Jahresbericht 1998 Annual Report 1998

Fraunhofer Institut Integrierte Schaltungen

Fraunhofer IIS-A Jahresbericht 1998 1 SESAM – Biometrisches System für die Personen- identifikation auf der Basis des Verfahrens »Sensor Fusion«. Zur zuverlässigen Erkennung und Sicherung von Eingangs- / Zutrittsbereichen und Computerzugängen werden gleichzeitig verschiedene Sensorquellen ausgewertet.

SESAM – Biometric System for Person Identi- fication based on the method »Sensor Fusion«. SESAM uses various sensor sources for a safe and reliable recognition in security technology for general and computer access systems.

2 Fraunhofer IIS-A Jahresbericht 1998 Jahresbericht des Fraunhofer-Instituts für Integrierte Schaltungen IIS-A Angewandte Elektronik 1998

Annual Report of the Fraunhofer Institute for Integrated Circuits IIS-A Applied Electronics 1998

Fraunhofer IIS-A Jahresbericht 1998 3 Vorwort Preface

Für das Fraunhofer-Institut für Integrier- des Berichtszeitraumes waren 271 Stel- te Schaltungen, Bereich Angewandte len besetzt, 58 mehr als im Vorjahr. Mit Elektronik IIS-A, stand das Jahr 1998 den Einstellungen wuchs auch der Be- im Zeichen von Wandel, Wachstum darf an zusätzlichen Büro- und Labor- und Erfolg. räumen. Anfang Januar wurde der Ein- zug der Fraunhofer-Arbeitsgruppe für Ein Wandel zeichnet sich durch Drahtlose Telekommunikations- und Veränderungen in der Leitung des Multimediatechnik ADTM in den eben- Fraunhofer IIS-A ab. Prof. D. Seitzer, falls angemieteten Erweiterungsbau Gründungsdirektor des Instituts, wurde abgeschlossen. Weitere Räume wurden nach Vollendung seines 65. Lebensjah- für das Fraunhofer-Röntgenzentrum im res zum 1. Oktober 1998 emeritiert. 300 Meter entfernten »Goldbeck-Bau« Obwohl die Führungsmannschaft und angemietet. die Mitarbeiter des Instituts Seitzers Der Neubau auf dem bereits erworbe- Werk fortsetzen und weiterentwickeln Prof. Dr.-Ing. Dieter Seitzer, nen Fraunhofer-Grundstück wirft seine werden, bedeutet diese Veränderung Dr.-Ing. Heinz Gerhäuser Schatten voraus. Im Sommer 1998 eine Zäsur in der Geschichte des wurde die Genehmigung für den Instituts. Im Rahmen eines wissen- die privatwirtschaftliche Ergänzung in Raumplan erteilt und die Vorbereitun- schaftlichen Symposiums am 7. Okto- Form von Gesellschaften mit be- gen für einen Architektenwettbewerb ber 1998 im Fraunhofer-Institut wurde schränkter Haftung mit einer begonnen. Ziel ist, 2002 in den Neu- die Leistung von Prof. Seitzer durch Fraunhofer-Beteiligung von 49%. bau (ca. 6 000 qm) einzuziehen. Da den Fraunhofer-Vorstand, durch viele Ziel ist eine Erweiterung des Dienst- der Neubau nur für 160 Mitarbeiter hochrangige Vertreter aus Wirtschaft, leistungsangebots der Fraunhofer- geplant werden konnte, werden einige Wissenschaft und Politik und vor allem Institute für die Wirtschaft bis hin zur Abteilungen auch weiterhin gemietete durch seine Mitarbeiter und Kollegen Produktion kleiner Stückzahlen im vor- Räume nutzen. gewürdigt. Bereits im Juli erhielt Prof. wettbewerblichen Bereich. Im Januar Im IC-Entwurf setzt sich der Trend zu Seitzer den »Goldenen Ehrenring« der erfolgte die Gründung des »Fraunhofer kleineren Strukturen fort: Beim digita- Stadt Erlangen für seine Verdienste um Innovationszentrums für Telekommuni- len Entwurf verlagert sich der Schwer- die Kooperation zwischen Wissen- kationstechnik GmbH IZT«. Geschäfts- punkt auf 0,35 µm-Strukturen bei ho- schaft und Wirtschaft. führer dieser GmbH ist Dipl.-Ing. Rainer her Komplexität, der gemischt analog- Perthold, ein ehemaliger Mitarbeiter digitale Entwurf liegt bei etwa 0,8 µm- Wachstum fand sowohl im qualitativen des Fraunhofer IIS-A. Strukturen. Hier betreut unser Multi als auch im quantitativen Bereich statt. Verhandlungen mit der Bundesver- Project Wafer-Service (MPW) Kunden Zu den wichtigsten Entwicklungen im mögensverwaltung haben zur Über- bis in die USA und Südamerika. Wegen qualitativen Bereich zählt die Grün- lassung einer ehemaligen Fernmelde- der sich verbreitenden mobilen Funk- dung einer institutsübergreifenden einrichtung der Bundeswehr an das technik und dem wachsenden Anteil Abteilung. Unter der Bezeichnung Fraunhofer IIS-A geführt. Zu den batteriebetriebener Geräte ist allge- »Fraunhofer-Röntgenzentrum« werden Anlagen auf dem 800 Meter hohen mein ein Trend zu »Low Power« zu Kompetenzen aus dem Fraunhofer- »Großen Kornberg«, der sich südlich beobachten. Mit der Entwicklung Institut für Zerstörungsfreie Werkstoff- der Stadt Hof am Nordrand des Fichtel- effizienter Methoden und Werkzeuge prüfung IZFP in Saarbrücken und dem gebirges befindet, gehört auch ein unterstützt die Dresdner Außenstelle Fraunhofer IIS-A gebündelt. Diese 80 Meter hoher befahrbarer Turm, der EAS den Systementwurf. Wiederver- gemeinsame Abteilung beider Institute in Sichtweite von zwei Autobahnen wendbarkeit, geringe Verlustleistung wird von Dr. Randolf Hanke aus dem ideale Standortbedingungen für Pilot- und optimiertes Zeitverhalten sind Fraunhofer IIS-A geleitet und stellt eine versuche zur mobilen Multimedia- wesentliche Kriterien. Ein weiterer bisher in der Fraunhofer-Gesellschaft kommunikation bietet. interessanter Trend – besonders bei einmalige Kooperationsform dar. hohen Sicherheitsanforderungen – ist Die Fraunhofer-Gesellschaft erprobt Das quantitative Wachstum kommt in auch die Entwicklung weg von der 1998 erstmalig an zwei Innovations- einer signifikanten Steigerung der Mit- Software zu einer Hardware-Lösung: zentren (am Fraunhofer IIS-A in Erlan- arbeiterzahlen und des damit erzielten Ein ASIC wurde inzwischen zur War- gen und am Fraunhofer IVV in Freising) Umsatzes zum Ausdruck. Zum Ende nung von Gleisbautrupps entwickelt.

4 Fraunhofer IIS-A Jahresbericht 1998 Vorwort Preface

Bei der Röntgenbildverarbeitung hat Da die Fraunhofer-Gesellschaft auch in Change, growth and continuing suc- die Mitarbeit im Sonderforschungsbe- der Zukunft nicht auf eine systemati- cess are the key factors of Fraunhofer reich 356 »Elektronikproduktion« sche, kritische Selbsteinschätzung IIS-A developments in 1998. industrielle Entwicklungen angestoßen. verzichten kann, wurde das Pilotvor- Zwei einschlägige Firmen haben haben »Technology Audit« gestartet, Change is due to the retirement of the Außenstellen in Erlangen errichtet. Die zu dem sich das Fraunhofer IIS-A als founding director of the institute, Prof. Hochgeschwindigkeitskamera wird erstes Testinstitut zur Verfügung stellte. Seitzer, which was celebrated on Octo- zum Quasi-Standard bei Crashtests in Das Ergebnis war ein Audit-Bericht, der ber 7th 1998 with participation of lea- der Automobilindustrie, das Personen- im Rahmen einer Anhörung vor einem ding personalities from politics, indus- erkennungssystem SESAM erschließt international besetzten Gutachteraus- try and science during a scientific sym- sich den Markt. Die Fraunhofer-Vision- schuß präsentiert und diskutiert wurde. posium. Allianz bündelt die Kompetenz von Neben erwarteten Ergebnissen – die 16 Instituten, agiert gemeinsam auf Gutachter zeigten sich positiv beein- Technical change and growth are Messen und akquiriert erste größere druckt – kristallisierten sich auch einige doe to: Projekte. interessante neue Erkenntnisse heraus. – the foundation of an X-ray center Einige sehr große Projekte (z.B. Die im Audit verwendete systematische which is jointly operated with the WorldSpace) strahlen dabei auf fast Analyse soll in der Zukunft kontinuier- Fraunhofer Institute IZFP, and of a alle Abteilungen aus. Die hohe Reputa- lich für die strategische Planung private company (Innovation Center tion, die das Fraunhofer IIS-A inzwi- genutzt werden. for Telecommunication Technolo- schen erworben hat, führt immer häu- Sorge bereiten Probleme bei der Ge- gies GmbH) for small volume pro- figer zu Anfragen, die mit steigender winnung unseres Nachwuchses. Die duction of telecommunication »Trefferrate« in Projekte einmünden. Zahl der Studienanfänger in der Elek- equipment; Ergebnis ist ein Auftragsvolumen, das trotechnik sinkt, gleichzeitig aber er- – the design of high complexity ASICs die vorhandenen Ressourcen mehr als höht die Industrie die Einstellungsquo- based on 0.35 µm technology as auslastet. ten für Elektronik-Ingenieure und ver- well as of very low power circuits Der Raum Erlangen-Nürnberg ist mit bessert die Konditionen. Dadurch ent- for battery operated applications; einem Drittel der bayerischen Medizin- steht ein Sog für unsere besten Mitar- – the most challenging project technik-Arbeitsplätze ein Schwerpunkt. beiter, das Institut vorzeitig zu verlas- »WorldSpace« has increased our Der Freistaat Bayern fördert eine neue sen. Patenschaften mit Gymnasien und reputation so that successive pro- Kompetenzinitiative »Medizin, Pharma, die Einladung ausländischer Studenten jects have already been initiated. Gesundheit« und die Bildung eines sind Maßnahmen, die erst in einigen Furthermore we managed to parti- gemeinsamen Forums mit dem neu Jahren Wirkung zeigen. Kurzfristig cipate in a new initiative for medical gegründeten Verein »Medizintechnik in muß durch konsequente Personalent- technology; Bayern«. Das Fraunhofer IIS-A beteiligt wicklung, Aufzeigen von Entwicklungs- – the acquisition of a radio transmis- sich aktiv in einer Projektgruppe chancen und durch Weiterbildung der sion site which is located on the »Telemedizin«. Mitarbeiter ein noch attraktiveres »Großer Kornberg«. Arbeitsumfeld geschaffen werden. One emerging problem is the signifi- cantly decreasing number of students in electrical engineering which coincides with increasing demand from industry. The result is a brain drain from our institute to industry.

