Aufwandsgünstige HF-Frontends und inkohärente Detektionsverfahren für "Massive MIMO"

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Robert Fischer; Professor Dr.-Ing. Christian Waldschmidt
• Fachliche Zuordnung: Elektronische Halbleiter, Bauelemente und Schaltungen, Integrierte Systeme, Sensorik, Theoretische Elektrotechnik
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 289265954

Kommunikationssysteme mit vielen Nutzern, in welchen die zentrale Basisstation mit einer sehr großen Anzahl von Empfangsantennen ausgestattet ist, sogenanntes "massive MIMO", gewinnen mehr und mehr an Interesse. Große Herausforderungen solcher Systeme liegen in der Gewinnung von Kanalzustandsinformation, aber auch im Realisierungsaufwand, z.B. der Verteilung eines hochqualitativen Lokaloszillatorsignals an alle HF-Frontends. Diese Probleme können durch die Anwendung inkohärenter Empfänger vermieden werden, insbesondere dann, wenn die einzelnen Empfänger sehr einfach realisierbar sind.Dieser Antrag beschäftigt sich daher mit dem Entwurf und der Analyse von Mehrbenutzer-Massive-MIMO-Systemen. Insbesondere muss die Wechselwirkung zwischen den analogen HF-Frontends und den verwendeten Mehrbenutzer-Detektionsalgorithmen im Detail untersucht werden. Neue Erkenntnisse, neue Ergebnisse und neue Methoden sind zu erwarten, wenn diese Forschungsfelder gemeinsam betrachtet werden. Zum einen müssen verbesserte inkohärente Detektionsverfahren, basierend auf Unterraummethoden, weiter entwickelt werden. Da, wie Vorarbeiten zeigen, der Einfluss der Antennenparameter wie der Richtcharakteristik bei inkohärenten Verfahren im Vergleich zu kohärenten deutlich stärker ausgeprägt ist, muss er für die vorliegende Situation im Detail beurteilt werden. Zum anderen muss die Verwendung von einfach implementierbaren d.h. in erster Linie sehr grob quantisierenden Empfänger-Frontends bei massive MIMO untersucht werden. Die Philosophie der Sigma-Delta-Wandlung, bei welcher Genauigkeit mit Geschwindigkeit ausgetauscht wird, soll auf das betrachtete System bzw. eine räumliche Abtastung des Felds im Kanal übertragen werden. Das Potential eines solchen räumlichen Sigma-Delta-Ansatzes, der trotz aufwandsgünstiger Frontends eine sehr hohe Leistungsfähigkeit erzielen soll, wird im Projekt bewertet erden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen