Adaptive blinde und semi-blinde Entzerrung und Kanalschätzung für frequenzselektive MIMO-Kanäle

Aufgrund der von Industrie und den Verbrauchern geforderten immer höheren Datenraten von mobilen Funksystemen bei niedrigem Bandbreitenbedarf wurde in den letzten Jahrzehnten die Entwicklung von Mehrantennensystemen forciert. Da jedoch die Anzahl der Kanalparameter insbesondere bei gedächtnisbehafteten Multiple-Input Multiple-Output-Systemen (MIMO) sehr hoch sein kann, ist der Signalisierungsaufwand zur Erlangung der bei kohärentem Empfang benötigten Kanalzustandsinformation ebenfalls sehr groß. Insbesondere bei kurzen Kanal-Kohärenzzeiten kann dies zu Engpässen bei der Datenübertragung führen, da ein Großteil der zur Verfügung stehenden Bandbreite für Pilotdaten verbraucht wird. Im Rahmen dieses Projektes wurden daher alternative Kanalschätzmethoden entwickelt und untersucht, die wenige oder gar keine Pilotdaten benötigen.

Die dabei untersuchten Kanalschätzalgorithmen lassen sich im Wesentlichen in die zwei Klassen "semiblind" und "blind" aufteilen. Die semiblinden Kanalschätzverfahren nutzen im Gegensatz zu den herkömmlichen pilotdatengestützten erfahren auch den informationstragenden Anteil des Empfangssignals. Für diese Klasse wurde eine theoretische Schranke ermittelt, die die minimal erreichbare Fehlervarianz erwartungstreuer Schätzer nach unten begrenzt. Aufbauend auf diesen Ergebnissen wurden eingehende Analysen der Leistungsfähigkeit von sog. Decsion-Feedback-Verfahren durchgeführt.

Bei der Klasse der blinden Schätzalgorithmen - also solcher, die keine Pilotdaten benötigen - wurde mit den Code-basierten Ansätzen ein völlig neues Konzept verfolgt. Dabei wurde die durch den Kanalcode eingebrachte Redundanz zur Kanalschätzung genutzt. Im Gegensatz zu den bislang bekannten Second- und Higher-Order-Statistics (SOS und HOS) Ansätzen lässt sich damit eine phasen- und zuordnungsrichtige Schätzung von MIMO-Kanälen bewerkstelligen. Wie sich herausgestellt hat, harmonieren Code-basierte Verfahren aufgrund der sehr dünn besetzten Parity-Check-Matrizen hervorragend mit Low-Density-Parity-Check-Codes (LDPC-Codes).

Des Weiteren wurden Empfangskonzepte erarbeitet, die eine gemeinsame Datendetektion und Kanalschätzung auf Basis von Graphen durchführen. Mit Hilfe eines gaußschen Interferenzmodells lassen sich die Berechnungen an Variablen- und Funktionsknoten effizient durchführen. Die simulierten Bit-und Framefehlerraten weisen eine beachtliche Leistungsfähigkeit bei vergleichsweise niedrigem Rechenaufwand nach.

Details

Laufzeit: 08/2004 - 06/2007
Förderung:Deutsche Forschungsgemeinschaft
Partner:Lehrstuhl für Informations- & Codierungstheorie, Christian-Albrechts-Universität zu Kiel

Publikationen

Beteiligte Mitarbeiter

Zuletzt aktualisiert am 02.06.2008 von Admin
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