Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Leistungsschub für drahtlose Netzwerke

12.03.2008
ETH-Forschern ist es mittels Mehrfachantennen-Technik gelungen, die Übertragungsraten von konventionellen drahtlosen Netzwerken von bisher 54 Megabit pro Sekunde (Mbps) auf 216 Mbps zu vervierfachen. Die erfolgreichen Tests mit mehreren Benutzern erfolgten im Rahmen eines von der EU finanzierten Forschungsprojekts.

Die Theorie der Informationsübertragung sagt aus, dass bei der drahtlosen Kommunikation innerhalb eines bestimmten Frequenzbands nur eine limitierte Menge an Daten übermittelt werden kann. Seit dem Aufzeigen dieser Grenzen vor 60 Jahren versucht man die von der Physik vorgegebenen Limiten möglichst effizient zu erreichen.

Angesichts der wachsenden Bedeutung von Mobiltelefonnetzen und WLAN-Verbindungen suchen Wissenschaftler nach neuen Wegen, mehr Daten zu übertragen als bisher möglich war - denn Übertragungskapazitäten sind ein knappes und daher auch kostbares Gut.

Botschaften aus dem Stimmengewirr

... mehr zu:
»MIMO-Technik

Dank der so genannten MIMO-Technik ist es möglich, mehrere Sender und Empfänger im gleichen Frequenzband gleichzeitig miteinander kommunizieren zu lassen. MIMO steht für "Multiple Input Multiple Output". Sende- und Empfangsgerät verfügen über mehrere Antennen. "Es ist, als ob mehrere Menschen gleichzeitig mit mehreren anderen Menschen sprechen würden", erläutert Helmut Bölcskei, Professor am Institut für Kommunikationstechnik der ETH Zürich, das Prinzip. "Auf den ersten Blick scheint es zwar, dass jeder Zuhörer nur ein unverständliches Stimmengewirr wahrnimmt. Wenn die Zuhörer aber das Stimmengewirr geschickt kombinieren, können sie die ursprünglichen Botschaften herausfiltern." Übertragen auf die drahtlose Kommunikation heisst dies nun, dass man so bedeutend mehr Informationen übermitteln kann als mit bestehenden Verfahren.

Praxistauglichkeit bewiesen

Bereits vor mehr als drei Jahren hatten die ETH-Forscher in einer ähnlichen Versuchsanlage den Beweis erbracht, dass die MIMO-Technik funktioniert - allerdings damals mit lediglich einem Nutzer. Bis vor kurzem blieb jedoch unklar, ob und wie die Kapazitätsgewinne auch in komplexen Netzwerken mit mehreren Nutzern umgesetzt werden können. Dies herauszufinden ist das Ziel des europäischen Forschungsprojekts "MASCOT" (Multiple-Access Space-Time Coding Testbed), an dem die ETH Zürich mit dem Institut für Kommunikationstechnik und dem Institut für Integrierte Systeme beteiligt ist. Zu diesem Zweck wurde der an diesen beiden Instituten entwickelte Prototyp erweitert.

Die Zürcher Forscher konnten sowohl theoretisch als auch anhand Ihrer Testanlage erstmals zeigen, dass das Prinzip der Mehrfachantennen-Systeme tatsächlich für den Einsatz in komplexen drahtlosen Netzwerken praxistauglich ist. Dabei gelang es ihnen, ein kompaktes Mehrnutzersystem mit gegenwärtig drei Stationen im Labormassstab zu bauen, in dem jede Station über vier Antennen sendet oder empfängt. Damit konnte für jeden der drei Nutzer eine Ausnützung des Frequenzbereichs erreicht werden, die im Vergleich zu heutigen WLAN-Netzwerken bis zu vier Mal höher liegt.

Bereit für WLAN-Anwendungen

Ein Kernpunkt des Forschungsprojekts war die Entwicklung von Verfahren zur Decodierung der Signale, welche das Signalgewirr im Empfänger im Hinblick auf eine praktische Realisierung möglichst effizient entflechten können. Dabei sahen sich die Forscher mit gegensätzlichen Anforderungen konfrontiert: Je mehr Antennen und Teilnehmer das System besitzt, desto mehr Daten können im Prinzip übermittelt werden, desto anspruchsvoller ist aber auch die Decodierung. Da die Antennen in Geräte eingebaut werden sollen, die kostengünstig herzustellen sind, müssen die Signale mit einem möglichst preiswerten, d.h. kleinen Chip decodiert werden. Je kleiner der Chip ist, desto weniger Rechenleistung steht jedoch zur Verfügung.

Dank eines tieferen Verständnisses der theoretischen Grundlagen von Mehrfachantennen-Systemen konnten die Forscher leistungsfähige Decodier-Algorithmen entwickeln, welche wesentlich weniger Chipfläche beanspruchen. Die an der ETH Zürich entwickelten Empfänger sind heute so effizient, dass die neue MIMO-Technik ohne weiteres in handelsübliche Laptops und WLAN-Stationen eingebaut werden könnte.

