Leistungsanalyse und Optimierung zukünftiger zuverlässiger kooperativer Kommunikation mit niedriger Latenz

• Antragstellerin: Professorin Dr.-Ing. Anke Schmeink
• Fachliche Zuordnung: Elektronische Halbleiter, Bauelemente und Schaltungen, Integrierte Systeme, Sensorik, Theoretische Elektrotechnik
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 388757095

Zwei große Herausforderungen bei der Entwicklung zukünftiger drahtloser Kommunikationsnetze sind niedrige Latenzzeiten und eine hohe Zuverlässigkeit. Verschiedene Ansätze zur Erfüllung dieser Herausforderungen werden derzeit vorgeschlagen, untersucht und weiterentwickelt. Unter diesen Ansätzen ist Relaying als effiziente Methode bekannt, um Fading durch räumliche Diversität abzuschwächen. Allerdings gehen fast alle bisherigen Untersuchungen der Vorteile des Relayings von der idealen Annahme einer beliebig zuverlässigen Kommunikation mit Shannons Kanalkapazität aus, was impliziert, dass die Blocklänge der Kodierung unendlich groß wird. Da kurze Latenzzeiten auch kurze Blocklängen erfordern, die zu Dekodierfehlern führen und die Zuverlässigkeit reduzieren, ist es als Beitrag zur Entwicklung zukünftiger zuverlässiger Netzwerke mit niedrigen Latenzzeiten wichtig, das Verhalten von Relaying bei endlichen Blocklängen zu untersuchen. Ziel dieses Antrags ist es, durch ein neues Modell zur Leistungsanalyse bei endlicher Blocklänge und durch Methoden der Optimierung zur Leistungsanalyse und zum Systementwurf zuverlässiger Relaying-Systeme mit niedriger Latenzzeit beizutragen. Darüber hinaus betrachten wir realistischere Modelle, beispielsweise mit endlicher Blocklänge, unvollständiger Information über den Kanalzustand und Fadingmodelle, was es uns erlaubt, wohlbegründete und zuverlässige Handlungsempfehlungen für den Systementwurf in der Praxis abzuleiten. Zunächst werden wir eine detaillierte Analyse eines Netzwerks mit einem Relay unter dem obigen realistischen Modell entwickeln. Dann werden wir die Ergebnisse des Netzwerks mit einem Relay auf Netzwerke mit mehreren Relays übertragen. Schließlich werden wir die zuvor gewonnenen Einblicke in das Verhalten von Relaying-Netzwerken mit endlicher Blocklänge nutzen, um effiziente zuverlässige Netzwerke zu konstruieren, die Fehlerwahrscheinlichkeiten minimieren und unter Gewährleistung der geforderten Dienstgüte die Kapazität maximieren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen