From a signal processing for communications perspective, three fundamental transceiver design components are the channel precoder, the channel estimator, and the channel equalizer. The optimal design of these blocks is typically formulated as an optimization problem with a certain objective function, and a given constraint set. However, besides the objective function and the constraint set, their optimal design crucially depends upon the adopted system model and the assumed system state. While, optimization under a perfect knowledge of these underlying parameters (system model and state) is relatively straight forward and well explored, the optimization under their imperfect (partial or uncertain) knowledge is more involved and cumbersome. Intuitively, the central question that arises here is: should we fully trust the available imperfect knowledge of the underlying parameters, should we just ignore it, or should we go for an "intermediate" approach? In this work, we explore the concept of minimax robustness, that falls under the generic framework of deterministic optimization under uncertainty, for the aforementioned design problems under an imperfect knowledge of the underlying parameters. First, we present the design of a minimax robust precoder under an uncertain knowledge of the transmission channel. Here we pursue the minimax optimization with a novel uncertainty class that aims to reduce the conservativeness of the existing minimax robust precoder designs. Second, we discuss the design of a generic apriori information aware channel equalizer that is robust against uncertainty in the knowledge of the transmission channel as well as the interference and noise correlations. Third, we investigate the problem of pilot assisted channel estimation, and design a minimax robust channel estimator, once only a partial knowledge about channel correlations is available. Thus, this thesis deals with three crucial design problems from a signal processing for communications perspective, and attempts to answer the fundamental question of how to handle the presence of uncertainty about the design parameters in the respective optimization problem formulations.    «

From a signal processing for communications perspective, three fundamental transceiver design components are the channel precoder, the channel estimator, and the channel equalizer. The optimal design of these blocks is typically formulated as an optimization problem with a certain objective function, and a given constraint set. However, besides the objective function and the constraint set, their optimal design crucially depends upon the adopted system model and the assumed system state. While,...    »

Aus Sicht der Signalverarbeitung sind die wesentlichen technischen Komponenten einer Kommunikationsverbindung die Kanalschätzung und die Entzerrungseinrichtungen am Ein- und Ausgang des Übertragungskanals. Der optimale Entwurf dieser Komponenten kann in Form einer mathematischen Optimierungsaufgabe mit Nebenbedingungen formuliert werden. Eine wesentliche Rolle bei der Lösung des Entwurfsproblems spielt die Kenntnis zuverlässiger Modellparameterwerte. In der vorliegenden Arbeit wurde der in der Fachliteratur unter dem Begriff Minimax-Robustheit bekannte Ansatz zur Lösung von Optimierungsaufgaben mit unsicheren Modellparametern aufgegriffen und anwendungsspezifisch erweitert. Dabei wurde unter der Annahme erwartungstreuer Kanalschätzer eine Vorverzerrungsmethode vorgeschlagen, die sich trotz gewünschter Robustheit insgesamt weniger konservativ und damit leistungsfähiger als bisher bekannte Ansätze erweist. Eine weitere Anwendung betrifft den Entwurf iterativer Empfänger, insbesondere im Hinblick auf die Bestimmung so genannter a priori Information auf der Basis einer unsicheren Schätzung von Kanalzustandsinformationen und den statistischen Momenten zweiter Ordnung der auftretenden Interferenz- und Rauschprozesse. Als dritte Aufgabe wird die Kanalzustandsschätzung selbst behandelt und hierfür ein referenzdatenbasierter Kanalschätzer für zeit- und frequenzselektive Übertragungskanäle vorgeschlagen. Dessen robuste Merkmale erlauben auch bei nur wenigen Referenzdaten eine hochwertige Schätzung sowie Interpolation des Übertragungskanals.    «

Aus Sicht der Signalverarbeitung sind die wesentlichen technischen Komponenten einer Kommunikationsverbindung die Kanalschätzung und die Entzerrungseinrichtungen am Ein- und Ausgang des Übertragungskanals. Der optimale Entwurf dieser Komponenten kann in Form einer mathematischen Optimierungsaufgabe mit Nebenbedingungen formuliert werden. Eine wesentliche Rolle bei der Lösung des Entwurfsproblems spielt die Kenntnis zuverlässiger Modellparameterwerte. In der vorliegenden Arbeit wurde der in der F...    »