Optimale Verteilungsdichte von Kanaleingangsgrößen zur Maximierung der Transinformation von Übertragungskanälen in der Nachrichtentechnik
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Die Optimierung der Form der Sendesignale und der dazugehörigen Empfangsstrategien liefert einen wesentlichen Beitrag bei der Steigerung der spektralen Effizienz von mobilen Kommunikationssystemen. Bei klassischen Systemen lag der Schwerpunkt auf optimaler Sprachkommunikation. Ein zentraler Punkt der Forschungsarbeiten bestand darin, unterschiedlich Dienste wie klassische Kommunikation, Broadcast Dienste und sichere Dienste auf der direkten Übertragungsebene mittels geeigneter Einkodierung und Dekodierung direkt zu implementieren. Hierbei wurden neue Ansätze für die Sicherheit von Diensten entwickelt. Sie beruhen nicht auf kryptographische Verfahren. Die kryptographischen Verfahren haben den Nachteil, dass sie nur bedingt sicher sind und über zusätzlich Protokolle und damit zusätzlichen Aufwand implementiert werden müssen, wobei zusätzliche Schwachstelle entstehen können. Die Einbettung von Sicherheit auf der Übertragungsebene besitzt diese Nachteile nicht. Es wurden ferner für Relay Kommunikationssysteme für fest vorgegebene Klassen von Attacken beweisbar sichere Übertragungsverfahren mittels geeigneter Einkodierung entwickelt. Für den praktischen Einsatz solcher Verfahren ist es von zentraler Bedeutung zu untersuchen, ob diese sicheren Dienste auch mit anderen Diensten in einem Netz koexistieren können, d.h. ob alle dargestellten Dienste gleichzeitig bei garantierter Sicherheitsperformance unterstützt werden können. Unter der Annahme von perfekter Kanalkenntnis ist dieser Nachweis im Projekt für das untersucht Relay Netzwerk gelungen. Es konnte weiterhin gezeigt werden, dass die für dieses Netzwerk aufgrund der bidirektionalen Kommunikationsstruktur erzielten auch in einer Gesamtintegration erhalten bleiben. Die Untersuchungen zur Service Integration auf der Übertragungsschicht stehen ganz an ihrem Anfang. Für den Vielfachzugriffskanal, dem Verteilkanal und dem Interferenz Kanal sind nahezu alle Fragestellungen offen. Der Einfluss von Kanalunkenntnis oder allgemeinen Störungen auf solche Systeme ist ebenfalls nicht bekannt. Trotzdem wurde dieses noch sehr junge Forschungsfeld als bedeutender Bereich für eine 5G Luftschnittstelle identifiziert.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Capacity of Gaussian MIMO Bidirectional Broadcast Channels. Proc. IEEE International Symposium on Information Theory (ISIT '08), Toronto, Canada, July 2008, pp. 584-588
Rafael F. Wyrembelski, Tobias J. Oechtering, Igor Bjelakovic, Clemens Schnurr and Holger Boche
- MIMO Gaussian Bidirectional Broadcast Channels with Common Messages. IEEE Transactions on Wireless Communications, 2011, vol. 10, no. 9, pp. 2950-2959, Sep. 2011
Rafael F. Wyrembelski, Tobias J. Oechtering and Holger Boche
- Service Integration in Multiantenna Bidirectional Relay Networks: Public and Confidential Messages. IEEE Global Communications Conference, Exhibition & Industry Forum (GLOBECOM '11), Houston, Texas, USA, December 2011
Rafael F. Wyrembelski and Holger Boche
