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Um den steigenden Anforderungen an Durchsatz und Latenz nachzukommen, wird die zellulare Mobilfunkinfrastruktur in Zukunft um ein relativ dichtes Netz von einfachen drahtlosen Kommunikationsgeräten, den sogenannten Mini-Basisstationen oder Relais-Knoten, erweitert. Die Vorteile dieses Ansatzes sind im Einzelnen: die Relais-Knoten verursachen nur wenige Installations-, Betriebs- und Wartungskosten, benötigen keinen Festnetzzugang und können gegebenenfalls sogar ihre Energie aus der Umgebung beziehen. Die notwendigen Investitionskosten für die Performanzsteigerung werden somit, im Vergleich mit den rein zellularen Netzen, signifikant reduziert. In diesem Projekt werden Schlüsselkomponenten der Netzinformationstheorie, auf denen die Informationstechnologie für zellulare Mobilfunknetze mit kostengünstiger Relais-Infrastruktur aufbauen wird, entwickelt. Der wesentliche Beitrag des Projektes ist ein informationstheoretisch fundiertes Rahmenwerk, bestehend aus Performanzgrenzen, modernen Kodierungsverfahren und neuartigen Übertragungsstrategien. Unter der Annahme mehrerer Sende- und Empfangsantennen, werden unter Anderem Verfahren zum Interferenzmanagement, kooperativer Weitergabe und Multicast-Übertragung ausgearbeitet. Ferner werden die Aspekte der informationstheoretischen Sicherheit untersucht.
In order to satisfy the increasing demands with respect to throughput and latency, the infrastructure of the wireless cellular networks will be in future extended by adding a relatively high number of simple wireless devices, the so-called mini base stations or relay nodes. This approach has numerous advantages: the relay nodes incur only moderate costs for installing, operation and maintenance; they do not require access to the fixed-line backbone network and can be even self-powered by using energy harvesting. The investment expenses required to improve the network performance are thus significantly reduced when compared to the traditional cellular-only architecture. This project deals with the development of the key components of the network information theory, which will be the basis for the information technology in future cellular wireless networks with cost-efficient relay infrastructure. The essential contribution in the project is an information-theoretic framework, consisting of performance limits, modem coding schemes and novel transmission strategies. Assuming multiple transmit and receive antennas, the techniques devised in the course of the project include interference management, cooperative forwarding and multicast transmission. Moreover, the project investigates also the information-theoretic security and communication secrecy aspects.