Abdelkader, Ahmed (2012):
Multicast and Relay Beamforming in Wireless Multi-User Networks.
Darmstadt, Deutschland, Fachgebiet Elektotechnik und Informationstechnik, TU Darmstadt, TU Darmstadt,
[Ph.D. Thesis]
Abstract
Zahlreiche Anwendungen wie mobiles Fernsehen und Podcasts erfordern die parallele Verbereitung von Daten an mehrere Nutzer. Drahtlose Multicast-Verfahren ermöglichen dies in einer effizienten Weise, indem die für eine Gruppe von Nutzern bestimmten Daten und Services diesen simultan zugestellt werden. Aus diesem Grund spielen drahtlose Multicast-Verfahren eine wichtige Rolle für zukünftige zellulare Mobilfunksysteme. In modernen Mobilfunksystemen werden Mehrantennensysteme eingesetzt, um eine hohe spektrale Effizienz zu erreichen. Im Fall von Mehrantennensystemen können Beamformingverfahren verwendet werden, um unterschiedlicher Nachrichten gleichzeitig jedoch räumlich unterschiedlich abgestrahlt werden. In dieser Arbeit entwickeln wir recheneffiziente Beamformingalgorithmen für Multicast-Systeme. Die vorgeschlagenen Algorithmen erreichen einen verbesserten Kompromiss zwischen Sendeleistung und Rechenkomplexität im Vergleich mit existierenden Verfahren. Zuerst untersuchen wir Single-Group Multicast-Systeme, in denen alle Nutzer dieselben Daten empfangen. Wir entwickeln ein neues Verfahren zur näherungsweisen Minimierung der Sendeleistung unter Nebenbedingungen für die Signal-zu-Rauschverhältnisse an den Empfängern. Das vorgeschlagene Verfahren beruht auf der Orthogonalisierung der Kanalsignaturen einzelner Nutzer. Es erreicht einen verbesserten Kompromiss zwischen Sendeleistung und Rechenkomplexität im Vergleich mit existierenden Algorithmen für Single-Group Multicast-Systeme. Als nächstes betrachten wir Multi-Group Multicast-Systeme, bei denen unterschiedliche Daten an mehrere Gruppen von Nutzern gesendet werden. Wir schlagen ein neues Multicast-Verfahren vor, bei dem eine geringe Sendeleistung mittels einer hierarchischen Modulation erreicht wird. Das vorgeschlagene Verfahren hat einen geringeren Rechenaufwand und führt zu einer niedrigeren Sendeleistung im Vergleich zu existierenden Verfahren. Danach erweitern wir das für Mehrantennensysteme vorgeschlagene Kanal-Orthogonalisierungsverfahren auf nicht triviale Weise für den Einsatz in kooperative Relaynetze. Auch in dieser Anwendung lsst sich mit dem vorgeschlagenen Verfahren eine geringe Rechenkomplexität und eine niedrigere Sendeleistung als die bekannten Verfahren für kooperative Relaynetze erzielen. Schließlich entwickeln wir verteiltes Beamformingverfahren für nicht synchronisierte kooperativen Relaynetzen. Wir verwenden ein orthogonale Frequenzmultiplexverfahren, um die Intersymbolinterferenz am Empfänger zu vermeiden, ohne Verzögerungsglieder an den Relays zu benötigen. Dadurch wird der für vollständig synchronisierte Relaynetze ansonsten erforderliche Signalisierungsoverhead vermieden. Wir vergleichen dann die erforderliche Sendeleistungen für das vorgeschlagene Verfahren mit der Sendeleistung für ein vollständig synchronisiertes Relaynetzwerk.
