How Much Do Downlink Pilots Improve Cell-Free Massive MIMO?

In this paper, we analyze the benefits of including downlink pilots in a cell-free massive MIMO system. We derive an approximate per-user achievable downlink rate for conjugate beamforming processing, which takes into account both uplink and downlink channel estimation errors, and power control. A performance comparison is carried out, in terms of per-user net throughput, considering cell-free massive MIMO operation with and without downlink training, for different network densities. We take also into account the performance improvement provided by max-min fairness power control in the downlink. Numerical results show that, exploiting downlink pilots, the performance can be considerably improved in low density networks over the conventional scheme where the users rely on statistical channel knowledge only. In high density networks, performance improvements are moderate.Comment: 7 pages, 5 figures. IEEE Global Communications Conference 2016 (GLOBECOM). Accepte

Downlink Training in Cell-Free Massive MIMO: A Blessing in Disguise

Cell-free Massive MIMO (multiple-input multiple-output) refers to a distributed Massive MIMO system where all the access points (APs) cooperate to coherently serve all the user equipments (UEs), suppress inter-cell interference and mitigate the multiuser interference. Recent works demonstrated that, unlike co-located Massive MIMO, the \textit{channel hardening} is, in general, less pronounced in cell-free Massive MIMO, thus there is much to benefit from estimating the downlink channel. In this study, we investigate the gain introduced by the downlink beamforming training, extending the previously proposed analysis to non-orthogonal uplink and downlink pilots. Assuming single-antenna APs, conjugate beamforming and independent Rayleigh fading channel, we derive a closed-form expression for the per-user achievable downlink rate that addresses channel estimation errors and pilot contamination both at the AP and UE side. The performance evaluation includes max-min fairness power control, greedy pilot assignment methods, and a comparison between achievable rates obtained from different capacity-bounding techniques. Numerical results show that downlink beamforming training, although increases pilot overhead and introduces additional pilot contamination, improves significantly the achievable downlink rate. Even for large number of APs, it is not fully efficient for the UE relying on the statistical channel state information for data decoding.Comment: Published in IEEE Transactions on Wireless Communications on August 14, 2019. {\copyright} 2019 IEEE. Personal use of this material is permitted. Permission from IEEE must be obtained for all other use

Ubiquitous Cell-Free Massive MIMO Communications

Since the first cellular networks were trialled in the 1970s, we have witnessed an incredible wireless revolution. From 1G to 4G, the massive traffic growth has been managed by a combination of wider bandwidths, refined radio interfaces, and network densification, namely increasing the number of antennas per site. Due its cost-efficiency, the latter has contributed the most. Massive MIMO (multiple-input multiple-output) is a key 5G technology that uses massive antenna arrays to provide a very high beamforming gain and spatially multiplexing of users, and hence, increases the spectral and energy efficiency. It constitutes a centralized solution to densify a network, and its performance is limited by the inter-cell interference inherent in its cell-centric design. Conversely, ubiquitous cell-free Massive MIMO refers to a distributed Massive MIMO system implementing coherent user-centric transmission to overcome the inter-cell interference limitation in cellular networks and provide additional macro-diversity. These features, combined with the system scalability inherent in the Massive MIMO design, distinguishes ubiquitous cell-free Massive MIMO from prior coordinated distributed wireless systems. In this article, we investigate the enormous potential of this promising technology while addressing practical deployment issues to deal with the increased back/front-hauling overhead deriving from the signal co-processing.Comment: Published in EURASIP Journal on Wireless Communications and Networking on August 5, 201

