Claude Berrou

Ein Code für bessere Kommunikation

1993 stellte ein französischer Ingenieur eine unglaubliche Behauptung auf. Er berichtete bei der Konferenz des Institute of Electrical and Electronics Engineers in Genf, dass er eine Codierungsmethode entwickelt habe, mit deren Hilfe Daten mit nahezu hundertprozentiger Zuverlässigkeit und mit einer Kanalausnutzung übertragen werden könnten, die atemberaubend nahe an der theoretisch möglichen Maximalkapazität (dem sogenannten Shannon-Limit) liege. Der Forscher versicherte, dass Daten mit diesen "Turbo-Codes" etwa doppelt so schnell wie mit anderen Codes übertragen werden könnten oder dass nur halb so viel Übertragungskapazität erforderlich sei, um dieselben Daten zu übertragen.

Viele Spezialisten bei der Konferenz taten diese Behauptungen ab und hörten sich den Vortrag des Ingenieurs gar nicht erst an. "Sie meinten, wir müssten bei unseren Simulationen einen Fehler gemacht haben", erinnert sich Professor Claude Berrou von der Ecole Nationale Supérieure des Télécommunications (ENST) de Bretagne in Brest. Er hat die Turbo-Codes im Rahmen eines Forschungsabkommens mit France Telecom entwickelt.

Aber innerhalb eines Jahres reproduzierten Codierungsspezialisten die Ergebnisse des französischen Ingenieurs. France Telecom erwarb das 1995 erteilte Patent, und der Erfinder erhielt einen Teil der Lizenzgebühren. Der Software-Technologie-Anbieter Qualcomm unterzeichnete 2003 den ersten Lizenzvertrag. Bis heute haben über 30 große internationale Konzerne wie Broadcom und Freescale Lizenzen erworben.

Alle Inhalte, seien es Videos, Tonaufnahmen oder Daten, sind veränderungsanfällig, wenn sie über gewisse Entfernungen versendet werden. Grund dafür können Mehrfachreflexionen an Hindernissen oder eine Abschwächung sein, die vom Sendemedium abhängt. Turbo-Codes sind eine revolutionäre Form der fehlerkorrigierenden Codierung. Die Technik verbessert die Decodierung durch ein iteratives Verfahren, das das Ergebnis allmählich verfeinert. Dafür wird die Information gleichzeitig auf der Ebene des Senders auf zwei verschiedene Arten codiert. Die Decodierung erfolgt parallel zuerst mit einem und dann dem anderen grundlegenden Code.

Diese zweite Decodierung macht die Turbo-Codes so besonders. Sie enthält Informationsbestandteile, mit deren Hilfe die zuerst bearbeiteten Daten verbessert werden können. Damit kann das Verfahren dann wiederholt werden. Durch diese iterative Decodierung können mehr und mehr Fehler korrigiert werden. Genau diese Eigenschaft hat der Technologie ihren Namen gegeben: Die von den Decodierern bei der Iteration ausgetauschten Informationen verbessern die Leistung, ähnlich wie ein Turbolader beim Auto zur Verbesserung der Leistung das Abgas mit der Kraftstoffzuleitung koppelt.

Turbo-Codes können in allen Kommunikationssystemen eingesetzt werden, wenn deutlich Strom gespart werden soll oder das Verhältnis zwischen Signalen und Rauschen sehr schlecht ist. Über 500 Millionen Handys der dritten Generation in Europa, den USA und Asien verwenden Turbo-Codes. 2003 schoss die Europäische Weltraumorganisation mit dem SMART-1 die erste Weltraumsonde ins All, deren Datenübertragung Turbo-Codes nutzte. Die ersten NASA-Missionen, bei denen Turbo-Codes verwendet wurden, waren der Mars Reconnaissance Orbiter und die Raumsonde Messenger.

Durch das Schließen der Kapazitätslücke zwischen modernen Codierungen und dem Shannon-Limit können Raumfahrtagenturen bei jeder Mission zweistellige Millionenbeträge einsparen, weil sie leichtere Datenübertragungssysteme mit kleineren Batterien und Antennen einbauen können. Bei Mobiltelefonen und anderen drahtlosen Technologien können Turbo-Codes die Zahl der Funklöcher weltweit verringern und Kosten sparen.

Berrou wurde 1951 in Penmarc'h, Frankreich, geboren. Seit 1978 lehrt er an der französischen Ecole Nationale Supérieure des Télécommunications in Brest, wo er derzeit als Forschungsdirektor der Abteilung Elektronik arbeitet. Im November 2005 wurde Berrou für seine Entdeckung der Turbo-Codes mit dem Marconi-Preis ausgezeichnet. Der Erfinder hat zahlreiche nationale und internationale Preise für seine Erfindung erhalten, zum Beispiel die Médaille Ampère der SEE im Jahr 1997, einen der Golden Awards for Technological Innovation des IEEE im Jahr 1998; die Hamming-Medaille des IEEE im Jahr 2000 und den Grand Prix France Telecom der Akademie der Wissenschaften im Jahr 2003.