Institutsleiter Institutsleiter Prof. Dr.-Ing. Dieter Seitzer Dr.-Ing. Heinz Gerhäuser

Fraunhofer IIS-A Jahresbericht 1998 5 Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen IIS-A Angewandte Elektronik

Fraunhofer Institute for Integrated Circuits IIS-A Applied Electronics

Am Weichselgarten 3 D-91058 Erlangen

Telefon +49 (0) 91 31/7 76-0 Telefax +49 (0) 91 31/7 76-9 99 e-mail: [email protected] Internet: http://www.iis.fhg.de

Fraunhofer IIS-A Jahresbericht 1998 7 Inhalt

Vorwort 4 Fraunhofer-Arbeitsgruppe für Drahtlose Telekommunikations- Inhalt 8 und Multimediatechnik ADTM 84

Das Institut im Profil 10 Innovationszentrum für Telekommunikationstechnik Angebot an Forschung, GmbH IZT 103 Entwicklung und Dienstleistung 13

Kompetenzen 14 Namen, Daten, Ereignisse 107

Ausstattung 18 Auszeichnungen und Preise 108

Das Institut in Zahlen 20 Mitwirkung in Fachgremien, Fachverbänden und Programmkomitees 108 Die Fraunhofer-Gesellschaft auf einen Blick 23 Gastwissenschaftler 112

Fraunhofer-Verbund Mikroelektronik 24 Patente und offengelegte Anmeldungen 112

Standorte der Fraunhofer-Gesellschaft 25 Messen 115

Veranstaltungen 116 Forschungsergebnisse und Anwendungen – Übersicht 26 Veröffentlichungen 119 Global denken – lokal handeln, Zukunft planen – aktuell entscheiden 28 Wissenschaftliche Veröffentlichungen 119

Elektronische Systeme – Vorträge 126 Anlagen für die Qualitätssicherung 30 Dissertationen 132 Elektronische Systeme – Bildsensorik 34 Diplomarbeiten 132 Röntgentechnik 38 Praktikanten/Praktikumsarbeiten 134 IC-Entwicklung – Analoge Systeme 42 Studienarbeiten 134 IC-Entwicklung – Digitale Systeme 48

Automatisierung des Schaltkreis- So finden Sie uns 136 und Systementwurfs 52 Informationsservice 137 Hochfrequenztechnik 58 Impressum 138 Multimedia 64

Audio 68

Anwendungszentrum für Verkehrslogistik und Kommunikationstechnik 72

Internationaler Austausch – Lebenslanges Lernen 76

Mikroelektronik für den Mittelstand 78

Wissenschaftlerinnen am Fraunhofer-Institut 80

Schulen und Technologie 82

8 Fraunhofer IIS-A Jahresbericht 1998 Content

Preface 4 Fraunhofer Project Group for Wireless Telecommunication Content 8 and Multimedia Technology 84

The Institute in Profile 10 Innovation Center for Telecommunication Technology Offers in Research, GmbH IZT 103 Development and Services 13

Competences 14 Facts and Events 107

Equipment 18 Honours and Awards 108

Representative Figures 20 Participation in Committees 108

The Fraunhofer-Gesellschaft Guest Scientists 112 at a Glance 23 Patents 112 Fraunhofer Group Microelectronics 24 Exhibitions 115 Locations of the Fraunhofer-Gesellschaft 25 Events 116

Research Results and Applications – Overview 26 Publications 119

Global Thinking – Local Action, Scientific Publications 119 Future Planning – Immediate Decision 28 Presentations 126 Electronic Systems – Systems for Quality Assurance 30 Dissertations 132

Electronic Systems – Electronic Imaging 34 Diploma Thesises 132

X-ray Technology 38 Practical Assignments, Practical Works 134

IC-Design – Analog Systems 42 Thesises 134

IC-Design – Digital Systems 48 How to find us 136 Automation of Circuit and System Design 52 Information Service 137

RF and Microwave 58 Imprint 138

Multimedia 64

Audio 68

Application Center for Transport Logistics and Communications Technology 72

International Exchange – Life-long Learning 76

European Scale Microelectronics 78

Female Scientists at the Fraunhofer Institute 80

Schools and Technology 82

Fraunhofer IIS-A Jahresbericht 1998 9 Das Institut im Profil The Institute in Profile

Die entwickelten Werkzeuge ergänzen Ziele Kurzporträt kommerzielle Entwurfssysteme.

Das Fraunhofer-Institut IIS-A betreibt Das Fraunhofer-Institut für Integrierte Das Anwendungszentrum für Verkehrs- im Auftrag von Industrieunternehmen Schaltungen gliedert sich in zwei logistik und Kommunikationstechnik und öffentlichen Einrichtungen ange- Bereiche, den Bereich Angewandte AVK in Nürnberg überträgt neuartige wandte Forschung und Entwicklung. Elektronik IIS-A unter Leitung von Technik in den Bereich des Verkehrs Für die Auftraggeber werden Kon- Prof. Dr. Dieter Seitzer und und in die Logistikdienstleistungs- zepte, Geräte und Systeme bis hin zu Dr.-Ing. Heinz Gerhäuser und den wirtschaft. Desweiteren werden kompletten Industrieanlagen entwik- Bereich Bauelementetechnologie IIS-B, moderne Logistik- und Management- kelt. Dabei kommen leistungsfähige der von Prof. Dr. Heiner Ryssel geleitet konzepte bei mittelständischen Unter- integrierte Schaltungen und Software- wird. nehmen angewandt. lösungen zum Einsatz. Ziel sind Ergeb- nisse, die am Weltmarkt wettbewerbs- Das Fraunhofer-Institut IIS-A entwickelt Die Arbeitsgruppe für Drahtlose fähig sein müssen. mikroelektronische Systeme und Ge- Telekommunikations- und Multimedia- Das Leistungsspektrum des Fraunhofer räte sowie die dazu notwendigen inte- technik ADTM und das Innovations- IIS-A reicht von der Weitergabe des grierten Schaltungen und die Software. zentrum für Telekommunikations- Systemwissens bei Beratungen bis zur Die Anwendungen liegen auf dem Ge- technik GmbH IZT werden in eigenen Systemrealisierung unter Verwendung biet der Informationsverarbeitung, der Abschnitten dieses Berichts ausführlich integrierter Schaltungen. Sind dazu Telekommunikation und der Automa- dargestellt. spezielle Chips erforderlich, so kann im tion im Maschinen- und Anlagenbau. Institut die gesamte Breite analoger Die Forschungsarbeiten bei schnellen Das Fraunhofer-Institut IIS-A beteiligt und digitaler Schaltungen von den Analog/Digitalumsetzern in GaAs- sich auch an europäischen Program- Standardschaltungen bis zu anwen- Technologie stoßen in den Subnano- men wie ACTS, EUREKA, ESPRIT und dungsspezifischen Schaltkreisen (ASICs) sekundenbereich vor. LEONARDO. entworfen werden. Da keine eigene Halbleiterlinie be- Drahtlose Kommunikationssysteme, trieben wird, ist die Neutralität bei der insbesondere digitale Rundfunk- Auswahl der bestgeeigneten Halbleiter- systeme, werden bis zu seriennahen Objectives technologie gewährleistet. Die Ent- Prototypen entwickelt. Dabei spielt die scheidung für einen kommerziellen Codierung von Audio- und Video- The scientific staff of the Fraunhofer Halbleiterhersteller fällt erst dann, signalen und die internationale Stan- Institute IIS-A strives for excellence in wenn die Anforderungen festliegen. dardisierung eine wichtige Rolle. contract research for industry and Die Kernkompetenzen und daraus Bilderfassung und Bilderkennung sind public authorities. The spectrum of resultierend ein breites Systemwissen Schlüssel für die Qualitätskontrolle in services ranges from consulting, con- werden auf dem Gebiet der Informa- der Fertigung und bei der Produktions- cept development, hardware and soft- tions- und Kommunikationstechnik automation. Zu diesem Zweck werden ware design to system development und der automatischen Bilderkennung auch Ultrafeinfokus-Röntgensysteme, and prototype implementation. eingesetzt. Dazu kommt eine 14jährige intelligente Bildsensoren und Hoch- Our Integrated Circuit (IC) design Erfahrung im Chip-, Schaltungs- und geschwindigkeitskameras entwickelt. engineers develop a broad spectrum Systementwurf und in der Realisierung of analog and digital ICs including von Prototypen. Die Dresdner Außenstelle entwickelt standard ICs as well as Application Mit wissenschaftlichen Publikationen, hauptsächlich branchenspezifische Specific ICs (ASICs). Well maintained Konferenz- und Messepräsentationen Werkzeuge für die Entwurfsauto- links to international silicon foundries wird auf das Leistungsspektrum des matisierung von Schaltkreisen und provide for IC prototypes and produc- Instituts aufmerksam gemacht. Bei Systemen. Eine praktische Erprobung tion scale volumes. Erfindungen werden national und dieser Werkzeuge erfolgt z.B. auch bei international Patente angemeldet. der Entwicklung von nachrichtentech- We apply our core competences in Lizenzen an erteilten Patenten werden nischen Hardware-Software-Systemen. the field of information and communi- nach Möglichkeit nichtexklusiv ver- Mit den Forschungsarbeiten werden cation technologies and of vision geben. Lücken im Entwurfsablauf geschlossen. systems. Fourteen years of experience

