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Modellierung des Zeitverhaltens netzbasierter Automatisierungssysteme
(2007)
- Die fortschreitende Verbreitung von Ethernet-basierten Strukturen mit dezentralen und verteilten Anwendungen in der Automatisierung führt zu den so genannten netzbasier-ten Automatisierungssystemen (NAS). Diese sind zwar in Anschaffung und Betrieb kostengünstiger, moderner und flexibler als herkömmliche Strukturen, weisen jedoch nicht-deterministische Verzögerungen auf. Die genaue Analyse der resultierenden Antwortzeiten ist somit nicht nur Voraussetzung für den verantwortungsbewussten Einsatz dieser Technologie sondern ermöglicht es auch, bereits im Vorfeld von Umstrukturierungen oder Erweiterungen, Fragen der Verlässlichkeit zu klären. In diesem ersten von zwei Beiträgen wird hierfür zunächst die für die speziellen Bedürfnisse der Strukturbeschreibung von netzbasierten Automatisierungssystemen entwickelte Modellierungssprache DesLaNAS vorgestellt und auf ein einführendes Beispiel angewendet. Im zweiten Beitrag wird darauf aufbauend gezeigt, welchen Einfluss die einzelnen System-komponenten (SPS, Netzwerk, I/O-Karten) sowie netzbedingte Verhaltensmodi wie Synchronisation und die gemeinsame Nutzung von Ressourcen auf die Antwortzeiten des Gesamtsystems haben. Zur Analyse selbst wird die wahrscheinlichkeitsbasierte Modellverifikation (PMC) angewendet.
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Analyse des Antwortzeitverhaltens netzbasierter Automatisierungssysteme
(2007)
- Netzbasierte Automatisierungssysteme (NAS) sind das Ergebnis der zunehmenden Dezentralisierung von Automatisierungssystemen mittels neuerer Netzwerkstrukturen. Eine ganze Fülle von Einflussfaktoren führt jedoch zu einem Spektrum von nicht-deterministischen Verzögerungen, die direkten Einfluss auf Qualität, Sicherheit und Zuverlässigkeit der Automatisierungsanlagen haben. Eine genaue Analyse dieser Einflussfaktoren ist somit nicht nur Voraussetzung für den verantwortungsbewussten Einsatz dieser Technologie sondern ermöglicht es auch, bereits im Vorfeld von Umstrukturierungen oder Erweiterungen Fragen der Verlässlichkeit zu klären. In diesem Beitrag wird gezeigt, welchen Einfluss einzelne Komponenten sowie netzbedingte Verhaltensmodi wie Synchronisation und die gemeinsame Nutzung von Ressourcen auf die Antwortzeiten des Gesamtsystems haben. Zur Analyse wird die wahrscheinlichkeitsbasierte Modellverifikation (PMC) verwendet. Umfangreiche Messungen wurden zur Validierung der Ergebnisse durchgeführt.
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Precoding for MIMO multi-user mobile radio downlinks
(2007)
- The present thesis deals with multi-user mobile radio systems, and more specifically, the downlinks (DL) of such systems. As a key demand on future mobile radio systems, they should enable highest possible spectrum and energy efficiency. It is well known that, in principle, the utilization of multi-antennas in the form of MIMO systems, offers considerable potential to meet this demand. Concerning the energy issue, the DL is more critical than the uplink. This is due to the growing importance of wireless Internet applications, in which the DL data rates and, consequently, the radiated DL energies tend to be substantially higher than the corresponding uplink quantities. In this thesis, precoding schemes for MIMO multi-user mobile radio DLs are considered, where, in order to keep the complexity of the mobile terminals as low as possible, the rationale receiver orientation (RO) is adopted, with the main focus to further reduce the required transmit energy in such systems. Unfortunately, besides the mentioned low receiver complexity, conventional RO schemes, such as Transmit Zero Forcing (TxZF), do not offer any transmit energy reductions as compared to conventional transmitter oriented schemes. Therefore, the main goal of this thesis is the design and analysis of precoding schemes in which such transmit energy reductions become feasible - under virtually maintaining the low receiver complexity - by means of replacing the conventional unique mappings by the selectable representations of the data. Concerning the channel access scheme, Orthogonal Frequency Division Multiplex (OFDM) is presently being favored as the most promising candidate in the standardization process of the enhanced 3G and forthcoming 4G systems, because it allows a very flexible resource allocation and low receiver complexity. Receiver oriented MIMO OFDM multi-user downlink transmission, in which channel equalization is already performed in the transmitter of the access point, further contributes to low receiver complexity in the mobile terminals. For these reasons, OFDM is adopted in the target system of the considered receiver oriented precoding schemes. In the precoding schemes considered the knowledge of channel state information (CSI) in the access point in the form of the channel matrix is essential. Independently of the applied duplexing schemes FDD or TDD, the provision of this information to the access point is always erroneous. However, it is shown that the impact of such deviations not only scales with the variance of the channel estimation errors, but also with the required transmit energies. Accordingly, the reduced transmit energies of the precoding schemes with selectable data representation also have the advantage of a reduced sensitivity to imperfect knowledge of CSI. In fact, these two advantages are coupled with each other.
