Autor: Clemens Michalke

Für zukünftige Mobilfunksysteme mit hohen Datenraten bilden der Einsatz von Antennenfeldern und die Nutzung großer Bandbreiten die bestimmenden Technologien beim Zugriff auf die Luftschnittstelle. Bei der drahtlosen Übertragung verändern sich die Ausbreitungseigenschaften der elektromagnetischen Wellen über Frequenz, Zeit und Raum. Diese Diversität lässt sich durch entsprechende Verfahren zur Verbesserung der Übertragungsqualität nutzen. Vor allem Frequenz- und Raumdiversität sind bei breitbandigen Übertragungen über Mehrantennensysteme von Bedeutung. Die Quelle und der verfügbare Grad der Diversität sind vom Ausbreitungsszenario abhängig. Für die Beurteilung der praktischen Umsetzbarkeit von Mehrantennenverfahren und entsprechenden Empfängern müssen realistische Ausbreitungsszenarien herangezogen werden. Für die vorliegende Arbeit wurden drei Kombinationen aus Mobilfunkstandard und realistischem Kanalmodell ausgewählt, die sich in Quelle und Grad der Diversität unterscheiden. Alle betrachteten Mobilfunksysteme setzen für breitbandige Übertragungen effiziente Mehrträgerverfahren ein. Für die Erschließung der Diversität zur Verbesserung der Übertragung und Erhöhung der Übertragungsrate existieren in der Literatur verschiedene Sende- und Empfangsverfahren. In dieser Arbeit werden die Sendeverfahren Single Stream, Multi Stream-VBLAST und Multi Stratum vorgestellt und miteinander verglichen. Das Mixed Transmission- Verfahren wird als Kompromiss aus vertretbarer Komplexität und guter Leistungsfähigkeit eingeführt. Als Empfänger kommen der lineare Detektor und Verfahren mit sukzessiver Interferenzunterdrückung (SIC) zum Einsatz. Informationen über Art und Güte des Übertragungskanals (CSI) stehen am Sender nicht zur Verfügung. Lineare Empfänger bieten in Szenarien mit sehr hohem Diversitätsgrad eine gute Leistungsfähigkeit bei geringer Komplexität, da die Diversität über die Kodierung erschlossen wird. Auf eine Degradation der räumlichen Diversität sind sie jedoch nicht angepasst. Für die Leistungsfähigkeit der SIC-Empfänger ist die Güte der Interferenzberechnung entscheidend. Als vorteilhaft, wenn auch komplex, zeigt sich die effektive Einbindung der Dekodierung in die SIC-Schleife. Kann Diversität über den Kodegewinn realisiert werden, wird annähernd vollständige Interferenzunterdrückung erreicht. Die Sendeverfahren mit Ratenanpassung erlauben eine Einstellung auf verschiedene Übertragungsszenarien, vor allem bei Degradation der räumlichen Diversität. Die Bestimmung der Raten hat Einfluss auf die Leistungsfähigkeit des Gesamtsystems. In realen Systemen ist die Auswahl häufig durch ein diskretes Set beschränkt. Die Multi Stratum-Verfahren bieten durch die zusätzliche Ausnutzung der Sendediversität eine gute Leistungsfähigkeit in verschiedenen Diversitätsszenarien. Multi Streamund Mixed Transmission-Verfahren sind vom Kodegewinn während der Interferenzreduktion abhängig. Ihre Leistungsfähigkeit steigt mit dem Grad der Frequenzdiversität.