Effiziente Algorithmen für Mehrnutzer-MIMO Sendestrategien

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Wolfgang K. Utschick
• Fachliche Zuordnung: Elektronische Halbleiter, Bauelemente und Schaltungen, Integrierte Systeme, Sensorik, Theoretische Elektrotechnik
• Förderung: Förderung von 2004 bis 2010
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5430887

Der Einsatz von Mehrantennensystemen zählt zu den vielversprechendsten Maßnahmen für die Verwirklichung hochratiger Datendienste zukünftiger drahtloser Kommunikationsnetze. Die technische Realisierung der analytisch nachgewiesenen Potentiale von MIMO Systemen stellt hohe Anforderungen an die Konzepte und Algorithmen sämtlicher Protokollebenen eines Kommunikationssystems, insbesondere unter Berücksichtigung der zu erwartenden Heterogenität der zukünftigen Datennetze. Das beantragte Forschungsvorhaben umfasst die Analyse und den Entwurf von Methoden und Algorithmen zur effizienten Realisierung linearer und nichtlinearer Sendestrategien in der Physikalischen Schicht von Mehrnutzer-MIMO Systemen. Ein Schwerpunkt des Forschungsprojekts bildet die Untersuchung so genannter mehrstufiger Filterkonzepte, die eine erhebliche Reduktion der Rechenkomplexität aufgrund einer Reduktion des Signalraums auf wenige Dimensionen ermöglichen. Die erreichbare Informationsrate in Kommunikationssystemen wird im Wesentlichen durch die unvermeidliche Selbstinterferenz paralleler Datendienste beschränkt, die im Gegensatz zu der im Allgemeinen als stochastischer Störprozess angenommenen Interzellinterferenz am Sender prinzipiell bekannt ist. Eine informationstheoretische Lösung des Problems stellt die Methode des Costa Precodings dar, deren zwar suboptimale aber sehr effiziente Realisierung unter der Bezeichnung Tomlinson-Harashima Vorcodierung (THP) bekannt ist. Im Vordergrund der geplanten Untersuchungen stehen Erweiterungen der THP Methode für Mehrnutzerszenarien sowie, in Analogie zur linearen Vorcodierung, Konzepte für die mehrstufige Realisierung der nichtlinearer Sendestrategien zur Verringerung der Rechenkomplexität. Ziel des Vorhabens besteht schließlich darin, die entworfenen Konzepte und Algorithmen dahingehend zu erweitern, dass sie Langzeiteigenschaften des Kanals bzw. partielle Kanalkenntnis ausnutzen, um die Komplexität der entworfenen Methoden weiter zu reduzieren.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1102: Adaptivität in heterogenen Kommunikationsnetzen mit drahtlosem Zugang (AKOM)
• Beteiligte Person: Professor Dr. Josef A. Nossek