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Modellgenerierung für die SAT-basierte Eigenschaftsprüfung
(2006)
- Mit zunehmender Integration von immermehr Funktionalität in zukünftigen SoC-Designs erhöht sich die Bedeutung der funktionalen Verifikation auf der Blockebene. Nur Blockentwürfe mit extrem niedriger Fehlerrate erlauben eine schnelle Integration in einen SoC-Entwurf. Diese hohen Qualitätsansprüche können durch simulationsbasierte Verifikation nicht erreicht werden. Aus diesem Grund rücken Methoden zur formalen Entwurfsverifikation in den Fokus. Auf der Blockebene hat sich die Eigenschaftsprüfung basierend auf dem iterativen Schaltungsmodell als erfolgreiche Technologie herausgestellt. Trotzdem gibt es immer noch einige Design-Klassen, die für BIMC schwer zu handhaben sind. Hierzu gehören Schaltungen mit hoher sequentieller Tiefe sowie arithmetische Blöcke. Die fortlaufende Verbesserung der verwendeten Beweismethoden, z.B. der verwendeten SAT-Solver, wird der zunehmenden Komplexität immer größer werdender Blöcke alleine nicht gewachsen sein. Aus diesem Grund zeigt diese Arbeit auf, wie bereits in der Problemaufbereitung des Front-Ends eines Werkzeugs zur formalen Verifikation Maßnahmen zur Vereinfachung der entstehenden Beweisprobleme ergriffen werden können. In den beiden angesprochenen Problemfeldern werden dazu exemplarisch geeignete Freiheitsgrade bei der Modellgenerierung im Front-End identifiziert und zur Vereinfachung der Beweisaufgaben für das Back-End ausgenutzt.
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Betriebsverhalten und Optimierung von perm.err. Linearmotoren in Zahnspulentechnik
(2006)
- Um die in der Automatisierung zunehmenden Anforderungen an Vorschubachsen hinsichtlich Dynamik, Präzision und Wartungsaufwand bei niedriger Bauhöhe und kleiner werdendem Bauvolumen gerecht zu werden, kommen immer mehr Synchron-Linearmotoren in Zahnspulentechnik mit Permanentmagneterregung in Werkzeugmaschinen zum Einsatz. Als hauptsächlicher Vorteil gegenüber der rotierenden Antriebslösung mit Getriebeübersetzung und Kugelrollspindel wird die direkte Kraftübertragung ohne Bewegungswandler genannt. Der Übergang vom konventionellen linearen Antriebssystem zum Direktantriebssystem eröffnet dem Werkzeugmaschinenherstellern und den Industrieanwendungen eine Vielzahl neuer Möglichkeiten durch beeindruckende Verfahrgeschwindigkeit und hohes Beschleunigungsvermögen sowie Positionier- und Wiederholgenauigkeit und bietet darüber hinaus die Chance zu einer weiteren Produktivitäts- und Qualitätssteigerung. Um alle dieser Vorteile ausnutzen zu können, muss der Antrieb zuerst hinsichtlich der für Linearmotoren typisch Kraftwelligkeit optimiert werden. Die Suche nach wirtschaftlichen und praxistauglichen Gegenmaßnahmen ist ein aktuelles Forschungsthema in der Antriebstechnik. In der vorliegenden Arbeit werden die Kraftschwankungen infolge Nutung, Endeffekt und elektrischer Durchflutung in PM-Synchron-Linearmotor rechnerisch und messtechnisch untersucht. Ursachen und Eigenschaften der Kraftwelligkeit werden beschrieben und Einflussparameter aufgezeigt. Es besteht die Möglichkeit, die Kraftwelligkeit durch bestimmte Maßnahmen zu beeinflussen, z. B. mit Hilfe des Kraftwelligkeitsausgleichs bestehend aus ferromagnetischem Material oder durch gegenseitigen Ausgleich mehrerer zusammengekoppelter Primärteile. Wie die Untersuchungen gezeigt haben, ist eine Abstimmung der Einflussparameter auf analytischem Weg kaum möglich, in der Praxis führt das auf eine experimentell-iterative Optimierung mit FEM-Unterstützung. Die gute Übereinstimmung zwischen Messung und Simulation bietet einen klaren Hinweis, dass die hier vorgestellten Maßnahmen als geeignet angesehen werden können, sie ermöglichen eine Kraftwelligkeitsreduzierung von ursprünglichen 3-5% bis auf 1%, wobei eine leichte Herabsetzung der Kraftdichte in Kauf genommen werden muss. Beim Maschinenentwurf muss rechtzeitig ermittelt werden, welches Kompensationsverfahren günstig ist bezüglich der vorgesehenen Anwendungen.
