Optimized Non-Regenerative MIMO Relaying (ONEMORE)

• Applicant: Professor Dr.-Ing. Eduard Axel Jorswieck
• Subject Area: Electronic Semiconductors, Components and Circuits, Integrated Systems, Sensor Technology, Theoretical Electrical Engineering
• Term: from 2014 to 2015
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 264858293

• Final Report Year: 2017

Final Report Abstract

Mehrantennensysteme werden durch verteilte Relay-Knoten ergänzt, um eine gute Abdeckung und Dienstgütequalität in zukünftigen Mobilfunkgenerationen anzubieten, die mit der Anzahl der Endgeräte und den Datenratenanforderungen skaliert. Nicht nur im zellularen Mobilfunk sind deshalb nicht-regenerative MIMO Netzwerke relevant, sondern auch in lokalen WiFi Netzwerken, werden Repeater und Relays eingesetzt. Deshalb betrachtet das Projekt solche Multi-Hop MIMO Netzwerke und optimiert gemeinsam die Sende-, Relay- und Empfängersignalverarbeitung, um den Gesamtdurchsatz im Netzwerk zu maximieren. Das resultierende Optimierungsproblem ist nicht-linear, nicht-konvex und hat eine komplizierte Struktur der Nebenbedingungen. Im Stand der Technik wurde der gewichtete MMSE Ansatz (WMMSE) vorgeschlagen, um lokale Lösungen iterativ zu berechnen. Im Projekt wurde ein alternativer Ansatz gewählt, in dem die Zielfunktion durch eine einfachere untere Schranke approximiert wird, fraktionale Optimierung eingesetzt wird, und die Teilprobleme am Sender, Relay und Empfänger getrennt betrachtet werden. Der resultierende Algorithmus erreicht für mittlere und hohe SNR bessere Durchsätze bei geringerer Komplexität. In einer Erweiterung wird die Anzahl der Datenströme pro Sender optimiert und in einer zweiten Erweiterung wird die verteilte Implementierung des iterativen Algorithmus beschrieben. Damit hat das Projekt einen Beitrag zur Optimierung der Signalverarbeitung in nichtregenerativen MIMO Netzwerken geleistet, der anschließend in zellularen oder einfacher in WiFi Netzwerken mit Multiuser MIMO (IEEE 802.11ac) getestet werden könnte.

Publications

• "Distributed Sum Rate Maximization Algorithms for Nonregenerative MIMO Relay Networks", IEEE Signal Processing Letters, vol. 23, no.8, pp. 1141-1145, Aug. 2016
  C. Sun, E. Jorswieck
  (See online at https://doi.org/10.1109/LSP.2016.2584099)
• "Sum Rate Maximization for Non-Regenerative MIMO Relay Networks", IEEE Trans. on Signal Processing, vol. 64, no. 24, pp. 6392-6405, Dec. 15. 2016
  C. Sun, E. Jorswieck, Y. Yuan
  (See online at https://doi.org/10.1109/TSP.2016.2607143)