Bei Mobiltelefonen dürfte es noch etwas länger dauern, bis die MIMO-Technik zum Einsatz kommt, denn die bisher verfügbaren Antennen müssen für eine zuverlässige Datenübertragung einen gewissen Abstand haben. Man ist daher noch auf die Entwicklung verbesserter Antennen angewiesen.

Weitere Informationen:

Prof. Helmut Bölcskei
Institut für Kommunikationstechnik
Telefon +41 (0)44 632 34 33
boelcskei@nari.ee.ethz.ch
Dr. Norbert Felber
Institut für Integrierte Systeme
Telefon +41 (0)44 632 52 42
felber@iis.ee.ethz.ch

Roman Klingler | idw
Weitere Informationen:
http://www.ethz.ch

Weitere Berichte zu: MIMO-Technik

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Energie und Elektrotechnik:

nachricht Gedruckte »in-situ« Perowskitsolarzellen – ressourcenschonend und lokal produzierbar
17.05.2018 | Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE

nachricht Ein elektronischer Rettungshund
17.05.2018 | Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETH Zürich)

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Energie und Elektrotechnik >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Vielseitige Nanokugeln: Forscher bauen künstliche Zellkompartimente als molekulare Werkstatt

Wie verleiht man Zellen neue Eigenschaften ohne ihren Stoffwechsel zu behindern? Ein Team der Technischen Universität München (TUM) und des Helmholtz Zentrums München veränderte Säugetierzellen so, dass sie künstliche Kompartimente bildeten, in denen räumlich abgesondert Reaktionen ablaufen konnten. Diese machten die Zellen tief im Gewebe sichtbar und mittels magnetischer Felder manipulierbar.

Prof. Gil Westmeyer, Professor für Molekulare Bildgebung an der TUM und Leiter einer Forschungsgruppe am Helmholtz Zentrum München, und sein Team haben dies...

Im Focus: LZH showcases laser material processing of tomorrow at the LASYS 2018

At the LASYS 2018, from June 5th to 7th, the Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) will be showcasing processes for the laser material processing of tomorrow in hall 4 at stand 4E75. With blown bomb shells the LZH will present first results of a research project on civil security.

At this year's LASYS, the LZH will exhibit light-based processes such as cutting, welding, ablation and structuring as well as additive manufacturing for...

Im Focus: Kosmische Ravioli und Spätzle

Die inneren Monde des Saturns sehen aus wie riesige Ravioli und Spätzle. Das enthüllten Bilder der Raumsonde Cassini. Nun konnten Forscher der Universität Bern erstmals zeigen, wie diese Monde entstanden sind. Die eigenartigen Formen sind eine natürliche Folge von Zusammenstössen zwischen kleinen Monden ähnlicher Grösse, wie Computersimulationen demonstrieren.

Als Martin Rubin, Astrophysiker an der Universität Bern, die Bilder der Saturnmonde Pan und Atlas im Internet sah, war er verblüfft. Die Nahaufnahmen der...

Im Focus: Self-illuminating pixels for a new display generation

There are videos on the internet that can make one marvel at technology. For example, a smartphone is casually bent around the arm or a thin-film display is rolled in all directions and with almost every diameter. From the user's point of view, this looks fantastic. From a professional point of view, however, the question arises: Is that already possible?

At Display Week 2018, scientists from the Fraunhofer Institute for Applied Polymer Research IAP will be demonstrating today’s technological possibilities and...

Im Focus: Raumschrott im Fokus

Das Astronomische Institut der Universität Bern (AIUB) hat sein Observatorium in Zimmerwald um zwei zusätzliche Kuppelbauten erweitert sowie eine Kuppel erneuert. Damit stehen nun sechs vollautomatisierte Teleskope zur Himmelsüberwachung zur Verfügung – insbesondere zur Detektion und Katalogisierung von Raumschrott. Unter dem Namen «Swiss Optical Ground Station and Geodynamics Observatory» erhält die Forschungsstation damit eine noch grössere internationale Bedeutung.

Am Nachmittag des 10. Februars 2009 stiess über Sibirien in einer Höhe von rund 800 Kilometern der aktive Telefoniesatellit Iridium 33 mit dem ausgedienten...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

22. Business Forum Qualität: Vom Smart Device bis zum Digital Twin

22.05.2018 | Veranstaltungen

48V im Fokus!

21.05.2018 | Veranstaltungen

„Data Science“ – Theorie und Anwendung: Internationale Tagung unter Leitung der Uni Paderborn

18.05.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Vielseitige Nanokugeln: Forscher bauen künstliche Zellkompartimente als molekulare Werkstatt

22.05.2018 | Biowissenschaften Chemie

Mikroskopie der Zukunft

22.05.2018 | Medizintechnik

Designerzellen: Künstliches Enzym kann Genschalter betätigen

22.05.2018 | Biowissenschaften Chemie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics