz werden mit der ersten Phase φ1 gesendet. Der 1 × NR Phasenmodulationsvektor für den ersten Tx-Kanal 712-1 (Txl) kann somit [φ1, φ1, φ1, φ1, ..., φ1, φ1] sein.
  • Die Steuerschaltung 720 ist ferner ausgebildet, die erste Phase φ1 und eine zweite Phase φ2 den FMCW-Chirps der zweiten Sequenz des zweiten Tx-Kanals 712-2 (Tx2) zuzuweisen. Bei dem in 8B dargestellten Beispiel ist die zweite Phase φ2180°. Eine zeitliche Reihenfolge der ersten Phase φ1 und der zweiten Phase φ2 ist spezifisch für den zweiten Tx-Kanal 712-2. Zum Beispiel wird jeder ungerade FMCW-Chirp der zweiten Chirp-Sequenz mit der ersten Phase φ1 gesendet. Jeder geradzahlige FMCW-Chirp der zweiten Chirp-Sequenz wird mit der zweiten Phase φ2gesendet. Dies kann auch umgekehrt der Fall sein. Daher haben die gleichzeitig gesendeten FMCW-Chirps der ersten und zweiten Sequenz vorbestimmte Phasendifferenzen, die eine erste vorbestimmte Phasendifferenz Δφ1 und eine zweite vorbestimmte Phasendifferenz Δφ2 umfassen. Bei dem gezeigten Beispiel ist die erste vorbestimmte Phasendifferenz Δφ1 0° und die zweite vorbestimmte Phasendifferenz Δφ2 ist 180°. Es sind jedoch auch andere erste und zweite vorbestimmte Phasendifferenzen Δφ1, Δφ2 bei anderen Ausführungsbeispielen möglich. Der 1 × NR Phasenmodulationsvektor für den zweiten Tx-Kanal 712-2 (Tx2) kann somit [φ1, φ2, φ1, φ2, ..., φ1, φ2] sein.
  • Die Steuerschaltung 720 ist ferner ausgebildet, die erste Phase φ1 und die zweite Phase φ2 den FMCW-Chirps der dritten Sequenz des dritten Tx-Kanals 712-3 (Tx3) zuzuweisen. Auch hier ist eine zeitliche Reihenfolge der ersten Phase φ1 und der zweiten Phase φ2spezifisch für den dritten Tx-Kanal 712-3 und unterscheidet sich von der zeitlichen Reihenfolge der ersten Phase und der zweiten Phase für den zweiten Tx-Kanal 712-2. Zum Beispiel werden der erste und der zweite FMCW-Chirp der dritten Chirp-Sequenz mit der ersten Phase φ1 gesendet. Der dritte und der vierte FMCW-Chirp der dritten Chirp-Sequenz werden mit der zweiten Phase φ2 gesendet. Der fünfte und der sechste FMCW-Chirp der dritten Chirp-Sequenz werden mit der ersten Phase φ1 gesendet. Der siebte und der achte FMCW-Chirp der dritten Chirp-Sequenz werden mit der zweiten Phase φ2 gesendet usw. Der 1 × NR Phasenmodulationsvektor für den dritten Tx-Kanal 712-3 (Tx3) kann somit [φ1, φ1, φ2, φ2, φ1, φ1, φ2, φ2, ..., φ1, φ1, φ2, φ2] sein.
  • Bei dem dargestellten Beispiel von 8B ist die Steuerschaltung 720 ausgebildet, während zwei aufeinanderfolgende FMCW-Chirps der ersten Sequenz mit der ersten Phase φ1 (0°) gesendet werden, die erste Phase φ1 (0°)einem ersten FMCW-Chirp der zweiten Sequenz und die zweite Phase φ2(180°) einem nachfolgenden zweiten FMCW-Chirp der zweiten Sequenz zuzuweisen. Ferner ist die Steuerschaltung 720 ausgebildet, während vier aufeinanderfolgende FMCW-Chirps der ersten Sequenz mit der ersten Phase φ1 (0°)gesendet werden, die erste Phase φ1 (0°)zwei aufeinanderfolgenden FMCW-Radar-Chirps der dritten Sequenz zuzuweisen, gefolgt von der zweiten Phase φ2(180°), die zwei weiteren aufeinanderfolgenden FMCW-Radar-Chirps der dritten Sequenz zugewiesen wird.
  • Der Fachmann, der einen Vorteil aus der vorliegenden Offenbarung zieht, erkennt, dass es nicht erforderlich ist, dass die erste Phase φ1 0° ist. Stattdessen könnte es ein beliebiger Phasenwert φ sein. Dann könnte die zweite Phase φ2z. B. auf φ+180° gewählt werden. Es ist nicht erforderlich, dass eine Phasendifferenz zwischen der ersten und der zweiten Phase unbedingt 180° ist. Andere Werte sind ebenfalls möglich.
