Thematisch eingebettet in das Forschungsgebiet der energiesparsamen Informations- und Kommunikationstechnik (IKT), beschäftigt sich diese Dissertation mit dem Entwurf und der Analyse von Leistungsverstärkern (LV) für drahtlose Übertragungssysteme. Die Arbeit konzentriert sich einerseits auf den asymmetrischen Doherty-Leistungsverstärker (DPA), welcher in einem Ausgangsleistungs-Backoff (OBO) von mehr als 6 dB einen zusätzlichen Ef fizienzhochpunkt aufweist. Andererseits wird die Topologie des geschalteten inversen Klasse-E Verstärkers beleuchtet, der sich durch einen theoretischen Wirkungsgrad von 100 % auszeichnet und daher für den Einsatz in energiesparsamer IKT von besonderem Interesse ist. Das Breitbandverhalten des DPA wird zur Optimierung der Leistungseffizienz (PAE) theoretisch analysiert. Hierbei wird der Einfluss der charakteristischen Impedanz des Impedanzinverters (IT) im Main-Pfad untersucht. Daran anknüpfend werden drei asymmetrische Sub-6 GHz DPA mit unterschiedlichen IT entworfen. Labormessung ergeben eine maximale PAE zwischen 52 % und 63 % bei einer Ausgangsleistung von 41 dBm bis 42 dBm, was für einen derartigen LV mit einer Mittenfrequenz oberhalb von 3 GHz den höchsten Wert im Vergleich zum Stand der Technik darstellt. Neben diesem diskreten Aufbau werden zwei weitere integrierte asymmetrische DPA-Designs in Galliumnitrid (GaN) bzw. Siliziumgermanium (SiGe) vorgestellt. Für den GaN-DPA mit Chebyshev-Anpassnetzwerk wird in der Messung eine abweichende Phasenlage zwischen Peak- und Main-Pfad detektiert, die nachträglich durch Bonddrahtmodifikation auf dem Chip verbessert wird. Der Schaltkreis erreicht eine hohe PAE im OBO von 34 % bis 54 %. Der dritte Entwurf untersucht einen zweistufigen asymmetrischen DPA in SiGe, der auf einer Analyse des WLAN-Standards bei 60 GHz basiert. Diese Analyse ergibt ein Verhältnis von maximaler zu mittlerer Ausgangsleistung (PAPR) von 8 dB. Der LV erreicht im Frequenzbereich von 59 GHz bis 67 GHz den vergleichsweise höchsten Leistungsgewinn von 22 dB. Die inverse Klasse-E Topologie wird als Ausgangsstufe in einem polaren Vektormodulator mit niedriger Versorgungsspannung verwendet. Eine theoretische Analyse der Topologie zeigt, dass die für einen effizienten Betrieb erforderlichen Induktivitäten geringer sind als beim klassischen Klasse-E Verstärker. Der daraus resultierende geringere Bedarf an Chipfläche macht diese Topologie besonders für stark skalierte CMOS-Prozesse interessant. Es werden zwei integrierte Schaltkreise (IC) in 45 nm bzw. 22 nm CMOS entworfen. Das Prinzip des Vektormodulators wird mit dem in 45 nm gefertigten IC getestet. Zur Steigerung der Ausgangsleistung auf bis zu 19,3 dBm wird die Topologie in eine neuartige inverse Klasse-E Gegentaktstufe überführt. Die kompakte Schaltung zeichnet sich durch eine hohe relative Bandbreite von 70,5 % aus. Neben den rein schaltungstechnischen Inhalten der Arbeit wird in einer kollaborativen Studie das Reduktionspotential von Treibhausgasemissionen durch IKT untersucht. Ziel ist der interdisziplinäre Brückenschlag zwischen Umwelt- und Ingenieurwissenschaften, um die ganzheitliche Sichtweise auf das Thema energieeffizienter IKT zu erweitern. Am Beispiel deutscher Konferenzreisen für das Jahr 2030 wird anhand einer Szenarioanalyse gezeigt, dass die deutschen CO2-Emissionen durch den Einsatz neuartiger 2D/3D-Videokonferenzsysteme jährlich um bis zu 20, 51 MtCO2e gesenkt werden könnten. Dies entspräche rund 2,7 % der gesamtdeutschen Emissionen. In diesem Teil der Arbeit werden mögliche Chancen des IKT-Beitrags zur Erreichung der Klimaziele deutlich. Unklar bleibt allerdings, ob es zu Rebound-Effekten kommt und wie Ressourcenbedarf und Recycling der Technologie in Zukunft nachhaltig gestaltet werden können.