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Beiträge zur 6. Diskussionssitzung der ITG-Fachgruppe "Angewandte Informationstheorie"
(2005)
- Langvorträge: T. Schorr, A. Dittrich, W. Sauer-Greff, R. Urbansky (Lehrstuhl für Nachrichtentechnik, TU Kaiserslautern): Iterative Equalization in Fibre Optical Systems Using High-Rate RCPR, BCH and LDPC Codes A. Doenmez, T. Hehn, J. B. Huber (Lehrstuhl für Informationsübertragung, Universität Erlangen-Nürnberg): Analytical Calculation of Thresholds for LDPC Codes transmitted over Binary Erasure Channels S. Deng, T. Weber (Institut für Nachrichtentechnik und Informationselektronik, Universität Rostock), M. Meurer (Lehrstuhl für hochfrequente Signalübertragung und -verarbeitung, TU Kaiserslautern): Dynamic Resource Allocation in Future OFDM Based Mobile Radio Systems J. Hahn, M. Meurer, T. Weber (Lehrstuhl für hochfrequente Signalübertragung und -verarbeitung, TU Kaiserslautern): Receiver Oriented FEC Coding (RFC) for Selective Channels C. Stierstorfer, R. Fischer (Lehrstuhl für Informationsübertragung, Universität Erlangen-Nürnberg): Comparison of Code Design Requirements for Single- and Multicarrier Transmission over Frequency-Selective MIMO Channels A. Scherb (Arbeitsbereich Nachrichtentechnik, Universität Bremen): Unbiased Semiblind Channel Estimation for Coded Systems T.-J. Liang, W. Rave, G. Fettweis (Vodafone Stiftungslehrstuhl Mobile Nachrichtensysteme, Technische Universität Dresden): Iterative Joint Channel Estimation and Decoding Using Superimposed Pilots in OFDM-WLAN A. Dittrich, T. Schorr, W. Sauer-Greff, R. Urbansky (Lehrstuhl für Nachrichtentechnik, TU Kaiserslautern): DIORAMA - An Iterative Decoding Real-Time MATLAB Receiver for the Multicarrier-Based Digital Radio DRM Kurzvorträge: S. Plass, A. Dammann (German Aerospace Center (DLR)): Radio Resource Management for MC-CDMA over Correlated Rayleigh Fading Channels S. Heilmann, M. Meurer, S. Abdellaoui, T. Weber (Lehrstuhl für hochfrequente Signalübertragung und -verarbeitung, TU Kaiserslautern): Concepts for Accurate Low-Cost Signature Based Localisation of Mobile Terminals M. Siegrist, A. Dittrich, W. Sauer-Greff, R. Urbansky (Lehrstuhl für Nachrichtentechnik, TU Kaiserslautern): SIMO and MIMO Concepts for Fibre Optical Communications C. Bockelmann (Arbeitsbereich Nachrichtentechnik, Universität Bremen): Sender- und Empfängerstrukturen für codierte MIMO-Übertragung
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Entwurf eines Reglers für das AmI-Szenario Assisted Training
(2005)
- In der Arbeit wurde eine Herzfrequenzregelung für einen Fahrrad-Heimtrainer entworfen und in Matlab/Simulink implementiert. Dabei wird die Herzfrequenz des Fahrers über Funk erfasst und über eine unterlagerte Leistungsregelung eingeregelt. Als Aktuator dient eine Wirbelstrombremse, die das Hinterrad des Fahrrads bremst. Die Arbeit beschreibt den Reglerentwurf, die Modellierung des Menschen, den Systemaufbau und diverse Tests.
