Iterative Korrektur von nichtlinearen Verzerrungen und Phasenstörungen in Mehrträgersystemen

Angetrieben von der ständig steigenden Nachfrage an immer höheren Datenraten in drahtlosen Funkanwendungen gilt es Methoden zu entwickeln, welche die damit verbundenen Anforderungen erfüllen und letztendlich die spektrale Effizienz der Übertragung steigen lassen. Ein besonders vielversprechender Ansatz sind dabei die so genannten Mehrantennen- Mehrträgersysteme, weil sie die Vorteile beider Verfahren vereinigen. So führen Mehrantennensysteme zu einer erhöhten Kanalkapazität, während Mehrträgersysteme eine sehr breitbandige Übertragung bei handhabbarer rechentechnischer Komplexität erlauben. Jedoch besitzen Mehrträgersysteme einen hohen Dynamikumfang, was sie anfällig für nichtlinearen Verzerrungen macht und besonders den Wirkungsgrad des Verstärkers beeinflusst. Außerdem sind sie sensibel gegenüber Synchronisationsfehlern. Zur Kompensation der genannten Nachteile werden im Zuge dieser Arbeit iterative Empfängerstrategien entwickelt, welche den Fehlerbeitrag von nichtlinearen Störungen und Synchronisationsfehlern in Form von Phasenfluktuationen signifikant reduzieren. Die Gemeinsamkeit der präsentierten Algorithmen besteht darin, dass anhand von bekannten statistischen Eigenschaften des jeweiligen Störprozesses Realisierungen geschätzt und aus dem Empfangssignal entfernt werden. Für eine einführende Motivation und Einordnung der Kompensationsalgorithmen erfolgt eine Abschätzung der erreichbaren Raten des Übertragungssystems, welche Aussagen über die Wirksamkeit und Grenzen der präsentierten Algorithmen zulassen. Die sich daran anschließenden nummerischen Auswertungen anhand von Fehlerraten zeigen die volle Leistungsfähigkeit der Algorithmen in einem codierten System. So erreicht das Konzept der Entscheidungsrückkopplung zur Kompensation von nichtlinearen Verzerrungen annähernd die Leistungsfähigkeit einer linearen Übertragung. Für die Kompensation von Phasenfluktuationen wird gezeigt, dass schon das Schätzen und Entfernen von wenigen, ausgewählten Harmonischen die Fehlerraten und den Leistungsverlust signifikant reduziert. Weiterhin wird die Stabilität der entwickelten Algorithmen bei nicht perfekter Akquise und Kanalkenntnis am Empfänger betrachtet. Auch hier konnten beeindruckende Ergebnisse festgestellt werden. Eine abschließende Auswertung der rechentechnischen Komplexität der Empfängerstruktur führt zu der Schlussfolgerung, dass der zusätzliche Mehraufwand durch den Gewinn an Leistungsfähigkeit gerechtfertigt ist. Somit ist das Ergebnis dieser Arbeit, dass nichtlineare Verzerrungen sowie Phasenfluktuationen unter praktisch realistischen Gesichtspunkten mit Hilfe von geeigneten Empfängerstrategien geschätzt und kompensiert werden können.