Soziologische und ökonomische Funktion von Grenzwerten – eine kurze Skizze

Neben der Bewahrung der olympischen Idee und der Organisation der Olympischen Spiele liegt die Vermarktung des Wettbewerbs im Aufgabenbereich des IOC. Hierbei wird jedoch nicht nur die sportliche Leistung im Wettkampf vermarktet, sondern ein komplementäres Gut, bestehend aus der sportlichen (Höchst-)Leistung und dem Glauben an die regelkonforme Erbringung dieser Leistung. Im Falle des Dopings besteht das Problem, dass der Regelbruch durch die Anwendung unerlaubter Substanzen vom Zuschauer der Wettbewerbe nicht unmittelbar erkannt werden kann, sondern frühestens nach der Auswertung der Dopingproben sichtbar wird. Doping führt somit in Bezug auf die Vermarktung des Kuppelproduktes (Leistung und ehrliche Leistungserbringung) zu einem periodenübergreifenden Problem. Der Beitrag betrachtet die daraus entstehenden Spannungen im IOC und wie diese auf Athleten- und Anbieterebene unter Wahrung der Einkommenschancen bewältigt werden. Im Detail wird untersucht, durch welche besonderen Vertrauenseigenschaften der olympische Sport gekennzeichnet ist, welche Funktion der Glaube an die Regeltreue der Leistung hat und wie dieser Glaube produziert wird, sowie welche Funktion dabei Grenzwerte haben. Im Anschluss daran wird ein Formalisierungsansatz vorgestellt, welcher versucht, die Nutzen maximierenden Entscheidungen der drei Interessengruppierungen im Kontext des olympischen Sports, nämlich Veranstalter, Athleten und Zuschauer, abzubilden. Hierbei wird der Nutzen, den die Zuschauer aus dem olympischen Sport ziehen, in den Fokus der Betrachtung gerückt. Der maximale Zuschauernutzen entsteht genau unter der Bedingung, dass wenige Dopingtests vorgenommen werden

The riddle of eastern tropical Pacific Ocean oxygen levels: the role of the supply by intermediate-depth waters

Observed oxygen minimum zones (OMZs) in the tropical Pacific Ocean are located above intermediate-depth waters (IDWs), defined here as the 500–1500 m water layer. Typical climate models do not represent IDW properties well and are characterized by OMZs that are too deep-reaching. We analyze the role of the IDW in the misrepresentation of oxygen levels in a heterogeneous subset of ocean models characterized by a horizontal resolution ranging from 0.1 to 2.8∘. First, we show that forcing the extratropical boundaries (30∘ S and N) to observed oxygen values results in a significant increase in oxygen levels in the intermediate eastern tropical region. Second, we highlight the fact that the Equatorial Intermediate Current System (EICS) is a key feature connecting the western and eastern part of the basin. Typical climate models lack in representing crucial aspects of this supply at intermediate depth, as the EICS is basically absent in models characterized by a resolution lower than 0.25∘. These two aspects add up to a “cascade of biases” that hampers the correct representation of oxygen levels at intermediate depth in the eastern tropical Pacific Ocean and potentially future OMZ projections

Korrelation verschiedener diagnostischer Modalitäten hinsichtlich der Detektion des Befallsmusters bei Chronisch Entzündlichen Darmerkrankungen – Verlaufsbeobachtungen bei einer populationsbasierten Kohorte

