Detektion, Synchronisation und Kanalschätzung nichtlinear-verzerrter OFDM-Signale

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Das Orthogonal Frequency-Division Multiplexing (OFDM) Modulationsverfahren ist eine aussichtsreiche Technologie für die zukünftige vierte Mobilfunkgeneration. Im Vergleich Einträgersystemen bietet OFDM unter anderem folgende Vorteile: Ein breitbandiger, frequenzselektiver Übertragungskanal wird in parallele, nichtfrequenzselektive Übertragungskanäle transformiert (wenn die maximale Verzögerungslaufzeit kleiner als das sogenannte Schutzintervall ist). Aufwendige Entzerrverfahren sind nicht notwendig. Durch eine kanalangepaßte Aufteilung des Datenstroms auf die Teilträger ("bitloading") kann gemäß dem Water-Filling-Prinzip (in Verbindung mit Kanalcodierung, hochstämmigen Modulationsverfahren und einer Raum-Zeit-FrequenzSignalverarbeitung) eine Leistungsfähigkeit nahe der Kanalkapazität erreicht werden. Die Signalverarbeitung kann durch eine Fast-Fourier-Transformation geschehen. Allerdings reagiert OFDM empfindlich auf Phasenrauschen, Frequenzversatz und nichtlinearen Verzerrungen, weil diese Störungen die Orthogonalität zwischen den Teilträgern zerstört. Dadurch kommt es zu einem Übersprechen zwischen allen Teilträgern ("intercarrier interference"), wenn keine Gegenmaßnahmen getroffen werden. Hersteller von mobilen Endgeräten sind bemüht, die analoge Ausgangsstufe (im Sender) bzw. die analoge Eingangsstufe (im Empfänger) möglichst kostengünstig anzubieten. Insbesondere sollen zukünftig verstärkt preisgünstige Oszillatoren, Verstärker und Mischer zum Einsatz kommen. Diese Bauteile führen allerdings zu Phasenrauschen und nichtlinearen Verzerrungen. Zusätzlich wachsen die Anforderungen hinsichtlich der gewünschten Datenraten, die nur durch hochratige Modulations- und Codierverfahren in Verbindung mit einer Raum-Zeit-FrequenzSignalverarbeitung erreicht werden können. Dadurch wachsen die Anforderungen hinsichtlich Phasenrauschen und nichtlinearen Verzerrungen. Im Rahmen dieses Forschungsvorhaben sollen empfängerseitige Basistechnologien (wie Verfahren zur Synchronisation, Kanalschätzung, Detektion und Entzerrung) für OFDMbasierte Mobilfunksysteme unter besonderer Berücksichtigung von Phasenrauschen und nichtlinearen Verzerrung entwickelt und untersucht werden.