FTE-Erfolgsstorys - Bahnbrechende Antennenforschung im Dienste der Drahtlosübertragung
Je besser eine Funkantenne die Signale erfassen kann, desto zuverlässiger gestaltet sich die Datenübertragung. Eine gute Datenübertragung verbessert im Falle eines Mobiltelefons die Qualität des Empfangs oder die Fähigkeit, in der Nähe befindliche oder ortsbasierte Dienste, etwa in Notsituationen, zur Nachverfolgung von Internetsicherheitsrisiken oder zu Werbe- und Marketingzwecken in Anspruch zu nehmen. Suchen Sie zum Beispiel eine Apotheke, kann Sie ein genauer Proximity-Dienst in den 40-Meter-Umkreis des Ladens führen. Sind Sie aber in rauer See verloren gegangen, müsste schon eine auf drei Meter genaue Annäherung realisierbar sein. Das von der EU finanzierte Projekt Realmars ("Research on location estimation in multi-carrier systems") soll dazu beitragen, die Mobilfunknetzbetreiber bei der Bewältigung der wachsenden Nachfrage im Äther anzuleiten. "Es kann nur so viel Verkehr den Äther passieren, dass sich die Signale nicht gegenseitig stören und die Servicequalität nicht beeinträchtigt wird", erklärt Dr. Güneş Karabulut Kurt von der Fakultät für Elektrotechnik und Elektronik der Technischen Universität Istanbul, Leiterin des Realmars-Projekts. Der Telekommunikationssektor muss intelligentere Wege finden, um das verfügbare Spektrum, die Funkfrequenzen, auf denen sämtliche Kommunikationssignale unterwegs sind, effizienter auszunutzen. Der Halbzeitbilanz der Digitalen Agenda für Europa zufolge sind der zunehmende Datenkonsum und eine Verlagerung hin zu mobilen Technologien wie beispielsweise Smartphones und mobilen Diensten die auffälligsten Trends im Telekommunikationssektor. Signale clever verstärken Realmars Durchbruch soll den Telekommunikationsnetzbetreibern trotz des zusätzlichen Drucks, der durch die höhere Nachfrage nach Daten und besserer Übertragungsqualität auf den mobilen Systemen lastet, zu noch besseren Diensten verhelfen. Das Projekt entwickelte Algorithmen (winzige Programme), welche die zu und von den Antennen übertragenen Daten viel besser einlesen, und somit die Genauigkeit der Signalapproximation außerordentlich erhöhen. "Dies könnte in lebensrettenden Situationen einen großen Unterschied ausmachen", betont Dr. Kurt. Sie hatte im Zusammenhang mit ihrer Promotion zur Signalabschätzung und der späteren Arbeit mit dem türkischen Telekommunikationsgiganten Turkcell an Multicarrier-Systemen (MC) die Idee für Realmars. MC-Systeme bewältigen das Gedränge der Funkwellen, indem die Daten aufgespalten und über getrennte Trägersignale gesendet werden. Unter Dr. Kurts Führung untersuchte Realmars eine clevere Art, das orthogonale Frequenzmultiplexverfahren (Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM) zu verstärken. Diese Multicarrier-Technologie wird heute auf vielen drahtlosen Plattformen wie WiMAX und bei neueren Generationen des mobilen Internets (3G, 4G, LTE) eingesetzt. Projektschwerpunkt war die Modernisierung der OFDM-Antennensysteme, um sie adaptiver oder tatsächlich "aufnahmefähiger" für eingehende Signale zu machen. Dr. Kurt arbeitete an Wegen zur Steigerung der Stärke der eingehenden Signale, auf denen die Antenne die Einfallswinkel (angles of arrival, AOA) besser beurteilen oder "abschätzen" kann. Auf diese Weise würden, wie sie (richtig) prognostizierte, mehr Möglichkeiten für ortsbasierte Dienste, insbesondere in so wichtigen Bereichen wie E-Health, Notfallmaßnahmen und Internetsicherheit geschaffen. "Unter Einsatz der MC-Signale und unserer AOA-Algorithmen und Werkzeuge können wir die Ortsabschätzungsgenauigkeit im Vergleich zu den derzeitigen Technologien auf dem Markt um 60% verbessern", erklärt Dr. Kurt. Diese Resultate wurden in einem komplexen Prozess erzielt, in den die innovative Nutzung physikalischer Schichtungscharakteristiken mit höheren Anwendungsebenen und die Integration sogenannter "Baumsuchstrukturen" in diese Algorithmen zur weiteren Leistungssteigerung einzubeziehen waren. Realmars entwickelte eine Toolbox (Framework), die auf einfache Weise zum Beispiel in Marketing- und Hightech-Anwendungen einzusetzen ist. Ein Teil der vom Team geleisteten Arbeit steht auf der Projektwebsite in Form von Open Source für jeden zur Anwendung oder zur Weiterentwicklung zur Verfügung. Andere kommerziell geschützte Teile befinden sich in der Weiterentwicklung bei Turkcell, Dr. Kurts ehemaligem Arbeitgeber. Für das im Rahmen von Realmars entwickelte Ortsabschätzungssystem wurden überdies Patente eingereicht. - Vollständige Bezeichnung des Projekts: "Research on location estimation in multi-carrier systems" - Projektakronym: Realmars - Realmars-Projektwebsite - Projektreferenznummer: 231042 - Name/betroffenes Land: Güneş Karabulut Kurt, Fakultät für Elektrotechnik und Elektronik der Technischen Universität Istanbul, Türkei - Projektbeginn/-ende: Juli 2009 bis Juli 2011