Hintergrund: In der Diagnostik von chronisch-entzündlichen Darmerkrankungen gibt es keinen einzelnen eindeutig festgelegten Goldstandard. Ziel dieser Studie ist es, die drei apparativen Säulen der CED-Diagnostik (makroskopische Befundung mittels endoskopischem Verfahren, histologische Beurteilung und radiologische Untersuchung mittels MRT) hinsichtlich ihrer Übereinstimmung zu überprüfen und eventuelle Korrelationen herauszuarbeiten. Da sowohl Daten zum Zeitpunkt der Erstdiagnose als auch im weiteren Verlauf gesammelt wurden, kann in dieser Arbeit das Befallsmuster der CED auch im Verlauf beurteilt werden. Außerdem werden mögliche Risikofaktoren in Bezug auf die Befallsprogression untersucht. Methoden: Alle Patienten, die in der Region Oberpfalz zwischen dem 1. Januar 2004 und dem 6. März 2010 mit der Erstdiagnose einer CED gemeldet und erfasst wurden, sind in diese Studie aufgenommen worden. Grundlage der hier zusammengetragenen Daten bilden standardisierte Fragebögen, die sowohl vom behandelnden Arzt als auch vom Patienten selbst zum Zeitpunkt der Erstdiagnose ausgefüllt wurden. Des Weiteren erfolgte die Datenerfassung der für diese Arbeit notwendigen Informationen mittels Überprüfung der Patientenakten am Universitätsklinikum Regensburg sowie der Erfassung der Daten von extern behandelten Patienten durch einen weiteren standardisierten Fragebogen. Dieser beinhaltete neben Informationen zum Befallsmuster zum Zeitpunkt der Erstdiagnose sowie im Verlauf auch Daten über mögliche Risikofaktoren und den sozialen und demografischen Hintergrund. Ergebnisse: Von den 482 CED-Patienten litten bei Erstdiagnose 297 an Morbus Crohn, 173 an Colitis ulcerosa und bei 12 wurde eine Colitis indeterminata diagnostiziert. Bei der Beurteilung der Übereinstimmung des Befallsmusters zum Zeitpunkt der Erstdiagnose zeigt sich bei MC-Patienten bei makroskopischem Befund als Goldstandard eine Sensitivität der histologischen Untersuchungsergebnisse von 94% vs. 67% Sensitivität der MR-Tomographie. Im Bereich des terminalen Ileums liegt die Sensitivität der MRT-Untersuchung mit 88% am höchsten. Bei der Spezifität ergibt sich ein Bild von 92% bei der histologischen Untersuchung vs. 95% bei der MR-Tomographie. Bei der Frage nach der Übereinstimmung zwischen allen drei Untersuchungstechniken ergibt sich ein Kappakoeffizient κ von 0,561 (p≤0,01). Bei CU-Patienten ergibt sich ein Übereinstimmungswert κ von 1,000 (p≤0,01). Zu einer Befallsmusteränderung im Sinne einer Progression kam es bei MC-Patienten in 16,8%, bei CU-Patienten in 9,7% der Fälle. Für MC zeigt sich kein nennenswert erhöhtes relatives Risiko für eine Veränderung des Befallsmusters durch einen der potentiellen Einflussfaktoren. Auch bei CU ist dies der Fall. Einzige Ausnahme ist ein Trend hinsichtlich eines protektiven Einflusses eines Nikotinkonsums bei CU-Patienten (RR 0.42, [0.07-2.55]), allerdings ist dieser Faktor nicht statistisch signifikant (p=0,26). Schlussfolgerung: Durch die gute Vergleichbarkeit sowohl der Patientencharakteristika als auch der Befallsmusterverteilung mit vielen anderen Studien eignet sich die Oberpfalzkohorte sehr gut, um die diagnostischen Methoden miteinander zu vergleichen und Befallsmusteränderungen im Verlauf und deren potentiellen Einflussfaktoren zu untersuchen. Die Daten dieser Studie zeigen, dass bei der Lokalisation des Befallsmusters die Übereinstimmung des makroskopischen und histologischen Untersuchungsergebnisses am größten ist. Die MRT-Untersuchung weist im Vergleich eine niedrige Sensitivität auf. Bei Befall im Bereich des terminalen Ileums kann sie jedoch eine sinnvolle Alternative darstellen, in anderen Abschnitten sind die makroskopische und histologische Diagnostik aber unerlässlich. Deshalb ist eine MRT-Untersuchung als alleinige diagnostische Methode bei der Erstdiagnose einer CED nicht geeignet, dient aber sicherlich als gute Ergänzung in einzelnen Segmenten wie dem terminalen Ileum. Zudem bleibt sie der Goldstandard bei der Bewertung endoskopisch nicht erreichbarer Regionen im Dünndarm. Risikofaktoren für die Progression einer CED scheinen sich durch unterschiedliche Studienergebnisse nicht eindeutig herauszustellen. Dies zeigt sich auch in dieser Arbeit. Eine Ausnahme scheint ein Trend hinsichtlich eines protektiven Einflusses von Nikotin bei der Progression der CU zu sein

