Strategien für den Entwurf einer OFDM Übertragung in einem drahtlosen Kommunikationssystem
Zusammenfassung der Projektergebnisse
In diesem Vorhaben wurden Verfahren und Codekonstruktionen für den Downlink untersucht. Es handelt sich hierbei um ein Verbundprojekt, bei welchem die TU Hamburg-Harburg Untersuchungen zum Vielfachzugriff anstellt, während an der Universität Ulm hauptsächlich der Broadcast-Fall betrachtet wird. Im zweiten Förderabschnitt dieses Projekts wurden heuristische Verfahren zur Ressourcenallokation in OFDM-Broadcast-Kanälen entwickelt. Motiviert wurden diese durch bekannte optimale Verfahren, die jedoch eine hohe Rechenkomplexität und einen großen Signalisierungsaufwand erfordern. Die vorgeschlagenen Algorithmen erzielen nahezu optimale Ergebnisse, reduzieren jedoch sowohl die Komplexität als auch die zur Signalisierung benötigte Datenmenge. Die Ressourcenallokation in einem Mehrbenutzersystem hängt von den geforderten Quality-of- Service(QoS)-Anforderungen ab. Somit ist zur Maximierung des Gesamtdurchsatzes eine andere Strategie erforderlich, als für den Fall einer Optimierung der gewichteten Summenrate. Im vorliegenden Projekt wurden zwei unterschiedliche QoS-Anforderungen untersucht. Im ersten Fall wurde ein System betrachtet, bei dem die Summenrate maximiert werden soll, während für jeden Nutzer eine Mindestrate erzielt wird. Im zweiten Fall sollte die Anzahl der erfolgreich bedienten Nutzer maximiert werden, wobei jeder Nutzer eine feste Datenrate benötigt. Für beide Szenarien konnten Algorithmen entworfen werden, die die gewünschten Anforderungen erfüllen. Die Verfahren zur Nutzermaximierung wurden mit einem reinen OFDM-FDMA-Verfahren verglichen, das unser Verbundpartner entwickelte. Das OFDM-FDMA-Verfahren lässt im Gegensatz zu den Broadcast-Ansätzen nur einen Nutzer pro Träger zu. Damit wird ein geringer Signalisierungsaufwand sicher gestellt, jedoch kann der Broadcast-Gewinn nicht ausgenutzt werden. Die vergleichende Auswertung der Verfahren in einer im ersten Projektabschnitt implementierten Simulationsumgebung zeigt, dass die Broadcast-Algorithmen den OFDM-FDMA-Verfahren für geringe Ratenanforderungen deutlich überlegen sind, während bei großen geforderten Raten alle Algorithmen ähnliche Ergebnisse liefern. Zusätzlich zu den Verfahren zur Ressourcenallokation wurde im Rahmen dieses Projekts der Einfluss endlicher Signalkonstellationen anstelle Gauß'scher Sendealphabete untersucht. Hierbei konnte gezeigt werden, dass eine Optimierung der Leistungsverteilung für Gauß'sche Systeme im Allgemeinen nicht zur Optimierung bei Verwendung endlicher Alphabete führt. In vielen Systemen werden MIMO-Technologien vorgeschlagen, um die Diversität zu erhöhen. Auch im OFDM-Broadcast-Kanal kann durch Verwendung von Antennenarrays der Durchsatz erhöht werden. Da jedoch auch hier die optimalen Lösungen eine hohe Rechenkomplexität und einen großen Signalisierungsaufwand erfordern, sollen in zukünftigen Arbeiten heuristische Verfahren für den MIMO-OFDM-Broadcast-Kanal entwickelt werden.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Downlink Transmission as Broadcast Channel. In: Proc. International Symposium on Information Theory and its Applications, pages 116-119, Parma, Italy, October 2004
M. Bossert and A. S. Mohammed
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Coded Modulation for OFDM and the Broadcast Channel. In: Proc. Fifth International Workshop on Multi-Carrier Spread Spectrum, Oberpfaffenhofen, Germany, September 2005
M. Bossert
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Delay-Limited Capacity for Broadcast Channels. In: Proc. 11th European Wireless Conference, pages 829-834, Nicosia, Cyprus, April 2005
C. Huppert and M. Bessert
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Downlink Transmission and the Broadcast Channel. In: Proc. RadioTecC, Berlin, Germany, October 2005
C. Huppert and M. Bessert
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Multitrial Decoding of Concatenated Reed-Solomon Codes. In: Proc. International Symposium on Information Theory, pages 2241-2245, Adelaide, Australia, September 2005
G. Schmidt, C. Huppert, and M. Bossert
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OFDM-Übertragung und der Broadcast-Kanal. In: Öffentliche Diskussionssitzung "Beyond 3G - Zukünftige Entwicklung mobiler Funksysteme", ITC, Ulm, Germany, November 2005
M. Bessert
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Fast Broadcasting. In: Proc. 3rd International Symposium on Wireless Communication Systems, Valencia, Spain, September 2006
Boris Stender, Carolin Huppert, and Gerd Richter
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Hybrid Scheduling and Broadcast with Minimum Rates in OFDM. In: Proc. 12th European Wireless Conference, Athens, Greece, April 2006
Carolin Huppert and Boris Slender
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Optimized Puncturing Distributions for long LDPC Codes and Different Channels. In: Proc. 3rd International Symposium on Wireless Communication Systems, Valencia, Spain, September 2006
Gerd Richter, Axel Hof, and Carolin Huppert
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Performance Evaluation of a Low Complex Broadcast Algorithm for OFDM Channels. In: Proc. 11th International OFDM-Workshop, Hamburg, Germany, August 2006
Carolin Huppert and Martin Bessert
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Power Allocation with Constraints over Parallel Gaussian Broadcast Channels. In: Proc. 12th European Wireless Conference, Athens, Greece, April 2006
Boris Stender and Carolin Huppert
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Resource Allocation for OFDM Broadcast Channels Allowing User-Wise Coding. In: Proc. 3rd International Symposium on Wireless Communication Systems, Valencia, Spain, September 2006
Carolin Huppert, Boris Stender, and Axel Hof
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Heuristic Approach of Maximizing the Number of Served Users in an OFDM Broadcast Channel. In: Proc. 12th International OFDM-Workshop, Hamburg, Germany, August 2007
Carolin Huppert and Martin Bossert
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On Achievable Rates in the Two User AWGN Broadcast Channel with Finite Input Alphabets. In: Proc. IEEE International Symposium on Information Theory, Nice, France, June 2007
Carolin Huppert and Martin Bossert
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Resource Allocation with Minimum Rates for OFDM Broadcast Channels. European Transactions on Information Theory, 18, No.6:563- 572, October 2007
C. Huppert and B. Stender