  • Wie bereits erwähnt, kann die in 7 gezeigte MIMO-Radarvorrichtung 700 auch eine (monostatische oder bistatische) Empfängerschaltung 730 zum Empfangen von Reflexionen der gesendeten DDM-MIMO-Wellenformen umfassen. Die Empfängerschaltung 730 umfasst zumindest einen Rx-Kanal 732-1 (umfassend eine Rx-Antenne sowie analoge und digitale Rx-Schaltungen). Typischerweise umfasst die Empfängerschaltung 730 eine Mehrzahl von Rx-Kanälen 732-1, 732-2, ..., 732-NRx. Bei dem dargestellten Beispiel ist NRx = 4, was zu einem virtuellen Array von 12 Antennenelementen führt. Für hochauflösende Radarvorrichtungen wäre z. B. eine Kombination von NTx = 3 Tx-Kanälen und NRx = 16 Rx-Kanälen denkbar, was zu einem virtuellen Array von 48 Antennenelementen führt.
  • Die Empfängerschaltung 730 ist ausgebildet, über den Rx-Kanal 732-n (n = 1, ..., NRx) ein jeweiliges Rx-Signal zu empfangen, das einer Überlagerung von Reflexionen der ersten Sequenz von FMCW-Radarchirps (von Tx1), der zweiten Sequenz von FMCW-Radarchirps (von Tx2) und der dritten Sequenz von FMCW-Radarchirps (von Tx3) entspricht. Die folgende Empfangsprozedur wird für einen Rx-Kanal 732 beschrieben. Dies kann jedoch auf eine Mehrzahl von Rx-Kanälen für die virtuelle Array-Synthese angewendet werden.
  • Wie in dem beispielhaften Rx-Prozess 900 von 9 gezeigt, kann nach der Analog-zu-Digital-Wandlung (ADC) (siehe 902) des empfangenen Radarsignals eine jeweilige Entfernungs-FFT (über schnelle Zeit) durchgeführt werden (siehe 904). Das heißt, in Schritt 904 kann die Empfängerschaltung 730 ausgebildet sein, (für jeden Rx-Kanal) eine Entfernungs-FFT (über schnelle Zeit) des jeweiligen Empfangssignals durchzuführen, um eine Mehrzahl von Entfernungs-Bins zu erzeugen, die dem jeweiligen Rx-Kanal und der Mehrzahl von Tx-Kanälen zugeordnet sind. Entfernungs-FFTs sind dem Fachmann, der einen Vorteil aus der vorliegenden Offenbarung zieht, allgemein bekannt.
  • Nachdem die Entfernungs-Bins durch die Entfernungs-FFT erzeugt wurden, kann eine Doppler-FFT (über langsame Zeit) unter Verwendung der zuvor erhaltenen Entfernungs-Bins durchgeführt werden, um eine Mehrzahl von Doppler-Bins zu erzeugen, die Geschwindigkeitsinformation umfassen (siehe Schritt 906). Doppler-FFTs sind dem Fachmann, der einen Vorteil aus der vorliegenden Offenbarung zieht, allgemein bekannt. Nach der Durchführung der Doppler-FFT stehen kombinierte 2D-Entfernungs-/Doppler-KartenDaten für die Mehrzahl von Tx-Kanälen (Tx1 - Tx3) zur Verfügung. Für jeden Rx-Kanal kann eine jeweilige kombinierte 2D-Entfernungs-/Doppler-Karte erhalten werden.
  • Wenn mehr als ein Rx-Kanal verwendet wird, kann die Detektionswahrscheinlichkeit durch Summierung oder Integration der 2D-Entfernungs-/Doppler-Kartendaten aller Rx-Kanäle verbessert werden. So kann beispielsweise eine nichtkohärente Integration (NCI; noncoherent integration) der verfügbaren Entfernungs-/Doppler-Karten durchgeführt werden (siehe Schritt 908). Um eine 2D-Entfernungs-/Doppler-Referenzkarte zu erhalten, können adaptive Schwellenwert- und Spitzendetektionsalgorithmen wie die Constant False Alarm Rate- (CFAR-) Verarbeitung oder die Space-Time Adaptive- (STAP-) Verarbeitung verwendet werden, um den Effekt von Clutter abzuschwächen (siehe 910, 912). Die verbleibenden Spitzen (oberhalb eines bestimmten Signalschwellenwerts) in der 2D-Entfernungs-/Doppler-Referenzkarte können Ziele identifizieren und eine jeweilige Distanz (R) des Ziels von der MIMO-Radarvorrichtung 700 anzeigen.
  • Es wird darauf hingewiesen, dass die Doppler-Bins, die einem Entfernungs-Bin der 2D-Entfernungs-/Doppler-Referenzkarte zugeordnet sind, aufgrund des vordefinierten DDM-Schemas immer noch mehrdeutig sein können. Entfernungsinformation kann jedoch eindeutig sein. Um eindeutige Doppler- (d.h. Geschwindigkeits-) Information aus der 2D-Entfernungs/Doppler-Referenzkarte zu erhalten, kann die Empfängerschaltung 730 ausgebildet sein, jeden der Tx-Kanäle (Tx1, Tx2, Tx3) basierend auf der Auswertung von Amplituden und/oder gegenseitigen Distanzen einer Mehrzahl von Doppler-Bins (Spitzen) zu identifizieren, die demselben Entfernungs-Bin der 2D-Entfernungs-/Doppler-Referenzkarte für jeden Rx-Kanal zugeordnet sind. Dies kann in Schritt 914 geschehen, der in die Schritte 914-1, 914-2 und 914-3 unterteilt werden kann.
  • 10 zeigt die Phasenmodulationseffekte entsprechend den verschiedenen Phasenmodulationsvektoren, die für die verschiedenen Tx-Kanäle 712-1, 712-2, 712-3 (Tx1, Tx2, Tx3) verwendet werden.
  • 10 zeigt einen Phasenverschiebungseffekt in der Doppler-FFT, der einer Phasendistanz zwischen Elementen der Phasenmodulationsvektoren zugeordnet ist. Als Ergebnis der (anfänglichen) Phasenmodulation einer FMCW-Chirp-Sequenz in einem Tx-Kanal werden ursprüngliche Frequenzindizes (Bins) der Doppler-FFT von Streuungen entsprechend einem in 10 gezeigten Phasenverschiebungseffekt verschoben. Wenn zum Beispiel drei TX-Kanäle mit unterschiedlichen Phasenmodulationsvektoren verwendet werden, gezeigt in 8B, erscheinen vier verschiedene Frequenzindizes (Bins) nach einer Doppler-FFT aus demselben Entfernungs-FFT-Bin. Eine Bin-Distanz zwischen den Doppler-Bins hängt von den Modulationsvektoren der Tx-Kanäle ab.
  • Bei dem dargestellten Beispiel entspricht der (langsame) Frequenzindex 0 dem Phasenmodulationsvektor des Tx-Kanals Tx1 = [0°, 0°, 0°, 0°, 0°, 0°, 0°, 0°, 0°]. Dabei ist die Phasendistanz zwischen benachbarten Elementen des Modulationsvektors 0°. Der (langsame) Frequenzindex -NR/2 entspricht dem Phasenmodulationsvektor des Tx-Kanals Tx2 = [0°, 180°, 0°, 180°, 0°, 180°, 0°, 180°]. Dabei ist die Phasendistanz zwischen benachbarten Elementen des Modulationsvektors 180°. Die (langsamen) Frequenzindizes ±NR/4 entsprechen dem Phasenmodulationsvektor des Tx-Kanals Tx3 = [0°, 0°, 180°, 180°, 0°, 0°, 180°, 180°]. Dabei ist die (durchschnittliche) Phasendistanz zwischen benachbarten Elementen des Modulationsvektors 90°.
  • Aus 10 ist ersichtlich, dass Spitzen in den Doppler-Bins von Tx1, Tx2 und Tx 3 (die demselben Entfernungs-Bin zugeordnet sind), deren Werte über einem Schwellenwertpegel, dem so genannten CFAR-Schwellenwert, liegen, innerhalb eines (langsamen) Frequenzindexfensters von -NR/2 bis NR/4 auftreten. Wenn der Entfernungs-Bin-Index mit Find bezeichnet wird und der Doppler-Bin-Index der am weitesten links liegenden Spitze mit Sind bezeichnet wird, können die Bin-Positionen der Spitzen in einer Rx-Kanal-spezifischen Entfernungs-/Doppler-Karte beschrieben werden als
    (Find, Sind) SNAPRX(i)_P1
    (Find, mod(Sind+1 *NR/4)), SNAPRx(i)_P2
    (Find, mod(Sind+1 *2NR/4)), SNAPRX(i)_P3
    (Find, mod(Sind+1*3NR/4)) SNAPRx(i)_P4.
    Dabei bezeichnet RX(i) den i-ten Rx-Kanal.
  • Die Doppler-Bin-Fenstergröße, in der Spitzenwerte entsprechend Tx1, Tx2 und Tx3 erwartet werden können, ist also bei dem dargestellten Beispiel 3Nr/4 . Jedes Paar der Spitzen in dem Doppler-Bin-Fenster weist eine Bin-Distanz von NR/4 auf. Somit kann die DDM-Synthese 914 einen Schritt 914-1 der Identifizierung des Doppler-Bin-Fensters durch Paarung von Spitzen in vier Doppler-Bins, die demselben Entfernungs-Bin zugeordnet sind, mit einer Doppler-Bin-Distanz von NR/4 zwischen benachbarten Spitzen umfassen. Schritt 914-1 liefert Spitzen-Dopplersignale, die den Tx-Kanälen Tx1, Tx2 und Tx 3 entsprechen.
  • Dann kann die DDM-Synthese 914 einen Schritt 914-2 der Identifizierung des Tx-Kanals Tx3 basierend auf der Auswertung der Spitzenamplituden und der gegenseitigen Distanzen der vier zuvor identifizierten Doppler-Bins umfassen, die demselben Entfernungs-Bin zugeordnet sind und sich in dem Doppler-Bin-Fenster von -Nr/2 bis Nr/4 befinden. Wie aus 10 ersichtlich ist, verursacht der dritte Tx-Kanal Tx3 mit dem Phasenmodulationsvektor [0°, 0°, 180°,180°,0°, 0°, 180°,180°] zwei Spitzen in zwei Doppler-Bins ±Nr/4, die NR/2 Doppler-Bins voneinander beabstandet sind. Eine Spitzenamplitude für die Doppler-Bins ±Nr/4 (Tx3) ist geringer (1/sqrt(2)) als diejenigen der Doppler-Bins 0 (Tx1) und -Nr/2 (Tx2). Wenn also unter den vier Doppler-Bins, die demselben Entfernungs-Bin zugeordnet sind, Doppler-Bins Nr/2 Bins voneinander beabstandet sind und eine Phasendifferenz von 90° aufweisen, können diese Doppler-Bins als zu dem dritten Tx-Kanal Tx3 mit Phasenmodulationsvektor [0°, 0°, 180°,180°,0°, 0°, 180°,180°] gehörend identifiziert werden. Optional kann die niedrigere Amplitude der Doppler-Bins zusätzlich zur Identifizierung des dritten Tx-Kanals Tx3 verwendet werden. Nachdem der Tx-Kanal Tx3 identifiziert wurde, kann die DDM-Synthese 914 die Identifizierung der Tx-Kanäle Tx1 und Tx2 in Schritt 914-2 basierend auf relativen Positionen der verbleibenden Doppler-Bins (Spitzen) und/oder ihrer Amplituden umfassen. Zum Beispiel kann eine Spitze, die mittig zwischen den dem TX-Kanal Tx3 zugeordneten Doppler-Bins ist, dem (unmodulierten) TX-Kanal Tx1 zugeordnet werden. Die verbleibende vierte Spitze bei -NR/2 gehört dann zu Tx-Kanal Tx2. Daher kann die Empfängerschaltung 730 ausgebildet sein, einen Ersten (z. B. Tx3) der Mehrzahl von Tx-Kanälen basierend auf einem Paar von Doppler-Bins mit einer vorbestimmten Bin-Distanz (z. B. NR/2) und einer vorbestimmten Phasendifferenz (z. B. 90°) zu identifizieren, die dem vordefinierten DDM-Schema zugeordnet sind. Ihre Amplituden können niedriger sein als Doppler-Bins, die anderen Tx-Kanälen (z. B. Tx1, Tx2) entsprechen. Zumindest ein Zweiter der Mehrzahl von Tx-Kanälen kann basierend auf Positionen der verbleibenden Doppler-Bins, die demselben Entfernungs-Bin zugeordnet sind, relativ zu den Bin-Positionen des zuerst identifizierten Paares von Doppler-Bins identifiziert werden. Die verbleibenden Doppler-Bins können höhere Amplituden als die übrigen Doppler-Bins aufweisen. Der Fachmann, der einen Vorteil aus der vorliegenden Offenbarung zieht, erkennt, dass das Doppler-Bin-Fenster und die Positionen der Bins innerhalb des Fensters in Abhängigkeit von den eingesetzten Phasenmodulationsvektoren variieren können.
  • Unter einer (anderen) Annahme, dass die Spitzen SNAPRX(i) P1 und SNAPRX(i) P3 dem Tx-Kanal Tx3 entsprechen, SNAPRX(i) P2 dem Tx-Kanal Tx1 entspricht und SNAPRX(i) P4 dem Tx-Kanal Tx2 entspricht, kann die Tx-Kanal-Identifizierung für alle Rx-Kanäle RX(1) bis RX(4) gemäß dem folgenden Pseudocode implementiert werden:
    Figure DE102022106791A1_0004
  • Nachdem alle Tx-Kanäle Tx1, Tx2, Tx3 identifiziert worden sind, kann die DDM-Synthese 914 einen Schritt 914-3 zur Bestimmung von Entfernung und Geschwindigkeit für alle Tx-Kanäle Tx1, Tx2, Tx3 von der/den Spitze(n) umfassen, die dem nicht-modulierten Tx-Kanal (hier: Tx1) zugeordnet sind.
  • In Schritt 916 kann eine virtuelle Array-Synthese durchgeführt werden, indem die Ergebnisse der vorherigen Schritte für alle Rx-Kanäle kombiniert werden. Auf diese Weise können Entfernungs-/Doppler-Kartendaten für jedes Tx-Rx-Kanalpaar erzeugt werden.
  • Mit den bisher erhaltenen Ergebnissen kann die Winkelberechnung 918 durch DoA- (Ankunftsrichtung-) Verarbeitung über das virtuelle Array umfassend jedes Tx-Rx-Kanalpaar durchgeführt werden. Die DoA-Verarbeitung kann durch die Durchführung einer 3. FFT (Winkel-FFT) über alle Antennen eines virtuellen Arrays hinweg erfolgen. Hier kann Phaseninformation der detektierten Spitzen in den Entfernungs-/Doppler-Karten verwendet werden.
