Ein verallgemeinertes Matched Filter Verfahren für zellulare Massive MIMO Netze

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Wolfgang K. Utschick
• Fachliche Zuordnung: Elektronische Halbleiter, Bauelemente und Schaltungen, Integrierte Systeme, Sensorik, Theoretische Elektrotechnik
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 325433099

"Massive MIMO", auch bekannt unter dem Begriff "Very-Large Scale MIMO Systems", steht für ein kürzlich eingeführtes neues Paradigma in der drahtlosen Nachrichtentechnik, das als wichtiger Kandidat für den notwendigen technologischen Fortschritt der zukünftigen 5. Mobilfunkgeneration gehandelt wird. Eine sehr große Zahl an Antennenelementen führt zu einer Reihe von Vorteilen aber auch Herausforderungen in drahtlosen Kommunikationssystemen. Eine der wesentlichen Herausforderungen bei Massive MIMO aus der Sicht der Signalverarbeitung folgt aus der begrenzten Kohärenzzeit des Übertragungskanals. Die erwünschte Anzahl von gleichzeitig bedienten Nutzern in einer Zelle und ihren Nachbarzellen übersteigt in der Regel die Anzahl der ür die Kanalschätzung reservierten Kanalzugriffe pro Kohärenzintervall. Es ist daher kaum möglich die gewünschte Anzahl von Kanälen ohne Wiederverwendung von Trainingsressourcen zu lernen, was zwangsläufig zum Auftreten von Interferenzen führt, dem so genannten "Pilot Contamination" Phänomen. Pilot Contamination gefährdet letztendlich das Massive MIMO Paradigma, da es dessen potentielle Gewinne selbst für eine sehr große Zahl von Antennen an der Basisstation einbrechen lässt.In diesem Forschungsprojekt sollen neuartige Konzepte untersucht werden, die es ermöglichen den "Flaschenhals der Dimensionalität" in zellularen massiven MIMO Netzen - bewirkt durch die begrenzte Kohährenzzeit der Übertragungskanäle - aufzubrechen. Dazu soll eine Studie durchgeführt werden, die das Potential von Strahlformungsverfahren und Interferenzkoordination in massiven MIMO Netzen untersucht, basierend auf Statistiken zweiter Ordnung der Kanalzustandsinformationen und unter Berücksichtigung numerisch effizienter Lösungsverfahren. Die Untersuchungen werden zunächst auf Ebene einer einzelnen Zelle stattfinden, um dann auf das Studium von Mehrzellenszenarien erweitert zu werden. Die entsprechenden Verfahren der Ressourcenzuweisung werden gemeinsam mit den geplanten Strahlformungsverfahren und Methoden der Interferenzkoordination entwickelt werden. Da die geplanten Verfahren im Wesentlichen auf Statistiken zweiter Ordnung der Kanalzustände beruhen werden, spielt die Bereitstellung von Kovarianzmatrizen der Übertragungskanäle offensichtlich eine zentrale Rolle in den anvisierten Lösungsansätzen dieses Projekts.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen