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Vielversprechende Lösungen für drahtlose Multiuser-Kommunikationssysteme

Eine als Interferenzabgleich (Interference Alignment, IA) bekannte Übertragungsstrategie ermöglicht einen viel höheren Datendurchsatz, als er bislang in der drahtlosen Multiuser-Kommunikation vorstellbar war. Eine EU-Initiative erkundete die Möglichkeiten eines derartigen revolutionären drahtlosen Übertragungskonzepts.
Vielversprechende Lösungen für drahtlose Multiuser-Kommunikationssysteme
IA verringert die Einflussnahme von Interferenz und kann in einem breiten Anwendungsspektrum einschließlich Mehrgrößensystem (Multiple-Input Multiple-Output, MIMO), X, Zweiwegekommunikation, Multi-Hop Muli-Flow, kooperativer Kommunikation und Mobilfunknetze betrieben werden.

Vor diesem Hintergrund sollte das EU-finanzierte Projekt IAWICOM (Interference aligned wireless communications) neue praktische IA-Systeme auf Grundlage dieser Anwendungen entwickeln. Schwerpunkt waren IA und ein neues Konzept mit der Bezeichnung massives MIMO.

Die Projektpartner analysierten die Leistungsfähigkeit beider Verfahren, die als neue potenzielle Lösungen für das Interferenzproblem zutage getreten sind. Die Arbeit begann mit einer Literaturrecherche zu den Problemen, die mit der heute üblichen drahtlosen Kommunikation verbunden sind und die mittels IA und massivem MIMO lösbar sind.

In Bezug auf IA konzentrierte sich die Forschung auf praktische Beschränkungen wie etwa Rückkopplungsverzögerung der finiten Übertragungskanalkenntnis (Channel State Information, CSI) und eine Prüfung der Leistungsfähigkeit von Freiheitsgraden (degree of freedom, DoF) des MIMO-Interferenzkanals mit eingeschränktem CSI-Feedback. Die Projektpartner zeigten, auf welche Weise diese Systeme sowohl die gängige als auch veraltete CSI ausnutzen, um eine verbesserte DoF-Leistung zu erzielen. Außerdem untersuchten sie den zeitkorreliertem MIMO-Interferenzkanal für zwei Nutzer.

In Hinsicht auf das massive MIMO befasste sich das IAWICOM-Team mit einem Mehrzellen-Mehrbenutzer-Datenübermittlungs-Zeitmultiplex-Duplexkanal-MIMO-System (multi-cell multi-user downlink channel time-division duplex MIMO). Man leitete eine Annäherung der Summenrate mit RZF-Vorkodierung (Regularised Zero-Forcing) ab, welche die Quantifizierung des Kapazitätsverlusts unterstützt. Die Teammitglieder untersuchten die Wirkung der Zeitabweichung des Kanals aufgrund der relativen Bewegung der Nutzer in Bezug auf die Basisstation. Zu den sich aus der Forschung ergebenden Beiträgen zählen analytische Ausdrücke für die Summenrate mit endlicher Anzahl von Basisstationantennen (BS) und die asymptotischen Grenzen mit unendlicher Leistung und Anzahl von BS-Antennen.

IAWICOM hat somit neuartige Methoden eingeführt sowie topmoderne Verfahren in IA und massives MIMO integriert. Die vorgeschlagenen Ansätze werden neue Wege zu einer besseren Qualität sowie effizienteren und umweltfreundlicheren Kommunikationssystemen eröffnen.

Verwandte Informationen

Fachgebiete

Scientific Research

Schlüsselwörter

Interferenzabgleich, Interferenzausrichtung, drahtlose Multiuser-Kommunikationstechnik, IAWICOM, massives MIMO
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