Kanalschätzung, Demodulation und Kanalcodierung in einem FPGA-basierten OFDM-Funkübertragungssystem

Den Schwerpunkt dieser Arbeit bildet die Entwicklung eines OFDM-basierten Übertragungssystems und die Analyse der resultierenden Hardwarekomplexität. Aus dieser Analyse werden effiziente Algorithmen entworfen, die sich besonders einfach auf der jeweils betrachteten Hardware realisieren lassen. Eine geeignete Wahl des Systemkonzepts und der Systemparameter sowie eine hardwareeffiziente Implementierung führen so zu einem komplexitätsreduzierten OFDM-System ohne Beeinträchtigung der Systemperformance.

Die Herausforderungen bei der Entwicklung eines nachrichtentechnischen Übertragungssystems stecken zumeist in den Empfangskomponenten. Im Mittelpunkt der Betrachtungen stehen daher Techniken zur Kanalschätzung und -entzerrung, Demodulation und Kanalcodierung. Diese werden im Hinblick auf ihre Leistungsfähigkeit im Sinne der Bitfehlerrate (BER) als auch auf ihre Hardwarekomplexität untersucht.

Für eine kohärente Demodulation der verzerrten Signale benötigt der Empfänger zu jedem Zeitpunkt eine sehr präzise Kenntnis des Kanals in Form der Kanalübertragungsfunktion. Hierfür muss eine Pilotsymbol-basierte, blinde oder mehrdeutige Kanalschätzung durchgeführt werden, deren Ergebnis anschließend zur Kanalentzerrung verwendet wird. Zur Durchführung dieser Messung müssen Pilotsymbole in den Datenstrom eingefügt werden, die keine Informationen beinhalten und somit die Nutzdatenrate senken. Vor allem bei zeitvarianten Kanälen kann der Signalisierungs- und Berechnungsaufwand beträchtlich werden.