Koordinierte Unterdrückung und Korrektur nicht-stationärer Störungen in OFDM

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Werner Henkel
• Fachliche Zuordnung: Elektronische Halbleiter, Bauelemente und Schaltungen, Integrierte Systeme, Sensorik, Theoretische Elektrotechnik
• Förderung: Förderung von 2012 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 218874748

• Erstellungsjahr: 2022

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Die ersten beiden Projektphasen begannen mit Messungen von Impulsstörungen an einem Antennen-Array mit 4 Antennen im Wireless-LAN-Bereich. Die Störungen wurden mit dem Middleton Class-A-Modell modelliert. Nicht-lineare Detektion wurde optimiert und mit üblichen Verfahren, Clipping und Blanking, verglichen. Die Unterdruckung von Impulsstörungen durch die Nutzung von Abhängigkeiten zwischen den Antennen, Diversatsempfang, Space-Time-Codierung, Amplify-and-Forward Relaying, und als spezielle Anwendung wurden Aeronautische Abstands-Mess-Signale als Impulsstörer betrachtet. Diese ersten Schritte waren mehr oder weniger rein auf Kommunikationsverfahren basierend, wobei insbesondere auch OFDM einbezogen wurde. Die Betrachtung von Codierungsverfahren war hier noch eingeschränkt. Die dritte Projektphase beschränkte sich als Übertragungsverfahren auf 2-PSK, konzentrierte sich auf die Kombination der Schätzung der Impulsstörung in Zusammenspiel mit der Decodierung von LDPC-Codes. Hier verwendeten wir ein Middleton Class-A-Modell mit zwei Markov-Zuständen. Dies erwies sich in den ersten Projektphasen bereits als ausreichend. Der Impuls- oder Impuls-freie Zustand wurde mit einem Viterbi-Decoder geschätzt, womit die Standardabweichung bestimmt wird. Diese ist Bestandteil der intrinsischen Information der LDPC-Decodierung, die ihrerseits wieder eine Schätzung der Daten (Mittelwerte) liefert, die wieder im Viterbi-Algorithmus verwendet werden. Damit wurde ein atypisches, Turbo-ähnliches Verfahren definiert, worin unterschiedliche Parameter ausgetauscht werden. Ein zusätzliches Interleaving erwies sich als erforderlich, um sicherzustellen, dass gleiche oder ähnliche Degrees der Variablenknoten nicht durch einen Impuls-Burst gleichzeitig betroffen sind. Vergleiche mit einfacher Schwellwertentscheidung oder einer Methode, die auf gewichteter Summierung beruht, konnten die Vorteile des Trellis-basierten Verfahrens, wie erwartet, klar aufzeigen. Eine beabsichtigte direkte Integration der Zustandsschätzung innerhalb des Tanner-Graphen erwies sich als nicht geeignet, da dies eine harte Entscheidung an einem zeitlichen Vorzustand erforderte, die selbst bereits nicht zuverlässig genug ist.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• “A receiver design for MIMO systems over Rayleigh fading channels with correlated impulse noise,” 2012 IEEE Global Communications Conference (GLOBECOM), Anaheim, CA, 2012
  K. A. Saaifan and W. Henkel
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1109/GLOCOM.2012.6503489)
• “Efficient nonlinear detector of binary signals in Rayleigh fading and impulsive interference,” 2012 IEEE 76th Vehicular Technology Conference (VTC2012-Fall), Quebec City, Canada, 2012
  K. A. Saaifan, K. Hassan, and W. Henkel
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1109/VTCFall.2012.6399303)
• “A nonlinear diversity combiner of binary signals in the presence of impulsive interference,” IEEE ICC 2013, Budapest, Hungary, 2013
  K. A. Saaifan and W. Henkel
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1109/ICC.2013.6655029)
• “Decision boundary evaluation of optimum and suboptimum detectors in class-A interference,” in IEEE Transactions on Communications, vol. 61, no. 1, pp. 197-205, Jan. 2013
  K. A. Saaifan and W. Henkel
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1109/TCOMM.2012.100812.110565)
• “Cancellation of distance measuring equipment interference for aeronautical communications,” in IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, vol. 53, no. 6, Dec. 2017
  K. A. Saaifan, A. Elshahed, and W. Henkel
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1109/TAES.2017.2728958)
• “Impulse noise modeling and mitigation for OFDM systems,” in ITG Fachgruppe “Angewandte Informationstheorie” Bremen, 2017
  K. A. Saaifan and W. Henkel
  
• “Lattice coding for MIMO systems in impulse noise,” 2017 The 9th International Congress on Ultra Modern Telecommunications and Control Systems (ICUMT), Munich, 2017
  K. A. Saaifan, N. S. Islam, and W. Henkel
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1109/ICUMT.2017.8255182)
• “Measurements and modeling of impulse noise at the 2.4 GHz wireless LAN band,” 2017 5th IEEE Global Conference on Signal and Information Processing, Montreal, Canada, 2017
  K. A. Saaifan and W. Henkel
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1109/GlobalSIP.2017.8308609)
• LDPC codes incorporating source, noise, and channel memory, PhD Thesis, Jacobs University Bremen, 2022
  N. S. Islam