Item Type: | Ph.D. Thesis | ||||
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Erschienen: | 2012 | ||||
Creators: | Abdelkader, Ahmed | ||||
Title: | Multicast and Relay Beamforming in Wireless Multi-User Networks | ||||
Language: | English | ||||
Abstract: | Zahlreiche Anwendungen wie mobiles Fernsehen und Podcasts erfordern die parallele Verbereitung von Daten an mehrere Nutzer. Drahtlose Multicast-Verfahren ermöglichen dies in einer effizienten Weise, indem die für eine Gruppe von Nutzern bestimmten Daten und Services diesen simultan zugestellt werden. Aus diesem Grund spielen drahtlose Multicast-Verfahren eine wichtige Rolle für zukünftige zellulare Mobilfunksysteme. In modernen Mobilfunksystemen werden Mehrantennensysteme eingesetzt, um eine hohe spektrale Effizienz zu erreichen. Im Fall von Mehrantennensystemen können Beamformingverfahren verwendet werden, um unterschiedlicher Nachrichten gleichzeitig jedoch räumlich unterschiedlich abgestrahlt werden. In dieser Arbeit entwickeln wir recheneffiziente Beamformingalgorithmen für Multicast-Systeme. Die vorgeschlagenen Algorithmen erreichen einen verbesserten Kompromiss zwischen Sendeleistung und Rechenkomplexität im Vergleich mit existierenden Verfahren. Zuerst untersuchen wir Single-Group Multicast-Systeme, in denen alle Nutzer dieselben Daten empfangen. Wir entwickeln ein neues Verfahren zur näherungsweisen Minimierung der Sendeleistung unter Nebenbedingungen für die Signal-zu-Rauschverhältnisse an den Empfängern. Das vorgeschlagene Verfahren beruht auf der Orthogonalisierung der Kanalsignaturen einzelner Nutzer. Es erreicht einen verbesserten Kompromiss zwischen Sendeleistung und Rechenkomplexität im Vergleich mit existierenden Algorithmen für Single-Group Multicast-Systeme. Als nächstes betrachten wir Multi-Group Multicast-Systeme, bei denen unterschiedliche Daten an mehrere Gruppen von Nutzern gesendet werden. Wir schlagen ein neues Multicast-Verfahren vor, bei dem eine geringe Sendeleistung mittels einer hierarchischen Modulation erreicht wird. Das vorgeschlagene Verfahren hat einen geringeren Rechenaufwand und führt zu einer niedrigeren Sendeleistung im Vergleich zu existierenden Verfahren. Danach erweitern wir das für Mehrantennensysteme vorgeschlagene Kanal-Orthogonalisierungsverfahren auf nicht triviale Weise für den Einsatz in kooperative Relaynetze. Auch in dieser Anwendung lsst sich mit dem vorgeschlagenen Verfahren eine geringe Rechenkomplexität und eine niedrigere Sendeleistung als die bekannten Verfahren für kooperative Relaynetze erzielen. Schließlich entwickeln wir verteiltes Beamformingverfahren für nicht synchronisierte kooperativen Relaynetzen. Wir verwenden ein orthogonale Frequenzmultiplexverfahren, um die Intersymbolinterferenz am Empfänger zu vermeiden, ohne Verzögerungsglieder an den Relays zu benötigen. Dadurch wird der für vollständig synchronisierte Relaynetze ansonsten erforderliche Signalisierungsoverhead vermieden. Wir vergleichen dann die erforderliche Sendeleistungen für das vorgeschlagene Verfahren mit der Sendeleistung für ein vollständig synchronisiertes Relaynetzwerk. |
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Place of Publication: | Darmstadt, Deutschland | ||||
Publisher: | Fachgebiet Elektotechnik und Informationstechnik, TU Darmstadt | ||||
Uncontrolled Keywords: | Strahlformung, Konvex-Optimierung, Multi-Group Multicast-Systeme | ||||
Divisions: | 18 Department of Electrical Engineering and Information Technology 18 Department of Electrical Engineering and Information Technology > Institute for Telecommunications > Communication Systems Zentrale Einrichtungen 18 Department of Electrical Engineering and Information Technology > Institute for Telecommunications Exzellenzinitiative Exzellenzinitiative > Graduate Schools > Graduate School of Computational Engineering (CE) Exzellenzinitiative > Graduate Schools |
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Date Deposited: | 14 Aug 2012 10:32 | ||||
URL / URN: | urn:nbn:de:tuda-tuprints-30568 | ||||
License: | Creative Commons: Attribution-Noncommercial-No Derivative Works 3.0 | ||||
PPN: | |||||
Referees: | Pesavento, Prof. Dr.- Marius ; Abdelhak, Prof. Dr.- Zoubir | ||||
Refereed / Verteidigung / mdl. Prüfung: | 2 July 2012 | ||||
Alternative keywords: |
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Alternative Abstract: |
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