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Fraunhofer-Institut für Nachrichtentechnik

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Das Fraunhofer-Institut für Nachrichtentechnik (Heinrich-Hertz-Institut) (HHI; englisch Fraunhofer Institute for Telecommunications) ist ein Institut innerhalb der Fraunhofer-Gesellschaft mit Sitz in Berlin, das sich der angewandten Forschung widmet.

Inhaltsverzeichnis

Übersicht

Wie alle Institute der Fraunhofer-Gesellschaft finanziert sich das Heinrich-Hertz-Institut nur zu 40% aus öffentlichen Mitteln. Der Rest wird durch Auftragsforschung der Industrie oder der öffentlichen Hand aufgebracht. Das Institut beschäftigt mehr als 260 Mitarbeiter, meist Wissenschaftler und Ingenieure und hat einen Etat von mehr als 25 Mio. Euro.


Die gegenwärtigen Forschungsschwerpunkte des Heinrich-Hertz-Instituts werden in den folgenden Abteilungen bearbeitet:

PN - Photonische Netze und Systeme

PC - Photonische Komponenten

IM – Interaktive Medien - Human Factors

IP - Image Processing

Multimedia wird als eine der Schlüsselkomponenten in der Informationstechnologie (IT) angesehen. Die Vision "Multimedia-Dienste für jeden an jedem Ort und zu jeder Zeit" ist die treibende Kraft hinter den Forschungs- und Entwicklungsarbeiten der Abteilung IP-Image Processing. Unter der Leitung von Dr. Ralf Schäfer arbeiten ungefähr 45 Mitarbeiter und 30 Studenten in 5 Arbeitsgruppen:

  • Bild-Kommunikation, Leitung: Dr. Thomas Wiegand
  • Computer Vision und Graphik, Leitung: Dr. Peter Eisert,
  • Immersive Medien und 3D-Video, Leitung: Peter Kauf,
  • Eingebettete Hard- und Softwaresysteme, Leitung: Dr. Benno Stabernack,
  • Architektur und Implementierungen), Leitung: Maati Talmi.

In Industriekooperationen werden die Ergebnisse verwertet und zu Produkten weiter entwickelt. Die Abteilung Image-Processing sieht ihre Kompetenzen auf folgenden Gebieten:

  • Bild- und Videokodierung
  • 3D Bild- und Videoverarbeitung
  • Bild- und Videoanalyse, Computer Vision
  • Bild- und Videoesynthese
  • Multimedia Übertragung (IP, mobil, DVB)
  • Hardware Design und Implementierung von Multimedia-Systemen (Video, Audio, Graphik)
  • Design von anwendungsspezifischen integrierten Schaltungen (ASICs) und Funktionseinheiten (Intellectual Property IP)
  • Bild- und Videosignalverbesserung


Besondere Entwicklungen

Insbesondere genießt die Abteilung hohes internationales Ansehen als Kompetenzzentrum für Videoverarbeitung, -kodierung und -übertragung. Hier spielt man eine führende Rolle in der Forschung und Standardisierung zur Videokompression. Für die Entwicklung des neuen H.264/MPEG4-AVC Standards und dessen skalierbare Erweiterung SVC wurden Patente erteilt und Forschungspreise verliehen. Darüberhinaus war das Forscherteam an vielen weiteren Entwicklungen bzw. Standardisierungen maßgeblich beteiligt. Dazu zählen u.A.:


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BM - Breitband Mobilfunknetze

Die Mobilkommunikation hat in vielen Teilen unseres Lebens Einzug gehalten, das Handy ist ein Alltagsgebrauchsgegenstand geworden, der zunehmend mehr Funktionen übernimmt. Innerhalb der letzten Jahre hat sich unabhängig von den flächendeckenden - und damit relativ teuren – Mobilkommunikationsnetzen wie GSM (2G) oder UMTS (3G) die WLAN (wireless local area network) Technik für die drahtlose Vernetzung von Rechnern und den drahtlosen Internetzugang entwickelt.

Im Jahr 2002 hat die Anzahl der Mobilfunkteilnehmer erstmalig weltweit die der drahtgebundenen Anschlüsse übertroffen. Für den drahtlosen Internetzugang ist eine ähnliche Entwicklung für das Jahr 2005 prognostiziert. Der WLAN Markt hat also ein enormes Wachstumspotential, insbesondere dann, wenn es zusätzlich gelingt in so genannten Hot Spot Areas wie z.B. Flughäfen, Bahnhöfen, Geländen von Firmen und Universitäten, etc. aber auch z.B. entlang stark befahrener Straßen einer Vielzahl von Teilnehmern höhere Datenraten zugänglich zu machen.

