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Cooperative communications [Elektronische Ressource] : network design and incremental relaying / Tobias Renk

189 pages
Forschungsberichte aus demInstitut für Nachrichtentechnik desCELCELKarlsruher Instituts für TechnologieTobias RenkCooperative Communications:Network Design andIncremental RelayingBand 24Copyright: Institut fur Nachrichtentechnik¨Karlsruher Institut fur Technologie, 2010¨Druck: Engelhardt und Bauer Druck- und Verlagsgesellschaft mbHKa¨ppelestraße 10, 76131 KarlsruheISSN: 1433-3821IIForschungsberichte aus dem Institut fur Nachrichtentechnik des¨Karlsruher Instituts fur Technologie¨Herausgeber: Prof. Dr. rer. nat. Friedrich JondralBand 1 Marcel KohlSimulationsmodelle fur die Bewertung von¨Satellitenu¨bertragungsstrecken im 20/30 GHz BereichBand 2 Christoph DelfsZeit-Frequenz-Signalanalyse: Lineare und quadratischeVerfahren sowie vergleichende Untersuchungen zurKlassifikation von Klaviertonen¨Band 3 Gunnar WetzkerMaximum-Likelihood Akquisition von Direct SequenceSpread-Spectrum SignalenBand 4 Anne WieslerParametergesteuertes Software Radio fu¨r MobilfunksystemeBand 5 Karl Lutjen¨Systeme und Verfahren fur strukturelle Musteranalysen mit¨ProduktionsnetzenBand 6 Ralf MachauerMulticode-Detektion im UMTSBand 7 Gunther M. A.
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Forschungsberichte aus dem
Institut für Nachrichtentechnik des
CELCEL
Karlsruher Instituts für Technologie
Tobias Renk
Cooperative Communications:
Network Design and
Incremental Relaying
Band 24Copyright: Institut fur Nachrichtentechnik¨
Karlsruher Institut fur Technologie, 2010¨
Druck: Engelhardt und Bauer Druck- und Verlagsgesellschaft mbH
Ka¨ppelestraße 10, 76131 Karlsruhe
ISSN: 1433-3821
IIForschungsberichte aus dem Institut fur Nachrichtentechnik des¨
Karlsruher Instituts fur Technologie¨
Herausgeber: Prof. Dr. rer. nat. Friedrich Jondral
Band 1 Marcel Kohl
Simulationsmodelle fur die Bewertung von¨
Satellitenu¨bertragungsstrecken im 20/30 GHz Bereich
Band 2 Christoph Delfs
Zeit-Frequenz-Signalanalyse: Lineare und quadratische
Verfahren sowie vergleichende Untersuchungen zur
Klassifikation von Klaviertonen¨
Band 3 Gunnar Wetzker
Maximum-Likelihood Akquisition von Direct Sequence
Spread-Spectrum Signalen
Band 4 Anne Wiesler
Parametergesteuertes Software Radio fu¨r Mobilfunksysteme
Band 5 Karl Lutjen¨
Systeme und Verfahren fur strukturelle Musteranalysen mit¨
Produktionsnetzen
Band 6 Ralf Machauer
Multicode-Detektion im UMTS
Band 7 Gunther M. A. Sessler
Schnell konvergierender Polynomial Expansion Multiuser
Detektor mit niedriger Komplexitat¨
Band 8 Henrik Schober
Breitbandige OFDM Funkubertragung bei hohen¨
Teilnehmergeschwindigkeiten
Band 9 Arnd-Ragnar Rhiemeier
Modulares Software Defined Radio
IIIForschungsberichte aus dem Institut fur Nachrichtentechnik des¨
Karlsruher Instituts fur Technologie¨
Herausgeber: Prof. Dr. rer. nat. Friedrich Jondral
¨Band 10 Mustafa Menguc¸ Oner¨
Air Interface Identification for Software Radio Systems
Band 11 Fatih C¸apar
Dynamische Spektrumverwaltung und elektronische
Echtzeitvermarktung von Funkspektren in Hotspotnetzen
Band 12 Ihan Martoyo
Frequency Domain Equalization in CDMA Detection
Band 13 Timo Weiß
OFDM-basiertes Spectrum Pooling
Band 14 Wojciech Kuropatwin´ski-Kaiser
MIMO-Demonstrator basierend auf GSM-Komponenten
Band 15 Piotr Rykaczewski
Quadraturempfanger fur Software Defined Radios:¨ ¨
Kompensation von Gleichlauffehlern
Band 16 Michael Eisenacher
Optimierung von Ultra-Wideband-Signalen (UWB)
Band 17 Clemens Kl¨ock
Auction-based Medium Access Control
Band 18 Martin Henkel
Architektur eines DRM-Empfangers und Basisbandalgorith-¨
men zur Frequenzakquisition und Kanalschatzung¨
Band 19 Stefan Edinger
Mehrtr¨agerverfahren mit dynamisch-adaptiver Modulation
zur unterbrechungsfreien Datenu¨bertragung in Sto¨rf¨allen
IVForschungsberichte aus dem Institut fur Nachrichtentechnik des¨
Karlsruher Instituts fur Technologie¨
Herausgeber: Prof. Dr. rer. nat. Friedrich Jondral
Band 20 Volker Blaschke
Multiband Cognitive Radio-Systeme
Band 21 Ulrich Berthold
Dynamic Spectrum Access using OFDM-based Overlay
Systems
Band 22 Sinja Brandes
Suppression of Mutual Interference in OFDM-based Overlay
Systems
Band 23 Christian K¨orner
Cognitive Radio – Kanalsegmentierung und Sch¨atzung von
Periodizit¨aten
Band 24 Tobias Renk
Cooperative Communications: Network Design and
Incremental Relaying
VVIVorwort des Herausgebers
In der Mobilkommunikation wird in naher Zukunft mit einem explosionsartigen An-
wachsen des Datenaufkommens gerechnet. Damit werden Untersuchungen aller ver-
fu¨gbaren Methoden, die eine bessere Nutzung der bekanntlich stark eingeschra¨nkt
verfu¨gbaren Ressource Frequenz versprechen, notwendig. Dazugeho¨rtdie Einfu¨hrung
von Multiple Input Multiple Output(MIMO)Strategiengenauso wie derEinsatz von
Cognitive Radios (CRs) in Overlaysystemen oder die Nutzung der Ultra Wide Band
(UWB) Technik. Eine weitere, schon lange bekannte Methode, besteht darin, Relais
1einzusetzen . Sie ist in letzter Zeit erneut unter dem Namen Kooperative Kommu-
nikation stark in das Interesse der wissenschaftlichen Diskussion geru¨ckt.
Praktische Anwendungen finden Relais heute in der Satellitenkommunikation, im
Richtfunk und in Sonderanwendungen. In zellularen Systemen werden kooperative
Systemebishernichteingesetzt,dasiehierzueinemstarkerh¨ohtenSignalisierungsauf-
kommen fu¨hren. Allerdings zeichnen sich zurzeit Anwendungen ab, die eine tiefer
gehende Bescha¨ftigung mit Prinzipien der Kooperativen Kommunikation sinnvoll er-
scheinen lassen. Sollen sich z.B. in einer Produktionshalle fur den Materialtransport¨
genutztePlattformenvollstandigautonombewegenkonnen,mussjedePlattformuber¨ ¨ ¨
eineKommunikationskomponenteverfugen,diesowohleineKommunikationvonjeder¨
Plattform zu jeder anderen als auch die Verbindung jeder Plattform mit dem Steuer-
rechner gestattet. Hier ist Kooperative Kommunikation der von den Plattformen ge-
tragenen Endger¨ate untereinander gefragt,z.B. wenn eine Plattform von der direkten
Verbindung mit dem Steuerrechner abgeschattet ist.
Mit seiner Dissertation Cooperative Communications: Network Design and Incre-
mental Relaying liefert Tobias Renk interessante Beitr¨age zur Diskussion u¨ber den
Einsatz von Relais. Er hat dabei folgende Beitra¨ge zum Fortschritt von Wissenschaft
und Technik geleistet:
1Siehe z.B. Arthur C. Clarke: Extra-terrestrial Relays – Can Rocket Stations Give World-wide
Radio Coverage? Wireless World, October 1945, p. 305
VII• Entwicklung und Verifikation des Adaptive Relay Selection Protocols (ARSPs)
• Beschreibung einer Methode zuroptimalen Leistungs- und ZeitallokationinRe-
laisnetzen
• Beschreibung eines neuartigen, bezu¨glich der Kombinationsstrategie hybriden,
Diversita¨tsempf¨angers
• Grundlegende Untersuchungen zur theoretischen Beschreibung und zur Perfor-
manceabgrenzung des Incremental Relaying
Karlsruhe, im Juli 2010
Friedrich Jondral
VIIICooperative Communications:
Network Design and Incremental Relaying
Zur Erlangung des akademischen Grades eines
DOKTOR-INGENIEURS
der Fakulta¨t fu¨r
Elektrotechnik und Informationstechnik
des Karlsruher Instituts fur Technologie¨
genehmigte
DISSERTATION
von
Dipl.-Ing. (BA) Tobias Renk
aus
Kronach
Tag der mu¨ndlichen Pru¨fung: 15. Juli 2010
Hauptreferent: Prof. Dr. rer. nat. Friedrich K. Jondral
Korreferent: Prof. Dr.-Ing. Frank H. P. FitzekX