Superposition Mapping: Theory and Applications
Final Report Abstract
In der zweiten Projektphase standen theoretische und praktische Aspekte von BICM-MIMO-Systemen basierend auf Superpositionsmodulation (SM) im Vordergrund. Motivation für diese Untersuchungen war die Beobachtung, dass die Generierung von SM-Symbolen verwandt ist mit einer empfangerseitigen Überlagerung von Mehrantennensignalen. Der wichtigste wissenschaftliche Beitrag besteht in einer Untersuchung von sog. “low-density hybrid-check (LDHC)”-Codes, angepasst auf Mehrantennenszenarien. Wie erwartet, kann auch in Mehrantennensystemen durch eine Verwendung von SM-Symbolen ein Kapazitätsgewinn sowohl hinsichtlich der ergodischen Kapazität als auch der Ausfallwahrscheinlichkeit erzielt werden. Allerdings wird gezeigt, dass der Gewinn kleiner als in Einantennensystemen ist, weil Mehrantennensysteme inhärent ein in guter Näherung normalverteiltes Antennenausgangssignal erzeugen, wenn die Anzahl der Sendeantennen hinreichend groß ist. Es wird im Rahmen des Projekts erstmals gezeigt, wie eine LDHC-Codierung auf Mehrantennenszenarien erweitert werden kann. Die zugehörige Codestruktur, Generatormatrix und Faktor-Graph-Repräsentation wurden ausgearbeitet. Die Gesamtleistungsfähigkeit kann durch einen sorgfältigen Matrixentwurf optimiert werden. Es wird außerdem gezeigt, dass eine Verkettung mit einem Wiederholungscode nicht notwendig ist, weil ein Wiederholungsanteil durch mehrere Empfangsantennen ersetzt werden kann. Zu guter Letzt wird ein aufwandsgünstiger, baumbasierter APP-Detektor angegeben, dessen Leistungsfähigkeit durch ein Ausdünnen von unwahrscheinlichen Pfaden beeinflusst werden kann. Eine Erweiterung auf OFDM (d.h. eine Erweiterung auf drei Dimensionen) ist naheliegend, indem die Ergebnisse der ersten Projektphase ausgenutzt werden. Alle im Antrag genannten Arbeitspakete konnten detailliert untersucht werden, Überraschungen sind nicht aufgetreten.
Publications
- “Superposition modulation: Myths and facts,” IEEE Communications Magazine, vol. 49, no. 12, Dec. 2011
P.A. Höher and T. Wo
(See online at https://dx.doi.org/10.1109/MCOM.2011.6094014) - Superposition Mapping & Related Coding Techniques. Dissertation, Christiana Albrechts-Universität zu Kiel, Shaker-Verlag, 2012
T. Wo
- “A low-complexity tree search detection algorithm for superposition modulation,” in Proc. 7th International Symposium on Turbo Codes & Iterative Information Processing, Gothenburg, Sweden, Aug. 2012
D. Hao and P.A. Höher
(See online at https://dx.doi.org/10.1109/ISTC.2012.6325216) - “Low-density hybrid-check coded superposition mapping in BICM-OFDM,” in Proc. 7th International Symposium on Turbo Codes & Iterative Information Processing, Gothenburg, Sweden, Aug. 2012
Z. Shi and P.A. Höher
(See online at https://dx.doi.org/10.1109/ISTC.2012.6325225) - Grundlagen der digitalen Informationsübertragung. Wiesbaden: ViewegSpringer, 2. Aufl., 2013 (Kapitel 13.9 “Kombinierte Modulation und Kanalcodierung”)
Peter A. Höher