10 Fraunhofer IIS-A Jahresbericht 1998 Das Institut im Profil The Institute in Profile

in IC design, board and system level logy in Nuremberg, headed by Rechnergestützten Schaltungsentwurf design and very skilled experts for Prof. Peter Klaus, exploits synergies prototype implementation are an ex- from logistics and communications Jürgen Großkreutz cellent prerequisite for project work. technology know-how for applications Leitender Ministerialrat We publish our results in scientific such as supply chain management, Bayerisches Staatsministerium journals, present latest developments fleet management and traffic control. für Unterricht, Kultus, Wissenschaft at conferences and show demonstra- und Kunst tors at fairs and exhibitions in order to The Fraunhofer Project Group for draw international attention. In case of Wireless Telecommunication and Prof. Dr.-Ing. Gerhard Herold inventions we apply for national and Multimedia Technology and the Friedrich-Alexander-Universität international patents and license our Innovation Center for Telecommuni- Erlangen-Nürnberg intellectual property rights to everyone. cation Technology are described in Dekan der Technischen Fakultät separate chapters of this report. Prof. Dr. Egon Hörbst Siemens AG Profile Direktor der Zentralabteilung Kuratorium Forschung und Entwicklung The Fraunhofer IIS consists of two Advisory Committee divisons: Applied Electronics IIS-A, Klaus Jasper headed by Prof. Dieter Seitzer and Das Kuratorium berät die Organe Ministerialdirigent Dr. Heinz Gerhäuser, and Device der Fraunhofer-Gesellschaft sowie die Bayerisches Staatsministerium für Technology IIS-B, headed by Institutsleitung und fördert die Verbin- Wirtschaft, Verkehr und Technologie Prof. Heiner Ryssel. dung des Instituts zu seiner Umge- bung. Mitglieder des Kuratoriums Dr. Hans-Georg Junginger At the Fraunhofer Institute IIS-A waren im Berichtszeitraum: Sony Europe GmbH engineers and scientists develop micro- Executive Vice President electronic systems and equipment in- The Advisory Committee supports the cluding the required ICs. Applications board of directors of the Fraunhofer- Dr. Franz Neppl are in telecommunications, information Gesellschaft as well as the institutes' Siemens AG technology and automation. management concerning strategic Leiter der Abteilung developments. Furthermore the insti- »Halbleitertechnologien« We develop wireless communication tute benefits from informal networks systems with emphasis on digital of these members to organizations Prof. Dr. Roger J. van Overstraaten broadcasting systems. Audio and video and industry: IMEC, Leuven, Belgien coding techniques being developed at the institute have reached international Prof. Dr. rer. nat. Nikolaus Fiebiger Prof. Dr.-Ing. Peter Pirsch recognition due to adoption as an Geschäftsführer der Bayerischen Universität Hannover international standard. Forschungsstiftung (Vorsitzender) Institut für Theoretische Nachrichten- technik und Informationsverarbeitung Image acquisition and pattern recogni- Dr.-Ing. Hans-Georg Betz tion technology are key elements in STEAG Industrie AG Dr. Karl Ulrich Stein automated quality assurance. In our (Stellvertretender Vorsitzender) Siemens AG current research we exploit ultra fine Direktor des Bereichs focus X-ray computed tomography as Dr. sc. techn. h.c. Dietrich Ernst »Public Communication Networks« well as high speed cameras. Vorsitzender des Förder- und Freundes- kreises für den Ausbau der Mikroelek- Prof. Dr.-Ing. habil. Our Dresden branch focuses on the tronik an der Friedrich-Alexander- Hans-Jörg Werrmann development of tools for the auto- Universität Erlangen-Nürnberg Deutsches Zentrum für Luft- und mated IC and system design. Raumfahrt e.V. – DLR Prof. Dr.-Ing. Wolfram H. Glauert The Application Center for Transport Friedrich-Alexander-Universität Dr. Markus Zügel Logistics and Communications Techno- Erlangen-Nürnberg, Lehrstuhl für Industrieberatung Halbleitertechnologie

Fraunhofer IIS-A Jahresbericht 1998 11 Das Institut im Profil The Institute in Profile

Organisation und Ansprechpartner Organization and Contacts

Institutsleitung Prof. Dr.-Ing. Dieter Seitzer Tel. +49 (0) 91 31/7 76-1 00 Directors Dr.-Ing. Heinz Gerhäuser Tel. +49 (0) 91 31/7 76-2 00

Zentrale Einrichtungen Institutsverwaltung Dipl.-Kfm. (FH) Peter Dittrich Tel. +49 (0) 91 31/7 76-2 10 Central Services Administration

Internationaler Austausch – Prof. Dr. sc. techn. Dietrich H. Eckhardt Tel. +49 (0) 91 31/7 76-1 10 Lebenslanges Lernen International Exchange – Life-long Learning

Demozentrum Dipl.-Ing. Karlheinz Ronge Tel. +49 (0) 91 31/7 76-7 77 Demonstration Center

Abteilungen Elektronische Systeme Departments Electronic Systems Anlagen für die Qualitätssicherung System for Quality Assurance Dr.-Ing. Norbert Bauer Tel. +49 (0) 91 31/7 76-5 00 Bildsensorik Electronic Imaging Dipl.-Ing. Hans Bloß Tel. +49 (0) 91 31/7 76-5 20

Röntgentechnik Dr.-Ing. Randolf Hanke Tel. +49 (0) 91 31/7 76-72 20 X-ray Technology

IC-Entwicklung IC-Design Analoge Systeme Analog Systems Dipl.-Ing. Josef Sauerer Tel. +49 (0) 91 31/7 76-4 10 Digitale Systeme Digital Systems Dipl.-Ing. Karlheinz Ronge Tel. +49 (0) 91 31/7 76-7 77

Hochfrequenztechnik Dipl.-Ing. Thomas von der Grün Tel. +49 (0) 91 31/7 76-3 11 RF and Microwave

Multimedia Dr.-Ing. Karlheinz Brandenburg Tel. +49 (0) 91 31/7 76-3 03

Audio Dipl.-Ing. Martin Dietz Tel. +49 (0) 91 31/7 76-3 60

Außenstelle Dresden Automatisierung des Schaltkreis- Dr.-Ing. Günter Elst Tel. +49 (0) 3 51/46 40-7 00 Branch Lab Dresden und Systementwurfs Design Automation

Anwendungszentrum Verkehrslogistik und Prof. Peter Klaus Tel. +49 (0) 9 11/5 88 79-30 Nürnberg Kommunikationstechnik D.B.A./Boston University Application Center Transport Logistics and Nuremberg Communications Technology

Innovationszentrum Innovationszentrum Dipl.-Ing. Rainer Perthold Tel. +49 (0) 91 31/7 76 71-20 Innovation Center Telekommunikationstechnik GmbH IZT Innovation Center for Telecommunications Technology GmbH IZT

12 Fraunhofer IIS-A Jahresbericht 1998 Angebot an Forschung, Entwicklung und Dienstleistungen Offers in Research, Development and Services

Technische Beratung Technical Consulting Wir untersuchen Ihr Problem und We investigate your problem and zeigen Möglichkeiten zur Lösung auf. propose solutions.

Studie und Konzept Study and Concept Wir erarbeiten ein individuelles Kon- We develop an individual concept in zept zur Realisierung - möglichst close corporation with the customer. gemeinsam mit künftigen Anwendern. Project Projekt The contract with our client specifies Wir führen in Ihrem Auftrag ein Projekt objectives milestones and deadlines. auf der Basis der vereinbarten Ziele termingerecht durch (z.B. die Entwick- Training lung des Prototyps für ein Produkt). We offer know-how transfer to your employees by training on the project. Training Wir bilden Ihre Mitarbeiter bis zur Services Know-how-Übergabe weiter, auch im We provide the access to silicon Rahmen eines Projekts (Training-on- foundries, organize cooperation with the-project). partner companies and support your application for public funding. Dienstleistungen Wir vermitteln Ihnen den Zugang zu Due to well defined interfaces the Halbleiter-Herstellern, die Kooperation customer can decide on a case-by- mit Partnern oder unterstützen Sie bei case-basis how to share the work Anträgen für öffentliche Förderung. between the institute and the customer. Die Gliederung der Kooperation in unabhängige Teilaufgaben, z. B. bei der Entwicklung einer integrierten Schaltung, gibt die Entscheidung für das weitere Vorgehen nach jeder Teilaufgabe frei.

Information

Beratung Consulting

Problemlösung Solution

Vermittlung von Halbleiterherstellern

Participation of Customer Interface to Silicon Foundries Mitarbeit des Auftraggebers

Realisierung eines Prototyps Prototype Implementation

Fraunhofer IIS-A Jahresbericht 1998 13 Kompetenzen Competences

Elektronische Systeme – Elektronische Systeme – Röntgentechnik Anlagen für Qualitätssicherung Bildsensorik – Röntgenkameras – Industrielle Bildverarbeitungs- – Kamerasensorikentwicklung • Zeilendetektoren systeme für die Fertigung – Industrielle Kamerasysteme • Flächendetektoren – Oberflächeninspektion – High Speed Video- und Auswerte- – Röntgenbildverarbeitung – Dekorprüfung systeme • Industrielle Anwendungen – Inspektion von Bohrungen und – Hardwaresignalverarbeitung • Medizintechnik Hohlräumen – Datenkompressions- und – Computertomographie – Optische Tomographie -verteilverfahren • Volumen CT – Mustererkennung, Texturanalyse – Industrielle Objekterkennung • Digitale Tomosynthese – Biometrische Verfahren zur Perso- – Automatische Röntgenprüfsysteme Electronic Systems – nenerkennung • Lötstelleninspektion Systems for Quality Assurance – Texturanalyse und Mustererkennung • Leichtmetallräder • Schweißnähte – Industrial image processing systems Electronic Systems – • Lebensmittel for manufacturing Electronic Imaging • Kunststoffe – Surface inspection • Keramiken – Inspection of decoration sheets – Development of camera sensorics – Inspection of bore holes – Industrial camera systems X-ray Technology – Optical tomography – High speed video- and evaluation – Pattern recognition, texture analysis systems – X-ray sensors – Hardware signal processing • line scanning detectors – Data compression and distribution • area array detectors – Industrial object recognition – X-ray image processing – Biometric methods and systems for • industrial applications person identification • medical techniques – Texture analysis and pattern recog- – Computed tomography nition • volume CT • digital tomosynthesis – Automatic X-ray inspection systems • solder inspection • aluminum wheels • welding inspection • food inspection Komplettsystem • plastics zur automatischen • ceramics Inspektion von Bohrungen System for automatic inspection of bore holes Entwicklung von Bildsensorik, Kamera- und Auswertesystemen Development of image sensorics, camera and evaluation systems Automatische Qualitätskontrolle für elektronische Bauteile Automatic quality control for electronic components

14 Fraunhofer IIS-A Jahresbericht 1998 Kompetenzen Competences

IC-Entwicklung IC-Entwicklung Automatisierung des Schaltkreis- Analoge Systeme Digitale Systeme und Systementwurfs