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Untersuchungen zur Energiegewinnung für AmI-Systeme
(2005)
- In der Arbeit geht es um die Untersuchung von Mechanismen zur Energiegewinnung in Ambient Intelligence Systemen. Zunächst wird ein Überblick über die existierenden Möglichkeiten und deren zu grunde liegenden physikalischen Effekte gegeben. Dann wird die Energiegewinnung mittels Thermogeneratoren näher untersucht.
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Interferenz und Koexistenz in zellularen Netzen
(2005)
- Der Trend zur Verfügbarkeit mehrerer Mobilfunknetze im gleichen Versorgungsgebiet nicht nur unterschiedlicher Operatoren, sondern auch unterschiedlicher Mobilfunkstandards in möglicherweise unterschiedlichen Hierarchieebenen führt zu einer Vielzahl von Koexistenzszenarien, in denen Intersystem- und Interoperator-MAI die einzelnen Mobilfunknetze beeinträchtigen können. In der vorliegenden Arbeit wird ein systematischer Zugang zur Koexistenzproblematik durch die Klassifizierung der MAI erarbeitet. Eine MAI-Art kann dabei mehreren MAI-Klassen angehören. Durch die Einteilung in Klassen wird angestrebt, zum einen die eine MAI-Art beeinflussenden Effekte anhand der Zugehörigkeit zu bestimmten MAI-Klassen besser verstehen zu können. Zum anderen dient die Einteilung der MAI in Klassen zum Abschätzen der Gefährlichkeit einer MAI-Art, über die sich Aussagen machen lassen anhand der Zugehörigkeit zu bestimmten MAI-Klassen. Der Begriff Gefährlichkeit einer MAI-Art schließt neben der mittleren Leistung auch weitere Eigenschaften wie Varianz oder Ursache der MAI ein. Einfache Schlimmstfall-Abschätzungen, wie sie in der Literatur gebräuchlich sind, können leicht zu Fehleinschätzungen der Gefährlichkeit einer MAI-Art führen. Durch die Kenntnis der zugehörigen MAI-Klassen einer MAI-Art wird die Gefahr solcher Fehleinschätzungen erkennbar. Neben den Schlimmstfall-Abschätzungen unter Berücksichtigung der MAI-Klassen werden in der vorliegenden Arbeit auch Simulationen durchgeführt, anhand derer die Abschätzungen verifiziert werden. Dazu werden Werkzeuge in Form von mathematischen Modellen zum Berechnen der Leistung der verschiedenen MAI-Arten unter Einbeziehen der verschiedenen betrachteten Verfahren zum Mindern von MAI erarbeitet. Dabei wird auch ein Konzept zum Vermindern der erforderlichen Rechenleistung vorgestellt. Anhand der Untersuchung der Koexistenz der beispielhaften Mobilfunksysteme WCDMA und TD-CDMA wird gezeigt, daß sich das Auftreten extrem hoher Intersystem- bzw. Interoperator-MAI durch geeignete Wahl der Systemparameter wie Zellradien und Antennenhöhen, sowie durch Verfahren zum Mindern von MAI wie effizienten Leistungsregelungsverfahren und dynamische Kanalzuweisung meist vermeiden läßt. Es ist jedoch essentiell, daß die Koexistenzproblematik bereits in der Phase der Funknetzplanung adäquat berücksichtigt wird. Dabei ist eine Kooperation der beteiligten Operatoren meist nicht notwendig, lediglich besonders kritische Fälle wie Kollokation von BSen verschiedener TDD-Mobilfunknetze z.B. nach dem 3G-Teilstandard TD-CDMA müssen von den Operatoren einvernehmlich vermieden werden. Da bei der Koexistenz von Mobilfunknetzen in Makrozellen aufgrund ihres hohen Zellradius besonders hohe Interoperator-MAI für den Fall der Gleichstrecken-MAI auftreten kann, wird in der vorliegenden Arbeit ein neuartiges Konzept zum Vermindern dieser MAI basierend auf Antennentechniken vorgestellt. Das Konzept zeigt ein vielverspechendes Potential zum Mindern der Interoperator-MAI.
