Ultrazuverlässige moderne drahtlose Übertragungssysteme mit Kontextinformation
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Die Arbeit in diesem Projekt hat das Verständnis verschiedener Aspekte der Ultra-Zuverlässigkeit für moderne drahtlose Kommunikationssysteme erweitert. Dazu gehören kontextabhängige Systeme, für die neue Techniken zur Analyse und Optimierung entwickelt wurden. Ein konkretes Beispiel ist die Arbeit an zell-freien Drohnen (UAV)-Kommunikationssystemen, bei denen jeder Nutzer in der Luft je nach seinem Standort unterschiedlichen Zuverlässigkeitsanforderungen unterliegt, so haben zum Beispiel UAVs in der Nähe eines Flughafens oder anderer kritischer Infrastruktur eine höhere Anforderung an die Zuverlässigkeit ihrer Kommunikation. Für diese Systeme wurden im Projekt neuartige Verfahren für das Clustering von Basisstationen und die Leistungsverteilung entwickelt, um die Energieeffizienz zu optimieren und gleichzeitig die hohen und kontextabhängigen Anforderungen an die Zuverlässigkeit der Benutzer zu erfüllen. Andere Ergebnisse dieses Projekts tragen zu einer neuen Sichtweise der Schlüsselgenerierung auf der Übertragungsschicht und dem Kompromiss zwischen der Generierung neuer Schlüsselbits und deren Verwendung zur sicheren Übertragung von Nachrichten bei. Für dieses neue Modell wurden im Projekt Strategien aus der Kommunikationstechnik mit Ideen aus der Finanzmathematik kombiniert, um so die Zuverlässigkeit und Latenz zu berechnen. Darüber hinaus wurden erste Schritte unternommen, um die Resilienz auf der Übertragungsschicht solcher Systeme zu betrachten. Insbesondere wurden neue Resilienzmetriken entwickelt und der Kompromiss zwischen Energieeffizienz und Resilienz für Systeme mit Schlüsselgenerierung analysiert. Dazu gehört auch der Vergleich von Leistungsverteilungsalgorithmen, die den aktuellen Kontext und Zustand des Systems berücksichtigen. Neben neuartigen Ideen und Ergebnissen zur Effizienz, Zuverlässigkeit und Resilienz der beschriebenen kontextbezogenen Kommunikationssysteme trug dieses Projekt zu einem breiteren Verständnis der ultra-zuverlässigen und energieeffizienten drahtlosen Kommunikation bei. Dazu gehören insbesondere neue Optimierungsverfahren für Kommunikationssysteme mit rekonfigurierbaren intelligenten Oberflächen (RIS), die Frequenzzuweisung für Zwei-Pfad-Kanäle und Fading-Kanäle mit statistischen Abhängigkeitsstrukturen.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
-
Non-Convex Optimization of Energy Efficient Power Control in Interference Networks via Machine Learning. GLOBECOM 2023 - 2023 IEEE Global Communications Conference, 6315-6321. IEEE.
Peng, Bile; Besser, Karl-Ludwig; Raghunath, Ramprasad & Jorswieck, Eduard A.
-
Optimal Resource Allocation for Loss-Tolerant Multicast Video Streaming. Entropy, 25(7), 1045.
Zuhra, Sadaf ul; Besser, Karl-Ludwig; Chaporkar, Prasanna; Karandikar, Abhay & Poor, H. Vincent
-
Outage Probability Calculation for Two-Ray Ground Reflection Scenarios with Frequency Diversity. 2023 57th Asilomar Conference on Signals, Systems, and Computers, 237-242. IEEE.
Besser, Karl-Ludwig; Jorswieck, Eduard A. & Coon, Justin P.
-
Practical Wiretap Code Design by Concatenated Autoencoder and LDPC Codes. 2023 IEEE International Workshop on Information Forensics and Security (WIFS), 1-7. IEEE.
Lyu, Shangxuan; Raghunath, Ramprasad; Kunz, Luca; Besser, Karl-Ludwig; Lin, Pin-Hsun & Jorswieck, Eduard A.
-
Reinforcement Learning Based Dynamic Power Control for UAV Mobility Management. 2023 57th Asilomar Conference on Signals, Systems, and Computers, 724-728. IEEE.