– HF-ASICs für Kommunikations- – Spezifikation und Entwicklung – CAD/CAE-Methoden, Verfahren technik digitaler integrierter Schaltungen und Werkzeuge zur Simulation, – Sensorsignalverarbeitung für Meß-, für Technologien kommerzieller Synthese, Verifikation und Test- Steuer- und Regelungstechnik Hersteller generierung – A/D-Umsetzer; komplexe mixed- – Hochkomplexe Schaltungen für – Modellierungsmethodik, Entwick- signal ASICs Spezialprozessoranwendungen, lung von Verhaltensmodellen, – Sensorik auf Standardprozessen digitale Signalverarbeitung, Tele- Makromodellen und Schaltungs- (Optik, Magnetfeld) kommunikation modellen – ASIC Prototypen und getestete – CorePool®, Makrozellen – Kopplung von Werkzeugen unter- Kleinserien einander und von Werkzeugen mit IC-Design Hardware, Prototyping IC-Design Digital Systems – Entwicklung von Hardware-Soft- Analog Systems ware-Systemen für die Nachrichten- – Specification and design of digital technik – RF-ASICs for telecommunications integrated circuits for commercially – Sensor signal processing for meas- available technologies Automation of Circuit urement and control applications – High complex circuits for special and System Design – Analog-to-digital converters for processor applications, digital signal mixed signal systems processing, telecommunications – CAD/CAE methods; algorithms and – Sensors in standard technologies – CorePool®, core components tools for simulation, synthesis, – Cost effective ASIC prototypes and verification and test generation low volumes – Modeling methods; development of behaviour models, macromodels and circuit models – Coupling of tools, coupling of simulators with hardware, prototyping – Development of hardware-software systems for telecommunications

Mixed Signal ASIC für Umrichtertechnik Digitaler ASIC mit Mixed signal ASIC for 2 Mio. Transistoren motor control für hochauflösendes Graphiksystem Digital ASIC with 2 million transistors for high resolution graphic system

Fraunhofer IIS-A Jahresbericht 1998 15 Kompetenzen Competences

Hochfrequenztechnik Audio und Multimedia Anwendungszentrum für Verkehrslogistik und – Simulation und Entwicklung von – Codierung von Audio- und Video- Kommunikationstechnik HF-Systemen vom Prototyp bis zum signalen Produkt – Musikübertragung über ISDN – Konfiguration logistischer Netze – Realisierung von integrierten – Meßtechnik für Audiosignale – Innovative Verkehrslogistik-Kon- Hochfrequenzschaltungen – Signalverarbeitung für Multimedia- zepte und Entscheidungsunter- – Drahtlose Datenübertragung für anwendungen stützungssysteme Telemetrie und Datenfernabfrage – Urheberrechtsschutz – Anwendungen verhaltenswissen- – Design und Linearisierung von schaftlicher Erkenntnisse in der HF-Leistungsverstärkern Audio and Multimedia Logistik – Feldversuche zur Systemverifikation – Logistikorientiertes Prozeßmana- und zur Messung von Rundfunk- – Coding of audio and video signals gement reichweiten – Music transmission via ISDN – Logistik-Benchmarking – Entwicklung von Antennen für – Sound quality assessment – Anwendung moderner Kommuni- Endgeräte – Signalprocessing for multimedia kationstechnik auf Verkehr und applications Logistik RF and Microwave – Intellectual property management & – Management von Logistikdienst- protection leistungsbetrieben – Simulation and development of – Marktforschung in der Logistik RF systems from prototype to product Application Center for Transport – Design of integrated RF circuits Logistics and Communications – Wireless data transmission systems Technology for telemetry and remote sensor reading – Configuration of logistic networks – Design and linearization of – Innovative concepts in transport RF power amplifiers logistics and decision support – Radio coverage measurements and systems system verification in field trials – Application of scientifically Videoclips mit niedriger – Simulation and design of antennas Bitrate für multimediale evaluated behavior patterns to for terminals Präsentationen logistics Videoclips with low – Logistics-oriented process bitrate for multimedia presentations management – Logistics benchmarking – Application of modern communication technologies to transport and logistics – Management of logistics service providers – Market research in logistics

Empfangsantenne mit hohem Gewinn für L-Band Satellitensignale High gain antenna for L-band satellite reception

16 Fraunhofer IIS-A Jahresbericht 1998 Kompetenzen Competences

Internationaler Austausch – Mittelstands-Technologie-Transfer Lebenslanges Lernen – Vermittlung von nationalen und – Kontaktbüro in einem europäischen internationalen Förderprogrammen UETP-Netzwerk (University Enter- – Technologie Transfer Knoten (TTN) prise Training Partnership) in der ESPRIT First Users Action – Transnationale Vermittlung von (FUSE) Studentenpraktika – Durchführung und Beratung für – Förderung europäischer Praktika im technisches Management von Rahmen von EU-Programmen Mikroelektronik-Entwicklungs- – Trainingskurse projekten – Technologietransfer – Weiterbildung – Lebenslanges Lernen Technology Transfer for Small and – Geschäftsstelle des Nationalen Medium Enterprises Komitees für Lebenslanges Lernen (e.V.) – Agency for national as well as international funding programmes International Exchange – – Technology Transfer Node (TTN) in Life-long Learning the ESPRIT First Users Action (FUSE) – Execution and consultation for – Contact office of a European UETP technical management of micro- network (University Enterprise electronics development projects Training Partnership) – Transnational placement and exchange of students – Promoting European practical trainings within the framework of EU programmes – Training courses – Technology transfer – Continuing Education – Life-long Learning – Office of the National Committee for Life-long Learning (regd. assn.)

Fraunhofer IIS-A Jahresbericht 1998 17 Ausstattung Equipment

Elektronische Systeme Röntgentechnik IC-Entwicklung

– Workstation zur Schaltplaneingabe – Radioskopieanlagen Fokus 0,4 mm, – 70 Workstation- und PC-Arbeits- Logiksimulation, Entwurf komplexer 160 kV, 10 mA, Flachbildkamera plätze für Schaltungsentwurf Leiterplatten 20 cm x 24 cm (aSi), Bildverstärker, – Entwurfssoftware für IC-Entwurf: – Software zum Entwurf von pro- Röntgenzeilendetektoren • Analogsimulation: Eldo, HSpice, grammierbaren Logikbausteinen Zwei Anlagen mit Fokus 2 µm und PSpice, Spectre, Spectre RF und FPGAs Fokus 10 µm, Transmissionstarget, • Digitalsimulation: VHDL, Verilog – Sensoren für Optik und Akustik für max. 200 kV, 320 W, Taper-Flach- • Schaltungssynthese: Synopsys industrielle Bildbearbeitung, Textur- bildkamera, Bildverstärker-Video- • IC-Layout: Cadence Analog analyse und Farbbildverarbeitung Kette Artist – Hochgeschwindigkeits-Video- – Ultrafeinfokus Röntgenanlage • IC-Plazierung und Verdrahtung: kamera, schnittstellensteuerbare Fokus < 1µm, 100 kV, 1 mA, Taper Cadence Cell Ensemble, Duet Videorekorder für Bewegungs- Flachbildkamera • Entwurfsüberprüfung: Cadence analyse – 2D/3D-Computertomograph Diva, Dracula – Spektrum-Analysator, Fehlerraten- Fokus < 10 µm, 200 kV, Röntgen- • Mikrowellen-Schaltungen: MDS meßgerät, analoge / digitale zeilendetektor, Flachbildkamera – Hardware-Simulationsbeschleuniger Speicheroszilloskope, verschiedene – ComScan und Emulationssysteme Geräte zur analogen / digitalen Röntgenrückstreutechnik für – Waferprober Süss, Cascade Meßtechnik, Logik-Analysen Objekte mit Zugang nur von einer – Microwave Meßplatz – Hard- und Software für SW-/ Seite – Meßplatz für Charakterisierung Farbbildverarbeitung und Simula- 22 Ebenen, 50 mm x 100 mm von AD-Umsetzern tion neuronaler Netze: DATACUBE Scanfläche, 5 – 50 mm Scantiefe, – IC-Bonder Pipeline-Arrayprozessor, SUN Work- 160 kV stations, MEIKO-CS-2-Parallel- – Röntgenfilmdigitalisierung IC-Design rechner – Optische Bank mit Laser X-ray Technology – 70 workstations and PCs for IC-design Electronic Systems – X-ray machines – Software for IC-design: focal spot size 0,4 mm, 160 kV, • Analog simulation: Eldo, – Work stations for design entry, for 10 mA, flat panel detector 20 cm x HSpice, PSpice, Spectre, logic simulation, for design of 24 cm (aSi), image intensifier, X-ray Spectre RF complex circuit boards line scan detector • Digital simulation: VHDL, Verilog – Software for design of Two machines, focal spot size of • Logic synthesis: Synopsys programmable logical units and 2 µm and 10 µm, transmission- • IC-Layout: Cadence Analog FPGAs target, 200 kV, 320 W, taper area Artist – Area scan, line scan and TDI array camera, image intensifier • Place and Route: Cadence Cell cameras for industrial image video-chain Ensemble, Duet processing, texture analysis and – Ultra microfocus machine • Design verification: Cadence colour image processing focal spot size < 1 µm, 100 kV, Diva, Dracula – High speed video systems, video 1 mA, taper area array camera • Microwave circuits: MDS recorder controllable by interfaces – 2D/3D – CT machine – Hardware based simulation for motion analysis focal spot size < 10 µm, 200 kV, accelerator and emulation systems – Spectrum analyzer, analog / digital line scan and flat panel detector – Waferprober Süss, Cascade storage oscilloscopes, logic analyzer – ComScan – RF and microwave measurement – Hard- and software for image X-ray backscattering machine, equipment processing and simulation of neural 22 layers, 50 mm x 100 mm – ADC characterisation system nets: DATACUBE pipeline array scansize, 160 kV – IC-Bonder processor, SUN workstations, – X-ray filmdigitizer MEIKO-CS-2 parallel computer – Optical bench with laser

