Robuste MIMO-Übertragungsverfahren auf der Basis von COFDM mit Spreizung in Frequenz-, Raum- und Zeitrichtung
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Der vorliegende Abschlussbericht beschreibt die Arbeitsergebnisse des Projekts "Robuste MIMO-Übertragungsverfahren auf der Basis von COFDM mit Spreizung in Frequenz-, Raum- und Zeitrichtung“, das im Rahmen des Schwerpunktprogramms "TakeOFDM – Techniken, Algorithmen und Konzepte für zukünftige COFDM Systeme“ gefördert wurde. Konkretes Ziel dieses Projekts war, realisierbare Übertragungsverfahren auf der Basis von COFDM zu erarbeiten, die auf der Sendeseite möglichst wenig oder keine Kenntnis über den aktuellen MIMO-Kanal benö tigen. Dabei war die Grundidee, dass ein Spreizen der Symbolenergie über das zur Verfügung stehende Frequenzband sowie die vorhandenen Sendeantennen Sende- und Frequenzdiversität erzeugen kann, die – bei passenden Verfahren auf der Empfangsseite – zu der gewünschten Robustheit führen könnte, ähnlich wie bei MC-CDMA die Frequenzdiversität. Bei mehreren Empfangsantennen sollte zusätzlich noch ein räumliches Multiplex ermöglicht werden. Als theoretische Basis für die Arbeiten wurde ein Matrix-Vektor-Übertragungsmodell herangezogen, aus dem sofort folgt, dass hier alle bekannten Vektor-Detektionsalgorithmen – wie bei MC-CDMA – eingesetzt werden können. Im Diversitäts-Sinn bestmögliches Spreizen bedeutet dann bestmögliche Spreizmatrizen für MIMO-OFDM zu entwerfen, was bis dahin ein ungelöstes Problem darstellte. Im Rahmen des Projekts wurden neue Konstruktionsvorschriften für MIMO-OFDM-Spreizmatrizen mit größter Diversität bei frequenzselektiven MIMO-Kanälen erarbeitet. Das neue, mit Multi-Carrier Cyclic Antenna Frequency Spreading (MC-CAFS) bezeichnete Verfahren ergibt Matrizen, die die Energie eines Symbols über alle Sendeantennen und einen Teil von allen Subträgern spreizen. Es wurde gezeigt, dass damit die maximale Frequenz- und Raumdiversität erreichbar ist, bei gleichzeitig voller Rate. Darüber hinaus wurde für den Fall von korrelierten Antennensignalen gezeigt, wie dieses Wissen in Form von Precoding auf der Sendeseite zusätzlich berücksichtigt werden kann und wie sich in Kombination mit Spreizen immer einen Gewinn ergibt. Da auf der Sendeseite keine Information über den aktuellen MIMO-Kanal verwendet wird – im Falle von Precoding nur Langzeit-Korrelationen – entspricht dies der gewünschten Robustheit.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Effect of Spreading in an Outdoor MIMO-OFDM System. In: 9th International OFDM-Workshop, pages 12–16, Dresden/ Germany, Sept. 2004
Doris Y. Yacoub, Eric Msechu, Werner G. Teich, and Jürgen Lindner
- Capacity of Measured MIMO Channels in Dependence of Array Element Spacing and Distance between Antennas. In: COST 289, Spectrum and Power Effcient Broadband Communications, 9th MCM, Madrid / Spain, Nov 2005
Doris Y. Yacoub, Christian Schneider, Steffen Warzuegel, Werner G. Teich, Reiner Thomä, and Jürgen Lindner
- Comparison of vector detection algorithms for MIMO-OFDM. Int. J. Electron. Commun. (AEÜ), 59:137–146, 2005
Jürgen Lindner, Markus Dangl, Werner G. Teich, and Doris Yacoub
- MC-Cyclic Antenna Frequency Spread: A Novel Space-Frequency Spreading for MIMO-OFDM. In: 8th International Symposium on Communication Theory and Applications (ISCTA '05), Ambleside, Lake District / UK, July 2005
Doris Y. Yacoub, Werner G. Teich, and Jürgen Lindner
- MC-Cyclic Antenna Frequency Spread: A Novel Space-Frequency Spreading for MIMO-OFDM. In: COST 289 7th MCM: Spectrum and Power Ef cient Broadband Communications, Oberpfaffenhoffen/Germany, March 2005
Doris Y. Yacoub, Werner G. Teich, and Jürgen Lindner
- MC-Cyclic Antenna Frequency Spread: Effect of Interference on the Performance of a Spread MIMO-OFDM System. In: 10th International OFDM-Workshop, pages 323–327, Hamburg/ Germany, Aug./Sept. 2005
Doris Y. Yacoub, Werner G. Teich, and Jürgen Lindner
- Capacity of Measured MIMO Channels in Dependence of Array Element Spacing and Distance between Antennas. In: International ITG - IEEE Workshop on Smart Antennas 2006, Reisensburg / Germany, March 2006
Doris Y. Yacoub, Christian Schneider, Steffen Warzuegel, Werner G. Teich, Reiner Thomä, and Jürgen Lindner
- Effect of Antenna Correlations on Interference and Performance of a Spread MIMO-OFDM System (MC- CAFS). In: 11th International OFDM-Workshop, pages 111–115, Hamburg/ Germany, Aug. 2006
Doris Y. Yacoub, Werner G. Teich, and ürgen Lindner
- Rotated MC-Cyclic Antenna Frequency Spread: Effect of Rotations in Correlated MIMO-OFDM Systems. In: 7th IEEE International Workshop on Signal Processing Advances for Wireless Communications (SPAWC 2006), Cannes / France, July 2006
Doris Y. Yacoub, Werner G. Teich, and Jürgen Lindner
- Precoding and Spreading for MIMO-OFDM in the Presence of Antenna Correlations. In: 12th International OFDM-Workshop, pages 105–109, Hamburg/ Germany, Aug. 2007
Doris Y. Yacoub, Werner G. Teich, and Jürgen Lindner
- Spreading and Precoding for Wireless MIMO-OFDM Systems. PhD thesis, Universität Ulm, Deutschland, 2008
Doris Y. Yacoub
