ATINA: Approximative Optimalität der Ignoranz von Interferenz in drahtlosen Multiple-Input Single-Output-(MISO)-Antennen-Netzwerken

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Aydin Sezgin
• Fachliche Zuordnung: Elektronische Halbleiter, Bauelemente und Schaltungen, Integrierte Systeme, Sensorik, Theoretische Elektrotechnik
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 393234549

• Erstellungsjahr: 2022

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Es wird prognostiziert, dass die Zahl der drahtlos verbundenen Geräte bis 2020 50 Milliarden übersteigen wird. Daher stehen Systementwickler vor der Herausforderung, die daraus resultierenden Interferenzen, die diese Geräte untereinander verursachen, in den Griff zu bekommen. Dies erfordert Systeme, die einerseits die begrenzten Ressourcen wie Zeit, Frequenz und Leistung optimal nutzen. Andererseits muss die Rechenkomplexität dieser Verfahren auf einem vernünftigen Niveau gehalten werden, damit sie in der Praxis eingesetzt werden können. Ziel des Projekts ist es daher, eines der einfachsten Verfahren zum Umgang mit Interferenzen zu untersuchen, nämlich die Behandlung von Interferenzen als Rauschen (TIN). Das Hauptziel des Projekts besteht also darin, die Charakterisierung für die approximative Optimalität von TIN in Bezug auf die maximal erreichbare Rate (d. h. Kapazität) zu durchzuführen. Zu diesem Zweck betrachten wir den allgemeinen Downlink-Kanal mit mehreren Antennen und unvollkommener Kanalzustandsinformation. Die vorgeschlagenen Forschungsmethoden zur Lösung dieses Problems gliedern sich in zwei Phasen, nämlich MIMO- Relais-Netzwerke und C-RAN-Netzwerke (Cloud Radio Access Network). In der ersten Phase untersuchen wir die Kapazitätsoptimalität von TIN für den Fall, dass Rest-Selbstinterferenz (RSI) vorhanden ist und eine MIMO-Decode-and-Forward (DF) Relay-Strategie als primäres Kommunikationsmittel eingerichtet wird. Anschließend stellen wir ein Rahmenwerk zur Verfügung, in dem das robusteste Kovarianzmatrix-Design bestimmt wird. Die in diesem Teil des Projekts gewonnenen Erkenntnisse werden dann im zweiten Teil verwendet, welches sich mit dem Signalentwurf bei unvollkommener Kanalzustandsinformation (CSI) befasst. Darüber hinaus untersuchen wir in dieser Arbeit die approximative Optimalität von TIN für den allgemeineren Aufbau, in dem es mehr als einen Sender gibt, der jeweils mit mehreren Antennen ausgestattet ist. Die dabei erzielten Ergebnisse verdeutlichen die Auswirkung der fehlenden Kanalkenntnis auf die approximative Optimalität von TIN für den Fall mit mehreren Antennen. Schließlich bewerten wir die Optimalität von TIN für moderne Systemarchitekturen wie rekonfigurierbare intelligente Oberflächen (RIS), die drahtlose Kanäle unterstützen (d.h. in Kombination mit neuen Algorithmen) und verifizieren die erhaltenen Ergebnisse in allgemeineren Modellen.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• "Interference mitigation via ratesplitting and common message decoding in cloud radio access networks", IEEE Access, vol. 7, pp. 80350–80365, 2019
  A. Ahmad, H. Dahrouj, A. Chaaban A.Sezgin, and M.-S.Alouini
  
• "Rate splitting and common message decoding for MIMO C-RAN systems", 2019 IEEE 20th International Workshop on Signal Processing Advances in Wireless Communications (SPAWC), pp. 1–5, 2019
  A. Alameer, J. Kakar, H. Dahrouj and A. Chaaban, K. Shen, A. Sezgin, T. Al-Naffouri, Tareq and M. Alouini
  
• "UAV-assisted C-RAN with rate splitting under base station breakdown scenarios", 2019 IEEE International Conference on Communications Workshops (ICC Workshops), pp. 1–6, 2019
  A. Alameer, J. Kakar, R. Reifert and A. Sezgin
  
• "Robust transceiver design for full-duplex decodeand-forward relay-assisted MIMO systems", 2020 54th Asilomar Conference on Signals, Systems, and Computers, pp. 1347-1352, 2020
  H. Esmaeili and A. Kariminezhad and A. Sezgin
  
• "Fairness Analysis in IRS assisted C-RAN with Imperfect CSI", IEEE Global Communications Conference, Rio de Janeiro, Brazil, pp. 1–5, 2022
  H. Esmaeili, A. Alameer and A. Sezgin
  
• "Robust Transceiver Design for IRS-Assisted Cascaded MIMO Communication Systems", Sensors, vol. 22, no. 17 pp. 6587, 2022
  H. Esmaeili and A. Kariminezhad and A. Sezgin
  
• "Robust Transceiver Design for IRS-Assisted Cascaded MIMO Systems", IEEE International Symposium on Personal, Indoor and Mobile Radio Communications (PIMRC), pp. 1–5, 2022
  H. Esmaeili and A. Kariminezhad and A. Sezgin