  • Wie in 11 (rechts) gezeigt, können Ausführungsbeispiele eine verbesserte Entfernungsauflösung erreichen, die die Identifizierung verschiedener Ziele ermöglicht, bei denen herkömmliche Lösungen Ziele nicht unterscheiden konnten. Die Entfernungsauflösung der Ausführungsbeispiele kann Rres = c / (2*BW*Δf*k(NR-1)) sein, während die herkömmliche Entfernungsauflösung Rres = c / (2*BW) ist.
  • Die Aspekte und Merkmale, die zusammen mit einem oder mehreren der vorher detaillierten Beispiele und Figuren erwähnt und beschrieben sind, können auch mit einem oder mehreren der anderen Beispiele kombiniert werden, um ein gleiches Merkmal des anderen Beispiels zu ersetzen oder um das Merkmal in das andere Beispiel zusätzlich einzuführen.
  • Beispiele können weiterhin ein Computerprogramm, das einen Programmcode zum Ausführen eines oder mehrerer der vorangehenden Verfahren aufweist, sein oder sich auf ein solches beziehen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder Prozessor ausgeführt wird. Schritte, Operationen oder Prozesse von verschiedenen, vorangehend beschriebenen Verfahren können durch programmierte Computer oder Prozessoren ausgeführt werden. Beispiele können auch Programmspeicherungsvorrichtungen, wie beispielsweise Digitaldatenspeicherungsmedien, abdecken, die maschinen-, prozessor- oder computerlesbar sind und maschinenausführbare, prozessorausführbare oder computerausführbare Programme von Anweisungen codieren. Die Anweisungen führen einige oder alle der Schritte der oben beschriebenen Verfahren aus oder verursachen deren Ausführung. Die Programmspeicherungsvorrichtungen können z. B. Digitalspeicher, magnetische Speicherungsmedien wie beispielsweise Magnetplatten und Magnetbänder, Festplattenlaufwerke oder optisch lesbare Digitaldatenspeicherungsmedien umfassen oder sein. Weitere Beispiele können auch Computer, Prozessoren oder Steuereinheiten, die zum Ausführen der Schritte der vorangehend beschriebenen Verfahren programmiert sind, oder (feld-)programmierbare Logik-Arrays ((F)PLAs; (Field) Programmable Logic Arrays) oder (feld-)programmierbare Gate-Arrays ((F)PGA; (Field) Programmable Gate Arrays), die zum Ausführen der Schritte der vorangehend beschriebenen Verfahren programmiert sind, abdecken.
  • Durch die Beschreibung und Zeichnungen werden nur die Grundsätze der Offenbarung dargestellt. Ferner sollen alle hier aufgeführten Beispiele grundsätzlich ausdrücklich nur darstellenden Zwecken dienen, um den Leser bei dem Verständnis der Grundsätze der Offenbarung und der durch den (die) Erfinder beigetragenen Konzepte zur Weiterentwicklung der Technik zu unterstützen. Alle Aussagen hierin über Grundsätze, Aspekte und Beispiele der Offenbarung sowie konkrete Beispiele derselben sollen deren Entsprechungen umfassen.
  • Ein als „Mittel für...“ bezeichneter Funktionsblock, der eine bestimmte Funktion ausführt, kann sich auf eine Schaltung beziehen, die ausgebildet ist, eine bestimmte Funktion auszuführen. Somit kann ein „Mittel für etwas“ als ein „Mittel ausgebildet für oder geeignet für etwas“ implementiert sein, z. B. eine Vorrichtung oder eine Schaltung, die ausgebildet ist für oder geeignet ist für die jeweilige Aufgabe.
  • Funktionen verschiedener in den Figuren gezeigter Elemente umfassend irgendwelche als „Mittel“, „Mittel zum Bereitstellen eines Signals“, „Mittel zum Erzeugen eines Signals“, etc. bezeichnete Funktionsblöcke können in Form dedizierter Hardware, z. B. „eines Signalanbieters“, „einer Signalverarbeitungseinheit“, „eines Prozessors“, „einer Steuerung“ etc. sowie als Hardware fähig zum Ausführen von Software in Verbindung mit zugehöriger Software implementiert sein. Bei Bereitstellung durch einen Prozessor können die Funktionen durch einen einzelnen dedizierten Prozessor, durch einen einzelnen gemeinschaftlich verwendeten Prozessor oder durch eine Mehrzahl von individuellen Prozessoren bereitgestellt sein, von denen einige oder von denen alle gemeinschaftlich verwendet werden können. Allerdings ist der Begriff „Prozessor“ oder „Steuerung“ bei Weitem nicht auf ausschließlich zur Ausführung von Software fähige Hardware begrenzt, sondern kann Digitalsignalprozessor- (DSP-; Digital Signal Processor) Hardware, Netzwerkprozessor, anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC; Application Specific Integrated Circuit), feldprogrammierbares Gate-Array (FPGA), Nurlesespeicher (ROM; Read Only Memory) zum Speichern von Software, Direktzugriffsspeicher (RAM; Random Access Memory) und nichtflüchtige Speicherung (storage) umfassen. Sonstige Hardware, herkömmliche und/oder kundenspezifische, kann auch umfasst sein.
