Vielantennensendeempfänger mit effizienter Hardware

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Georg Fischer; Professor Dr.-Ing. Ralf Reiner Müller
• Fachliche Zuordnung: Elektronische Halbleiter, Bauelemente und Schaltungen, Integrierte Systeme, Sensorik, Theoretische Elektrotechnik
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 409561515

Dieses Projekt möchte bei Mehrantennensendeempfängern der 5. Mobilfunkgeneration (5G) die Energieeffizienz steigern und die Hardwarekosten der hochfrequenten (HF) Schaltungen senken. Neuartige energie- und kosteneffiziente Strukturen für Mehrantennensendeempfänger werden mittels analytischer Werkzeuge der Informationstheorie, der HF-Schaltungstechnik, der statistischen Physik sowie unter Verwendung von HF-Softwarewerkzeugen untersucht. Diese Projekt umfasst Hardwarearchitekturen mit hoher Leistungseffizienz und geringen HF-Kosten, sowie Modulationsverfahren, welche hardwareeffiziente Mehrantennensendeempfänger ermöglichen.Verschiedenartige Strukturen hybrider Analogdigital-(HAD)-Sendeempfänger für Millimeter- und Mikrowellenfrequenzbänder aus der Literatur werden verglichen und auf ihre fundamentalen Grenzen hin untersucht. Weiterhin werden neuartige HAD-Architekturen untersucht, insbesondere solche mit Reflexionsanordnung. Die HAD-Architekturen wird mittels geeigneter analytischer und softwarebasierter HF-Werkzeuge analysiert. Die Untersuchungen erstrecken sich sowohl auf Massive MIMO unterhalb von 6 GHz, als auch auf Millimeterwellenübertragung, wobei sie ein jeweils passendes Kanalmodell verwenden. Daraus ergeben sich einige neue Hardwarearchitekturen für Mehrantennensendeempfänger sowohl in Basisstationen als auch bei den Nutzerterminals mit verbesserter Leistungseffizienz und verringerten HF-Kosten. Zusätzlich werden analytische und simulative Ergebisse solcher Architekturen zur Verfügung gestellt.Zusammen mit den Hardwarearchitekturen werden Vorcodierung und Signalentwürfe, welche hardwareeffiziente Mehrantennensendeempfänger insbesondere mit konstanter Einhüllender und Spitzenwertbegrenzung ermöglichen, analytisch mit Hilfe der Replikamethode aus der statistischen Physik untersucht. Dieses Analyseverfahren wird zudem auch verwendet werden, um die Leistungsfähigkeit von Mehrantennenbasisstationen bei Vorcodierung mit optimaler Antennenselektion vorherzusagen. Schließlich werden neuartige Algorithmen mit geringer Komplexität für diese Vorcodierungsverfahren zur Implementieren in 5G vorgeschlagen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen