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 KIT erprobt Sektorenkopplung im Reallabor
15.04.2019 | Karlsruher Institut für Technologie

nachricht Projektstart: Scale-up und Formgebung von Katalysatoren für Brennstoffzellen
12.04.2019 | Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT

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: Explosion on Jupiter-sized star 10 times more powerful than ever seen on our sun

A stellar flare 10 times more powerful than anything seen on our sun has burst from an ultracool star almost the same size as Jupiter

  • Coolest and smallest star to produce a superflare found
  • Star is a tenth of the radius of our Sun
  • Researchers led by University of Warwick could only see...

Im Focus: Neues „Baustein-Konzept“ für die additive Fertigung

Volkswagenstiftung fördert Wissenschaftler aus dem IPF Dresden bei der Erkundung eines innovativen neuen Ansatzes im 3D-Druck

Im Rahmen Ihrer Initiative „Experiment! - Auf der Suche nach gewagten Forschungsideen“
fördert die VolkswagenStiftung ein Projekt, das von Herrn Dr. Julian...

Im Focus: Vergangenheit trifft Zukunft

autartec®-Haus am Fuß der F60 fertiggestellt

Der Hafen des Bergheider Sees beherbergt seinen ersten Bewohner. Das schwimmende autartec®-Haus – entstanden im Rahmen eines vom Bundesministerium für Bildung...

Im Focus: Hybrid-Neuronen-Netzwerke mit 3D-Lithografie möglich

Netzwerken aus wenigen Neuronenzellen können gezielt künstliche dreidimensionale Strukturen vorgegeben werden. Sie werden dafür elektronisch verschaltet. Dies eröffnet neue Möglichkeiten, Fehler in neuralen Netzwerken besser zu verstehen und technische Anwendungen mit lebenden Zellen gezielter zu steuern. Dies stellt ein Team aus Forschenden aus Greifswald und Hamburg in einer Publikation in der Fachzeitschrift „Advanced Biosystems“ vor.

Eine der zentralen Fragen der Lebenswissenschaften ist, die Funktionsweise des Gehirns zu verstehen. Komplexe Abläufe im Gehirn ermöglichen uns, schnell Muster...

Im Focus: Was geschieht im Körper von ALS-Patienten?

Wissenschaftler der TU Dresden finden Wege, um das Absterben von Nervenzellen zu verringern und erforschen Therapieansätze zur Behandlung von ALS

Die Amyotrophe Lateralsklerose (ALS) ist eine unheilbare Erkrankung des zentralen Nervensystems. Nicht selten verläuft ALS nach der Diagnose innerhalb...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Künstliche Intelligenz: Lernen von der Natur

17.04.2019 | Veranstaltungen

Mobilität im Umbruch – Conference on Future Automotive Technology, 7.-8. Mai 2019, Fürstenfeldbruck

17.04.2019 | Veranstaltungen

Augmented Reality und Softwareentwicklung: 33. Industrie-Tag InformationsTechnologie (IT)²

17.04.2019 | Veranstaltungen

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

Irdischer Schutz für außerirdisches Metall

18.04.2019 | Verfahrenstechnologie

Erster astrophysikalischer Nachweis des Heliumhydrid-Ions

18.04.2019 | Physik Astronomie

Radioteleskop LOFAR blickt tief in den Blitz

18.04.2019 | Physik Astronomie

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