Techn. University, Diss., 2003--Darmstadt.

Techn. University, Diss., 2004--Darmstadt.

Für Übertragung von Live-Videodaten an mehrere Empfänger gibt es als etablierte Technologien die Übertragung per Multicast an mehrere Empfänger sowie die Unicast-Übertragung an jeden Empfänger von einem Verteilpunkt aus. Nachteilig ist im ersten Fall, dass viele ISPs kein Multicast unterstützen, im zweiten Fall der hohe Bandbreitenbedarf am Verteilpunkt. Die Unterschiede in der verfügbaren Bandbreite von ISP-Zugängen (DSL, ISDN) und Campusnetzwerken (z.B. Studentennetzen) erfordern es, das Videomaterial in mehreren Qualitätsstufen anzubieten. Im Team wurde ein System entworfen und realisiert, das aus einer Quelle effizient verschiedene Qualitätsstufen des Videomaterials erzeugt ("Videoteil") und dieses mittels Peer-To-Peer-Technologie verteilt ("Netzwerkteil"). Diese Arbeit enthält den den Netzwerkteil.

Seit dem Jahr 1996 wird die Entwicklung des Medienstandortes Leipzig in regelmäßigen Abständen durch wissenschaftliche Erhebungen analysiert. Nach bislang sieben Untersuchungen liegt nunmehr eine weitere, vom Amt für Wirtschaftsförderung beauftragte 'Studie zur Medien- und Kreativwirtschaft in Leipzig 2017' vor. Sie analysiert die Lage Leipziger Unternehmen der Medien- und Kreativwirtschaft einschließlich ihrer sieben Subbranchen, darunter erstmals mit besonderem Schwerpunkt der Informations- und Kommunikationstechnologie.

