Energieeffiziente unkoordinierte Kommunikation und moderne statistische Lernverfahren

• Antragsteller: Dr.-Ing. Alexander Fengler
• Fachliche Zuordnung: Kommunikationstechnik und -netze, Hochfrequenztechnik und photonische Systeme, Signalverarbeitung und maschinelles Lernen für die Informationstechnik
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 555885380

Ziel dieses Projekts ist es, neue Protokolle für die unkoordinierte Kommunikation in Funkzugangsnetzen (RANs) zu entwickeln, die eine große Dichte kostengünstiger energieeffizenter Sender unterstützen und damit das Szenario der mMTC (Massive Machine Type Communication) verwirklichen. Die Systeme der aktuellen Generation können dieses Szenario aufgrund der abweichenden Anforderungen von mMTC und typischer Breitbandkommunikation nicht in vollem Umfang unterstützen. Der mMTC-Verkehr ist gekennzeichnet durch kurze Nachrichtenlängen (in der Größenordnung von 100 Bit) und große Dichten von Sendegeräten (10^3 - 10^6 pro Empfänger), von denen nur eine vergleichsweise kleine Anzahl gleichzeitig aktiv ist. Die Entwicklung von Empfängern, die diese Art von Datenverkehr mit einer Batterielebensdauer von mehr als 10 Jahren am Sender unterstützen können, ist eine wichtige Herausforderung für Mobilfunknetze der nächsten Generation. Dieses Projekt wird eine mathematisch strenge informations- und kommunikationstheoretische Analyse sowie den Entwurf praktischer Algorithmen umfassen. Insbesondere werden in diesem Projekt neuartige Empfängerarchitekturen untersucht, die keine vorherigen Informationen über den Kanalzustand benötigen, sondern den Kanalzustand während des Empfangs durch Ausnutzung der Datenstruktur erlernen. Dies wird durch die jüngsten theoretischen und algorithmischen Fortschritte in der Signalverarbeitung und im statistischen Lernen ermöglicht. Ergänzend zum Entwurf des Empfängers werden im Rahmen des Projekts neuartige binäre und nicht-binäre Fehlerkodierungsverfahren untersucht, die sich besonders gut für die vorgeschlagene Empfängerarchitektur eignen. Die enge mathematische Verbindung zwischen den behandelten Problemen und anderen Problemen der Statistik, der Signalverarbeitung und des maschinellen Lernens wird die Ergebnisse dieses Projekts über die drahtlose Kommunikation hinaus relevant machen.

• DFG-Verfahren: Emmy Noether-Nachwuchsgruppen