Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Turbomotor der Informationstechnik

06.04.2006


Niedrige Leistungsabstrahlung, sichere Datenübertragung und verbesserte Übertragungsqualitäten. Das sind die Forderungen der Anwender an den modernen Mobilfunk. Welche Schlüsselfunktion in diesem Szenario der effektiven Kanalcodierung zukommt, wurde auf der Tagung „Turbo-Coding“ 2006 deutlich, zu der die Informationstechnische Gesellschaft im VDE (ITG )rund 300 internationale Experten aus 34 Ländern nach München eingeladen hatte.


Selbst ein Genie wie Leonardo da Vinci hatte sich einst die Zähne daran ausgebissen: Die Rede ist von der „Quadratur des Kreises“ mit der Aufgabenstellung, mittels Lineal und Zirkel ein Quadrat mit derselben Fläche eines gegebenen Kreisels zu konstruieren. Die erst im Jahre 1882 nachgewiesene Unmöglichkeit des Vorhabens, das zuvor Generationen von Mathematikern beschäftigte, hat das Bonmot bekannt gemacht. Heute gilt es allgemein als Synonym für Anforderungen, die von vornherein als aussichtslos eingestuft werden.

Auch Kommunikationstechniker bedienen sich bisweilen der Metapher. Das gilt zum Beispiel für die Aufgabenstellung, den Kommunikationsverkehr mit Merkmalen auszustatten, die sich offensichtlich im Widerspruch befinden. So soll die Mobilkommunikation einerseits in der Lage sein, eine nahezu fehlerlose drahtlose Datenübertragung zwischen zwei Teilnehmern zu gewährleisten, wobei die Anforderungen an die Datenrate immer höher werden. Andererseits wird erwartet, dass der Leistungsverbrauch der mobilen Endgeräte auf ein Minimum reduziert wird.


Im Gegensatz zu Leonardo´s grundlegendem Problem hat die Natur beim Mobilfunk zumindest ein Hintertürchen offen gelassen. Dieses basiert auf einem besonderen Verfahren der Kanalcodierung, der so genannten Turbo-Codierung. Das Verfahren wurde 1993 von den französischen Wissenschaftlern Prof. Claude Berrou und Prof. Alain Glavieux entdeckt, die an Hand von Vorarbeiten, die Prof. Dr. Joachim Hagenauer vom Lehrstuhl für Nachrichtentechnik der Technischen Universität München geleistet hatte, auf die neue Klasse von Codes stießen.

Wie die Themen der Tagung zeigen, kommt die Turbo-Codierung heute in vielen Bereichen der Kommunikationstechnik zum Einsatz. Das gilt für UMTS, WLAN und WiMax ebenso wie für den Satellitenrundfunk, DVB und Raumsonden. „Auch die Fortschritte beim Handy TV wären ohne Turbo-Codierung nicht vorstellbar“, unterstreicht Hagenauer.

Claude Shannon gilt als „Albert Einstein“ der Informationstechnik

Das Fundament für effiziente Kanalcodierungen lieferte die im Jahre 1948 durch den amerikanischen Forscher Claude Shannon, einem entfernten Verwandten von Thomas Edison, begründete Informationstheorie. So bewies Shannon, dass es ähnlich wie beim absoluten Nullpunkt oder der Lichtgeschwindigkeit eine absolute Grenze der Informationsübertragung gibt. Danach benötigt ein Mobilfunkempfänger im günstigsten Fall eine Energie von etwa 10-21 WS (Joule), um ein Bit fehlerfrei zu empfangen. Von dieser fortan als „Shannon-Grenze“ bezeichneten Schallmauer waren die Kommunikationstechniker bis 1993 um den Faktor 10 bis 100 entfernt. Mit Hilfe von Turbo-Codes ist es jedoch möglich, sich der Shannon-Grenze bis auf den Faktor 1.5 bis 2 zu nähern.

In einem Turbo-Empfänger werden zwischen zwei Empfängerstufen Informationen ausgetauscht, ähnlich wie bei einem Turbomotor Energie zwischen dem Motor und dem Kompressor ausgetauscht wird. Zu diesem Zweck werden zwei unabhängige Kanal-Codes miteinander verkettet und im Decoder alternierend ausgewertet. Der Gewinn des einen Decoders dient dem anderen als a-priori Information. Durch iteratives Aufrufen der Decoder können beide fortwährend von dem verbesserten Wissen des jeweils anderen profitieren und somit die Gesamtqualität deutlich erhöhen.

Überzeugender Beweis für die Innovationskraft der europäischen Forschung

Den Erfindern Hagenauer, Berrou und Glavieux wurden für ihre mehrfach durch Patente abgesicherten Erfindungen vom „Institute of Electrical and Electronics Engineers“ IEEE (USA) die weltweit höchsten informationstechnischen Auszeichnungen verliehen. Dieser Erfolg demonstriert auch die Innovationskraft der europäischen Forschung in einer sonst durch Amerika und Asien dominierten Technologie.

