Drahtlose Bildübertragung

Informationen mit viel Bandbreite über kurze Strecken im medizinischem Umfeld übertragen

| Autor / Redakteur: Hermann Schumacher, Ahmet Cagri Ulusoy, Gang Liu und Andreas Trasser * / Hendrik Härter

Schnelle Datenübertragung auf ein mobiles Endgerät: Im 60-GHz-Frequenzbereich lassen sich über kurze Distanz breitbandig Informationen für medizinische Anwendungen übertragen (Foto: Samsung Galaxy Tab)
Schnelle Datenübertragung auf ein mobiles Endgerät: Im 60-GHz-Frequenzbereich lassen sich über kurze Distanz breitbandig Informationen für medizinische Anwendungen übertragen (Foto: Samsung Galaxy Tab)

Firmen zum Thema

Ein Kurzstrecken-Funkübertragungssystem überträgt hochwertige Bilddaten per Funk mit mehreren Gigabit/s. Wir stellen Ihnen solch eine Möglichkeit vor.

Die Fähigkeit, hochauflösende Bilder zu generieren und darzustellen, ermöglicht in vielen Bereichen den völligen Verzicht auf analoge Filme zugunsten digitaler Formate.

In der Unterhaltungselektronik lassen sich digitale Medien zum Übertragen und Speichern ohne nennenswerte Beeinträchtigung des Nutzens durch verlustbehaftete Kompressionsalgorithmen signifikant in ihrer Größe reduziert werden.

In der Medizin ist beim Einsatz von Kompressionsalgorithmen wegen möglicher Bildartefakte jedoch Vorsicht angebracht, hier sind, ebenso wie im Grafikdesign, unkomprimierte Bilddaten nach wie vor der Goldstan-dard.

Full-HD-Daten und das Problem des WLAN

In der Praxis ist es wünschenswert, ganze Sätze von Bildern, etwa aus der Magnetresonanztomographie, ohne nennenswerte Zeitverzögerung auf ein transportables Betrachtungsgerät, etwa einen Tablet PC, zu übernehmen. Legt man ein Full-HD-Display mit 1080i zu Grunde, so hat ein Bild mit 16 Bit Graustufenauflösung bereits eine minimale Datengröße von 1900 x 1080 x 16 = 33,17 MBit plus Header, Metadaten oder Tumbnail-Bild.

Sollen mehrere solcher Daten ohne signifikante Latenz auf ein mobiles Gerät übertragen werden, sind Datenraten von mehreren Hundert MBit/s wünschenswert. Einen solchen Datendurchsatz erreichen konventionelle WLAN-Systeme in der Regel nicht.

Lizenzfreie Frequenzen von 57 bis 64 GHz

Speziell für die schnelle Datenübertragung über kurze Strecken stehen seit einiger Zeit lizenzfrei Frequenzen im 60-GHz-Frequenzbereich von 57 bis 64 GHz zur Verfügung. Allerdings wird dieser Bereich von hohen Streckenverluste durch Sauerstoff-Absorption beeinträchtigt, so dass sich diese Frequenzen nur für Kurzstrecken eignen. Das hat den Vorteil, dass eine räumlich engmaschige Wiederverwendung von Frequenzen möglich ist und unbefugtes Abhören verhindert.

Der Einsatz von Millimeterwellen-Frequenzen war lange wegen der hohen Kosten für kommerzielle Anwendungen illusorisch. Die Entwicklung von Technologien für integrierte Schaltkreise auf Silizium-Germanium-Basis [1] ermöglicht es für diesen Bereich potentiell kostengünstige integrierte Lösungen auf Silizium-Basis bereit zu stellen. Seit kurzem sind Systeme speziell für die drahtlose Übertragung von HDMI-Signalen in der Unterhaltungselektronik erhältlich [2].

Datenübertragung von 10 GBit/s bis 3 Meter

Das in den Jahren 2008 bis 2011 vom BMBF geförderte Verbundforschungsvorhaben EASY-A [3] untersuchte Verfahren, mit denen die Kosten solcher Funkstrecken weiter reduziert werden können.

Als Ziel hatte sich das von der Universität Ulm wesentlich mit geprägte Teilprojekt "UHR-C" (Ultra-High-Rate Cord-less) die Übertragung von 10 GBit/s über eine Strecke bis zu 3 m gesetzt; als Modell-Anwendung wurde an den schnellen Download von Bluray-Inhalten von einem Datenkiosk auf einen portablen Videospieler gedacht, aber die Konzepte lassen sich problemlos auf andere Anwendungen übertragen, bei denen in sehr kurzer Zeit große Datenmengen auf tragbare Geräte übertragen werden müssen.

Im weiteren werden wir insbesondere auf die besondere Empfängerstruktur eingehen, die eine hinsichtlich Kos-ten und Leistungsaufnahme effiziente Hochgeschwin-digkeitsübertragung von Daten auch für andere tragbare Anwendungen verspricht.

Einfache Modulationsverfahren dank der großen Bandbreite

Wird ein Funksystem für die skizzierte Anwendung entworfen, so ist sich gleich zu Beginn eine fundamentale konzeptionelle Entscheidung zu treffen:

  • Ein einfaches Modulationsverfahren, etwa binäre oder quaternäre Phasenumtastung (BPSK oder QPSK) ist einfach umzusetzen, benötigt jedoch auf Grund der geringen spektralen Effizienz eine große Bandbreite.
  • Die erforderliche Bandbreite kann durch höherwertige Modulationsverfahren mit guter spektraler Effizienz erheblich reduziert werden. Die Datenrückgewinnung am Empfänger verlangt einen hohen Rechenaufwand

Aufgrund der großen verfügbaren Bandbreite wurden einfache Modulationsverfahren wie BPSK und differentielles QPSK verwendet. Diese Modulationsverfahren lassen sich noch mit rein analoger Signalverarbeitung dekodieren.

Inhalt des Artikels:

Kommentar zu diesem Artikel abgeben

Schreiben Sie uns hier Ihre Meinung ...
(nicht registrierter User)

Kommentar abschicken
copyright

Dieser Beitrag ist urheberrechtlich geschützt. Sie wollen ihn für Ihre Zwecke verwenden? Infos finden Sie unter www.mycontentfactory.de (ID: 31202070 / Medizinelektronik)