Adieu überhitzte Handys:
Forscher der TU Graz prägen den Mobilfunk von übermorgen

Technologien der zukünftigen Mobilfunkgenerationen im Fokus des EU-Projekts "Dragon"

"Heiße" Ohren nach langen Handygesprächen gehören bald der Vergangenheit an – unter anderem dank Forschern der TU Graz und des Grazer Standortes des Forschungszentrums Telekommunikation Wien, kurz FTW Graz. Im EU-Projekt "Dragon" haben sich europaweit Wissenschafter mit Lösungen für die künftigen Anforderungen an Mobilfunktechnologien auseinandergesetzt. Der Fokus der Grazer Gruppe lag auf Architektur, Chipdesign und Komponenten der Sendeeinheit – mit besonderem Schwerpunkt auf Energieeffizienz zugunsten der Akkuleistung.

 

Kostengünstiger und gleichzeitig leistungsfähiger, smarter, kleiner und benutzerfreundlicher: Kaum ein Sektor entwickelt sich so rasant weiter wie der Mobilfunk und seine Technologien. Durch den stetigen Anstieg von Datenübertragungsraten braucht es neue Wege, um den Energieverbrauch pro gesendetem oder empfangenen Datenbit zu senken – aus zwei Gründen: um Energie zu sparen und um thermische Probleme, also beispielsweise das Aufheizen des Mobiltelefons, zu vermeiden.

Wettlauf vor der Zeit

Für Forscher und Entwickler bedeutet das einen Wettlauf noch vor der Zeit: "Wir stellen uns Jahre im Voraus die Frage, welche Anforderungen die künftigen Mobilfunkgenerationen erfüllen müssen, wie sich die Bedürfnisse der Benutzer entwickeln und was technisch überhaupt möglich sein wird", erklärt Gernot Kubin, Leiter des Instituts für Signalverarbeitung und Sprachkommunikation der TU Graz. Der Startschuss für das EU-Projekt "Dragon" ist 2009 gefallen, mit dem Ziel, neue Design-Methoden, innovative Systeme und Schaltkreislösungen von Mobilfunksystemen im Nanobereich hervorzubringen. "Wir haben vor vier Jahren begonnen, konkrete Lösungen vorweg zu nehmen, die ab 2015 nötig und von internationalen Standardisierungsbehörden festgelegt werden. Der Standard, auf den wir in diesem Projekt hingearbeitet haben, ist auch heute noch nicht fertiggestellt", schildert Kubin die Herausforderungen.

Akkuleistung statt heißes Handy

Der Fokus der Grazer Forscher – neben dem TU-Institut war auch das FTW Graz, ein Kompetenzzentrum mit TU Graz-Beteiligung, involviert – lag auf den Sendeeinheiten im Mobilfunk, und hier besonders auf der Architektur, dem Chipdesign und den Komponenten. "Flexibilität ist ein wichtiges Stichwort. Gerade im Mobilfunkbereich ist es ein generelles Ziel für alle Entwicklungen, dass sie sich möglichst einfach auch in neuen Halbleitertechnologien umsetzen lassen – sonst sind Neuerungen wieder nur von kurzer Dauer", erklärt Kubin. Die Grazer Forschergruppe hat alle wissenschaftlichen Ziele im "Dragon"-Projekt erreicht: Die reduzierte Anzahl der Einzelkomponenten in der Sendeeinheit erlaubt eine flexiblere und kostengünstigere Produktion, zudem lassen sich mehr Funktionen digitalisieren und daher auch in künftige, noch kleinere Chips übertragen. "Unser Hauptfokus lag auf der Energieeffizienz zugunsten der Akkuleistung. Die Systeme, die wir für die Sendeeinheiten künftiger Mobilfunkgenerationen entwickelt haben, sorgen dafür, dass sich das Handy beispielsweise beim Telefonieren nicht mehr so stark aufheizt – damit hält der Akku länger, da keine Energie verschwendet wird. Und die Ohren bleiben kühl", schmunzelt Christian Vogel vom FTW Graz.

Europäischer "Drache" in Graz

Die beiden Nachwuchsforscherinnen Katharina Hausmair und Shuli Chi waren im Rahmen Ihrer Dissertationen am Institut für Signalverarbeitung und Sprachkommunikation ebenfalls in das Projekt involviert. "Dragon" steht für "Design methods for Radio Architectures GOing Nanoscale" und wurde vom Siebenten Rahmenprogramm der EU von 2009 bis zum Sommer 2013 gefördert. Die Koordination lag bei der Technikon Forschungs- und Planungsgesellschaft in Villach. Neben der TU Graz und dem FTW Graz waren auch Ericsson, Infineon Technologies, die Universitäten Lund und Leuven sowie das belgische Forschungsinstitut imec an Bord. Das Institut für Signalverarbeitung und Sprachkommunikation der TU Graz und das FTW Graz haben besonders eng kooperiert: Nicht zuletzt durch die "Dragon"-Zusammenarbeit hat das COMET K1-Zentrum "Forschungszentrum Telekommunikation Wien" erfolgreich einen Grazer Standort aufgebaut.

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Beitrag im Webradio der Grazer Universitäten