Preisträger: Innovationspreis 1997


Dr.-Ing. Norbert Geng (l.)
Preisträger des ersten Innovationspreises, mit dem Vorsitzenden des Kuratoriums
Jürgen von Kuczkowski (r.)

Neues Berechnungsmodell zur Funknetzplanung

Den ersten Innovationspreis 1997 bekam Dr. Ing. Norbert Geng verliehen für eine Arbeit über die Modellierung elektromagnetischer Wellen in Funksystemen. Der Forscher der Duke University, Durham North Carolina (USA) nahm sich ein Technikfeld vor, das aus der heutigen Kommunikationsgesellschaft nicht mehr wegzudenken ist: die Funktechnik. Der große Bedarf an drahtloser Informationsübermittlung führte schon 1997 zu einer ständig wachsenden Zahl von Radio-, TV- und Mobilfunksendern. Die Ressourcen sind hierbei jedoch begrenzt. Um auch für die Zukunft eine optimale Ausnutzung des Frequenzspektrums zu gewährleisten, ist eine effiziente Funknetzplanung erforderlich. Eine Schlüsselrolle spielt dabei die Berechnung der Ausbreitung elektromagnetischer Wellen.

Im Jahr 1997 eingesetzte Verfahren boten nur begrenzte Möglichkeiten, da Landschaft und Atmosphäre, in der sich die Wellen ausbreiten, zu Berechnungszwecken stark vereinfacht wurden. Geng entwickelte ein allgemeingültiges Berechnungsmodell, das diesen Nachteil nicht kennt. Der Schwerpunkt der Arbeit lag dabei auf der Wellenausbreitung in ländlichen Gebieten bzw. über weite Entfernungen. Dabei beschränkte er sich nicht auf einen speziellen Funkdienst. Analysen von Punkt-zu-Punkt-Verbindungen (z.B. Richtfunk, Repeateranbindung in Mobilfunknetzen) und flächig versorgende Funkdienste (z.B. Rundfunk, Mobilfunk) konnten gleichermaßen gefahren werden.

Wichtig war Geng bei seinen Überlegungen auch, dass sich seine Methode mit einem wirtschaftlich vertretbaren Aufwand realisieren ließ. In Anlehnung an Untersuchungen aus den Bereichen der Unterwasserakustik und der Radartechnik wählte Geng die so genannte Parabolic Equation Method (PEM) (Methode zur Lösung von Differentialgleichungen). Beim Einsatz dieses Verfahrens ließen sich hohe Kosten für die bislang häufig notwendigen nachträglichen Korrekturen innerhalb des Netzes (Füllsender etc.) einsparen.

Mit den im Rahmen dieser Arbeit entwickelten Verfahren zur Berechnung der Ausbreitung elektromagnetischer Wellen wurden der Funknetzplanung neue leistungsfähige Hilfsmittel mit vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten zur Verfügung gestellt. Das Verfahren ließ erstmalig eine sichere Vorhersage für "Kritische Funkzellen" (z.B. in schwierigem Gelände) zu. Es erlaubte damit unter anderem eine Beurteilung und Verbesserung der 1997 eingesetzten Näherungsverfahren.