Research Projects

https://www.idc.tf.fau.de/neues-graduiertenkolleg-symocads/

Zunächst wird ein synthetisches Datenmodell erstellt. In Kooperation mit den Teilprojekten A01, A04, D04 und D05 wird dieses Modell validiert und angepasst, sowie durch echte Messdaten ersetzt, sobald diese vorliegen. Darauf aufbauend werden zur Verringerung der Messdauer bildgebender Radartechnik in EmpkinS verschiedenartige Verfahren zur Verbesserung komprimierender Abtastung erforscht: verteilt komprimierende Abtastung, adaptive komprimierende Abtastung und auf komprimierende Abtastung hin optimierte Radartestsignale.

Es werden für die Ressourcenallokation geeignete analytische und datenbasierte Modelle für die Hardwarekomponenten und Signalverarbeitungsblöcke der EmpkinS Beacons und der Basisstationen entwickelt. Basierend auf diesen Modellen werden Optimierungsprobleme formuliert und ausgehend von deren Lösungen Ressourcenallokationsprotokolle und -algorithmen entworfen. Anschließend werden die vielversprechendsten Ressourcenallokationskonzepte in einem Experimentalsystem implementiert, verifiziert und weiter verfeinert.

Efficient Implementation of Massive MIMO Systems

Neuentstehende Anwendungen in der Biologie, Nanotechnologie und Medizin machen die Vernetzung von Objekten und Maschinen mit Abmessungen im Nano- und Mikrometerbereich erforderlich. Traditionelle elektromagnetische Ansätze für den Entwurf entsprechender Kommunikationssysteme sind für solch kleine Größenordnungen nicht geeignet. In der Natur jedoch ist die Kommunikation zwischen Nano- und Mikro-Objekten, wie z.B. Bakterien und anderen Zellen, weit verbreitet. Dabei kommen oft Signalmoleküle als Informationsträger zum Einsatz, so dass ein natürliches molekulares Kommunikationssystem entsteht. Das Projekt bündelt die an der FAU vorhandene Expertise auf den Gebieten Elektrotechnik, Biologie, Materialwissenschaften, Mathematik und Nanomedizin, um – ausgehend von in der Natur vorkommenden Mechanismen und Prozessen – synthetische molekulare Kommunikationssysteme zu entwerfen und zu implementieren.

The project will investigate the performance limits of compressive sensing and propose practical algorithms that approach these performance limits closely.The project will focus on the regime of high compression ratios where L1-norm regularization is suboptimal.Compressive sensing will be investigated from the viewpoint of statistical physics and considered as a particular instance of a spin glass system.Both average distortion and minimax distortion will be addressed as objective functions (Hamiltonians).The analysis will rely on the replica method. Particular emphasis will be put on the implications of replica symmetry breaking.The main objectives of the project are:1) to find a system of saddle point equations that describe the replica symmetry breaking solution to the compressive sensing problem,2) to prove rigorous one-sided bounds for these solutions by adapting Guerra's arguments for the Sherrington-Kirkpatrick spin glass model to spin glass model of compressive sensing and, hereby, justifying the correctness of the replica method in compressive sensing,3) to numerically solve the system of saddle point equations, and 4) to determine which practical algorithms work well for compressive sensing at high compression ratios.

Ziel des Forschungsvorhabens ist die Verringerung des Energieverbrauchs von Funkübertragungssystemen. Gleichzeitig wird eine Steigerung der übertragbaren Datenrate angestrebt. Ein vielversprechender Ansatz hierzu sind Mehrantennensysteme mit einer Vielzahl von Antennenelementen. In der Fachwelt werden diese als "massive" Mehrantennensysteme bezeichnet.Massive Mehrantennensysteme ermöglichen eine drastische Verringerung der abgestrahlten Signalleistung. Die meisten zur Zeit diskutierten Systeme leiden unter einem nachteiligen Effekt, der gemeinhin als "Pilotsignalstörung" bezeichnet wird. Dieser Effekt entsteht durch die unvermeidliche Wiederverwendung von Pilotsignalen in Nachbarzellen und wurde von vielen Forschern für ein grundsätzliches Problem von massiven Mehrantennensystemen gehalten. In jüngster Zeit haben einige der Antragsteller eine auf Singulärwertzerlegung und leistungsbezogenen Weiterreichverfahren basierende Methode skizziert, die es ermöglicht das Problem der Pilotsignalstörung zu umgehen, und diese Methode "Pilotsignalentstörung" genannt. Erste theoretische Studien für die Aufwärtsstrecke lassen erkennen, dass es sich um eine sehr leistungsfähige Methode handelt, und dass Pilotsignalstörungen kein grundsätzliches Problem darstellen, sondern durch nichtlineare Kanalschätzung umgangen werden können.In diesem Projekt soll Pilotsignalentstörung genauer untersucht werden. Insbesondere soll untersucht werden, wie das Verfahren für die Abwärtsstrecke genutzt werden kann und welche Weiterreichverfahren passend sind. Weiterhin soll analysiert werden, wie viele Antennen das System benötigt, so dass Pilotsignalentstörung zuverlässig funktioniert.Besonderer Wert soll auf eine effiziente praktische Implementierung gelegt werden.