Projekt

Wie in allen Bereichen der Nachrichtentechnik steigt auch in der Mobilkommunikation der Bedarf an hochratiger Datenübertragung. Während bei dem momentan aktuellen Mobilfunkstandard GSM im EDGE-Modus eine maximale Datenrate von etwa 384 kbit/s erreicht werden kann, sind es bei dem vor der Markteinführung stehenden Mobilfunkstandard UMTS bereits 2 Mbit/s und mehr. Zu erwarten ist, dass diese hohen Datenraten gerade im Downlink, d.h. bei der Übertragung von der Basisstation zur Mobilstation, zum schnellen Download großer Datenmengen benötigt werden.
Das Forschungsprojekt befasst sich mit der Optimierung und Entwicklung von Empfängeralgorithmen im Downlink, wenn durch Kanalbündelung mehrere Datenströme parallel von der Basisstation zu einem mobilen Endgerät übertragen werden. Dabei sind deutlich strengere Anforderungen an die Komplexität zu stellen als im Uplink, also bei der Übertragung von der Mobilstation zur Basisstation. Vorteilhaft dagegen wirkt sich im Downlink aus, dass die Interferenzen wie Intersymbol-Interference und Multiaccess-Interference innerhalb einer Funkzelle hauptsächlich nur durch den einen Übertragungskanal bestimmt sind, der gerade zwischen Basisstation und Mobilstation besteht. Andererseits kommen zu den angesprochenen Intrazell-Interferenzen noch die Interzell-Interferenzen hinzu, insbesondere wenn sich die Mobilstation am Funkzellenrand befindet.
Im Rahmen des Forschungsprojektes werden verschiedene in Frage kommende Empfängeralgorithmen für den Downlink von UMTS bezüglich Leistungsfähigkeit und Komplexität getestet und optimiert. Als Verbesserungen zum Standard sog. Rake-Empfänger, der als Referenz dient, wurden sowohl Maßnahmen zur linearen Kanalentzerrung auf Chipebene (mit Zero-Forcing Ansatz und mit Minimum Mean-Squared Error Ansatz) als auch Maßnahmen zur linearen Entzerrung auf Symbolebene, wie z.B. mit einem Generalized Rake Receiver, untersucht. Hierbei stellte sich die deutliche Überlegenheit der linearen Kanalentzerrung mit Minimum Mean-Squared Error Ansatz hinsichtlich Leistungsfähigkeit und Komplexität heraus. Ein neuer vielversprechender Ansatz, der Decision Feedback nutzt, wurde ebenfalls untersucht. Für Szenarien mit Intrazell- und Interzell-Interferenzen sind jedoch komplexere Algorithmen, wie z.B. Iterative Soft Decision Interference Cancellation (ISDIC, siehe Forschungsprojekt "Iterative Multiuser Detection"), nötig, um einen sicheren Empfang zu gewährleisten, wobei ISDIC selbst bei höherstufiger Modulation, wie z.B. 16QAM sehr gute Ergebnisse liefert. Wie in den Untersuchungen gezeigt werden konnte, eignet sich ISDIC ebenso sehr gut zur Kanalentzerrung bei Verwendung von Pulsamplitudenmodulation als Übertragungsverfahren.