Die stetig wachsende Nachfrage nach höherer Bandbreiten-Effizienz, Reichweite und Zuverlässigkeit sowie höheren Übertragungsraten in der dritten Generation (3G) und in zukünftigen Generationen von drahtlosen Kommunikationssystemen hat zu intensiver Forschung auf dem Gebiet der Mehr-Antennen-Kommunikation geführt. Des Weiteren hat sich kürzlich Orthogonal Frequency-Division Multiplexing (OFDM) als vorteilhafter Kandidat für zukünftige Mobilfunksysteme herauskristallisiert. Grund hierfür sind vorteilhafte Eigenschaften von ODFM, wie z.B., eine effiziente Nutzung der Bandbreite, eine Kanalentzerrung, sowie Robustheit gegenüber Mehrwegeausbreitung. Aufgrund dieser Tatsachen sind Multiple-Input-Multiple-Output (MIMO) Systeme in Verbindung mit ODFM viel versprechende Verfahren, die bereits in viele neue Mobilfunkstandards wie Long Term Evolution (LTE) und Worldwide interoperability for Microwave Access (WiMAX) aufgenommen wurden.

Space-Time Coding (STC) Verfahren sind in der Lage, die räumliche Diversität auszunutzen, die Mehr-Antennen-Systemen mit sich bringen. STC-Verfahren wurden außerdem mit MIMO-OFDM-Mobilfunksystemen kombiniert, um die Zuverlässigkeit und die Übertragungsrate gegenüber Einzel-Antennen-Systemen zu erhöhen. Insbesondere stellen die sogenannten Orthogonal Space-Time Block Codes (OSTBCs) eine beliebte Klasse von STC-Verfahren dar. Sie sind dafür bekannt, nicht nur den räumlichen Diversitäts-Gewinn zu maximieren, sondern auch einfache Dekodier-Verfahren zuzulassen. In den Genuss der von der Theorie versprochenen Vorzüge von orthogonal kodierten MIMO-OFDM-Systemen kommt man jedoch nur, wenn akkurate Kanalzustandsinformation (CSI) am Empfänger vorausgesetzt werden können. Ein Mangel an CSI am Emfpänger geht mit erheblichen Einbußen der Leistungsfähigkeit der MIMO-OFDM Systeme einher.

In der Praxis werden die Kenntnisse über den Übertragungskanal gewöhnlicherweise mit Hilfe übertragener Pilotsymbole erlangt, welche auf Kosten einer reduzierten Bandbreiteneffizienz und einer höheren Leistungsaufnahme der Nachrichtenübertragung beigefügt werden. Blinde Kanalschätzmethoden sind insbesondere deshalb von großem Interesse, da sie die zuvor genannten Nachteile vermeiden.

Der Schwerpunkt dieser Arbeit liegt auf der Entwicklung von Algorithmen zur blinden Kanalschätzung für orthogonal kodierte MIMO- und MIMO-OFDM Systeme.

Zunächst stellen wir ein neues Modell für orthogonal kodierte Einträger-MIMO-Systeme vor. Auf diesem Modell basierend beweisen wir eine spezielle Unterraumeigenschaft der vektorisierten Übertragungsfunktion des Kanals für Einträger-Systeme. Wir begründen damit eine blinde Kanalschätzmethode mit analytisch geschlossener Darstellung, welche sich direkt auf die einzelnen Subträger eines MIMO-OFDM Systems anwenden lässt. Zudem schlagen wir zwei Methode vor, mit der sich Mehrdeutigkeiten bei der Kanalschätzung vermeiden lassen.

Als nächstes verallgemeinern wir die spezielle Unterraumeigenschaft der vektorisierten Übertragungsfunktion für Einträger-Systeme auf Mehrträger-Systeme und schlagen für orthogonal raum-zeit-kodierte MIMO-OFDM Systeme einen blinden Kanalschätzer vor, der eine analytisch geschlossene Darstellung besitzt. Zudem leiten wir Bedingungen her, unter denen eine eindeutige Kanalschätzung möglich ist.

Danach entwickeln wir einen neuartigen Algorithmus für MIMO-OFDM Systeme mit OSTBCs, basierend auf semi-definiter Relaxierung (SDR). Wir zeigen, dass sich das nicht-konvexe Kanalschätzungsproblem als ein konvexes semi-definites Programm (SDP) approximieren lässt. Hierdurch kann das Kanalschätzungsproblem mit den modernen Methoden der konvexen Optimierung gelöst werden.

Schließlich entwickeln wir Algorithmen mit analytisch geschlossener Darstellung für die blinde Kanalschätzung, die auf den relaxierten Maximum Likelihood Empfänger und den Capon Empfänger basieren. Im Vergleich zu dem Algorithmus der auf der SDR-Technik basiert, weisen die beiden Algorithmen einen unterschiedlichen Kompromiss zwischen Leistungsfähigkeit und Komplexität auf.

Unter der Annahme einer zeitlichen Aufspreizung des Funkkanals unterhalb der Dauer eines OSTBC-OFDM Symbols ist es im Zeitbereich möglich, die Parameter aller Subträger zusammen zu schätzen. Dies erleichtert eine kohärente Datenverarbeitung über alle Subträger hinweg im Vergleich zu traditionellen Schätzmethoden, in denen die Subträger getrennt voneinander verarbeitet werden. Die vorgeschlagenen Kanalschätzmethoden bieten nicht nur einen erheblich reduzierten Rechenaufwand, sondern verbessern zudem auch noch die Genauigkeit der Schätzung.