Vorcodierung für MIMO-Kanäle und Multiuser-Systeme


Bearbeiter: R. Fischer,

In den letzten Jahren hat das Interesse an Übertragungssystemen, die durch Kanäle mit mehreren Ein- und Ausgängen, sog. MIMO-Kanäle (Multiple-Input/Multiple-Output) beschrieben werden, stark zugenommen. Solche Modelle ergeben sich z.B., wenn mehrere Sende- und Empfangsantennen zum Einsatz kommen. Theoretische Untersuchungen haben gezeigt, dass sich durch die Verwendung von Antennenarrays in Sender und Empfänger die spektrale Effizienz und damit die Datenrate für die Benutzer signifikant steigern lässt.

Da über mehrere Antennen gleichzeitig gesendet wird, überlagern sich an jeder Empfangsantenne die abgestrahlten Teilsignale. Um die über die einzelnen Antennen gesendeten Daten detektieren/decodieren zu können, ist daher eine Entzerrung dieser Interferenzen unabdingbar. Zur Vermeidung einer Rauschverstärkung im Empfänger kommen hierzu üblicherweise nichtlineare Verfahren zum Einsatz.

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Neben Mehrantennensystemen lassen sich auch Vielfachzugriffsverfahren basierend auf Codemultiplex (CDMA) als MIMO-Systeme beschreiben. Diese sind besonders im Hinblick auf den Mobilfunkstandard UMTS von Interesse. Auch hier überlagern sich die Datensignale der einzelnen Teilnehmer empfangsseitig und müssen im Allgemeinen entzerrt werden.

Im Projekt wird die Möglichkeit der Vor-Entzerrung für die beschriebenen Szenarien untersucht, d.h. unter Kenntnis der Übertragungseigenschaften des Kanals am Empfänger wird das Sendesignal geeignet modifiziert, um die Entzerrung am Empfänger überflüssig oder zumindest unproblematisch zu machen. Zentraler Gegenstand der Untersuchung ist hierbei die nichtlineare Tomlinson-Harashima Vorcodierung, da diese sehr aufwandsgünstig zu realisieren ist.

Kürzlich konnte gezeigt werden, dass durch die Anwendung von Verfahren der Lattice-Basis-Reduktion signifikante Gewinne bei der Vorcodierung möglich sind. Darüber hinaus ist eine gemeinsame Vorcodierung/Signalformung von Interesse (sog. Vector Precoding), bei welcher das Sendesignal mittels Decodier-Algorithmen aus mehreren Möglichkeiten gewählt wird. Neuste Arbeiten beschäftigen sich mit Kanälen, welche sowohl Intersymbol-Interferenezen (zeitliche Verzerrungen), als auch gleichzeitig Multiuser-Interferenzen (Mehrbenutzer-Interferenzen) aufweisen.