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SAFARI: Scalable architecture for advanced radio infrastructures. Abschlussbericht

Laufzeit des Vorhabens: 01.03.2011 - 28.02.2013
 
: Wieruch, D.; Holfeld, B.; Wirth, T.

:
Fulltext (PDF; )

Berlin: Fraunhofer HHI, 2013, 22 pp.
Bundesministerium für Bildung und Forschung BMBF
16BU1100
German
Report, Electronic Publication
Fraunhofer HHI ()

Abstract
Im Fokus des Verbundvorhabens SAFARI stand die Erforschung von Plattformen für die Verarbeitung von Basisbandsignalen zukünftiger LTE / LTE-Advanced Mobilfunksysteme. Zentraler Bestandteil von SAFARI war der Aufbau einer Hardwareplattform für den Einsatz in Demonstratoren und Prototypen. Diese Hardwareplattform kann zur Untersuchung von Schlüsselmechanismen von Systemen der vierten (4G) bzw. fünften Mobilfunkgeneration (5G) eingesetzt werden und zielt insbesondere auf die Infrastruktur von Funkzugangsnetzen ab. Durch die langjährige Erfahrung des Heinrich-Hertz-Instituts beim Aufbau von Mobilfunk-Demonstratoren und -Prototypen bestand die Aufgabe darin, die Anforderungsanalyse für das umzusetzende Hardware-Konzept zu unterstützen. Hierbei galt es die Anzahl und Art der Signalverarbeitungsprozessoren (DSPs) festzulegen, sowie bei der Auswahl der Schnittstellen zu höheren Protokollschichten und zur Hochfrequenztechnik zu unterstützen. Bei den Schnittstellen handelt es sich zum einen um hochratige Gigabit-Verbindungen zur Echtzeitübertragung von digitalen I/Q-Signalen zur Hochfrequenztechnik und zum anderen Verbindungen zur Anbindung höherer Protokollschichten, z.B. verteilte Medium Access (MAC) Schichten. Die dabei auftretenden Latenzzeiten dürfen höchstens einige Mikrosekunden betragen. Weiterhin unterstützte das HHI bei der Auswahl des Formfaktors für das Hardware-Board. Die Auswahl eines geeigneten Formfaktors erhöht den Einsatzbereich sowie die Skalierbarkeit der Hardwarearchitektur und kennzeichnet damit die Nachhaltigkeit der verwendeten Plattform. In den Forschungsaspekten des Teilvorhabens sollten vom HHI neue Konzepte und Algorithmen für das Radio Ressource Management (RRM) kleiner Mobilfunkzellen, sogenannter Small Cells (SCs), untersucht werden. Weiterhin sollten diese RRM Algorithmen für ein koordiniertes und kooperierendes Ressourcenmanagement auf Systemebene implementiert und bewertet werden. Das RRM regelt insbesondere die Zuweisung von Zeit-, Frequenz-, und Antennenressourcen an eine Gruppe von Mobilfunkteilnehmern und stellt somit ein multi-dimensionales Optimierungsproblem dar. Hierbei steigt die Komplexität des Problems mit der Anzahl der Teilnehmer, der Dienstgüteanforderungen auf Applikationsebene, sowie den Interferenzbedingungen des jeweiligen Anwendungsszenarios. Insbesondere die Einführung vieler kleiner Mobilfunkzellen in zellulare Mobilfunkarchitekturen mit üblichen leistungsstarken Macro-Basisstationen kann zu herausfordernden Aufgaben für die Optimierung von Mobilfunkressourcen werden. Da benachbarte LTE-Systeme und Small Cells (SCs) mit der gleichen Trägerfrequenz übertragen, sind großflächig ausgebaute zellulare LTE-Systeme insbesondere interferenzbegrenzt. Zur Untersuchung von realistischen Mobilfunkszenarien mit unterschiedlichen Zellgrößen, sollten im Rahmen von SAFARI realistische Mobilfunkszenarien mit Hilfe von statistischen Modellen erstellt werden. Weiterhin sollten RRM Algorithmen in diesen interferenzbegrenzten Szenarien untersucht und charakterisiert werden. Hierzu mussten Indikatoren zur Leistungsbewertung, sogenannte Key Performance Indicators (KPIs), definiert werden. Die RRM Algorithmen wurden auf System-Level Ebene prototypisch implementiert und bzgl. der festgelegten KPIs evaluiert. Abschließend sollten ausgewählte Algorithmen auf dem Demonstratorsystem integriert und Schlüsselfunktionen demonstriert werden. Hierzu sollte die aus dem Small Cell Forum bekannte Programmierschnittstelle (FAPI) verwendet werden.

: http://publica.fraunhofer.de/documents/N-310475.html