Die Abteilung Breitband Mobilfunknetze erarbeitet Lösungen innerhalb der gesamten Spanne von der Theorie über Kanalmessungen, Entwurf von Detektionsalgorithmen, Systemsimulationen bis hin zur Algorithmenimplementierung im Demonstrator mit folgenden Schwerpunkten:

  1. WLAN und Hot Spot Areas
    1. MIMO Systeme
    2. GBit Systeme (60 GHz und MIMO)
    3. Adaptive Modulation und Codierung
  2. Systemdesignaspekte zukünftiger zellularer Systeme
    1. Mehrträgerverfahren (Multicarrier)
    2. Vielfachzugriffsverfahren
    3. Feedback Kanäle
  3. Echtzeitdemonstratoren und Testbetten
    1. MIMO und Multiuser Aspekte @ 5 GHz
    2. GBit/s Übertragungsverfahren @ 60 GHz


MIMO (multiple input multiple output) ist eine viel versprechende Technik für Systeme der nächsten Generation (4G) mit hohem Datendurchsatz, da aufgrund des räumlichen Multiplex die spektrale Effizienz drastisch erhöht wird. Hierbei verfügen Basis- und Mobilstation jeweils über mehrere Antennen und übertragen innerhalb desselben Frequenzbandes parallel unterschiedliche Datenströme. Vereinfacht dargestellt erhöht sich die Systemkapazität linear mit der Anzahl der Sende- und Empfangsantennenpaare, wenn der Funkkanal entsprechende Freiheitsgrade aufweist. Aufgrund der physikalischen Eigenschaften ist das genau der Fall in urbanen Gebieten und im Inneren von Gebäuden, also genau dort, wo diese Technik eingesetzt werden soll.

Außer durch Einsatz neuer Techniken wie z.B. MIMO lässt sich die Effizienz von Mobilkommunikationssystemen noch steigern durch eine schichtübergreifende Optimierung der Protokolle. Hier liegt ein großes Potential in der Steuerung der Übertragung (Sprache und Daten) in Abhängigkeit von der Kanalqualität. Hierbei wird die Übertragung über den gesamten Vielfachzugriffskanal optimiert und nicht nur über die Einzelverbindung.

Mit dem Nachweis im Testbett kann der tatsächliche Gewinn, den ein bestimmter Algorithmus bzw. ein bestimmtes Verfahren bringt, unter realistischen Bedingungen im zeitlich veränderlichen Kanal ermittelt werden. Die Ergebnisse ermöglichen uns die Systeme weiter zu verbessern.

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Geschichte des Heinrich-Hertz-Instituts

Das Heinrich-Hertz-Institut wurde 1928 als Heinrich-Hertz-Institut für Schwingungsforschung gegründet und beschäftigte sich seinerzeit mit der Telegrafie, der Fernsprechtechnik und der Hochfrequenztechnik. 1933 wurde der Name Heinrich Hertz von den Nazis aus dem Institutsnamen entfernt, da der Namensgeber jüdischer Abkunft war.

Nach dem Zweiten Weltkrieg erfolgte die Neugründung des Heinrich-Hertz-Instituts für Schwingungsforschung e.V. Im Jahr 1968 konnte das Institut den Neubau am Berliner Einsteinufer beziehen. Die Forscher beschäftigten sich vorzugsweise mit der Akustik, der Breitbandtechnik, der Photonik und der elektronischen Bildgebung.

1975 erfolgte die Umbenennung des Instituts in Heinrich-Hertz-Institut für Nachrichtentechnik Berlin GmbH mit dem Land Berlin und dem Bund als Gesellschafter. Die Forschungsschwerpunkte lagen demgemäß bei der erdgebundenen Breitbandtechnik, der elektronischen Bildtechnik und bei der mobilen Breitbandkommunikation.

Im Jahr 2003 ging das Institut in die Fraunhofer-Gesellschaft über und erhielt den heutigen Namen Fraunhofer-Institut für Nachrichtentechnik, Heinrich-Hertz-Institut. Seit Jahrzehnten arbeitet das Institut eng mit der TU Berlin zusammen, die Aufgaben in der Grundlagenforschung abdeckt, während sich das Heinrich-Hertz-Institut auf die angewandte Forschung konzentriert.

2004 wurde das Deutsch-Chinesische Gemeinschaftsinstitut für Mobilkommunikation gegründet (Sino-German Mobile Communications Institute) , das einen Forschungsbereich am Heinrich-Hertz-Institut in Berlin und einen weiteren in Peking besitzt.

Im Jahr 2006 gelang die Entwicklung eines Datenübertragungssystems mit einer bis dahin nicht erreichten Geschwindigkeit von 2560 Gb/s, das heißt, die Übertragung einer Datenmenge, die dem Inhalt von 60 CD-ROMs entspricht, dauert eine Sekunde. Außerdem wurde in der Videokompression ein Durchbruch erzielt, der es ermöglicht, Spielfilme im hoch aufgelösten HDTV-Format mit 2 Millionen Pixeln je Bild auf DVDs zu speichern.


Direktoren

  • Prof. Dr. Hans-Joachim Grallert und Prof. Dr. Dr. Holger Boche (seit 2004)
  • Prof. Dr. Joachim Hesse (seit 2002, kommissarisch)
  • Prof. Dr. Clemens Baack


Weblink

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