Optimierung von nicht-regenerativem MIMO Relaying (ONEMORE)

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Eduard Axel Jorswieck
• Fachliche Zuordnung: Elektronische Halbleiter, Bauelemente und Schaltungen, Integrierte Systeme, Sensorik, Theoretische Elektrotechnik
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2015
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 264858293

• Erstellungsjahr: 2017

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Mehrantennensysteme werden durch verteilte Relay-Knoten ergänzt, um eine gute Abdeckung und Dienstgütequalität in zukünftigen Mobilfunkgenerationen anzubieten, die mit der Anzahl der Endgeräte und den Datenratenanforderungen skaliert. Nicht nur im zellularen Mobilfunk sind deshalb nicht-regenerative MIMO Netzwerke relevant, sondern auch in lokalen WiFi Netzwerken, werden Repeater und Relays eingesetzt. Deshalb betrachtet das Projekt solche Multi-Hop MIMO Netzwerke und optimiert gemeinsam die Sende-, Relay- und Empfängersignalverarbeitung, um den Gesamtdurchsatz im Netzwerk zu maximieren. Das resultierende Optimierungsproblem ist nicht-linear, nicht-konvex und hat eine komplizierte Struktur der Nebenbedingungen. Im Stand der Technik wurde der gewichtete MMSE Ansatz (WMMSE) vorgeschlagen, um lokale Lösungen iterativ zu berechnen. Im Projekt wurde ein alternativer Ansatz gewählt, in dem die Zielfunktion durch eine einfachere untere Schranke approximiert wird, fraktionale Optimierung eingesetzt wird, und die Teilprobleme am Sender, Relay und Empfänger getrennt betrachtet werden. Der resultierende Algorithmus erreicht für mittlere und hohe SNR bessere Durchsätze bei geringerer Komplexität. In einer Erweiterung wird die Anzahl der Datenströme pro Sender optimiert und in einer zweiten Erweiterung wird die verteilte Implementierung des iterativen Algorithmus beschrieben. Damit hat das Projekt einen Beitrag zur Optimierung der Signalverarbeitung in nichtregenerativen MIMO Netzwerken geleistet, der anschließend in zellularen oder einfacher in WiFi Netzwerken mit Multiuser MIMO (IEEE 802.11ac) getestet werden könnte.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• "Distributed Sum Rate Maximization Algorithms for Nonregenerative MIMO Relay Networks", IEEE Signal Processing Letters, vol. 23, no.8, pp. 1141-1145, Aug. 2016
  C. Sun, E. Jorswieck
  
• "Sum Rate Maximization for Non-Regenerative MIMO Relay Networks", IEEE Trans. on Signal Processing, vol. 64, no. 24, pp. 6392-6405, Dec. 15. 2016
  C. Sun, E. Jorswieck, Y. Yuan