Code Division Multiple Access (CDMA) is the technology used in all third generation cellular communications networks, and it is a promising candidate for the definition of fourth generation standards. The wireless mobile channel is usually frequency-selective causing interference among the users in one CDMA cell. Multiuser Transmission (MUT) algorithms for the downlink can increase the number of supportable users per cell, or decrease the necessary transmit power to guarantee a certain quality-of-service. Transmitter-based algorithms exploiting the channel knowledge in the transmitter are also motivated by information theoretic results like the Writing-on-Dirty-Paper theorem. The signal-to-noise ratio (SNR) is a reasonable performance criterion for noise-dominated scenarios. Using linear filters in the transmitter and the receiver, the SNR can be maximized with the proposed Eigenprecoder. Using multiple transmit and receive antennas, the performance can be significantly improved. The Generalized Selection Combining (GSC) MIMO Eigenprecoder concept enables reduced complexity transceivers. Methods eliminating the interference completely or minimizing the mean squared error exist for both the transmitter and the receiver. The maximum likelihood sequence detector in the receiver minimizes the bit error rate (BER), but it has no direct transmitter counterpart. The proposed Minimum Bit Error Rate Multiuser Transmission (TxMinBer) minimizes the BER at the detectors by transmit signal processing. This nonlinear approach uses the knowledge of the transmit data symbols and the wireless channel to calculate a transmit signal optimizing the BER with a transmit power constraint by nonlinear optimization methods like sequential quadratic programming (SQP). The performance of linear and nonlinear MUT algorithms with linear receivers is compared at the example of the TD-SCDMA standard. The interference problem can be solved with all MUT algorithms, but the TxMinBer approach requires less transmit power to support a certain number of users. The high computational complexity of MUT algorithms is also an important issue for their practical real-time application. The exploitation of structural properties of the system matrix reduces the complexity of the linear MUT mthods significantly. Several efficient methods to invert the ystem matrix are shown and compared. Proposals to reduce the omplexity of the Minimum Bit Error Rate Multiuser Transmission mehod are made, including a method avoiding the constraint by pase-only optimization. The complexity of the nonlinear methods i still some magnitudes higher than that of the linear MUT lgorithms, but further research on this topic and the increasing processing power of integrated circuits will eventually allow to exploit their better performance. / Der codegeteilte Mehrfachzugriff (CDMA) wird bei allen zellularen Mobilfunksystemen der dritten Generation verwendet und ist ein aussichtsreicher Kandidat für zukünftige Technologien. Die Netzkapazität, also die Anzahl der Nutzer je Funkzelle, ist durch auftretende Interferenzen zwischen den Nutzern begrenzt. Für die Aufwärtsstrecke von den mobilen Endgeräten zur Basisstation können die Interferenzen durch Verfahren der Mehrnutzerdetektion im Empfänger verringert werden. Für die Abwärtsstrecke, die höhere Datenraten bei Multimedia-Anwendungen transportiert, kann das Sendesignal im Sender so vorverzerrt werden, dass der Einfluß der Interferenzen minimiert wird. Die informationstheoretische Motivation liefert dazu das Writing-on-Dirty-Paper Theorem. Das Signal-zu-Rausch-Verhältnis ist ein geeignetes Kriterium für die Performanz in rauschdominierten Szenarien. Mit Sende- und Empfangsfiltern kann das SNR durch den vorgeschlagenen Eigenprecoder maximiert werden. Durch den Einsatz von Mehrfachantennen im Sender und Empfänger kann die Performanz signifikant erhöht werden. Mit dem Generalized Selection MIMO Eigenprecoder können Transceiver mit reduzierter Komplexität ermöglicht werden. Sowohl für den Empfänger als auch für den Sender existieren Methoden, die Interferenzen vollständig zu eliminieren, oder den mittleren quadratischen Fehler zu minimieren. Der Maximum-Likelihood-Empfänger minimiert die Bitfehlerwahrscheinlichkeit (BER), hat jedoch kein entsprechendes Gegenstück im Sender. Die in dieser Arbeit vorgeschlagene Minimum Bit Error Rate Multiuser Transmission (TxMinBer) minimiert die BER am Detektor durch Sendesignalverarbeitung. Dieses nichtlineare Verfahren nutzt die Kenntnis der Datensymbole und des Mobilfunkkanals, um ein Sendesignal zu generieren, dass die BER unter Berücksichtigung einer Sendeleistungsnebenbedingung minimiert. Dabei werden nichtlineare Optimierungsverfahren wie Sequentielle Quadratische Programmierung (SQP) verwendet. Die Performanz linearer und nichtlinearer MUT-Verfahren MUT-Algorithmen mit linearen Empfängern wird am Beispiel des TD-SCDMA-Standards verglichen. Das Problem der Interferenzen kann mit allen untersuchten Verfahren gelöst werden, die TxMinBer-Methode benötigt jedoch die geringste Sendeleistung, um eine bestimmt Anzahl von Nutzern zu unterstützen. Die hohe Rechenkomplexität der MUT-Algorithmen ist ein wichtiges Problem bei der Implementierung in Real-Zeit-Systemen. Durch die Ausnutzung von Struktureigenschaften der Systemmatrizen kann die Komplexität der linearen MUT-Verfahren signifikant reduziert werden. Verschiedene Verfahren zur Invertierung der Systemmatrizen werden aufgezeigt und verglichen. Es werden Vorschläge gemacht, die Komplexität der Minimum Bit Error Rate Multiuser Transmission zu reduzieren, u.a. durch Vermeidung der Sendeleistungsnebenbedingung durch eine Beschränkung der Optimierung auf die Phasen des Sendesignalvektors. Die Komplexität der nichtlinearen Methoden ist um einige Größenordungen höher als die der linearen Verfahren. Weitere Forschungsanstrengungen an diesem Thema sowie die wachsende Rechenleistung von integrierten Halbleitern werden künftig die Ausnutzung der besseren Leistungsfähigkeit der nichtlinearen MUT-Verfahren erlauben.