Meer, Irshad A.; Besser, Karl-Ludwig; Ozgerl, Mustafa; Poor, H. Vincent & Cavdar, Cicek
-
RISnet: A Scalable Approach for Reconfigurable Intelligent Surface Optimization with Partial CSI. GLOBECOM 2023 - 2023 IEEE Global Communications Conference, 4810-4816. IEEE.
Peng, Bile; Besser, Karl-Ludwig; Raghunath, Ramprasad; Jamali, Vahid & Jorswieck, Eduard A.
-
An efficient frequency diversity scheme for ultra-reliable communications in two-path fading channels. Journal of Communications and Networks, 26(4), 409-423.
Besser, Karl-Ludwig; Jorswieck, Eduard A. & Coon, Justin P.
-
Distributed Combinatorial Optimization of Downlink User Assignment in mmWave Cell-free Massive MIMO Using Graph Neural Networks. GLOBECOM 2024 - 2024 IEEE Global Communications Conference, 462-468. IEEE.
Peng, Bile; Guo, Bihan; Besser, Karl-Ludwig; Kunz, Luca; Raghunath, Ramprasad; Schmeink, Anke; Jorswieck, Eduard A.; Caire, Giuseppe & Poor, H. Vincent
-
Learned codes for dependent wiretap channels. Physical Layer Security for 6G Networks, 3-36. The Institution of Engineering and Technology.
Besser, Karl-Ludwig; Lin, Pin-Hsun & Jorswieck, Eduard A.
-
Learning Based Dynamic Cluster Reconfiguration for UAV Mobility Management with 3D Beamforming. 2024 IEEE International Conference on Machine Learning for Communication and Networking (ICMLCN), 486-491. IEEE.
Meer, Irshad A.; Besser, Karl-Ludwig; Ozger, Mustafa; Schupke, Dominic; Poor, H. Vincent & Cavdar, Cicek
-
On Massive Antenna Channel Models with Dependent Fading: Theory and Experiments. 2024 19th International Symposium on Wireless Communication Systems (ISWCS), 1-6. IEEE.
Jorswieck, Eduard; Weber, Maik; Schlegel, Peter & Besser, Karl-Ludwig
-
Power Control for Resilient Communication Systems with a Secret-Key Budget. 2024 IEEE 35th International Symposium on Personal, Indoor and Mobile Radio Communications (PIMRC), 1-6. IEEE.
Besser, Karl-Ludwig; Schaefer, Rafael F. & Poor, H. Vincent
-
Practical Design of a Transmission with Latent Variable Secrecy. 2024 IEEE 25th International Workshop on Signal Processing Advances in Wireless Communications (SPAWC), 196-200. IEEE.
Zhang, Jianping; Lin, Pin-Hsun; Besser, Karl-Ludwig & Jorswieck, Eduard A.
-
Reliability and Latency Analysis for Wireless Communication Systems With a Secret-Key Budget. IEEE Transactions on Communications, 72(2), 1033-1044.
Besser, Karl-Ludwig; Schaefer, Rafael F. & Poor, H. Vincent
-
Reliability and Latency of Wireless Communication Systems with a Secret-Key Budget. ICC 2024 - IEEE International Conference on Communications, 4012-4017. IEEE.
Besser, Karl-Ludwig; Schaefer, Rafael F. & Poor, H. Vincent
-
Building Resilience in Wireless Communication Systems With a Secret-Key Budget. IEEE Transactions on Communications, 73(11), 12473-12486.
Besser, Karl-Ludwig; Schaefer, Rafael F. & Poor, H. Vincent
-
RISnet: A Domain-Knowledge Driven Neural Network Architecture for RIS Optimization With Mutual Coupling and Partial CSI. IEEE Transactions on Wireless Communications, 24(5), 4469-4482.
Peng, Bile; Besser, Karl-Ludwig; Shen, Shanpu; Siegismund-Poschmann, Finn; Raghunath, Ramprasad; Mittleman, Daniel; Jamali, Vahid & Jorswieck, Eduard Axel
-
Hierarchical Multi-Agent DRL-Based Dynamic Cluster Reconfiguration for UAV Mobility Management. IEEE Transactions on Cognitive Communications and Networking, 12, 4957-4971.
Meer, Irshad A.; Besser, Karl-Ludwig; Ozger, Mustafa; Schupke, Dominic A.; Poor, H. Vincent & Cavdar, Cicek