  • Ein Blockdiagramm kann zum Beispiel ein detailliertes Schaltdiagramm darstellen, das die Grundsätze der Offenbarung implementiert. Auf ähnliche Weise können ein Flussdiagramm, ein Ablaufdiagramm, ein Zustandsübergangsdiagramm, ein Pseudocode und Ähnliches verschiedene Prozesse, Operationen oder Schritte repräsentieren, die zum Beispiel im Wesentlichen in computerlesbarem Medium dargestellt und so durch einen Computer oder Prozessor ausgeführt werden, ungeachtet dessen, ob ein solcher Computer oder Prozessor explizit gezeigt ist. In der Beschreibung oder in den Patentansprüchen offenbarte Verfahren können durch eine Vorrichtung implementiert werden, die ein Mittel zum Ausführen eines jeden der jeweiligen Schritte dieser Verfahren aufweist.
  • Es versteht sich, dass die Offenbarung mehrerer, in der Beschreibung oder den Ansprüchen offenbarter Schritte, Prozesse, Operationen oder Funktionen nicht als in der bestimmten Reihenfolge befindlich ausgelegt werden soll, sofern dies nicht explizit oder implizit anderweitig, z. B. aus technischen Gründen, angegeben ist. Daher werden diese durch die Offenbarung von mehreren Schritten oder Funktionen nicht auf eine bestimmte Reihenfolge begrenzt, es sei denn, dass diese Schritte oder Funktionen aus technischen Gründen nicht austauschbar sind. Ferner kann bei einigen Beispielen eine einzelne Handlung, Funktion, Prozess, Operation oder Schritt jeweils mehrere Teilhandlungen, -funktionen, -prozesse, - operationen oder -schritte umfassen und/oder in dieselben aufgebrochen werden. Solche Teilschritte können umfasst sein und Teil der Offenbarung dieses Einzelschritts sein, sofern sie nicht explizit ausgeschlossen sind.
  • Weiterhin sind die folgenden Ansprüche hiermit in die detaillierte Beschreibung aufgenommen, wo jeder Anspruch als getrenntes Beispiel für sich stehen kann. Obwohl jeder Anspruch als getrenntes Beispiel für sich stehen kann, ist zu beachten, dass - obwohl ein abhängiger Anspruch sich in den Ansprüchen auf eine bestimmte Kombination mit einem oder mehreren anderen Ansprüchen beziehen kann - andere Beispiele auch eine Kombination des abhängigen Anspruchs mit dem Gegenstand jedes anderen abhängigen oder unabhängigen Anspruchs umfassen können. Solche Kombinationen werden hier explizit vorgeschlagen, sofern nicht angegeben ist, dass eine bestimmte Kombination nicht beabsichtigt ist. Ferner sollen auch Merkmale eines Anspruchs für irgendeinen anderen unabhängigen Anspruch umfasst sein, selbst wenn dieser Anspruch nicht direkt abhängig von dem unabhängigen Anspruch gemacht ist.

Claims (21)

  1. Eine MIMO-Radarvorrichtung (700), umfassend: eine Senderschaltung (710) umfassend eine Mehrzahl von Sendekanälen (712); wobei die Senderschaltung (710) ausgebildet ist über einen ersten Sendekanal (712-1) eine erste Sequenz von FMCW-Radar-Chirps derart zu senden, dass die Start- und/oder Stoppfrequenzen jedes von zumindest einem Abschnitt der FMCW-Radar-Chirps der ersten Sequenz voneinander verschieden sind, über einen zweiten Sendekanal (712-2; 712-3) eine zweite Sequenz von FMCW-Radar-Chirps zu senden, wobei die Start- und/oder Stoppfrequenzen jedes von zumindest einem Abschnitt der FMCW-Radar-Chirps der zweiten Sequenz voneinander verschieden sind, wobei die erste und die zweite Sequenz von FMCW-Radar-Chirps gleichzeitig gesendet werden; und eine Steuerschaltung (720), die ausgebildet ist, den ersten und den zweiten Sendekanal (712-1; 712-2) zu steuern, um Phasen der FMCW-Radar-Chirps der ersten Sequenz und der zweiten Sequenz gemäß einem vordefinierten Doppler-Divisions-Multiplex-, DDM-, Schema einzustellen.
  2. Die MIMO-Radarvorrichtung (700) gemäß Anspruch 1, wobei die Steuerschaltung (720) ausgebildet ist, den ersten und den zweiten Sendekanal (712-1; 712-2) derart zu steuern, dass die jeweiligen FMCW-Radar-Chirps der ersten und der zweiten Sequenz zumindest eines umfassen von: einer gleichen jeweiligen Dauer, oder einer gleichen jeweiligen Bandbreite zwischen der jeweiligen Start- und Stoppfrequenz.
