Inhaltsverzeichnis der Dissertation
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Inhaltsverzeichnis der Dissertation
Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung 2 Multiple-Input Multiple-Output Systeme 2.1 Systembeschreibung . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.1.1 Sender . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.1.2 Kanal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.1.3 Empfänger . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2 Kanalmodell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.3 Kanalkapazität . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.3.1 Nicht-frequenzselektiver MIMO-Kanal . . . . 2.3.2 Frequenzselektiver MIMO-Kanal . . . . . . . 2.3.3 Ausfallkapazität . . . . . . . . . . . . . . . . 2.3.4 Anpassung der Normierung für gemessene und te Systeme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.3.5 Kanalkapazitäten ausgewählter Szenarien . . 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . prädizier. . . . . . . . . . . . 3 Kanalschätzung und Entzerrung frequenzselektiver MIMO-Kanäle 3.1 Verfahren zur Schätzung frequenzselektiver MIMO-Kanäle . 3.2 Trainingssequenzen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2.1 Kriterium für optimale Trainingssequenzen . . . . . 3.2.2 Entwurf von optimalen Trainingssequenzen . . . . . 3.2.3 Erforderliche Anzahl an Trainingssymbolen . . . . . 3.3 Verfahren zur Entzerrung frequenzselektiver MIMO-Kanäle 3.3.1 Beschreibung der Entzerrung . . . . . . . . . . . . . 3.3.2 Filterentwurf . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.4 Ergebnisse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Dissertation Oomke Einar Weikert . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 5 5 6 8 9 13 13 16 19 21 23 27 27 33 33 36 37 40 42 46 52 vii Inhaltsverzeichnis 4 Blinde Signaltrennung in MIMO-Übertragungssystemen 4.1 Systemübersicht . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.2 Blinde Signaltrennung durch Independent Component Analysis 4.2.1 Das ICA-Modell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.2.2 Voraussetzungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.2.3 Beschränkungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.2.4 Vorgehensweise zur blinden Signaltrennung . . . . . . . 4.2.5 Whitening . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.2.6 JADE-Algorithmus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.3 Blinde Signaltrennung in frequenzselektiven MIMO-Systemen . 4.3.1 Anwendung gewöhnlicher Verfahren zur blinden Signaltrennung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.3.2 Umformulierung der Problemstellung . . . . . . . . . . . 4.3.3 Whitening und ICA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.3.4 Reduktion der Mehrdeutigkeiten . . . . . . . . . . . . . 4.3.5 Kombination der Symbole . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.4 Blinde Schätzung der Kanalordnung . . . . . . . . . . . . . . . 4.4.1 Formulierung der Problemstellung . . . . . . . . . . . . 4.4.2 Anwendung der Informationskriterien . . . . . . . . . . 4.4.3 Ergebnisse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 Semi-blindes MIMO-System mit linearen Modulationsverfahren 5.1 Semi-blindes MIMO-System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.1.1 Blinde Schätzung des Phasenoffsets . . . . . . . . . . . . 5.1.2 Auflösung verbleibender Mehrdeutigkeiten . . . . . . . . 5.2 Blinde Signaltrennung mit Frequenzoffset . . . . . . . . . . . . 5.2.1 Semi-blindes MIMO-System mit Schätzverfahren für den Frequenzoffset . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.2.2 Auswirkungen auf die blinde Signaltrennung . . . . . . 5.2.3 Anforderung an die Genauigkeit der Schätzung des Frequenzoffsets . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.3 Blinde Schätzverfahren für den Frequenzoffset . . . . . . . . . . 5.3.1 Verfahren basierend auf dem Abtasttakt . . . . . . . . . 5.3.2 Verfahren basierend auf dem Symboltakt . . . . . . . . 5.4 Ergebnisse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.5 Vergleich des semi-blinden mit dem trainingsbasierten MIMOSystem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . viii 61 62 64 64 65 67 68 70 73 74 76 78 82 83 86 89 89 92 93 97 98 100 102 104 107 109 110 112 112 113 117 124 Dissertation Oomke Einar Weikert Inhaltsverzeichnis 6 MIMO-System mit Continuous Phase Modulation 6.1 Semi-blindes MIMO-CPM-System . . . . . . . . . . . . . . . . 6.2 Blindes MIMO-CPM-System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.2.1 Differentielle Modulation für reelle MIMO-Signale . . . 6.2.2 Differentielle Demodulation für reelle MIMO-Signale . . 6.3 CPM-Modulator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.4 Inkohärenter CPM-Demodulator . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.5 Ergebnisse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.6 Vergleich der MIMO-Übertragungsverfahren für nicht-frequenzselektive Kanäle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131 132 136 137 138 139 141 145 7 Zusammenfassung 153 Anhang 155 A Mathematische Grundlagen B Statistik höherer Ordnung B.1 Reelle Zufallsvariablen . . . . . . . . . . . . . . B.2 Reelle Zufallsvektoren . . . . . . . . . . . . . . B.3 Komplexe Zufallsvariablen und Zufallsvektoren B.4 Eigenschaften der Erwartungswerte . . . . . . . 149 157 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159 159 163 164 165 C Beispiel einer Umformulierung 169 Symbol- und Abkürzungsverzeichnis 173 Literaturverzeichnis 177 Index 185 Lebenslauf 187 Dissertation Oomke Einar Weikert ix