CDMA-Systeme mit TDMA-Komponente (TD-CDMA)
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Die Anforderungen der Systeme der dritten Mobilfunkgeneration erfordern eine besondere Beachtung der Übertragung in der Abwärtsstrecke (von der Basisstation zu den Mobilstationen). Das vielversprechendste Verfahren für die Abwärtsstrecke ist die Sendesignalverarbeitung, da die empfangenen Mobilstationen bedeutend vereinfacht werden. Ein zentraler von uns erzielter Fortschritt ist die Einführung einer von der Empfangssignalverarbeitung her bekannten Systematik. Wir haben die linearen Sendefilter in einer von den Empfangsfiltern her gewohnten Weise kategorisiert: angepasstes Sendefilter (SNR-Maximierung), erwartungstreues Sendefilter (Interferenzunterdrückung) und Wiener Sendefilter (Minimierung des mittleren quadratischen Fehlers). Insbesondere waren zwar die Filterlösungen für das angepasste und das erwartungstreue Sendefilter bekannt, jedoch fehlten die zugehörigen Optimierungen, die für ein vollständiges Verständnis unumgänglich sind. Durch die von uns erdachte Sichtweise der Sendesignalverarbeitung als Spezialfall der gemeinsamen Optimierung der Sende- und Empfangssignalverarbeitung konnten wir die fehlenden Optimierungen für das angepasste und erwartungstreue Sendefilter finden und das zuvor nicht bekannte Wiener Sendefilter mit dessen Optimierung entwickeln. Das Wiener Sendefilter findet ähnlich wie das Wiener Empfangsfilter den optimalen Abgleich zwischen Rauschen und Interferenz. Mit der gefundenen Systematik war es möglich, Sendefilter für Systeme zu entwickeln, bei denen der Sender keine vollständige Kenntnis des Kanals besitzt. Die bereits bekannten Strahlformungsansätze (räumliche Filterung) wurden von uns als ein Spezialfall der von uns entwickelten Sendesignalverarbeitung identifiziert. Die Flexibilität unserer systematischen Sichtweise der Sendesignalverarbeitung wird durch die Entwicklung eines Ansatzes deutlich, bei dem die systematischen Schätzfehler der Mobilstationen im Sendefilter-Entwurf berücksichtigt werden. Ein bei Systemen der dritten Generation durch die Verwendung eines so genannten Common Pilot Channels hervorgerufenes Problem konnte dadurch von uns beseitigt werden. Neben der Entwicklung von optimalen Sendefiltern konnten wir auch sehr effiziente Verfahren zur Komplexitätsreduktion des Sendefilter-Entwurfs entwickeln. Einerseits erreichten wir dies durch das Einführen einer schrittweisen Verarbeitung der zu übertragenden Daten und andererseits durch die Einschränkung des möglichen Lösungsraums der Sendefilter (Krylow-Unterraum Methoden). Wir erzielten auch im Bereich der für CDMA-Systeme aufgrund des Near-Far-Effektes notwendigen Leistungsregelung Fortschritte. Wir veränderten unsere Entwurfskriterien dergestalt, dass in Systemen mit Mixed Services den Empfängern beliebige Raten oder Fehlerwahrscheinlichkeiten zugewiesen werden können. Neben der Sendesignalverarbeitung, bei der die Empfänger nicht adaptiv sind, und der gemeinsamen Optimierung, bei der die Empfänger wie die Sender adaptiert werden, konnten wir die semigemeinsame Optimierung entwickeln. Die semigemeinsame Optimierung beruht auf adaptiven Empfängern, die jedoch sehr einfach sind (angepasstes Empfangsfilter). Trotz der einfacheren Empfänger kann die Leistungsfähigkeit der gemeinsamen Optimierung erreicht werden.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Linear transmit processing in MI- MO communication systems. IEEE Transactions on Signal Processing, 53 (8): 2700-2712, 2005
M. Joham., W. Utschick, J.A. Nossek, J. A.
- Covariance based linear precoding. IEEE Journal on Selected Areas of Communications, 24(1):190-199, January 2006
B. Zerlin, M. Joham, W. Utschick, and J.A. Nossek
- Joint Linear Optimization with Receiver Constraint for MIMO Systems. In International Journal of Electronics and Communications. (AEÜ) 60 (2006) 5, pages 353-366
T.P. Kurpjuhn, M. Joham, J.A. Nossek
