Adaptive Empfängerstrukturen mit intelligenten Antennen für zukünftige mobile Kommunikationssysteme

• Applicant: Professor Dr. Josef A. Nossek
• Subject Area: Electronic Semiconductors, Components and Circuits, Integrated Systems, Sensor Technology, Theoretical Electrical Engineering
• Term: from 2000 to 2005
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5255204

• Final Report Year: 2005

Final Report Abstract

Für den gewinnbringenden Einsatz von intelligenten Antennen in mobilen Kommunikationssystemen ist die Adaptivität der Empfängerstruktur von zentraler Bedeutung. Adaptivität basiert aber auf Kenntnis des aktuell vorliegenden Übertragungskanals, dessen Parameter deshalb geschätzt werden müssen. Im Rahmen des Projektes wurden neue Methoden zur Ausnutzung von Raum-Zeit Strukturen des Übertragungskanals für eine verbesserte Parameterschätzung entwickelt. Die analytische Berechnung von Bitfehlerwahrscheinlichkeiten erlaubte den einfachen Vergleich mit anderen Verfahren der Literatur. Damit wurde nicht nur eine Lücke in der Systematik der Kanalschätzung für die drahtlose Kommunikation geschlossen, sondern auch ein Verfahren von sehr geringer Komplexität mit praktischem Potential v. a. für CDMA Systeme vorgestellt. In MIMO Systemen sind nichtlineare adaptive Empfängerstrukturen notwendig, um die geforderte Dienstgüte zu ermöglichen. Der Schwerpunkt der Arbeit lag auf Entzerrern mit Entscheidungsrückkopplung, die auf verschiedenste Weise in der Literatur bereits betrachtet wurden. Für eine allgemeine Klasse von Kanälen wurde eine geschlossene Optimierung unter Einbezug aller relevanten Freiheitsgrade entwickelt. Diese ermöglichte es, das Potential für weitere Verbesserungen bezüglich numerischer Komplexität und Robustheit zu erkennen. Bei der robusten Optimierung wird systematisch die Größe der Parameterfehler in den Entwurf einbezogen. Das Resultat sind neue Empfängerstrukturen mit Vorteilen in mobilen Szenarien beim Einsatz von intelligenten Antennen. Die Betrachtung und Verallgemeinerung eines effizienten mathematischen Lösungsverfahrens erlaubte es Empfängerkonzepte für MIMO Systeme mit geringerer Komplexität zu realisieren. Dieses mathematische Verfahren reduzierte v. a. in Kombination mit Kanalcodierung und einer iterativen Detektion die Komplexität einer Implementierung erheblich.

Publications

• Maximum Ratio Combining of Correlated Rayleigh Fading Channels with Imperfect Channel Knowledge. IEEE Communication Letters, 7 (9):419-421, Sept. 2003
  F. A. Dietrich and W. Utschick
  
• Pilot-Assisted Channel Estimation Based on Second-Order Statistics. IEEE Trans. Signal Processing, 53 (3):1178-1193, March 2005
  F. A. Dietrich and W. Utschick