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Empfängerorientierte Funkkommunikation - Grundzüge, Potential und Ausgestaltung einer unkonventionellen Übertragungstechnik für die Mobilkommunikation
(2005)
- In heutigen Mobilfunksystemen wird ausschließlich senderorientierte Funkkommunikation eingesetzt. Bei senderorientierter Funkkommunikation beginnt der Systementwurf mit dem Sender. Dies bedeutet, daß man a priori die senderseitig verwendeten Algorithmen der Sendesignalerzeugung auswählt und in Abhängigkeit davon a posteriori den im Empfänger zum Datenschätzen verwendeten Algorithmus gegebenenfalls unter Einbeziehen von Kanalzustandsinformation festlegt. Dies ist nötig, um beispielsweise einen möglichst großen Anteil der senderseitig investierten Energie empfängerseitig auszunutzen, das heißt energieeffizient zu sein, und dabei gleichzeitig das Entstehen schädlicher Interferenzsignale zu vermeiden oder zu begrenzen. Im Falle der Senderorientierung kann man senderseitig sehr einfache Algorithmen wählen und implementieren, wobei dieser Vorteil typischerweise durch eine ungleich höher Implementierungskomplexität der a posteriori festzulegenden empfängerseitigen Algorithmen aufgewogen werden muß. Betrachtet man die wirtschaftlich bedeutenden zellularen Mobilfunksysteme, so ist eine derartige Funkkommunikation in der Aufwärtsstrecke vorteilhaft, denn in der Aufwärtsstrecke sind die Endgeräte der mobilen Teilnehmer, die Mobilstationen, die einfachen Sender, wohingegen die ortsfesten Basisstationen die Empfänger sind - und dort kann typischerweise eine größere Komplexität in Kauf genommen werden. In der Abwärtsstrecke derartiger Mobilfunksysteme hingegen, sind die Basisstationen die einfachen Sender, wohingegen die Mobilstationen die aufwendigen Empfänger sind. Dies ist nicht vorteilhaft, da in praktischen Mobilfunksystemen Gewicht, Volumen, Energieverbrauch und Kosten der Endgerätehardware und damit der Mobilstationen mit der Implementierungskomplexität steigen. Wie der Verfasser in der vorliegenden Schrift vorschlägt, läßt sich dieses Problem jedoch umgehen, denn die Funkkommunikation in Mobilfunksystemen kann auch in neuartiger Weise empfängerorientiert gestaltet werden. Empfängerorientierte Funkkommunikation ist dadurch gekennzeichnet, daß der Systementwurf auf der Empfängerseite beginnt. In diesem Fall werden die empfängerseitig verwendeten Algorithmen des Datenschätzens a priori festgelegt, und die senderseitig einzusetzenden Algorithmen der Sendesignalerzeugung ergeben sich dann daraus a posteriori durch Adaption wiederum gegebenenfalls unter Einbeziehen von Kanalzustandsinformation. Durch Empfängerorientierung kann man empfängerseitig sehr einfache Algorithmen wählen und implementieren, muß dafür jedoch eine höhere Implementierungskomplexität auf der Senderseite tolerieren. Angesichts der erwähnten Komplexitätscharakteristika von Sender- beziehungsweise Empfängerorientierung schlägt der Verfasser daher für künftige Mobilfunksysteme vor, Empfängerorientierung in der Abwärtsstrecke und Senderorientierung in der Aufwärtsstrecke einzusetzen. Dies ist insbesondere deshalb vorteilhaft, da Empfängerorientierung in der Abwärtsstrecke neben anderen noch die folgenden weiteren Vorteile gegenüber herkömmlicher Senderorientierung aufweist: 1) Die Leistung der von den Basisstationen abgestrahlten Signale kann reduziert werden. Dies erlaubt performanzhemmende systeminherente Störeinflüsse, die als Interzellinterferenz bezeichnet werden, zu reduzieren und ist im übrigen auch wünschenswert im Hinblick auf die zunehmende Elektrophobie der Bevölkerung. 