  3. Die MIMO-Radarvorrichtung (700) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Steuerschaltung (720) ausgebildet ist, den ersten und den zweiten Sendekanal derart zu steuern, dass sich die Startfrequenzen jedes nachfolgenden Paares von nachfolgenden FMCW-Radar-Chirps der ersten Sequenz um einen vordefinierten Frequenzversatz unterscheiden und sich die Startfrequenzen jedes nachfolgenden Paares von nachfolgenden FMCW-Radar-Chirps der zweiten Sequenz um den vordefinierten Frequenzversatz unterscheiden.
  4. Die MIMO-Radarvorrichtung (700) gemäß Anspruch 3, wobei die Steuerschaltung (720) ausgebildet ist, den ersten und den zweiten Sendekanal derart zu steuern, dass die Startfrequenzen jedes nachfolgenden Paares von nachfolgenden FMCW-Radar-Chirps der ersten und der zweiten Sequenz um den vordefinierten Frequenzversatz ansteigen oder abfallen.
  5. Die MIMO-Radarvorrichtung (700) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Steuerschaltung (720) ausgebildet ist, den ersten und den zweiten Sendekanal derart zu steuern, dass die jeweiligen gleichzeitigen FMCW-Radar-Chirps der ersten und der zweiten Sequenz die gleiche Start- und Stoppfrequenz aufweisen.
  6. Die MIMO-Radarvorrichtung (700) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Steuerschaltung (720) ausgebildet ist, jedem Sendekanal eine einmalige Sequenz von Phasen zuzuweisen, die auf die jeweilige Sequenz von FMCW-Chirps des jeweiligen Sendekanals angewendet wird.
  7. Die MIMO-Radarvorrichtung (700) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Steuerschaltung (720) ausgebildet ist, die Phasen für das vordefinierte Doppler-Divisions-Multiplex-Schema aus einem M-ären Phasenmodulationsalphabet auszuwählen, wobei M ≥ 2 eine Ganzzahl ist.
  8. Die MIMO-Radarvorrichtung (700) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Steuerschaltung (720) ausgebildet ist, eine erste Phase den FMCW-Chirps der ersten Sequenz zuzuweisen, die erste und eine zweite Phase den FMCW-Chirps der zweiten Sequenz zuzuweisen, wobei gleichzeitig gesendete FMCW-Chirps der ersten und der zweiten Sequenz vorbestimmte Phasendifferenzen aufweisen, wobei die vorbestimmten Phasendifferenzen eine erste und eine zweite vorbestimmte Phasendifferenz umfassen.
  9. Die MIMO-Radarvorrichtung (700) gemäß Anspruch 8, wobei die erste vorbestimmte Phasendifferenz 0° ist und die zweite vorbestimmte Phasendifferenz 180° ist.
  10. Die MIMO-Radarvorrichtung (700) gemäß Anspruch 8 oder 9, wobei die Steuerschaltung (720) ausgebildet ist, während zwei aufeinanderfolgende FMCW-Chirps der ersten Sequenz mit der ersten Phase gesendet werden, die erste Phase einem ersten FMCW-Chirp der zweiten Sequenz und die zweite Phase einem nachfolgenden zweiten FMCW-Chirp der zweiten Sequenz zuzuweisen.
  11. Die MIMO-Radarvorrichtung (700) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Steuerschaltung (720) ausgebildet ist, eine Sequenz von ersten Phasen der ersten Sequenz von FMCW-Chirps zuzuweisen, wobei die ersten Phasen entweder einen ersten Phasenwert oder einen zweiten Phasenwert umfassen, wobei sich der erste Phasenwert und der zweite Phasenwert um 180° unterscheiden, und um eine Sequenz von zweiten Phasen der zweiten Sequenz von FMCW-Chirps zuzuweisen, wobei die zweiten Phasen entweder einen dritten Phasenwert oder einen vierten Phasenwert umfassen, wobei der dritte Phasenwert und der vierte Phasenwert sich um 180° unterscheiden.
  12. Die MIMO-Radarvorrichtung (700) gemäß Anspruch 11, wobei zumindest einer von dem ersten Phasenwert und dem zweiten Phasenwert von jedem von dem dritten und dem vierten Phasenwert verschieden ist oder zumindest einer von dem ersten oder dem zweiten Phasenwert gleich dem dritten Phasenwert ist.
  13. Die MIMO-Radarvorrichtung (700) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Senderschaltung (710) einen dritten Sendekanal (712-3) umfasst und ausgebildet ist, über den dritten Sendekanal eine dritte Sequenz von FMCW-Radar-Chirps derart zu senden, dass die Start- und/oder Stoppfrequenzen von jedem von zumindest einem Abschnitt der FMCW-Radar-Chirps der dritten Sequenz voneinander verschieden sind, und wobei die Steuerschaltung (720) ausgebildet ist, dem ersten Sendekanal (712-1) eine erste Phase zuzuweisen, die auf jeden FMCW-Radar-Chirp der ersten Sequenz angewendet wird, dem zweiten Sendekanal (712-2) eine Sequenz von zweiten Phasen zuzuweisen, die auf die FMCW-Radar-Chirps der zweiten Sequenz angewendet wird, wobei die Sequenz von zweiten Phasen die erste Phase und eine zweite Phase in einer für den zweiten Sendekanal spezifischen zeitlichen Reihenfolge umfasst, und dem dritten Sendekanal (712-3) eine Sequenz dritter Phasen zuzuweisen, die auf die FMCW-Radar-Chirps der dritten Sequenz angewendet wird, wobei die Sequenz dritter Phasen die erste Phase und die zweite Phase in einer für den dritten Sendekanal spezifischen zeitlichen Reihenfolge umfasst.
