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 Wie Protonen durch eine Brennstoffzelle wandern
22.06.2017 | Empa - Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt

nachricht Omicron Diodenlaser mit höherer Ausgangsleistung und erweiterter Garantie
20.06.2017 | Omicron - Laserage Laserprodukte GmbH

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: Can we see monkeys from space? Emerging technologies to map biodiversity

An international team of scientists has proposed a new multi-disciplinary approach in which an array of new technologies will allow us to map biodiversity and the risks that wildlife is facing at the scale of whole landscapes. The findings are published in Nature Ecology and Evolution. This international research is led by the Kunming Institute of Zoology from China, University of East Anglia, University of Leicester and the Leibniz Institute for Zoo and Wildlife Research.

Using a combination of satellite and ground data, the team proposes that it is now possible to map biodiversity with an accuracy that has not been previously...

Im Focus: Klima-Satellit: Mit robuster Lasertechnik Methan auf der Spur

Hitzewellen in der Arktis, längere Vegetationsperioden in Europa, schwere Überschwemmungen in Westafrika – mit Hilfe des deutsch-französischen Satelliten MERLIN wollen Wissenschaftler ab 2021 die Emissionen des Treibhausgases Methan auf der Erde erforschen. Möglich macht das ein neues robustes Lasersystem des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnologie ILT in Aachen, das eine bisher unerreichte Messgenauigkeit erzielt.

Methan entsteht unter anderem bei Fäulnisprozessen. Es ist 25-mal wirksamer als das klimaschädliche Kohlendioxid, kommt in der Erdatmosphäre aber lange nicht...

Im Focus: Climate satellite: Tracking methane with robust laser technology

Heatwaves in the Arctic, longer periods of vegetation in Europe, severe floods in West Africa – starting in 2021, scientists want to explore the emissions of the greenhouse gas methane with the German-French satellite MERLIN. This is made possible by a new robust laser system of the Fraunhofer Institute for Laser Technology ILT in Aachen, which achieves unprecedented measurement accuracy.

Methane is primarily the result of the decomposition of organic matter. The gas has a 25 times greater warming potential than carbon dioxide, but is not as...

Im Focus: How protons move through a fuel cell

Hydrogen is regarded as the energy source of the future: It is produced with solar power and can be used to generate heat and electricity in fuel cells. Empa researchers have now succeeded in decoding the movement of hydrogen ions in crystals – a key step towards more efficient energy conversion in the hydrogen industry of tomorrow.

As charge carriers, electrons and ions play the leading role in electrochemical energy storage devices and converters such as batteries and fuel cells. Proton...

Im Focus: Die Schweiz in Pole-Position in der neuen ESA-Mission

Die Europäische Weltraumagentur ESA gab heute grünes Licht für die industrielle Produktion von PLATO, der grössten europäischen wissenschaftlichen Mission zu Exoplaneten. Partner dieser Mission sind die Universitäten Bern und Genf.

Die Europäische Weltraumagentur ESA lanciert heute PLATO (PLAnetary Transits and Oscillation of stars), die grösste europäische wissenschaftliche Mission zur...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Von Batterieforschung bis Optoelektronik

23.06.2017 | Veranstaltungen

10. HDT-Tagung: Elektrische Antriebstechnologie für Hybrid- und Elektrofahrzeuge

22.06.2017 | Veranstaltungen

„Fit für die Industrie 4.0“ – Tagung von Hochschule Darmstadt und Schader-Stiftung am 27. Juni

22.06.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Radioaktive Elemente in Cassiopeia A liefern Hinweise auf Neutrinos als Ursache der Supernova-Explosion

23.06.2017 | Physik Astronomie

Dünenökosysteme modellieren

23.06.2017 | Ökologie Umwelt- Naturschutz

Makro-Mikrowelle macht Leichtbau für Luft- und Raumfahrt effizienter

23.06.2017 | Materialwissenschaften