2) Kanalzustandsinformation wird empfängerseitig nicht benötigt, so daß auf das Senden resourcenbindender Trainingssignale verzichtet und anstelle dessen das Sende von Nutzdaten ermöglicht werden kann. 3) Empfängerseitig ist kein Kanalschätzer vorzusehen, was des weiteren der Implementierungskomplexität des Empfängers zu gute kommt. Mobilfunksysteme lassen sich demzufolge durch Einsetzen des Grundkonzepts der Empfängerorientierung maßgeblich aufwerten. Dieses ist eine klare Motivation die Grundzüge, das Potential und die Ausgestaltungen dieses Grundkonzepts in der Mobilkommunikation in dieser Schrift eingehend zu studieren. Zur Klärung dieser Punkte im Kontext von Mobilkommunikation ist es entscheidend, die Frage der Wahl der Empfänger und die der Adaption der Sender zu beantworten. Die Frage nach der Adaption der Sender ist dabei gleichbedeutend mit der Frage nach der im allgemeinen auf Basis aller Daten erfolgenden gemeinsamen Sendesignalerzeugung. Nach der Einführung eines geeigneten allgemeinen Modells der Abwärtsstreckenübertragung eines zellularen Mobilfunksystems, das auch erst in jüngster Vergangenheit vorgeschlagene Mehrantennenkonfigurationen an den Basisstationen und Mobilstationen einschließt, wird hinsichtlich der A-priori-Wahl der Empfänger herausgestellt, daß, im Hinblick auf die bereits oben angesprochene möglichst geringe Implementierungskomplexität die Ausgestaltung der empfängerseitigen Signalverarbeitung als serielle Verkettung einer linearen Signalverarbeitung und eines nichtlinearen Quantisierers vorteilhaft ist. Die Prinzipien, die bei der Wahl sowohl der linearen Signalverarbeitung als auch des nichtlinearen Quantisierer gelten, werden im folgenden herausgearbeitet. Als Ergebnis dieser Betrachtungen stellt sich heraus, daß ein Gestalten der empfängerseitigen linearen Signalverarbeitung gemäß Codemultiplex hinsichtlich der ausnutzbaren Frequenz-, Zeit- und Raumdiversität vorteilhaft ist, jedoch leistungsfähige Verfahren der gemeinsamen Sendesignalerzeugung voraussetzt, die die Entstehung schädlicher Interferenzsignale verhindern. Des weiteren wird klar, daß sich die nichtlinearen Quantisierer sinnvollerweise in die Klasse der konventionellen und die der unkonventionellen Quantisierer unterteilen lassen; gleiches gilt für die diese Quantisierer verwendenden Empfänger. Konventionelle Quantisierer basieren auf einfach zusammenhängenden Entscheidungsgebieten, wobei jedes Entscheidungsgebiet eindeutig einer möglichen Ausprägung eines übertragenen Nachrichtenelements zugeordnet ist. Demgegenüber weisen unkonventionelle Quantisierer mehrfach zusammenhängende Entscheidungsgebiete auf, die sich jeweils aus mehreren Teilentscheidungsgebieten zusammensetzen. Das Vorhandensein mehrerer Teilentscheidungsgebiete pro Entscheidungsgebiet und damit pro Ausprägung eines übertragenen Nachrichtenelements stellt einen bei unkonventionellen Quantisierern verfügbaren zusätzlichen Freiheitsgrad dar, der bei der gemeinsamen Sendesignalerzeugung vorteilhaft genutzt werden kann, um die angesprochene Leistung der von den Basisstationen abgestrahlten Signale zu reduzieren. Ein Schwerpunkt der vorliegenden Schrift ist das Studium von Verfahren der gemeinsamen Sendesignalerzeugung. Diese werden daher systematisch gegliedert und erarbeitet. Es stellt sich heraus, daß Verfahren der gemeinsamen Sendesignalerzeugung prinzipiell unterteilt werden können in solche Verfahren für konventionelle Empfänger und solche für unkonventionelle Empfänger. Hinsichtlich Verfahren der erstgenannten Art wird herausgearbeitet, wie eine optimale gemeinsame Sendesignalerzeugung zu erfolgen hat, die unter gewissen Nebenbedingungen eine optimale Übertragungsqualität im Sinne minimaler Übertragungsfehlerwahrscheinlichkeit erzielt. Eine derartige gemeinsame Sendesignalerzeugung ist im allgemeinen recht aufwendig, so daß im Folgeverlauf die suboptimalen linearen Verfahren der gemeinsamen Sendesignalerzeugung Transmit Matched Filter (TxMF), Transmit