Forschungsgruppe Informationstechnik - Projektbeschreibung
Codierte räumliche Modulation
Die räumliche Modulation ist eine kürzlich entwickelte MIMO-Übertragungstechnik, die bereits viel Aufmerksamkeit in der Wissenschaft erhalten hat. Das Grundkonzept besteht darin, dass Information auf zwei Arten übertragen wird. Einerseits werden konventionell Datensymbole aus einer Signalkonstellation gewählt. Zusätzliche Information wird übertragen, indem ein eindeutiges Antennenmuster aus einer Menge möglicher Antennenmuster ausgewählt wird. Da nicht alle Antennen gleichzeitig verwendet werden, reduzieren sich die Interkanalinterferenzen.
Trotz der Vielzahl von Veröffentlichungen zur räumlichen Modulation gibt es noch etliche offene Forschungsfragen. Beispielsweise können viele Ansätze nicht einfach auf große, sogenannte Massive-MIMO-Szenarien angewendet werden. Bekannte Detektionstechniken mit geringer Komplexität wurden für relativ kleine Antennen- und Signalkonstellationen konzipiert, skalieren jedoch nicht gut für große Antennenkonfigurationen.
Obwohl heute in praktisch allen Nachrichtenübertragungssystemen Fehlerkorrekturverfahren angewendet werden, finden sie in den meisten Veröffentlichungen zur räumlichen Modulation keine Berücksichtigung. Dies resultiert vermutlich aus der Tatsache, dass eine codierte Übertragung zum Schutz der Antennenauswahl neue Codierungsansätze wie nichtlineare Codes benötigt. Darüber hinaus wurden neue Signalkonstellationen entwickelt, die bei räumlicher Modulation deutliche Vorteile gegenüber herkömmlichen zweidimensionalen Signalkonstellationen bieten. Diese Konstellationen erfordern ebenfalls neuartige Codierungstechniken, die bisher noch wenig Beachtung gefunden haben.
Ziel dieses Forschungsprojekts ist die Entwicklung von Codierungsverfahren für die räumliche Modulation. Bislang verwendete Codierungsverfahren, die auf Trellis-Codes oder Space-Time-Codes basieren, sind nur für sehr kleine Systeme geeignet. Größere Systeme erfordern aus Gründen der Komplexität eine Trennung der Antennenauswahl und der Codierung von Datensymbolen. Daher werden mehrstufige Codierungsansätze vorgeschlagen, die eine unabhängige Codierung der Antennenmuster und Signalpunkte ermöglichen. Die Menge der Antennenmuster kann man als nichtlineare Codes mit konstantem Gewicht betrachten. Aus dieser Nichtlinearität folgt eine hohe Komplexität für die Codierung. Zur Lösung dieses Problems wird eine Verkettung mit Trellis-Codes oder algebraischen Codes vorgeschlagen. Außerdem wurden von den Antragstellern Lattice-basierte Signalkonstellationen entwickelt, die bemerkenswerte Eigenschaften für die räumliche Modulation aufzeigen. Die algebraische Struktur dieser Konstellationen soll ebenfalls für neuartige Codierverfahren mit geringer Komplexität entwickelt werden. Schließlich werden neue probabilistische Codierungstechniken wie Sparse Regression Codes angewendet. Wir erwarten viele interessante Ergebnisse für die Verbesserung der codierten räumlichen Modulation.