18 Fraunhofer IIS-A Jahresbericht 1998 Ausstattung Equipment

Hochfrequenztechnik Audio und Multimedia Automatisierung des Schaltkreis- und Systementwurfs – Simulationssoftware – Entwicklungs- und Simulations- • Mikrowellen-Schaltungs- systeme für Mikroprozessoren und – Rechentechnik simulation: MDS, ADS, RF digitale Signalprozessoren UNIX-Workstations, PC, Server Spectre und Cadence/Eldo – Entwurfssysteme für komplexe – Entwurfssoftware • Systemsimulation: Omnisys, programmierbare Logikbausteine Entwurfssysteme: CADENCE, ADS, MDS, MATLAB – Schallabor akustisch geschirmt mit SYNOPSYS, VIEWlogic, • Elektromagnetische Feld- Referenz-Audiowiedergabe und MENTOR u.a. simulation: HFSS, Momentum, Präzisionsaudiomeßtechnik Simulatoren: SABER, SPICE, ELDO, MAFIA, Sonett – Tonstudio mit definierten akusti- COSSAP, ANSYS u.a. – Elektrodynamischer Schwingerreger schen Umgebungsbedingungen für – eigene Werkzeuge zur Simulation, (500N) die 5-Kanal-Tonwiedergabe Synthese und Verifikation – Netzwerk- und Spektrumanalysa- – Studiotechnik für Mehrkanal- – Laborarbeitsplatz toren bis 26 GHz Audiotechnik Aufbau, Inbetriebnahme, Messung – Rausch- und Phasenrauschmeßplatz – Multimedia-Systeme – EMV-Messungen in geschirmter – Workstation-Arbeitsplätze für die Automation of Circuit Kabine und GTEM-Zelle Verarbeitung von Audio- und and System Design – Meßbus mit Empfangstechnik bis Videosignalen 2,7 GHz – Computers – Klimakammer Audio and Multimedia UNIX workstations, PC, server – Design tools RF and Microwave – Development and simulation design systems: CADENCE, systems for micro processors and SYNOPSYS, VIEWlogic, – Simulation software digital signal processors MENTOR and others • microwave circuit simulation: – Systems for the design of complex simulators: SABER, SPICE, ELDO, MDS, ADS, RF Spectre and logical devices COSSAP, ANSYS and others Cadence/Eldo – Sound-proof audio laboratory with – own tools for simulation, synthesis • system simulation: Omnisys, equipment for reference-quality and verification ADS, MDS, MATLAB play back and sound quality – Laboratory • electromagnetic field simulation: assessment development, construction, HFSS, Momentum, MAFIA, – Sound studio with well-defined prototyping, measurement Sonett acoustical environment for – Electrodynamic shock tester (500N) 5-channel surround sound – Network and spectrum analyzers up reproduction to 26 GHz – Studio equipment for multi- – Noise and phase-noise channel audio measurement unit – Multimedia systems – EMC measurements in screened – Workstations for processing of cabin and GTEM cell audio and video signals – Van with receiving equipment up to 2.7 GHz – Climatic chamber

Fraunhofer IIS-A Jahresbericht 1998 19 Das Institut in Zahlen Representative Figures

Für die letzten fünf Jahre ergibt sich Mitarbeiterentwicklung folgende Verteilung der kostenwirksa- men Personalkapazität auf die Instituts- Die Zahl der Mitarbeiter des teile: Fraunhofer-Instituts für Integrierte 160 Schaltungen, Angewandte Elektronik IIS-A, zeigt in diesem Jahr aufgrund des 140 Wechsels einer Reihe von Mitarbeitern in die Fraunhofer-Arbeitsgruppe für Drahtlose Telekommunikations- und 120 Multimediatechnik ADTM ein etwas geringeres Wachstum als in den Vor- 100 jahren. 80 Die Personalkapazität des Fraunhofer IIS-A beträgt 1998 im Stammstellen- 60 bereich 216 Mitarbeiter, davon: – 160 im Fraunhofer IIS-A, Erlangen 40 – 46 in der Außenstelle Dresden – 10 im Anwendungszentrum Nürnberg. 20

Zusätzlich arbeitet das Fraunhofer IIS-A mit ca. 50 Betriebsfremden (Ingenieur- 1994 1995 1996 1997 1998 büros) auf Werkvertragsbasis zusam- Fraunhofer IIS-A men. Außenstelle Dresden Anwendungszentrum Nürnberg

Institutsmitarbeiter Staff members

Betriebs- und Investitionshaushalt

Wegen des bevorstehenden Wechsels in der Institutsleitung findet 1998 ein Wachstum in erster Linie im neuen Fraunhofer-ADTM statt. Der Gesamt- aufwand am Fraunhofer IIS-A geht geringfügig zurück:

Fraunhofer Außenstelle Anwendungszentrum IIS-A Dresden Nürnberg Betriebsaufwand 35 660 6 600 1 850 davon Personalaufwand 19 640 4 200 1 090 davon Sachaufwand 16 020 2 400 760 Investitionsaufwand 2 700 400 90 Gesamtaufwand in TDM 38 360 7 000 1 940

20 Fraunhofer IIS-A Jahresbericht 1998 Das Institut in Zahlen Representative Figures

Aus der nachstehenden Abbildung 100 % Das Anwendungszentrum für Verkehrs- geht die Aufwandsentwicklung des logistik und Kommunikationstechnik Fraunhofer IIS-A in den Jahren 1994 bis 90 AVK ist eine, zunächst bis Ende 1999 1998 hervor: befristete, Einrichtung. In diesem Jahr konnten deutlich mehr 40 000 TDM 80 Aufträge mit einem größerem Auf- tragsvolumen akquiriert werden. Die 70 35 000 Zusammenarbeit des Anwendungs- zentrums Nürnberg und des 30 000 60 Fraunhofer IIS-A wird durch gemeinsame Projekte intensiviert. So sind zwei 25 000 50 Mitarbeiter des Erlanger Standortes vorwiegend in Nürnberg beschäftigt.

20 000 40

15 000 30 Summary

10 000 20 The Fraunhofer Institute for Integrated Circuits, Applied Electronics IIS-A, is 5 000 10 looking back on another successful year. Staffing remained on the same level as in the previous year despite the transfer of quite a substantial number 19941995 1996 1997 1998 19941995 1996 1997 1998 of employees to the newly founded Fraunhofer IIS-A, Erlangen Fraunhofer IIS-A, Erlangen Fraunhofer Project Group for Wireless Außenstelle Dresden Außenstelle Dresden Telecommunication and Multimedia Anwendungszentrum Nürnberg Anwendungszentrum Nürnberg Technology in January 1998. The bud- Aufwandsentwicklung Betrieb und Industrieanteil an der Gesamtfinanzierung get of DM 38 million is financed by Investitionen 1994 bis 1998 (in TDM) Industrial contracts as a fraction of the total projects from both the private industry Running costs and investment budget financing and the public sectors. Our industrial clients include companies from within Die Entwicklung des prozentualen Das Fraunhofer IIS-A stellt sich mit Germany and Europe and from coun- Anteils der Industrieerträge an der einem Selbstfinanzierungsgrad von tries overseas such as Corea, Japan Gesamtfinanzierung des Instituts (Rho- über 80 % und einem voraussichtli- and the US. Wirtschaft) hat im Zeitraum von 1994 chen Wirtschaftsertrag in Höhe von bis 1997 zu dem sehr hohen Wert von ca. 23 Mio DM weiterhin als sehr 70 % geführt. Um 1998 wieder mehr erfolgreiches Institut dar. Die Verbin- Vorlaufforschung zuzulassen, wurde dungen zur Industrie reichen von Euro- der Anteil von Industrieerträgen auf pa bis nach Korea, Japan und den USA. 65 % konsolidiert. Die Außenstelle für Automatisierung des Schaltkreis- und Systementwurfs in Dresden stellt sich mit einem Finanz- volumen von 7 Mio DM und Wirt- schaftserträgen von 46 % sehr positiv dar. Die Außenstelle Dresden erfüllt damit das Fraunhofer-Modell. Weiter- hin ist sie eine der erfolgreichsten Einrichtungen der Fraunhofer-Gesell- schaft in den neuen Bundesländern.

Fraunhofer IIS-A Jahresbericht 1998 21 22 Fraunhofer IIS-A Jahresbericht 1998 Die Fraunhofer-Gesellschaft auf einen Blick The Fraunhofer-Gesellschaft at a Glance

Mitglieder der 1949 gegründeten the majority of whom are scientists and Überblick und als gemeinnützig anerkannten engineers, generate the annual re- Fraunhofer-Gesellschaft sind namhafte search budget of more than 1.3 billion Die Fraunhofer-Gesellschaft ist die füh- Unternehmen und private Förderer. marks. Work focuses on specific tasks rende Trägerorganisation für Einrich- Von ihnen wird die bedarfsorientierte across a wide spectrum of research tungen der angewandten Forschung Entwicklung der Fraunhofer-Gesell- fields. Where systematic solutions are in Deutschland. Sie betreibt Vertrags- schaft mitgestaltet. required, several institutes collaborate forschung für die Industrie, für Dienst- on an interdisciplinary basis. leistungsunternehmen und die öffent- Ihren Namen verdankt die Gesellschaft liche Hand. Für Kunden aus der Wirt- dem als Forscher, Erfinder und Unter- The Fraunhofer-Gesellschaft was schaft werden einsatzreife Lösungen nehmer gleichermaßen erfolgreichen founded in 1949 and is a recognised technischer und organisatorischer Pro- Münchner Gelehrten Joseph von public welfare institution. Amongst its bleme rasch und kostengünstig erar- Fraunhofer (1787–1826). members are well-known companies beitet. Im Rahmen der Technologie- and private patrons who contribute to programme der Europäischen Union the promotion of its application- wirkt die Fraunhofer-Gesellschaft in oriented policy. Industriekonsortien an der Lösung Overview technischer Fragen zur Verbesserung The organization takes its name from der Wettbewerbsfähigkeit der europäi- The Fraunhofer-Gesellschaft is Ger- Joseph von Fraunhofer (1787–1826), schen Wirtschaft mit. Im Auftrag und many’s leading organization of insti- the successful Munich researcher, in- mit Förderung durch Ministerien und tutes of applied research. It undertakes ventor and entrepreneur. Behörden des Bundes und der Länder contract research on behalf of industry, werden strategische Forschungsprojek- the service sector, and government. te durchgeführt, die zu Innovationen im Bereich von Schlüsseltechnologien Customers are provided with rapid, und im öffentlichen Nachfragebereich economical and immediately applicable (Energie, Verkehr, Umwelt) beitragen. solutions to technical and organizatio- nal problems. Die Globalisierung von Wirtschaft und Forschung macht eine internationale The Fraunhofer-Gesellschaft works Zusammenarbeit unerläßlich. Niederlas- within the framework of the European sungen einzelner Fraunhofer-Institute Union’s technology programmes, striv- in den USA und in Asien sorgen daher ing to improve the competitiveness of für Kontakt zu den wichtigsten gegen- European industry through the en- wärtigen und zukünftigen Wirtschafts- hancement of technical systems and räumen. processes.

