Johann-Philipp-Reis-Preis 2005 – Deutsche Wissenschaftler erzielen Durchbruch im mobilen Internetverkehr

Was haben Grundstücke in Ballungsgebieten und Frequenzbänder gemeinsam? Beide sind exorbitant teuer! Während Bauherren immer höhere Gebäude errichten, suchen Nachrichtentechniker nach immer neuen Möglichkeiten, das zur Verfügung stehende Funkspektrum möglichst effizient zu nutzen. Zwei Wissenschaftler aus Erlangen, Privatdozent Dr. Robert Fischer (38) und Professor Dr. Ralf Müller (35), die beide am Lehrstuhl für Informationsübertragung bei Professor Dr. Johannes Huber promoviert haben, fanden einen neuen Weg zur verbesserten Datenübertragung.

Fischer setzte den Hebel bei der Vorcodierung an. „Dahinter verbirgt sich die Aufgabe, Signale so zu codieren, dass sie echofrei beim Empfänger ankommen“, erläutert der Wissenschaftler. Die Vorcodierung wird bei modernen Übertragungsverfahren wie DSL und Wireless LAN bereits eingesetzt, im Mobilfunk steckt sie aber vergleichsweise noch in den Kinderschuhen.

Bislang findet die Reduktion des Rauschechos beim Empfänger statt, was aber mit einigen Nachteilen verbunden ist. „Wenn die Aufgabe der Entzerrung stattdessen in den Sender verlagert wird, können Handys einfacher und billiger werden“, argumentiert Fischer. Mit Hilfe komplexer Rechenalgorithmen auf der Ebene des Senders lasse sich das Problem lösen. Als hilfreich erwies sich auch die so genannte Signalformung, mit der Fischer den Signalen darüber hinaus nahezu beliebige Eigenschaften aufprägen konnte. In Kombination mit den Methoden der Kanalcodierung können damit höchst effiziente und gleichzeitig flexible Übertragungsverfahren realisiert werden, welche extrem nahe an den informationstheoretischen Existenzschranken arbeiten. Bei Letzteren handelt es sich um theoretische Limits der Informationsübertragung, die sich auf etwa zwei Bit pro Sekunde und Hertz belaufen.

Fischers Kollege Müller, der zurzeit als Professor an der Universität Trondheim in Norwegen Nachrichtentechnik und Informationstheorie lehrt, sieht seine Herausforderung wiederum darin, den mobilen Internetverkehr so kostengünstig zu gestalten wie das normale Telefonieren. Auch zur Lösung dieser Aufgabe hat Müller wie sein Kollege komplexe Algorithmen entwickelt. „Da wir das zur Verfügung stehende Funkspektrum zumindest mittelfristig nicht vergrößern können, müssen wir Methoden finden, mehr Daten gleichzeitig im gleichen Spektrum zu übertragen“, argumentiert er. Auf diese Weise könnten die Kosten für den hochratigen Datendienst auf die Schultern mehrer Nutzer verteilt werden. Damit werde der Dienst für den einzelnen erschwinglich.

Für ihre Arbeiten, die von unabhängigen Experten als Meilenstein auf dem Weg zum mobilen Internet bezeichnete werden, erhielten die beiden Forscher jetzt den Philipp-Reis-Preis, der alle zwei Jahre vom VDE, der Deutschen Telekom sowie den Städten Friedrichsdorf und Gelnhausen gemeinsam verliehen wird.