Nicht--Adaptive Verfahren zur Dimensionsreduktion in Dispersiven und Nicht--kohärenten Kommunikationkanälen

• Antragsteller: Dr. Peter Jung
• Fachliche Zuordnung: Elektronische Halbleiter, Bauelemente und Schaltungen, Integrierte Systeme, Sensorik, Theoretische Elektrotechnik
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2016
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 235813160

Das signal- und informationstheoretische Verständnis von Kommunikationsvorgängen unterdispersiven und nicht--kohärenten Bedingungen ist von essentieller Bedeutung für die effiziente Gestaltung neuer Übertragungstechniken. Dabei ist vielen zukünftigen Systemansätzen gemeinsam, daß sie auf Parameterräumen mit exponentiell steigender Dimension operieren sollen. Beispielehierfür sind exemplarisch: kooperierende Techniken mit mehreren eigenständigen Sendeeinrichtungen, kognitive Radiosysteme mit großen Bandbreiten, Signal Aggregation in nicht-orthogonalen Mehrbenutzer-Szenarien und Netzwerke mit einer Vielzahl von Sensoren. Bisherige Kommunikationsansätze erfordern zum Aufbau einer kohärenten Kommunikationsstrecke meistens aufwendige Verfahren zur Schätzung und Koordinierung vieler einzelner Parameter. Das beinhaltet Synchronisation, Kanalschätzung und Prädiktion, Resourcen-Zuweisung und sogar - für den zukünftigen zellularen Mobilfunk mit koordinierten Basisstationen besonders entscheidend -auch das Routing im Backbone-Netzwerk. Ein großer Teil dieser gesamten Prozedur erfordert einen zum Teil erheblichen Kommunikations- und Signalverarbeitungsaufwand auf dem Rückkanal und zwischen verschiedene Steuer- und Sendeeinheiten in einem Gesamtnetzbevor die eigentliche Datenübertragung beginnt.Demgegenüber steht aber in vielen Anwendungen eineher spontanes und kurzweiliges Nutzungsverhalten, welches häufig von kurzen Nachrichten wie zum Beispiel Statusaktualisierungen geprägt ist.Dadurch entsteht nun die paradoxe Situation, daß der Aufwand zur Regelung dieser komplexen Kommunikationssysteme vergleichbar wird mit dem eigentlichen Informationsaustausch.Durch die rasant ansteigende Nutzung von Smartphones, der Relevanz von funkbasierter Kommunikation zwischen Maschinen und der zunehmenden Bedeutung der mobilen Sensorik ist in naher Zukunft in vielen bereits existierenden und geplanten Funknetzen sogar noch eine Verschärfung dieser Situation zu erwarten.Zur Auflösung dieses Konflikts könnte unter anderem eine konsequente Umsetzung nicht-kohärenter Kommunikationsstrategien und neue nicht-adaptive Kompressionsverfahren auf dem Rückkanalbeitragen, welche beide auch häufig zufälliger Natur sind. Während diese Ansätze an sich bereits lange in der Signal- und Informationstheorie bekannt sind, so wird hier aber eine kombinierteTheorie benötigt, welche den spontanen Informationscharakter sowie dieauftretende Parametervielfalt explizit hinsichtlich Komplexität und Komprimierbarkeit berücksichtigt. Das Ziel dieses Forschungsvorhaben ist es, hierzu einen Beitrag im Bereich der Signaltheorie zu leistenund konkrete Skalierungsresultate und algorithmische Methoden für Situationen aufzuzeigen, in denen die hochdimensionale Menge der Kommunikationsparameter schwach-besetzt, von kleinem Rang bzw. allgemein von geringerer Komplexität ist.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Beteiligte Personen: Professor Dr.-Ing. Holger Boche; Professor David Gross, Ph.D.; Dr. Philipp Walk