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 Forschungsprojekt: Zukünftige Fahrzeugtechnologien im Open Region Lab – ZuFOR
30.03.2017 | Ostfalia Hochschule für angewandte Wissenschaften

nachricht Schnelle Time-to-Market durch standardisierte Datacenter-Container
28.03.2017 | Rittal GmbH & Co. KG

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Informationstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Atome rennen sehen - Phasenübergang live beobachtet

Ein Wimpernschlag ist unendlich lang dagegen – innerhalb von 350 Billiardsteln einer Sekunde arrangieren sich die Atome neu. Das renommierte Fachmagazin Nature berichtet in seiner aktuellen Ausgabe*: Wissenschaftler vom Center for Nanointegration (CENIDE) der Universität Duisburg-Essen (UDE) haben die Bewegungen eines eindimensionalen Materials erstmals live verfolgen können. Dazu arbeiteten sie mit Kollegen der Universität Paderborn zusammen. Die Forscher fanden heraus, dass die Beschleunigung der Atome jeden Porsche stehenlässt.

Egal wie klein sie sind, die uns im Alltag umgebenden Dinge sind dreidimensional: Salzkristalle, Pollen, Staub. Selbst Alufolie hat eine gewisse Dicke. Das...

Im Focus: Kleinstmagnete für zukünftige Datenspeicher

Ein internationales Forscherteam unter der Leitung von Chemikern der ETH Zürich hat eine neue Methode entwickelt, um eine Oberfläche mit einzelnen magnetisierbaren Atomen zu bestücken. Interessant ist dies insbesondere für die Entwicklung neuartiger winziger Datenträger.

Die Idee ist faszinierend: Auf kleinstem Platz könnten riesige Datenmengen gespeichert werden, wenn man für eine Informationseinheit (in der binären...

Im Focus: Quantenkommunikation: Wie man das Rauschen überlistet

Wie kann man Quanteninformation zuverlässig übertragen, wenn man in der Verbindungsleitung mit störendem Rauschen zu kämpfen hat? Uni Innsbruck und TU Wien präsentieren neue Lösungen.

Wir kommunizieren heute mit Hilfe von Funksignalen, wir schicken elektrische Impulse durch lange Leitungen – doch das könnte sich bald ändern. Derzeit wird...

Im Focus: Entwicklung miniaturisierter Lichtmikroskope - „ChipScope“ will ins Innere lebender Zellen blicken

Das Institut für Halbleitertechnik und das Institut für Physikalische und Theoretische Chemie, beide Mitglieder des Laboratory for Emerging Nanometrology (LENA), der Technischen Universität Braunschweig, sind Partner des kürzlich gestarteten EU-Forschungsprojektes ChipScope. Ziel ist es, ein neues, extrem kleines Lichtmikroskop zu entwickeln. Damit soll das Innere lebender Zellen in Echtzeit beobachtet werden können. Sieben Institute in fünf europäischen Ländern beteiligen sich über die nächsten vier Jahre an diesem technologisch anspruchsvollen Projekt.

Die zukünftigen Einsatzmöglichkeiten des neu zu entwickelnden und nur wenige Millimeter großen Mikroskops sind äußerst vielfältig. Die Projektpartner haben...

Im Focus: A Challenging European Research Project to Develop New Tiny Microscopes

The Institute of Semiconductor Technology and the Institute of Physical and Theoretical Chemistry, both members of the Laboratory for Emerging Nanometrology (LENA), at Technische Universität Braunschweig are partners in a new European research project entitled ChipScope, which aims to develop a completely new and extremely small optical microscope capable of observing the interior of living cells in real time. A consortium of 7 partners from 5 countries will tackle this issue with very ambitious objectives during a four-year research program.

To demonstrate the usefulness of this new scientific tool, at the end of the project the developed chip-sized microscope will be used to observe in real-time...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Industriearbeitskreis »Prozesskontrolle in der Lasermaterialbearbeitung ICPC« lädt nach Aachen ein

28.03.2017 | Veranstaltungen

Neue Methoden für zuverlässige Mikroelektronik: Internationale Experten treffen sich in Halle

28.03.2017 | Veranstaltungen

Wie Menschen wachsen

27.03.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Nierentransplantationen: Weisse Blutzellen kontrollieren Virusvermehrung

30.03.2017 | Biowissenschaften Chemie

Zuckerrübenschnitzel: der neue Rohstoff für Werkstoffe?

30.03.2017 | Materialwissenschaften

Integrating Light – Your Partner LZH: Das LZH auf der Hannover Messe 2017

30.03.2017 | HANNOVER MESSE