Rolf Froböse | Rolf Froböse
Weitere Informationen:
http://www.vde.com

Weitere Berichte zu: Decoder Kanalcodierung Turbo-Codierung Turbomotor

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Informationstechnologie:

nachricht Brain-Computer-Interface: Wenn der Computer uns intuitiv versteht
18.01.2017 | Technische Universität Berlin

nachricht »Lernlabor Cybersicherheit« startet in Weiden i. d. Oberpfalz
12.01.2017 | Fraunhofer-Gesellschaft

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Informationstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Erstmalig quantenoptischer Sensor im Weltraum getestet – mit einem Lasersystem aus Berlin

An Bord einer Höhenforschungsrakete wurde erstmals im Weltraum eine Wolke ultrakalter Atome erzeugt. Damit gelang der MAIUS-Mission der Nachweis, dass quantenoptische Sensoren auch in rauen Umgebungen wie dem Weltraum eingesetzt werden können – eine Voraussetzung, um fundamentale Fragen der Wissenschaft beantworten zu können und ein Innovationstreiber für alltägliche Anwendungen.

Gemäß dem Einstein’schen Äquivalenzprinzip werden alle Körper, unabhängig von ihren sonstigen Eigenschaften, gleich stark durch die Gravitationskraft...

Im Focus: Quantum optical sensor for the first time tested in space – with a laser system from Berlin

For the first time ever, a cloud of ultra-cold atoms has been successfully created in space on board of a sounding rocket. The MAIUS mission demonstrates that quantum optical sensors can be operated even in harsh environments like space – a prerequi-site for finding answers to the most challenging questions of fundamental physics and an important innovation driver for everyday applications.

According to Albert Einstein's Equivalence Principle, all bodies are accelerated at the same rate by the Earth's gravity, regardless of their properties. This...

Im Focus: Mikrobe des Jahres 2017: Halobacterium salinarum - einzellige Urform des Sehens

Am 24. Januar 1917 stach Heinrich Klebahn mit einer Nadel in den verfärbten Belag eines gesalzenen Seefischs, übertrug ihn auf festen Nährboden – und entdeckte einige Wochen später rote Kolonien eines "Salzbakteriums". Heute heißt es Halobacterium salinarum und ist genau 100 Jahre später Mikrobe des Jahres 2017, gekürt von der Vereinigung für Allgemeine und Angewandte Mikrobiologie (VAAM). Halobacterium salinarum zählt zu den Archaeen, dem Reich von Mikroben, die zwar Bakterien ähneln, aber tatsächlich enger verwandt mit Pflanzen und Tieren sind.

Rot und salzig
Archaeen sind häufig an außergewöhnliche Lebensräume angepasst, beispielsweise heiße Quellen, extrem saure Gewässer oder – wie H. salinarum – an...

Im Focus: Innovatives Hochleistungsmaterial: Biofasern aus Florfliegenseide

Neuartige Biofasern aus einem Seidenprotein der Florfliege werden am Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP gemeinsam mit der Firma AMSilk GmbH entwickelt. Die Forscher arbeiten daran, das Protein in großen Mengen biotechnologisch herzustellen. Als hochgradig biegesteife Faser soll das Material künftig zum Beispiel in Leichtbaukunststoffen für die Verkehrstechnik eingesetzt werden. Im Bereich Medizintechnik sind beispielsweise biokompatible Seidenbeschichtungen von Implantaten denkbar. Ein erstes Materialmuster präsentiert das Fraunhofer IAP auf der Internationalen Grünen Woche in Berlin vom 20.1. bis 29.1.2017 in Halle 4.2 am Stand 212.

Zum Schutz des Nachwuchses vor bodennahen Fressfeinden lagern Florfliegen ihre Eier auf der Unterseite von Blättern ab – auf der Spitze von stabilen seidenen...

Im Focus: Verkehrsstau im Nichts

Konstanzer Physiker verbuchen neue Erfolge bei der Vermessung des Quanten-Vakuums

An der Universität Konstanz ist ein weiterer bedeutender Schritt hin zu einem völlig neuen experimentellen Zugang zur Quantenphysik gelungen. Das Team um Prof....

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Hybride Eisschutzsysteme – Lösungen für eine sichere und nachhaltige Luftfahrt

23.01.2017 | Veranstaltungen

Mittelstand 4.0 – Mehrwerte durch Digitalisierung: Hintergründe, Beispiele, Lösungen

20.01.2017 | Veranstaltungen

Nachhaltige Wassernutzung in der Landwirtschaft Osteuropas und Zentralasiens

19.01.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Wie der Nordatlantik zum Wärmepirat wurde

23.01.2017 | Geowissenschaften

Immunabwehr ohne Kollateralschaden

23.01.2017 | Biowissenschaften Chemie

Erstmalig quantenoptischer Sensor im Weltraum getestet – mit einem Lasersystem aus Berlin

23.01.2017 | Physik Astronomie