Publikationen

In this paper, we consider the channel estimation problem in sub-6 GHz uplink wideband multiple-input multiple-output (MIMO)-orthogonal frequency-division multiplexing (OFDM) communication systems, where a user equipment with a fully-digital beamforming structure is communicating with a base station having a hybrid analog-digital (HAD) beamforming structure. A novel channel estimation method called Sequential Alternating Least Squares Approximation (SALSA) is proposed by exploiting a hidden tensor structure in the uplink measurement matrix. Specifically, by showing that any MIMO channel matrix can be approximately decomposed into a summation of R factor matrices having a Kronecker structure, the uplink measurement matrix can be reshaped into a 3-way tensor admitting a Tucker decomposition. Exploiting the tensor structure, the MIMO channel matrix is estimated sequentially using an alternating least squares (ALS) method. Detailed simulation results are provided showing the effectiveness of the proposed SALSA method as compared to the classical least squares and linear minimum mean squared-error (LMMSE) methods.

Die dynamische Entwicklung neuer Technologien kann zur sukzessiven Ablösung bestehender Technologien und damit zu neuen Herausforderungen im Bereich der Zugkommunikation führen. Die im Zugfunkmodul von Funkwerk verwendete LDMOS-Technologie mit einer Drain-Source-Spannung von 12 V ist heute nicht mehr verfügbar, stattdessen haben sich neue LDMOS-Designs mit höheren Drain-Source -Spannungen durchgesetzt. Da das Funkmodul eine Betriebsspannung von 12 V hat, ist eine unmittelbare Implementierung neuer LDMOS-Verstärker nicht realisierbar. Daraus ergibt sich die Zielsetzung, alternative Lösungen zu finden. Eine mögliche Lösungsoption, die Forschungsgegenstand dieser Masterarbeit ist, besteht darin, die Drain-Source-Spannung des Verstärkers durch den Einsatz eines DC/DC-Wandlers zu erhöhen und im Funkmodul zu implementieren. Dies wurde unter Berücksichtigung der Anforderungen an ein GSM-R-Modul nach den Normen des European Telecommunications Standards Instituts (ETSI) untersucht und implementiert. Zur Umsetzung dieses Ansatzes wurden Auswahlkriterien basierend auf theoretischen Grundlagen definiert und der LDMOS-Verstärker BLP15M9S30 und der Aufwärtswandler LTC7804 als geeignet ausgewählt. Diese Bauteile wurden durch die konzipierten Messeinrichtungen zunächst einzeln und dann in der Zusammenschaltung näher analysiert und ausgewertet. Basierend auf diesen ermittelten Ergebnissen wurde daraufhin ein Versuchsmodul entwickelt. Zur Überprüfung der Konformität des entwickelten Versuchsmoduls mit den ETSI-Normen für ein Zugfunkmodul wurde eine Evaluierung des Versuchsmoduls hinsichtlich der HF-Parameter und der Störaussendung durchgeführt. Die Ergebnisse dieser Untersuchung haben die Erkenntnisse geliefert, dass durch die gezielten Implementierungsmaßnahmen im Zusammenhang mit einem DC/DC-Wandler-Konzept die Umsetzung dieses Vorhabens erfolgreich realisiert werden kann. Der Einsatz eines Aufwärtswandlers ermöglicht damit die Anwendung eines Verstärkers, basierend auf LDMOS-Technologie unabhängig von der Eingangsbetriebsspannung in Neu- und Weiterentwicklungen, insbesondere dann, wenn die bisher verwendeten Verstärker aus diversen Gründen nicht mehr verfügbar oder einsetzbar sind.

Due to the low signal power of global navigation satellite signals, the receivers are prone to radio frequency interference. Employing multi-antenna arrays is one method to mitigate such effects, by incorporating spatial processing techniques. The large size of the uniform rectangular arrays prevents their use in applications where installation space is limited. Therefore, we proposed a new approach, namely to split one full array into a number of smaller, spatially distributed, sub-arrays to reduce their size and exploit available installation spaces. This concept challenges the distribution of the local oscillator and calibration signals to the respective sub-arrays. This paper compares qualitatively different design concepts for a satellite navigation receiver with two two-element sub-arrays, installed multiple wavelengths apart from each other, in support of establishing an optimal choice for our intended applications in the automotive sector in terms of electrical performance and required hardware and software efforts. In general, weighing the pros and cons of the different concepts, as discussed in the paper, will assist in optimizing the system design approach for a specific application.

Für das Design von supraleitenden quanteninformationsverarbeitenden Schaltungen ist es notwendig, deren Verhalten im Frequenzbereich zu betrachten. Aus dazu recherchierten Methoden konnte ein Modell ausgewählt werden, mit dem das Verhalten von Josephson-Kontakten für verschiedene Parametrierungen untersucht wurde. Dieses Modell lieferte eine Impedanzbeschreibung des Josephson-Kontakts. Im Rahmen der Parameterbetrachtung ist eine Variation des Signalstroms und der Signalfrequenz über dem Speisestrom durchgeführt worden, wobei die Signalfrequenz beziehungsweise der Signalstrom konstant gehalten wurde. Es ist eine Frequenzbeschreibung synthetisiert worden, mit der es möglich war, die Signalfrequenz sowie die Reaktanz des Josephson-Kontaktes in Abhängigkeit von dessen Widerstand und dem entsprechenden Signalstrom für einen festen Speisestrom zu betrachten. Aus den gewonnenen Erkenntnissen konnten Rückschlüsse auf das Frequenzverhalten von Josephson-Kontakten für verschiedene Parametrisierungen gezogen werden. Somit war es möglich eine direkte Frequenzbetrachtung für den Josephson-Kontakt zu erreichen. Damit ist eine Alternative zur derzeitig verwendeten Kurzzeitfouriertransformation für die Frequenzbetrachtung von Josephson-Kontakten aufgezeigt worden, die das Potenzial hat diese zu verdrängen, da diese nicht signalverändernd ist. Mit dieser Arbeit war es weiterhin möglich, die Methodik der direkten Frequenzbetrachtung von Josephson-Kontakte aus dem Jahr 1980 in den aktuellen Forschungskontext zu setzen. Diese Arbeit lieferte eine Beschreibung zur Bestimmung einer verwendbaren Signalfrequenz in Abhängigkeit einer wählbaren Parametrisierung. Die Beschreibung kann als Designwerkzeug dienen und auf diese Weise den Schaltungsentwurf von quanteninformationsverarbeitenden Schaltungen nachhaltig verändern.

The integration of dynamic time-division-duplexing (DTDD) and reconfigurable intelligent surfaces (RISs) has been proposed as a solution to meet the small cells traffic fluctuations and to tune the wireless propagation channels in real-time. The most critical problem of an RIS-aided DTDD system is cross-link interference. Therefore, in this paper we jointly optimize the base stations transmit precoders and the RIS reflection vector to maximize the sum signal-to leakage-plus-noise ratio (SLNR), with the objective of improving communication efficiency while reducing the impact of cross-link interference. Our numerical results demonstrate a significant performance improvement using the proposed method as compared to some baseline schemes.