  14. Die MIMO-Radarvorrichtung (700) gemäß Anspruch 13, wobei die Steuerschaltung (720) ausgebildet ist, während zwei aufeinanderfolgende FMCW-Chirps der ersten Sequenz mit der ersten Phase gesendet werden, die erste Phase einem ersten FMCW-Chirp der zweiten Sequenz und die zweite Phase einem nachfolgenden zweiten FMCW-Chirp der zweiten Sequenz zuzuweisen, und während vier aufeinanderfolgende FMCW-Chirps der ersten Sequenz mit der ersten Phase gesendet werden, die erste Phase zwei aufeinanderfolgende FMCW-Radar-Chirps der dritten Sequenz zuzuweisen, gefolgt von der zweiten Phase, die zwei weiteren aufeinanderfolgenden FMCW-Radar-Chirps der dritten Sequenz zugewiesen ist.
  15. Die MIMO-Radarvorrichtung (700) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, ferner umfassend eine Empfängerschaltung (730) umfassend zumindest einen Empfängerkanal (732); wobei der zumindest eine Empfängerkanal (732) ausgebildet ist, ein Empfangssignal zu empfangen, das Reflexionen der ersten Sequenz von FMCW-Radar-Chirps und der zweiten Sequenz von FMCW-Radar-Chirps entspricht.
  16. Die MIMO-Radarvorrichtung (700) gemäß Anspruch 15, wobei die Empfängerschaltung (730) ausgebildet ist eine erste FFT des Empfangssignals durchzuführen, um eine Mehrzahl von ersten Bins zu erzeugen; eine zweite FFT unter Verwendung der ersten Bins durchzuführen, um eine Mehrzahl von zweiten Bins zu erzeugen, und die ersten und die zweiten Bins zu kombinieren, um eine kombinierte Entfernungs-/Doppler-Karte für die Mehrzahl von Sendekanälen zu erhalten.
  17. Die MIMO-Radarvorrichtung (700) gemäß Anspruch 15, wobei die Empfängerschaltung (730) ausgebildet ist, jeden der Sendekanäle basierend auf dem Auswerten gegenseitiger Distanzen und/oder Phasendifferenzen zwischen einer Mehrzahl von zweiten Bins, die demselben ersten Bin der kombinierten Entfernungs-/Doppler-Karte zugeordnet sind, zu identifizieren.
  18. Die MIMO-Radarvorrichtung (700) gemäß Anspruch 16, wobei die Empfängerschaltung (730) ausgebildet ist, einen Ersten der Mehrzahl von Sendekanälen basierend auf einem Paar von zweiten Bins mit einer vorbestimmten gegenseitigen Bin-Distanz und einer vorbestimmten Phasendifferenz zu identifizieren, die dem vordefinierten Doppler-Divisions-Multiplex-Schema zugeordnet sind, und zumindest einen Zweiten der Mehrzahl von Sendekanälen basierend auf Amplituden der verbleibenden zweiten Bins, die demselben ersten Bin zugeordnet sind, zu identifizieren.
  19. Die MIMO-Radarvorrichtung (700) gemäß Anspruch 18, wobei die vorbestimmte Phasendifferenz 90° ist.
  20. Ein MIMO-Radar-Verfahren, das Verfahren umfassend: Senden einer ersten Sequenz von FMCW-Radar-Chirps (752) über einen ersten Sendekanal (712-1) derart, dass die Start- und/oder Stoppfrequenzen jedes von zumindest einem Abschnitt der FMCW-Radar-Chirps der ersten Sequenz voneinander verschieden sind, Senden einer zweiten Sequenz von FMCW-Radar-Chirps (752) über einen zweiten Sendekanal (712-2), wobei die Start- und/oder Stoppfrequenzen jedes von zumindest einem Abschnitt der FMCW-Radar-Chirps der zweiten Sequenz voneinander verschieden sind, wobei die erste und die zweite Sequenz von FMCW-Radar-Chirps gleichzeitig gesendet werden; und Steuern des ersten und des zweiten Sendekanals (712-1; 712-2), um Phasen der FMCW-Radar-Chirps der ersten Sequenz und der zweiten Sequenz gemäß einem vordefinierten Doppler-Divisions-Multiplex-, DDM-, Schema einzustellen.
  21. Das MIMO-Verfahren gemäß Anspruch 20, wobei die Start- und Stoppfrequenzen jeweiliger nachfolgender FMCW-Radar-Chirps (752-n, 752-(n-1)) der ersten und der zweiten Sequenz um einen vordefinierten Frequenzversatz erhöht oder verringert werden.
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