Detektion, Synchronisation und Kanalschätzung nichtlinear-verzerrter OFDM-Signale
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Das Hauptziel des Forschungsprojekts war die Entwicklung von empfängerseitigen Verfahren zur Synchronisation, Kanalschätzung und Detektion/Entzerrung nichtlinear-verzerrter OFDM-Signale. Die entwickelten Verfahren sind vorzugsweise (aber nicht ausschließlich) für Empfänger mit einer einfachen Eingangsstufe geeignet; in diesem Fall sind die zu erwartenden Störungen besonders groß. Als Störungen wurden nichtlineare Verzerrungen, Phasenrauschen, thermisches Rauschen, Frequenzoffset und Signalschwund (Fading) berücksichtigt. Empfängerseitige Verfahren betrafen Synchronisation (Takt-, Trägerphasen- und Frequenzsynchronisation), Kanalschätzung und Detektion/Entzerrung. Die im Berichtszeitraum erzielten Fortschritte können wie folgt kurz zusammengefasst werden: • Takt-, Trägerphasen- und Frequenzsynchronisation: Takt-, Trägerphasen- und Frequenzsynchronisation wurden gemeinsam durchgeführt. Hierbei wurde auf in Vorarbeiten gewonnenen Ergebnissen aufgebaut. Verbesserungen ergaben sich durch eine detaillierte Modellierung der Störungen. • Kanalschätzung und Detektion: Bei kohärenten Mehrträger-Übertragungssystemen (wie beispielsweise OFDM) kann die Kanalschätzung in Zeitrichtung, in Frequenzrichtung oder optional auch in Zeitund Frequenzrichtung erfolgen. Durch eine Kanalschätzung in Zeit- und Frequenzrichtung werden Korrelationen im Zeit- und Frequenzbereich genutzt. Dies führt zu einer deutlichen Verbesserung der Leistungsfähigkeit. Entsprechende Maßnahmen wurden bereits in mehreren Standards spezifiziert. Bei Mehrträger-Übertragungssystemen mit differentieller Phasensprungmodulation (DPSK) besteht theoretisch ein ähnliches Optimierungspotential, allerdings war zur Zeit der Antragstellung erst eine suboptimale Empfängerstruktur bekannt. Im Rahmen des Forschungsprojekts wurden für ein OFDM/DPSK-Übertragungssystem ausgehend vom Maximum-Likelihood-Ansatz neue Detektoren entwickelt und getestet, welche Korrelationen in Zeit- und Frequenzbereich gewinnbringend ausnutzen können. • Nichtlineare Verzerrungen/ Entzerrung: Die genannten Verfahren zur Synchronisation und Detektion wurden für lineare und nichtlineare Verzerrungen entwickelt. Maßnahmen zur empfängerseitigen Kompensation (Entzerrung) nichtlinearer Verzerrungen wurden hergeleitet und untersucht. Als hilfreich hinsichtlich Leistungsfähigkeit und Aufwand erwies sind die Berücksichtigung einer sendeseitigen Vorverzerrung. Mögliche Anwendungen ergeben sich, wie eingangs beschrieben, insbesondere in OFDM-Empfängern mit aufwandsgünstigem Frontend. Hierzu zählen u.a. Radio- und Fernsehempfänger (DAB, DVB-T), WLAN-Empfänger (IEEE 802.11a/g, ETSI HyperLAN/2), Breitbandzugangssysteme (IEEE 802.16a), Datenmodems (x-DSL) und zukünftige Mobilfunksysteme (B3G, 4G). Die wesentlichen Projektziele wurden erreicht. Folgearbeiten sind nicht geplant. Für zukünftige Arbeiten besteht aus Sicht des Antragstellers Forschungsbedarf im Bereich der Synchronisation/Kanalschätzung/Entzerrung/Detektion für Mehrbenutzer- und Mehrantennenszenarien .
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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"Simultaneous predistortion and nonlinear detection for nonlinearly distorted OFDM signals,". In: Proc. IST Mobile & Wireless Communications Summit 2005, Dresden, paper 75, Juni 2005
H.D. Han und P.A. Hoeher
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"Vorverzerrung und nichtlineare Entzerrung für OFDM-Signale,". Kolloquium im Rahmen des Schwerpunktprogramms TakeOFDM, Karlsruhe, Feb. 2005
J. Araabab
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"OFDM/DPSK Demodulation im Zeit- und Frequenzbereich,". Kolloquium im Rahmen des Schwerpunktprogramms TakeOFDM, Hannover, Feb. 2006
J. Araabab