Zero-Forcing (TxZF) und Transmit Minimum-Mean-Square-Error (TxMMSE) vorgeschlagen werden, die jeweils einen mehr oder weniger guten Kompromiß zwischen Implementierungskomplexität, Interferenzunterdrückung und Robustheit hinsichtlich Rauschens aufweisen. Der Verfasser schlägt vor, die Leistungsfähigkeit derartiger suboptimaler Verfahren unter anderem durch die bei gegebener Zeitdauer abgestrahlte totale Energie der Sendesignale, die totale Sendeenergie, - denn diese ist nicht nur im technischen, sondern auch im gesellschaftlichen Sinn ein wichtiger Aspekt, - und das Kriterium der Sendeeffizienz zu bewerten. Sendeeffizienz beurteilt das Zusammenspiel aus Interferenzunterdrückung einerseits und energieeffizienter Übertragung andererseits. Es stellt sich durch analytische und numerische Betrachtungen heraus, daß beide Größen vorrangig von zwei Einflußfaktoren bestimmt werden: der Anzahl der Freiheitsgrade bei der gemeinsamen Sendesignalerzeugung - und das ist die Anzahl der zu bestimmenden Abtastwerte aller Sendesignale - und der Anzahl der dabei einzuhaltenden Restriktionen. Da die Anzahl der Restriktionen bei der Forderung einer möglichst geringen wechselseitigen Interferenz nicht beeinflußbar ist, schlägt der Verfasser daher zum Erhöhen der Leistungsfähigkeit der empfängerorientierten Funkkommunikation vor, die Anzahl der Freiheitsgrade zu erhöhen, was sich vorzugsweise durch Verfolgen des Prinzips der unkonventionellen Empfänger umsetzen läßt. Es wird gezeigt, wie unter gewissen Nebenbedingungen eine hinsichtlich der Übertragungsfehlerwahrscheinlichkeiten optimale gemeinsame Sendesignalerzeugung prinzipiell erfolgen muß, und welche erheblichen Performanzgewinne im Sinne der totalen Sendeenergie und der Sendeeffizienz möglich werden. Diese optimale Vorgehensweise ist sehr aufwendig, so daß darüber hinaus aufwandsgünstige suboptimale hochperformante Alternativen der gemeinsamen Sendesignalerzeugung für unkonventionelle Empfänger vorgeschlagen und betrachtet werden. Die gemeinsame Sendesignalerzeugung setzt senderseitiges Vorliegen von Kanalzustandsinformation voraus. Daher werden die prinzipiellen Möglichkeiten des zur Verfügung Stellens dieser Information behandelt, wobei dabei das Bereitstellen dieser Information auf Basis gegebenenfalls vorliegender Kanalreziprozität im Falle von Duplexübertragung favorisiert wird. Dabei wird die in der Aufwärtsstrecke gewonnene Kanalzustandsinformation zur gemeinsamen Sendesignalerzeugung in der Abwärtsstrecke genutzt. Ist die dabei genutzte Kanalzustandsinformation nicht exakt, so hat dieses prinzipiell eine Degradation der Leistungsfähigkeit der empfängerorientierten Funkkommunikation zur Folge. Analytische und/oder numerische Betrachtungen erlauben, die Degradation zu quantifizieren. Es stellt sich heraus, daß diese Degradation vergleichbar mit der von konventionellen senderorientierten Funkkommunikationssystemen bekannten ist. Eine Betrachtung möglicher Weiterentwicklungen des Grundprinzips der Empfängerorientierung komplettieren die in dieser Schrift angestellten Betrachtungen. Die Ergebnisse dieser Schrift belegen, daß Empfängerorientierung ein interessanter Kandidat für die Organisation der Abwärtsstreckenübertragung künftiger Mobilfunksysteme ist. Darüber hinaus wird klar, welche grundsätzlichen Prinzipien und Effekte bei der empfängerorientierten Funkkommunikation wirksam sind und durch welche Vorgehensweisen bei der Gestaltung derartiger Funkkommunikation die Einflüsse der verschiedenen Effekte gegeneinander ausbalanciert werden können. Für den Systemdesigner morgiger Mobilfunksysteme steht mit dieser Schrift daher ein wertvolles Nachschlagewerk zur Verfügung, daß dabei unterstützt, die genannten prinzipiellen Vorteile von Empfängerorientierung in Funktechnologien der Praxis umzumünzen.