Mesoscale atmosphere ocean coupling enhances the transfer of wind energy into the ocean

Although it is well established that the large-scale wind drives much of the world’s ocean circulation, the contribution of the wind energy input at mesoscales (10–200 km) remains poorly known. Here we use regional simulations with a coupled high-resolution atmosphere–ocean model of the South Atlantic, to show that mesoscale ocean features and, in particular, eddies can be energized by their thermodynamic interactions with the atmosphere. Owing to their sea-surface temperature anomalies affecting the wind field above them, the oceanic eddies in the presence of a large-scale wind gradient provide a mesoscale conduit for the transfer of energy into the ocean. Our simulations show that this pathway is responsible for up to 10% of the kinetic energy of the oceanic mesoscale eddy field in the South Atlantic. The conditions for this pathway to inject energy directly into the mesoscale prevail over much of the Southern Ocean north of the Polar Front

Self-Learning Detector for the Cell-Free Massive MIMO Uplink: The Line-of-Sight Case

The precoding in cell-free massive multiple-input multiple-output (MIMO) technology relies on accurate knowledge of channel responses between users (UEs) and access points (APs). Obtaining high-quality channel estimates in turn requires the path losses between pairs of UEs and APs to be known. These path losses may change rapidly especially in line-of-sight environments with moving blocking objects. A difficulty in the estimation of path losses is pilot contamination, that is, simultaneously transmitted pilots from different UEs that may add up destructively or constructively by chance, seriously affecting the estimation quality (and hence the eventual performance). A method for estimation of path losses, along with an accompanying pilot transmission scheme, is proposed that works for both Rayleigh fading and line-of-sight channels and that significantly improves performance over baseline state-of-the-art. The salient feature of the pilot transmission scheme is that pilots are structurally phase-rotated over different coherence blocks (according to a pre-determined function known to all parties), in order to create an effective statistical distribution of the received pilot signal that can be efficiently exploited by the proposed estimation algorithm.Comment: Paper accepted for presentation in IEEE SPAWC 2020 - 21st IEEE International Workshop on Signal Processing Advances in Wireless Communications. {\copyright} 2020 IEEE. Personal use of this material is permitted. Permission from IEEE must be obtained for all other use

Follow me … on the relationship between social media activities and market values in the German Bundesliga

Transfermarkt.de’s market value (transfermarkt value) is a topic that is discussed very often in sports economics. Based on existing literature, we assume that the Transfermarkt value is a function of different input parameters, such as player characteristics, player performance, player presentation and team performance. This paper analyzes the relationship between a player’s social media activity and his market value based on transfermarkt.de. Based on a dataset of 600 players from the German Bundesliga, we find that Instagram activity has a significant impact on a player’s market value. On the basis of this result, we discuss several implications for professional football players on the one hand and for clubs on the other. The paper opens up a new dimension of economic research in professional football, namely, the sport economic significance of social media

First step developing a early-warning system against corruption for sports associations

The business model of sports is based on trust, reputation and fairness. In recent years sports associations have often engaged in crime, corruption and non-compliance, which has damaged the reputation of sports. A professional compliance tool to counteract the loss of trust is still missing, an early-warning system for sports organisations could provide a solution. It simulates how they react to non-tolerable instances of corruption, doping or violations of competitive integrity. The aim of this article is to present the first step developing an early-warning system for sports associations. The approach of New Institutional Economics was chosen to be the theoretical framework to understand the characteristics of corrupt deals and from that identify indicators that uncover corruption at an early stage. To support the normative process of indicator finding a literature research and a case study were carried out. The results indicate that corrupt deals involve three phases and that the relationship between the corrupt partners is central. Regarding to the strong bonds in corrupt relationships a lack of term limitations, no rotation in leadership positions, missing systems of whistleblowing or insufficient transparency could be possible indicators for corruption and non-compliance in sports associations