Die Fraunhofer-Gesellschaft betreibt Commissioned and funded by the derzeit 47 Forschungseinrichtungen an Federal and States governments, the Standorten in der gesamten Bundesre- Fraunhofer-Gesellschaft undertakes publik. Rund 9 000 Mitarbeiter, über- strategical research projects which con- wiegend Wissenschaftler und Ingenieu- tribute to the development of innova- re, erarbeiten das jährliche Forschungs- tions in key technologies and spheres volumen von mehr als 1,3 Mrd DM. Sie of major public concern, such as en- sind auf differenzierte Forschungsauf- ergy, transport and the environment. gaben aus einem breiten Spektrum von Forschungsfeldern spezialisiert. Wenn The Fraunhofer-Gesellschaft currently Systemlösungen gefragt sind, arbeiten maintains 47 research establishments mehrere Institute interdisziplinär zu- throughout Germany. A staff of 9 000, sammen.

Fraunhofer IIS-A Jahresbericht 1998 23 Die Fraunhofer-Gesellschaft auf einen Blick The Fraunhofer-Gesellschaft at a Glance

Fraunhofer-Verbund Fraunhofer Group Mikroelektronik Microelectronics

Koordination und Kooperation sind die Coordination and cooperation are Voraussetzung für eine wettbewerbs- important factors for competitive fähige angewandte Forschung in der applied research in microelectronics. Mikroelektronik. Aus diesem Grund To meet these requirements, the haben die Direktoren der Fraunhofer- directors of the Fraunhofer micro- Mikroelektronikinstitute gemeinsame electronic institutes devised common Richtlinien und Ziele für die Zusam- guidelines and a common mission. menarbeit vereinbart. Der Fraunhofer- The Fraunhofer Group Microelectronics Verbund Mikroelektronik (FhV-µE) (FhV-µE) has been founded in 1996 to wurde 1996 ins Leben gerufen, um provide better services to customers. den Kunden einen besseren Service zu bieten. The Fraunhofer Group Microelectronics is a strategic alliance of seven institutes Der Fraunhofer-Verbund Mikroelektro- related to microelectronics of the nik ist der Zusammenschluß der sieben German Fraunhofer-Gesellschaft. Mikroelektronik-orientierten Institute The member institutes are: der Fraunhofer-Gesellschaft. Die beteiligten Institute sind:

Institut / Institute Ort / Location Leitung / Director

Angewandte Festkörper Physik IAF / Applied Solid State Physics IAF Freiburg Prof. Dr. Günter Weimann

Festkörpertechnologie IFT / Solid State Technology IFT München Prof. Dr. Ingolf Ruge, Dr. Konrad Hieber

Integrierte Schaltungen, Bereich Angewandte Elektronik IIS-A Integrated Circuits, Department Applied Electronics IIS-A Erlangen Prof. Dr. Dieter Seitzer, Dr. Heinz Gerhäuser

Integrierte Schaltungen, Bereich Bauelementetechnologie IIS-B Integrated Circuits, Department Device Technology IIS-B Erlangen Prof. Dr. Heiner Ryssel

Mikroelektronische Schaltungen und Systeme IMS Microelectronic Circuits and Systems IMS Duisburg und Dresden Prof. Dr. Günter Zimmer

Siliziumtechnologie ISIT / Silicon Technology ISIT Itzehoe Prof. Dr. Anton Heuberger

Zuverlässigkeit und Mikrointegration IZM Reliability and Microintegration IZM Berlin Prof. Dr. Herbert Reichl

24 Fraunhofer IIS-A Jahresbericht 1998 Die Fraunhofer-Gesellschaft auf einen Blick The FraunhoferFraunhofer-Gesellschaft Gesellschaft at a Glance

Standorte der Fraunhofer-Gesellschaft Locations of the Fraunhofer-Gesellschaft Itzehoe Rostock

Hamburg

Bremen Berlin Hannover Potsdam Braunschweig Teltow Wildau Clausthal- Magdeburg Zellerfeld Duisburg Dortmund Halle Schmallenberg Dresden Aachen Euskirchen Jena Ilmenau Chemnitz

Darmstadt Würzburg Kaiserslautern Erlangen

St. Ingbert Nürnberg Saarbrücken Karlsruhe Pfinztal

Stuttgart Freising

München Freiburg Oberpfaffenhofen Holzkirchen • Fraunhofer-Verbund Weil/ Mikroelektronik Wintersweiler Fraunhofer Group Garmisch- Microelectronics Partenkirchen

Fraunhofer IIS-A Jahresbericht 1998 25 Forschungsergebnisse und Anwendungen – Übersicht

Global denken – lokal handeln, Internationaler Austausch – Zukunft planen – aktuell entscheiden 28 Lebenslanges Lernen 76

Elektronische Systeme – Mikroelektronik für den Mittelstand Anlagen für die Qualitätssicherung 30 mit europäischer Dimension 78

PentaCam 32 Wissenschaftlerinnen am Fraunhofer-Institut IIS-A 80 Elektronische Systeme – Bildsensorik 34 Schulen und Technologie 82 Biometrische Personenerkennung 36 Fraunhofer-Arbeitsgruppe für Röntgentechnik 38 Drahtlose Telekommunikations- und Multimediatechnik ADTM 84 Industrielle Computertomographie 40 Fraunhofer ADTM im Profil 86 IC-Entwicklung – Analoge Systeme 42 Kompetenzen 87 Integrierte Stromsensoren 44 Ausstattung 88 EUROPRACTICE IC Service 46 Die Arbeitsgruppe in Zahlen 89 IC-Entwicklung – Digitale Systeme 48 Studio 90 ASICs für sicherheitskritische Anwendungen 50 Echtzeit-Implementierungen von AAC 92 Automatisierung des Schaltkreis- und Systementwurfs 52 Nachrichtenübertragung 94

aFSIM – Ein analoger Fehlersimulator 54 WorldSpace Prototype Rundfunkempfänger V2.2 96 Programmzuführung und Management für Digitalen Rundfunk 56 Endgeräte 98 Hochfrequenztechnik 58 Rekonfigurierbarer Multistandard-Bandpaß- WorldSpace System Verifikation 60 Sigma-Delta-Umsetzer 100 Blockselektiver L-Band DAB-Repeater 62 Innovationszentrum für Telekommunikationstechnik Multimedia 64 GmbH IZT 103 Musikcodierung und die Urheberrechtsproblematik 66

Audio 68

Der MPMan – eine neue Generation von Audio-Abspielgeräten 70

Anwendungszentrum für Verkehrslogistik und Kommunikationstechnik 72

Sendungsverfolgung 74

26 Fraunhofer IIS-A Jahresbericht 1998 Research Results and Applications – Overview

Global Thinking – Local Action, International Exchange – Future Planning – Immediate Decision 28 Life-long Learning 76

Elektronic Systems – European Scale Microelectronics Systems for Quality Assurance 30 for Small and Medium-sized Industries 78

PentaCam 32 Female Scientists at the Fraunhofer Institute IIS-A 80 Elektronic Systems – Electronic Imaging 34 Schools and Technology 82 Biometric Person Identification 36 Fraunhofer Project Group X-ray Technology 38 for Wireless Telecommunication and Multimedia Technology ADTM 84 Industrial Computed Tomography 40 Fraunhofer ADTM in Profile 86 IC-Design – Analog Systems 42 Competences 87 Integrated Current Sensors 44 Equipment 88 EUROPRACTICE IC Service 46 Fraunhofer ADTM – Representative Figures 89 IC-Design – Digital Systems 48 Studio 90 ASICs for Safety Critical Applications 50 Real-time Implementations of AAC 92 Automation of Circuit and System Design 52 Communications 94 aFSIM – An Analog Fault Simulator 54 WorldSpace Prototype Radio Receiver V2.2 96

Program Collection and Terminal Devices 98 Management for Digital Radio 56 Reconfigurable Multistandard RF and Microwave 58 Bandpass Sigma Delta Converter 100

WorldSpace System Verification 60 Innovation Center for Telecommunication Technology Channel Selective L-Band DAB-Repeater 62 GmbH IZT 103

Multimedia 64

Music Coding and Intellectual Property Rights 66

Audio 68

The MPMan – an Exciting New Audio Playback Device 70

Application Center for Transport Logistics and Communications Technology 72

Tracking & Tracing 74

Fraunhofer IIS-A Jahresbericht 1998 27 »Global denken – lokal handeln, Zukunft planen – aktuell entscheiden« »Global Thinking – Local Action, Future Planning – Immediate Decision«

