Nicht-lineare Compressive Sensing Mehrnutzerdetektion: Algorithmen und Hardware-Architekturen (NiCOm)

 

Ziele:

  • Compressive Sensing im Kontext von Mehrnutzerdetektion bei Codemultiplex Übertragung
    • Berücksichtigung von Inaktivität durch MAP-Detektion mittels Sphere Detection
  • MAP-Detektion in voll- und unterbestimmten Systemen
    • Erweiterte/angepasste QR-Zerlegung für Sphere Detection
    • Hybride Ansätze: Kombination von CS Detektion und Sphere Detection
    • Implementierung von CS-Konzepten (z.B. sparsity-aware Sphere Detection) im CS-Kontext auf DSP/FPGA
    Detaillierte Beschreibung:
     
    Compressed Sensing (CS) zur Akquisition und Detektion von Signalen findet seit einigen Jahren breite Anwendung in vielen natur- und Ingenieurwissenschaftlichen Disziplinen. Hier ermöglicht CS, unter gewissen Nebenbedingungen, unterbestimmte Gleichungssysteme korrekt zu lösen. Das Verfahren selbst beruht dabei auf der Minimierung der l-1 Norm und stellt damit einen Kontrast gegeüber der bisher weit verbreiteten l-2 Norm Minimierung dar. 
    Das zentrale Thema dieses Forschungsvorhabens ist die Anwendung von CS zur Detektion von Signalen in der Nachrichtenübertragung. Prinzipiell zeigt die CS-Theorie auf, dass für schwach besetzte Signale, d.h. für Signale mit einer Vielzahl an Signalwerten gleich Null, eine Signalrekonstruktion weit unterhalb des (Nyquist-)Abtasttheorems möglich ist. Ein Anwendungsfeld für die Detektion schwach besetzter Signale in der Nachrichtentechnik ist die Anbindung von Sensor-knoten an einen Aggregationspunkt, denn Sensorknoten sind sporadisch aktiv und damit liegt für die Detektion zu einem Zeitpunkt mit hoher Wahrscheinlichkeit ein schwach besetztes Mehrnutzersignal vor. Während bisherige Mehrnutzerdetektionsverfahren ausschließlich die Daten aktiver Teilnehmer detektieren und damit die Kenntnis der Aktivität einzelner Teilnehmer am Empfänger voraussetzen, kann eine hierzu notwendige Signalisierung bei CS-Mehrnutzerdetektionsverfahren vermieden werden. Kernziel dieses Vorhabens ist es, Detektionsverfahren zu entwerfen, zu implementieren und zu analysieren, die die Eigenschaft schwach besetzter Signale berücksichtigen und diese effizient im Sinne eines Austausches zwischen Komplexität und Leistungsfähigkeit nutzen. Dabei hat dieses Vorhaben eine ganzheitliche Betrachtung des Themas zum Ziel: Zusammen mit der theoretischen Erarbeitung neuer Detektionsverfahren wird auch der Entwurf neuer Hardware-Architekturen und Design-Richtlinien zur Umsetzung und Implementierung der entworfenen CS-Detektoren behandelt. In einem Demonstrator werden zudem die entworfenen Detektionskonzepte in einer realen Testumgebung verifiziert, um den Nachweis der experimentellen Machbarkeit zu erbringen. Im Mittelpunkt stehen CS-Detektionskonzepte, welche auf dem Prinzip der Sphere-Detektion basieren. Weiterhin werden auch alternative Detektionskonzepte untersucht. Als Zugriffstechnologie wird CDMA genutzt. Die zu erwartenden Ergebnisse sind jedoch nicht auf CDMA-Systeme beschränkt, sondern lassen auch Rückschlüsse auf andere Multi-Layer-Übertragungsverfahren, wie z.B. Mehrantennensysteme mit selektiver Antennenauswahl, zu. Zusammenfassend wird das Forschungsvorhaben sowohl neue theoretische Kenntnisse auf dem Gebiet der CS-Detektion liefern, als auch Konzepte und Richtlinien für das Design zukünftiger CS-Detektoren bereitstellen.
     
     

                                   CSLoesung

    Die Abbildung zeigt die dünnbesetzte Lösung eines unterbestimmten Gleichungssystems als Schnittpunkt zwischen einer Geraden und einem Oktaeder 

     

    Details

    Laufzeit: 06/2012 - 05/2015
    Förderung:Deutsche Forschungsgemeinschaft
    Partner:Institut für Theoretische Elektrotechnik und Mikroelektronik (ITEM), Universität Bremen
    Forschungsschwerpunkt: Compressive Sensing in der drahtlosen Kommunikation

    Publikationen

    Beteiligte Mitarbeiter

    Zuletzt aktualisiert am 19.01.2016 von Admin
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