Fortschrittliche hybride analoge und digitale Massive-MIMO-Techniken für drahtlose Systeme im Millimeterwellen-Bereich

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Martin Haardt, seit 2/2019
• Fachliche Zuordnung: Elektronische Halbleiter, Bauelemente und Schaltungen, Integrierte Systeme, Sensorik, Theoretische Elektrotechnik
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 402834619

Verglichen mit den knappen Funkressourcen unter 6 GHz haben die großen freien Frequenzbänder im Millimeterwellen (mmWellen) Bereich ein signifikantes Potential, um die vielen hohen Anforderungen an drahtlose Kommunikationssysteme der nächsten Generation zu erfüllen. Jedoch haben mmWellen-Signale um eine Größenordnung höhere Pfadverluste und besitzen auf Grund der gebündelten Strahlform eine höhere Dämpfung. Diese Nachteile können durch Verwendung einer großen Anzahl von Antennen am Sender und / oder am Empfänger, z.B. durch Massive MIMO, kompensiert werden. Eine der praktischen Massive-MIMO-Architekturen, die kosten- und energieeffizient ist, ist eine hybride analoge und digitale MIMO-Architektur, die von der Verwendung der analogen und der digitalen Verarbeitung profitieren kann. Die analogen Teile werden oft durch Phasenschiebernetzwerke realisiert. Diese praktische Hardware-Architektur erzwingt neue Einschränkungen für die MIMO Technologie und stellt neue Herausforderungen an die Signalverarbeitung. Deshalb werden fortschrittliche hybride analoge und digitale Massive-MIMO-Techniken, welche diese neuen Herausforderungen bewältigen, ein wesentlicher Schlüsselfaktor für die drahtlose Kommunikation mit mmWellen sein.Ziel dieses Projektes ist es, das Potenzial von hybriden analogen und digitalen Massive-MIMO-Techniken für zukünftige Kommunikationssysteme mit mmWellen detailliert zu untersuchen. Verschiedene Aspekte hybrider MIMO-unterstützter drahtloser Kommunikationssysteme mit mmWellen werden untersucht und bewertet. Dieses soll durch die Entwicklung effizienter hybrider MIMO-Vorverzerrungs- und Dekodierungsalgorithmen sowie von Kanalschätzverfahren und der Herleitung entsprechender informationstheoretischer Ergebnisse erzielt werden. Wir untersuchen Punkt-zu-Punkt-Szenarien, Multi-User MIMO-Szenarien und Multi-User MIMO-Szenarien in benachbarten Zellen unter Annahme von zeitvarianten oder zeitinvarianten frequenzselektiven Kanälen. Um die Netzabdeckung zu verbessern, werden hybride MIMO Two-Way-Relaying Techniken entwickelt. Die Leistungsfähigkeit von hybriden MIMO-Architekturen wird auch mit der von anderen konkurrierenden Massive-MIMO-Architekturen verglichen. Diese schließen Architekturen auf der Basis von 1-Bit-Analog-Digital-Wandlern ein.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Ehemaliger Antragsteller: Dr.-Ing. Jianshu Zhang, bis 1/2019