Low Latency Systems unter dem endlichen Blocklängen-Regime: Performance Modeling und Optimierung

  Urheberrecht: © ISEK An example to show the performance difference between a long latency/blocklength scenario and a short latency/blocklength scenario. In a multi-node network, a node with a good position in general can act as a relay assisting the transmissions for the sou

Eine geringe Latenzzeit ist eines der Hauptanliegen bei der Entwicklung zukünftiger drahtloser Netzwerke. Insbesondere die Kommunikationsforschung ist immer mehr daran interessiert, dass drahtlose Verbindungen latenzkritischen Datenverkehr übertragen können, der für z.B. haptisches Feedback in der virtuellen und erweiterten Realität, E-Health, autonomes Fahren, industrielle Steuerungsanwendungen und physikalische Cyber-Systeme relevant ist.

Unter diesen Szenarien mit geringer Latenzzeit sind die Codierungsblocklängen der drahtlosen Übertragung recht kurz. Allgemein ist bekannt, dass bei kurzen Blocklängen die Dekodierung aufgrund von Rauscheffekten scheitern kann, da der Rauschprozess nicht über eine beliebig große Anzahl von Codierblöcken gemittelt werden kann. Daher ist es wichtig, die Kommunikationsleistung von Netzwerken mit niedriger Latenzzeit im endlichen Blocklängenbereich zu analysieren.

In diesem Projekt entwickeln wir zunächst ein informationstheoretisches Modell zur Charakterisierung der grundsätzlichen Zuverlässigkeits- und Codierratengrenzen zukünftiger Funknetzwerke mit niedrigen Latenzzeiten sowie der Zufälligkeit der Funkkanäle, bei der verschiedene Annahmen über die Kanalzustandsinformationen getroffen werden. Auf der Grundlage des gewonnenen analytischen Modells liefern wir anschließend ein optimales Systemdesign, um die im ersten Schritt prognostizierte Leistung praktisch zu erreichen, wobei eine optimale Planung und Ressourcenallokation berücksichtigt wird.