Erfindung: Schnellere Drahtlosverbindung
Der indisch-amerikanische Erfinder Arogyaswami Paulraj und ein Forscherteam an der Stanford University sind die Köpfe hinter MIMO (Multiple Input Multiple Output), einem neuartigen Verfahren, das die Leistung von Mobilfunknetzen und Wireless-Modems enorm verbessert. Die Innovation ermöglicht höhere Datenübertragungsraten in digitalen LTE- und WLAN-Netzen sowie eine deutlich höhere Signalabdeckung. Ohne MIMO wäre das Highspeed-Internet, wie wir es heute kennen, nicht möglich – weder auf dem Land noch in der Stadt.
Das Geniale an der Erfindung von
Paulraj und seinem Team ist, dass sie eine wesentliche Einschränkung des
drahtlosen Spektrums überwindet: die begrenzte Bandbreite. Bereits vor knapp
25 Jahren befasste sich Paulraj mit dieser Problematik. Auf der Suche nach
einer Lösung kam ihm die Idee des Spatial-Multiplexing-Ansatzes. Bei diesem
Verfahren wird die Antennenanzahl erhöht, sodass über einen Kanal mehr Daten
übertragen werden können. Im Laufe der Zeit holte der Professor für
Elektrotechnik zwei seiner Postdoktoranden, David Gesbert und Robert Heath, mit
ins Boot, die ihn bei der technischen Entwicklung unterstützen sollten. Der
Grundstein für das MIMO-Verfahren - mehrere Sender, mehrere
Empfänger - war gelegt.
Paulraj überlegte sich, die Strecke zwischen Antennen und Empfängern und damit Dinge wie Gebäude, Decken und Bäume, die Funksignale beeinflussen, in die gesamte Übertragungsgleichung einzubeziehen. Dieses Phänomen trägt den Namen Mehrwegeausbreitung. Indem er sich dies zunutze machte und Modulationstechniken intelligent einsetzte, konnte er mindestens zwei Antennen und zwei Empfänger in die Wireless- oder WLAN-Übertragung einbinden. Die Empfänger vermischen die beiden Signale nicht, sondern erkennen jedes einzeln, u. a. dank der leicht unterschiedlichen Signalwege.
Gesellschaftlicher Nutzen
Ohne Paulrajs Pionierarbeit wäre die hohe Übertragungsgeschwindigkeit, die Millionen von Menschen weltweit inzwischen gewohnt sind, vielleicht nicht möglich geworden. MIMO ist einer der Hauptgründe dafür, dass die Datenübertragungsgeschwindigkeit zwischen 2001 und 2006 um ein Hundertfaches zugenommen hat. Außerdem wird diese Technologie auch in den nächsten Generationen der Standards drahtloser Datenübertragung Anwendung finden.
Mobiltelefonnetze hätten sich ohne die wegbereitenden Verfahren nie so sehr über ihre analogen Vorgänger hinaus entwickelt. Es wären weniger Start-up-Unternehmen im Bereich zukunftsweisender Technologien entstanden. Mobiles Cloud-Computing wäre sicher unmöglich. Das digitale Zeitalter, das durch immer höhere Bitraten geprägt ist, wäre an seine Grenzen gestoßen.
Wirtschaftlicher Nutzen
Das Prinzip "mehrere Sender, mehrere Empfänger" ist ein so zentraler Bestandteil moderner Telekommunikation, dass es in allen neuen Wireless-Systemen zum Einsatz kommt. Bei den aktuellen 4G-LTE-Netzen ist MIMO unerlässlich, und auch wenn 2020 die neuen 5G-Netze eingeführt werden, wird es nicht an Bedeutung verlieren. 2015 investierten Netzbetreiber pro Quartal 5,1 Mrd. EUR (5,6 Mrd. USD) in die 4G-LTE-Konnektivität für ihre Kunden. Bis zur Einführung der 5G-Abdeckung belaufen sich die Investitionen Schätzungen zufolge auf 4,6 Mrd. EUR. Dieser Betrag dürfte in den folgenden Jahren noch steigen.
Der wirtschaftliche Erfolg von Paulrajs Innovation ist auf das standardessenzielle Patent der Erfindung zurückzuführen. Dadurch trugen auch Dritte auf diesem Gebiet zur Entwicklung des Standards bei.
Die unmittelbaren wirtschaftlichen Auswirkungen der Bereiche von MIMO, für die Paulraj Patente hält, zeigt sich vielleicht am deutlichsten an den beiden von ihm gegründeten Start-up-Unternehmen. 1999 gründeten Paulraj, Gesbert und Heath Iospan Wireless, um ein bestimmtes MIMO-Produkt zu entwickeln. Das Unternehmen wurde schließlich von Intel übernommen. 2004 war Paulraj Mitbegründer eines zweiten Unternehmens, Beceem Communications, das zum Marktführer für 4G-Wireless-Chipsets wurde und schließlich 2010 für 287 Mio. EUR (316 Mio. USD) von Broadcom Corp. erworben wurde.