– Vorlaufforschung, andere Anwendungen durch das In- Megatrends – Verbundforschung und stitut möglich sein. Wird der Anteil aus – Technologietransfer. der Wirtschaft zu hoch, dann besteht Die Entwicklung der Weltwirtschaft die Gefahr, daß zu viele Beschränkun- verläuft in sog. Kondratieff-Zyklen mit Die Vorlaufforschung dient der Kom- gen bei der Weiterverwertung des einer Dauer von etwa 50 Jahren, petenzerneuerung. Das Vordringen in Know-how entstehen und die Chance, welche von Basisinnovationen wie z.B. Neuland bedeutet erhöhtes Risiko, die möglichst für viele Firmen Dienstlei- der Dampfmaschine oder der Elektro- Machbarkeit muß nachgewiesen wer- stungen zu erbringen, sinkt. Aus die- technik angestoßen werden. den. Dazu ist enge Zusammenarbeit sem Grund sollte der Industrieertrag mit der Forschung an Universitäten nicht wesentlich höher als 50 Prozent Die Mikroelektronik als Basisinnovation geboten und durch Personalunion von sein. und die Informationstechnik als ihre Lehrstuhlinhabern und Institutsleitung Anwendung bestimmen den gegen- erreichbar. Ihr Anteil sollte nicht unter Vorlauf- bzw. Verbundforschung und wärtigen 5. Kondratieff-Zyklus. In der 20 Prozent des Betriebsaufwands be- Technologietransfer folgen bei einem Mikroelektronik geht der Fortschritt tragen. Arbeitsgebiet zeitlich nacheinander nach dem Moore’schen Gesetz: Alle und sind vom Personaleinsatz unter- drei Jahre vervierfacht sich die Kapazi- Verbundforschung geschieht im Wett- schiedlich. Um die zeitliche Konstanz tät der Speicherchips, und die Kosten bewerb um Projekte in öffentlich aus- von Personalstand und Jahreshaus- pro Transistor werden halbiert. geschriebenen Forschungsprogram- halten zu sichern, sollte das Institut men. Die gemeinsame Bearbeitung hinreichend viele Arbeitsgebiete in Dieser »Technology Push« setzt sich mit Partnern aus der Industrie schafft unterschiedlichen Phasen bearbeiten. für die nächsten 15 Jahre fort, und der Synergien und stellt die Marktorientie- Kommt noch die Personalfluktuation »Market Pull« durch das Zusammen- rung sicher. Ihr Anteil sollte zwischen hinzu, ist den Erfahrungsträgern be- wachsen von Telekommunikation, 30 und 50 Prozent betragen. sondere Aufmerksamkeit in der Per- Computer, Fernsehen zur Multimedia- sonalentwicklung zuzuwenden. technik läßt noch keine Sättigung er- Unter Technologietransfer seien Pro- kennen. jekte mit Einzelfirmen verstanden, deren Ergebnis häufig ein produktnaher Die verkürzten Produktzyklen bedingen Prototyp ist. Die Einhaltung von Termi- Fachliches Konzept Fraunhofer- auch eine entsprechende Anpassung in nen und Kosten hat Vorrang, der Lern- Institut für Integrierte Schaltungen Forschung und Entwicklung, welche effekt für das Institut ist gering, der IIS-A durch verstärkte Marktbeobachtung Nutzen liegt beim Auftraggeber. Auch und Extrapolation in die Zukunft durch wenn er 100 Prozent des Aufwands Das Fraunhofer IIS-A hat sich von Roadmaps und Delphi-Studien ange- trägt, sollte die Übertragbarkeit auf Anfang an konsequent der Anwen- gangen wird: Benchmarking hält Ein- dung der Mikroelektronik zugewandt. zug in FuE. Dazu ist keine eigene Mikroelektronik- technologie erforderlich. Vielmehr läßt sich die jeweils bestgeeignete für die Aufgabe im Sinne des Auftraggebers Fraunhofer-Modell auswählen. Die Breite mikroelektro- nischer Problemlösungen bis zu den Die Mission der Fraunhofer-Gesell- ASICs (Application Specific Integrated schaft besteht in angewandter FuE für Circuits) ist im Bereich der Entwicklung und mit der Wirtschaft. Die Nachhaltig- integrierter Schaltungen angesiedelt. keit wird sichergestellt durch Zu den ASICs ist die Ergänzung durch die Entwurfsautomatisierung in Dres- den hinzugekommen. Aus der Univer- Umfeld, Mission der sität entwickelte sich die Audiocodie- Fraunhofer-Gesellschaft rung hin zu Multimedia und Telekom- und Konzept des Fraunhofer IIS-A bilden munikation mit den heutigen Ergän- ein Ganzes zungen durch die Arbeitsgruppe für

28 Fraunhofer IIS-A Jahresbericht 1998 »Global denken – lokal handeln, Zukunft planen – aktuell entscheiden« »Global Thinking – Local Action, Future Planning – Immediate Decision«

Drahtlose Telekommunikations- und cause they represent successive phases Multimediatechnik, das Anwendungs- Megatrends of a technological development be- zentrum für Verkehrslogistik und tween an idea and a potential product. Kommunikationstechnik sowie die The development of world economy These activities have to be balanced Innovationszentrum für Telekommuni- follows the so-called Kondratieff and complemented by suitable market- kationstechnik GmbH zur Produktion Cycles. They are caused by basic ing, continuing education and staff kleiner Stückzahlen innovativer Geräte. innovations such as steam engine or development. the use of electrical energy. Today we Als flankierende Aktivitäten sind die observe the 5th cycle based on lebenslange und projektorientierte microelectronics and information Weiterbildung von im Beruf stehenden technology which is driven by Moore’s Fraunhofer Institute for Integrated Ingenieuren, der internationale Stu- Law: every three years capacity of Circuits IIS-A – Fields of R&D dentenaustausch und die vielgestaltige memory chips increases by four and Mitarbeit in Verbünden zu nennen. cost per transistor decreases by two. From the very beginning the R&D is effected by time-to-market Fraunhofer IIS-A has focussed on Insgesamt sind 271 Mitarbeiter, davon requirements as well. It has to respond microelectronics applications. There- 215 in Erlangen, für das Institut tätig. to this challenge by enhanced planning fore, analog and digital circuit and 250 Mitarbeiter lassen sich direkt zu through roadmaps and benchmarking. system design as well as design auto- Forschung und Entwicklung zuordnen. mation culminating in ASICs are core competences. For appropriate stimula- Der wirtschaftliche Nutzen läßt sich an tion of applications it is of equal im- folgender Überlegung abschätzen: In Fraunhofer Model portance to acquire professional com- der Wirtschaft beträgt der Anteil der in petence in various application fields der Forschung tätigen Mitarbeiter un- The mission of the Fraunhofer-Gesell- such as telecommunications, multi- gefähr 1 Prozent. Mit 250 Mitarbeitern schaft is to do applied research and media, audio/video coding, mecha- stellt das Fraunhofer IIS-A damit den development (R&D) hand in hand with tronics & microsystems including Forschungsanteil für eine Firma mit industry. For long term sustainability quality control by image processing, 25 000 Mitarbeitern. Diese »virtuelle« – academic research, in order to and medicine. Firma besteht aus den mittlerweile prove viability of ideas rund 200 Firmen, die, über die Jahre – cooperative contract R&D for More than 80 percent of the verteilt, Auftraggeber des Fraunhofer precompetitive options and Fraunhofer IIS-A budget is derived from IIS-A sind und waren und in der Regel – technology transfer for an contract R&D, and more than half of it über keine eigenen FuE-Kapazitäten economic product prototype comes from industry. About 20 percent verfügen. have to take place concurrently be- of the 220 industrial customers are located outside of Germany, 6 percent of Die Nutzung des Wissens entscheidet them in the US. über die Wettbewerbsfähigkeit von Unternehmen. Wissen veraltet aber schnell. In der Fraunhofer-Gesellschaft entsteht laufend neues Wissen, dessen Ansprechpartner / Contact: Weitergabe mittels Multimediatechnik zur Qualifizierung der Arbeitskräfte in Prof. Dr.-Ing. Dieter Seitzer der Wirtschaft einen neuen Markt ent- Telefon +49 (0) 91 31/7 76-1 00 stehen läßt. e-mail: [email protected]

Die Selbständigkeit und der Weg zum Unternehmer wird einen steigenden Stellenwert erhalten. Durch systemati- Megatrends, the mission sche Ausgründungen von Spin-offs of Fraunhofer-Gesellschaft and the competences of wird das Fraunhofer IIS-A in der Region the institute are highly weitere Bedeutung gewinnen. correlated

Fraunhofer IIS-A Jahresbericht 1998 29 Elektronische Systeme – Anlagen für die Qualitätssicherung Electronic Systems – Systems for Quality Assurance

Fraunhofer-Vision auf der Hannover Messe Industrie 1998 Fraunhofer-Vision at Hannover Industry Fair 1998

30 Fraunhofer IIS-A Jahresbericht 1998 Elektronische Systeme – Anlagen für die Qualitätssicherung Electronic Systems – Systems for Quality Assurance

schaftliche Systemlösungen zu verdan- Übersicht ken, die durch Flexibilität und einfache Overview Bedienung die typischen Erfordernisse Die Abteilung »Elektronische Systeme – in der Produktion erfüllen. Nach wie The department »Electronic Systems – Anlagen für die Qualitätssicherung« vor gibt es jedoch für die meisten Systems for Quality Assurance« trans- setzt neue Entwicklungen und For- Anwendungen keine Systeme von der fers new developments and research schungsergebnisse aus dem Bereich Stange. Insbesondere die enge Kopp- results in the field of optical inspection der Sichtprüfung in schlüsselfertige, lung mit mechanischen Komponenten in complete, turn-key systems. Main industriell einsetzbare Anlagen um. und die Einbindung in unterschiedlich- fields are the automatic inspection of Schwerpunkte sind die automatische ste Produktionsumgebungen erfordern bore holes, the fast inspection of web Inspektion von Bohrungen, die schnelle den Einsatz von Experten. Nicht immer material and of extruded pipes. For Inspektion von Bahnmaterial und die führt ein preisgünstiges Kamera / PC- inspection of extruded pipes a new Überprüfung von extrudiertem System zum wirtschaftlichsten Gesamt- system for optical tomography was Schlauchmaterial. Hierzu wurde ein system. Neben verschiedensten Senso- developed which is described more neues System zur optischen Tomo- ren und Beleuchtungstechniken gilt es detailed in the included example. graphie entwickelt, das in nachfolgen- noch eine Vielzahl von meist software- dem Beispiel näher beschrieben ist. mäßig realisierten Bearbeitungsalgo- The market for image processing rithmen in Betracht zu ziehen. Kunden- systems is growing by 17% per annum Der mit jährlich 17% wachsende Markt spezifische Feinheiten der technischen and needs a lot of engineering exper- für Entwicklungen aus dem Bereich der Realisierung und der Bedienoberfläche tise and know how. The aim of Fraun- Bildverarbeitung erfordert viel Inge- sind für den dauerhaft reibungslosen hofer-Vision is to pool the expertise of nieurleistung und breites Know-how. Betrieb oft von ausschlaggebender 16 Fraunhofer-Institutes working in the Zur Bündelung der Kompetenzen der Bedeutung. field of image processing and to pro- Fraunhofer-Gesellschaft auf dem Ge- vide customers with optimum service. biet der Bildverarbeitung wurde daher Ein wesentlicher Aspekt vieler Sicht- Fraunhofer-Vision is able to offer solu- die Fraunhofer-Allianz Vision ins Leben prüfprobleme ist die Realisierung der tions in the fields of manufacturing gerufen. Unter dem Motto »Lösungen zugehörigen schnellen und störungs- industry, transport, security and medi- für maschinelles Sehen« arbeiten hier freien automatischen Handhabung. cal technology. A common office was Fachabteilungen für Bildverarbeitung Auch auf diesem Sektor haben sich established in Erlangen to coordinate aus 16 Instituten mit sehr unterschied- einige Institute spezialisiert, so daß the Fraunhofer-Vision Alliance, to offer lichen Schwerpunkten zusammen. Das Fraunhofer-Vision schlüsselfertige Ge- one central contact for new customers, Spektrum der Kompetenzen reicht von samtlösungen aus einer Hand anbieten to organize information exchange, to industrieller Sichtprüfung über Ver- kann. Im Verbund mit den zahlreichen coordinate marketing measures and to kehrs-, Sicherheits- und Umwelttechnik industriellen Partnern können auch initiate projects. bis hin zu Fragestellungen aus der Standardaufgaben effektiv integriert Medizintechnik. und Wartungsverträge mit kurzer Re- aktionszeit angeboten werden. Zur Koordination der Allianz wurde in Erlangen ein gemeinsames Büro in Das Leistungsangebot der Allianz wur- Betrieb genommen. Es dient als An- de auch auf der Hannover Messe Indu- laufstelle für Neukunden, organisiert strie präsentiert. Das Bild links zeigt die Aktivitäten zum Informationsaus- den gemeinsamen Stand unter dem tausch, koordiniert die gemeinsamen Dach von Fraunhofer-Vision. Schwer- Marketingmaßnahmen und initiiert punkte der Ausstellung waren verschie- Ansprechpartner / Contact: Projekte. dene Verfahren zur 3D-Vermessung, Sensoren und Systeme zur schnellen Dr.-Ing. Norbert Bauer Vor allem dem enormen Leistungszu- optischen Inspektion von Bohrungen Telefon +49 (0) 91 31/7 76-5 00 wachs der Rechnertechnik sind wirt- und Bahnmaterial. e-mail: [email protected]