Im Rahmen der vorliegenden Diplomarbeit werden browserbasierte Videoüber-tragungslösungen bezüglich ihrer Verwendbarkeit zur Übertragung des Fernsehprogramms regionaler Fernsehsender auf das Medium Internet untersucht, mit dem Ziel eine Prototypanwendung auf Basis der gemäß den Anforderungen der Regionalsender am besten geeigneten Technik zu implementieren. Grundlage der Untersuchung bildet eine Gegenüberstellung der am Markt be-findlichen Videosysteme mit Webbrowserunterstützung QuickTime, RealVideo, Windows Media, Adobe Flash und Java. Die Systeme werden bezüglich ihres Leistungsumfangs, der Flexibilität ihrer Einsatzmöglichkeiten, der Qualität der zugrundeliegenden Videocodecs und ihrer Verbreitung im Internet verglichen. Anhand der gemeinsam mit den Regionalsendern KabelJournal und Sachsenfernsehen ermittelten Anforderungen an ein Videosystem zur Übertragung ihres Programms im Internet, erweist sich Adobe Flash Video durch seine hohe Verbreitung, seine flexiblen Einsatzmöglichkeiten und seiner Unterstützung von Bewegtbild-, Standbild- und interaktiven Animationsmedien als am besten geeignet. Die im Rahmen dieser Arbeit erstellte Implementierung einer Web-TV Anwen-dung auf Basis von Adobe Flash zeigt bei der Ermittlung von konkreten Einsatzszenarien bei den Sendern KabelJournal und Sachsenfernsehen, dass durch die multimediale Auslegung, die flexiblen Medienkombinationsmöglichkeiten und die offene XML-Schnittstelle mehr als eine bloße Portierung des TV-Programms ins Internet mit gleichzeitig geringem Aufwand möglich ist. Die Web-TV Anwendung ist eine einfach einsetzbare aber höchst vielseitige Möglichkeit für Regionalsender neue Märkte zu erschließen. / Within the present diploma thesis, established web browser based video solu-tions are examined for their use as internet broadcasting system for local TV stations, with the intention of implementing a broadcasting solution based on the technique matching the requirements of local TV stations best. Basis of this examination is the comparison of the web video solutions Quick-Time, RealVideo, Windows Media, Adobe Flash and Java. These systems are compared by their multimedia support, flexibility of use, quality of the video co-decs they use and their market penetration. On the basis of the requirements of local TV stations, determined together with KabelJournal and Sachsenfernsehen, adobe flash is the most satisfying solution to build a Web TV application upon. Its market penetration, flexibility of use and its support for still images, videos and interactive animations match those requirements best. The implementation of the Web TV application based on adobe flash proofs its great flexibility, ease of use and its diverse variations in combining different me-dia, at the determination of concrete use cases together with KabelJournal and Sachsenfernsehen. It shows that this is an easy but high potential way to enter new markets for local TV stations.

Optimized implementations of blocking and nonblocking collective operations are most important for scalable high-performance applications. Offloading such collective operations into the communication layer can improve performance and asynchronous progression of the operations. However, it is most important that such offloading schemes remain flexible in order to support user-defined (sparse neighbor) collective communications. In this work, we describe an operating system kernel-based architecture for implementing an interpreter for the flexible Group Operation Assembly Language (GOAL) framework to offload collective communications. We describe an optimized scheme to store the schedules that define the collective operations and show an extension to profile the performance of the kernel layer. Our microbenchmarks demonstrate the effectiveness of the approach and we show performance improvements over traditional progression in user-space. We also discuss complications with the design and offloading strategies in general.

1 EINLEITUNG In Deutschland ist Barrierefreiheit im Behindertengleichstellungsgesetz festgeschrieben, indem festgelegt wird, dass Lebensbereiche barrierefrei sind, sofern diese von Menschen mit einer Behinderung ohne besondere Erschwernis und ohne fremde Hilfe nutzbar sind. Dies gilt auch für die Zugänglichkeit von virtuellen Gemeinschaften und neuen Medien, indem bestehende Richtlinien für barrierefreie Webinhalte eingehalten werden sollen.

Chemnitz, Techn. Univ., Diplomarb., 2006.