Leistungsallokation in Interferenzkanälen

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Bei Mobilfunkkanälen handelt es sich aus informationstheoretischer Sicht typischerweise um Interferenzkanäle. Es gibt viele Paare von Sendern und Empfängern, die über die Nutzkanäle miteinander kommunizieren. Diese Nachrichtenübertragungen stören sich allerdings gegenseitig, da die von einem Sender gesendeten Signale über die Interferenzkanäle auch andere als den gewünschten Empfänger erreichen. Die Tatsache, dass diese Interferenzsignale in Mobilfunksystemen performanzbegrenzend wirken, motivierte die Suche nach Interferenzreduktionsverfahren. Man kann Interferenzen durch entsprechende sender- oder empfängerseitige Signalverarbeitungsverfahren reduzieren. Wichtige Vertreter dieser Klasse von Interferenzreduktionsverfahren sind Strahlformungsverfahren mit Gruppenantennen, Joint Transmission, Joint Detection und auf Singulärwertzerlegung basierende MIMO-Übertragungstechniken. Man kann Interferenzen aber auch dadurch reduzieren, dass man die Ressourcen im Mobilfunksystem geschickt vergibt. In Verallgemeinerung der klassischen, als binäre Leistungsallokation auffassbaren Ressourcenvergabetechniken sollen im Rahmen des Vorhabens allgemeine Leistungsallokationsverfahren untersucht werden. Für jedes Paar aus Sender und Empfänger und jede zur Verfügung stehende Ressource ist jeweils die zu verwendende Sendeleistung zu bestimmen. Die Leistungsallokation kann bezüglich unterschiedlicher Kriterien wie Summenkapazität und Fairness und unter unterschiedlichen Nebenbedingungen wie gesamter verfügbarer Sendeleistung oder pro Sender verfügbarer Sendeleistung optimiert werden. Das bekannte S/I-Balancing kann in diesem Kontext als ein die Fairness optimierendes Leistungsallokationsverfahren aufgefasst werden. In zukünftigen Mobilfunksystemen mit überwiegend paketorientierter Datenübertragung kommt der Optimierung der Summenkapazität jedoch größere Bedeutung zu. Es zeigt sich, dass das S/I-Balancing bezüglich der erzielten Summenkapazität stark suboptimal ist. Im Rahmen des Vorhabens sollen daher primär neue, die Summenkapazität optimierende Leistungsallokationsverfahren untersucht werden. In Kombination mit OFDM ergeben sich viele neue zur Optimierung der Leistungsallokation nutzbare Freiheitsgrade. Neben dem Effekt der Mehrnutzerdiversität bietet OFDM beispielsweise auch den Vorteil, dass Fairness im Gesamtsystem nicht unbedingt Fairness auf jedem Subträger erfordert. Schließlich ist die Kombination verschiedener Interferenzreduktionsverfahren zu betrachten. Insbesondere interessiert hier die Kombination von Leistungsallokationsverfahren mit linearen interferenzreduzierenden Signalverarbeitungsverfahren wie zum Beispiel Strahlformungsverfahren. Diese linearen Signalverarbeitungen können als Kanalbestandteil aufgefasst werden.