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Projekt
Sendestrategien für Gauß'sche MIMO Relay Kommunikationsnetze mit einer Beschränkung der Ausfallwahrscheinlichkeit
Antragsteller
Dr.-Ing. Michael Joham
Fachliche Zuordnung
Elektronische Halbleiter, Bauelemente und Schaltungen, Integrierte Systeme, Sensorik, Theoretische Elektrotechnik
Förderung
Förderung von 2013 bis 2015
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 245947903
Die kooperative Kommunikation mit Relais ist ein wichtiger Baustein, um in Zukunft die Übertragung in drahtlosen Netzwerken mit wachsender Nutzerzahl sicherzustellen. Im Gegensatz zum Punkt-zu-Punkt, Multiple-Access und Broadcast Kanal mit mehreren Antennen sind in der kooperativen Kommunikation, bei der Nachrichten von Sendern zu Senken mit der Unterstützung von Relais übertragen werden, noch viele wissenschaftliche Fragestellungen ungelöst. Sogar unter der Annahme von perfekter Kanalkenntnis ist die Kapazität des einfachsten kooperativen Szenarios, dem Three-Node-Relais Kanal, unbekannt. Deshalb beschränkt sich die existierende Literatur auf obere und untere Schranken der Kapazität. Für den Fall des Kanalschwunds beschränken sich derzeitige Studien des Durchsatzes auf vereinfachte Szenarien und das Analysieren den Tradeoff von Diversität und dem Gewinn aufgrund des Mehrfachzugriffs.Das Ziel dieses Forschungsprojektes ist die Studie von Gaußschen Mehrantennen Relais Kanälen unter der Annahme von imperfektem Kanalwissen an den Sendeknoten. Die zugehörigen Empfangsknoten kennen die Kanalzustände genügend gut, um zuverlässig dekodieren zu können. Nach der Studie des grundlegenden Relaismodells mit drei Knoten, wollen wir uns mit dem Multiple-Access Relais Kanal (MARC), bei dem mehrere Quellen zu einer Senke Daten übertragen und von einem Relais unterstützt werden, dem Broadcast Relais Kanal (BRC), bei dem eine Quelle mehrere Senken bedient, und dem Szenario mit mehreren unterstützenden Relais zwischen Quelle und Senke auseinandersetzen.Wenngleich die ergodische Rate das wichtigste Maß im Fall des schnellen Kanalschwunds darstellt, konzentrieren wir uns auf den langsamen Schwund, für den die Ausfallwahrscheinlichkeit die wichtigste Größe ist. Wir planen, die Maximierung der erreichbaren Rate(n) unter Berücksichtigung einer Beschränkung der Ausfallwahrscheinlichkeit in Mehrantennen Relais Systemen zu betrachten. Da die Outage Kapazität (die maximale Rate für eine gegebene Ausfallwahrscheinlichkeit) unbekannt ist, werden erreichbare untere Schranken mithilfe von Decode-and-Forward (DF) Ansätzen und eine obere Schranke basierend auf der Cut-Set-Bound (CSB) untersucht. Die Lösungen zu den resultierenden Formulierungen mit probabilistischen Nebenbedingungen lassen sich wegen der fehlenden bzw. zu aufwändigen Ausdrücke für die Ausfallwahrscheinlichkeiten in geschlossener Form immer noch schwer finden. Deshalb müssen konservative und optimistische Approximationen der probabilistischen Ausdrücke gefunden werden, um die Optimierungen bezüglich der Sendekovarianzmatrizen lösen. Damit kann die Outage Kapazität des Three-Node Relais Kanals (mit und ohne Halbduplex Bedingungen) und des Szenarios mit mehreren Relais gefunden werden. Für die Mehrnutzer-Szenarien (MARC und BRC) soll die Outage Kapazitätsregion durch inneren Schranken mittels (partial) DF und einer äußeren Schranke basierend auf der CSB charakteriert werden.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
Beteiligte Person
Professor Dr.-Ing. Wolfgang K. Utschick