Fraunhofer IIS-A Jahresbericht 1998 31 PentaCam – Fünf Augen sehen mehr als zwei PentaCam – Three-dimensional Defect Localization by means of a Multi-Camera-Approach

Obwohl aufgrund der fünf Kameras ein Einleitung hoher Datenstrom zu verzeichnen ist und zur Bildverarbeitung und Fehler- PentaCam ist ein automatisches System rekonstruktion sehr ausgefeilte Algo- zur Sichtprüfung und Maßkontrolle rithmen eingesetzt werden, ist es von transparenten Rohren in der Ferti- gelungen, die gesamte Datenverarbei- gung. tung auf einem Industrie-PC durchzu- führen. Zum Einsatz kommt ein Rech- Wie der Name bereits vermuten läßt, ner in einer Dual-Pentium-Konfigura- erfolgt bei PentaCam die Bildaufnahme tion unter dem Betriebssystem Win- gleichzeitig mit fünf Kameras, die das dows NT 4.0. Rohr aus unterschiedlichen Blickwin- keln betrachten. Durch die Mehr- kamera-Anordnung wird gewährleistet, daß jeder Fehler mehrfach gesehen Von der Computertomographie ... und detektiert wird. Eine Verknüpfung der Bildinformationen aus unterschied- Die Computertomographie (CT) ist ein lichen Blickwinkeln liefert Meßwerte bildgebendes Verfahren in der medizi- zur dreidimensionalen Fehlerlage und nischen Diagnostik, mit dem Schnittbil- -größe. der des menschlichen Körpers aufgenommen werden können. Am bekann- testen ist die Röntgen-CT, bei der eine Röntgenquelle und ein röntgenemp- findlicher Sensor um den menschlichen Körper kreisen. Dabei werden Durch- leuchtungsbilder aufgenommen und mittels des Verfahrens der Computer- tomographie zu einem Schnittbild des menschlichen Körpers verarbeitet. Als wesentliche Teilschritte der CT ergeben sich somit: – Aufnahme von Durchleuchtungs- bildern aus verschiedenen Blickrich- tungen und – die Verknüpfung und Verrechnung von Durchleuchtungsbildern mit dem Ziel der Rekonstruktion in der Schnittebene.

Bild 1: System zur automatischen Sichtprüfung von Rohren Figure 1: System for automated visual inspection of pipes

32 Fraunhofer IIS-A Jahresbericht 1998 PentaCam – Fünf Augen sehen mehr als zwei PentaCam – Three-dimensional Defect Localization by means of a Multi-Camera- Approach

rechneten »zweidimensionalen« Meß- ... zur Sichtprüfung von Rohren Von der Bildverarbeitung ... größen, wie Fehlergröße und Fehler- form, noch die »Tiefeninformation« Geleitet von dieser Grundidee der CT Schritthaltend mit dem kontinuierli- der Fehlerposition herangezogen wer- wurde ein Verfahren entwickelt, mit chen Produktionsprozeß werden Daten den und damit eine weitaus schärfere dem Fehlstellen in transparenten Roh- der fünf Zeilenkameras aufgenommen Unterscheidung zwischen realen Feh- ren detektiert und dreidimensional und ausgewertet. Im ersten Schritt lern und Pseudofehlern getroffen wer- lokalisiert werden können. Dieses wird die Position des Rohres im Bild den. Verfahren wurde mittlerweile in die bestimmt. Hierzu werden mehrere Systemlösung PentaCam umgesetzt. Verfahren parallel eingesetzt, um eine zuverlässige Kantenbestimmung zu Im Gegensatz zur Röntgen-CT wird bei gewährleisten. Darauf folgt eine Seg- Abstract PentaCam nicht mit Röntgenquellen mentierung von fehlerverdächtigen und röntgenempfindlichen Sensoren Stellen über adaptive, d.h. an das In summer 1998, the Electronic gearbeitet, sondern mit normalem aktuelle Bild angepaßte, Verfahren. Systems Department presented a new Licht und lichtempfindlichen Sensoren. approach for automated visual inspec- In der konkreten Systemlösung werden tion of transparent pipes. Outer and fünf flimmerfreie Linienlichtquellen und inner diameter of the pipe have to be fünf CCD-Zeilenkameras in einer Ge- ... zur 3D-Fehlerlokalisierung measured and defects in the pipe wall genlicht-Anordnung eingesetzt, um die have to be detected and three-dimen- transparenten Rohre im Durchlicht zu Im nächsten Schritt werden die Bild- sionally localized. sehen (Bild 2). Die Zeilenkameras wer- informationen aus den unterschiedli- den synchronisiert mit der Vorschub- chen Blickwinkeln zusammengefaßt. The approach is called PentaCam, since geschwindigkeit des Produktionspro- Die Ergebnisse der Kantenbestimmung it uses five cameras which observe the zesses belichtet und ausgelesen. Die werden verwendet, um die Außen- transparent pipe from different angles von den Zeilenkameras ausgelesenen und Innenkontur des Rohres in der of view. The multiple-camera-approach Signale werden in einen Rechner über- Schnittebene zu bestimmen. ensures that each defect is seen in at nommen und dort zunächst zu zwei- least two cameras. Combining the in- dimensionalen Bildern zusammenge- Die Ergebnisse aus der Segmentation formation of two or more cameras it is setzt. der Einzelbilder werden verknüpft, um possible to calculate the three-dimen- eine Aussage über die dreidimensiona- sional position of a defect. le Fehlerposition abzuleiten. Der grund- legende Schritt ist eine Strahlrückver- Because five cameras are in use, a high folgung: Ausgehend von der in der stream of data has to be handled. Lichtquelle Kamera beobachteten Fehlerposition Moreover, the algorithms for image Kamera wird der Strahlengang über mehrere processing and three-dimensional de- optische Grenzflächen des Rohres bis fect localization are very demanding. hin zur Lichtquelle zurückverfolgt. However, all calculations are carried Diese Strahlrückverfolgung ist sehr viel out on a single industrial PC. A PC komplexer als bei der Röntgen-CT, da platform with a Dual-Pentium-Board is ein geradliniger Strahlengang nicht used in combination with the Windows vorausgesetzt werden kann. Aus der NT 4.0 operating system. Bild 2: Strahlrückverfolgung von zwei oder Gewinnung von mehr Kameras kann anschließend ein 3D-Meßwerten durch den Einsatz von fünf Meßwert für die Lage des Fehlers in Kameras Bezug auf die Rohrwandungen berech- Ansprechpartner / Contact: Figure 2: net werden. A Multi-Camera- Dr.-Ing. Ullrich Schramm Approach for three- dimensional meas- Aus Sicht des Anwenders kann nun Telefon +49 (0) 91 31/7 76-5 11 urements zusätzlich zu den standardmäßig be- e-mail: [email protected]

Fraunhofer IIS-A Jahresbericht 1998 33 Elektronische Systeme – Bildsensorik Electronic Systems – Electronic Imaging

Bild 2: Kompaktes High-Speed- Bildverarbeitungssystem für Objekterkennungs- und Inspektionsaufgaben

Figure 2: High speed image processing system for object recognition and surface inspections

Bild 1: Farb-High-Speed Kamerasystem mit 1 000 Vollbildern pro Sekunde

Figure 1: Colour high speed video system with 1 000 full frames per second

Bild 3: Projekt »ARGUS« BMBF: Verfahren zur Oberflächen- prüfung von Massivholz

Figure 3: »ARGUS« Scientific project of the BMBF: methods for surface inspection of wood

34 Fraunhofer IIS-A Jahresbericht 1998 Elektronische Systeme – Bildsensorik Electronic Systems – Electronic Imaging

Schnell, zuverlässig und intelligent bei Lernfähige Systeme und intelligente merely aiming at higher speed. A high der Datenübertragung und in der Aus- Verfahren für Objekt- und Klassifika- resolution and thus an increased pic- wertung – dies sind die Anforderungen, tionsaufgaben optimieren Leistungs- ture quality during high speed recor- an denen Kamera- und Auswertesyste- kriterien wie Prüfgeschwindigkeit und dings is even more important. Last but me für die industrielle Prüfung gemes- -güte. Die Weiterentwicklungen im Be- not least the new generation of colour sen werden. Die Entwicklung solcher reich dieser Systeme liegen hierbei high speed cameras with a high resolu- High-End-Kamerasysteme sowie lei- insbesondere in den algorithmischen tion belongs to the vanguard in world- stungsfähiger Verfahren für die Echt- Verfahren. wide camera development. zeitverarbeitung und Auswertung der Eine Anwendung intelligenter Soft- Bilddaten gehört zu den Arbeitsschwer- waresysteme ist die biometrische Per- In the area of industrial object identifi- punkten der Fachabteilung Elektroni- sonenerkennung. In einem neuen Ver- cation and material testing, high speed sche Systeme – Bildsensorik. Besonders fahren werden gleichzeitig verschiede- image processing systems are develo- in der industriellen Fertigung, bei Prüf- ne Sensorquellen zur Identifikation ped which allow very fast test proce- und Objekterkennungsaufgaben sind herangezogen. Diese sichere und dures at real time due to intelligent mittlerweile High-Speed Kamerasyste- zuverlässige Form der Identifikation data processing on the PC. me und High-Speed Signalverarbeitung wird Standards im Bereich der Sicher- sowie Auswerteverfahren unverzicht- heitstechnik für Zutritts- und Compu- Adaptive systems and intelligent bar. terzugangssysteme setzen. procedures for object and classification assignments optimize performance criteria like testing speed and quality. Among the further developments in Leistungsstarke Kameratechnik – Perspektiven this field is the multi-part identification. Intelligente Verarbeitung Im Bereich der Kamerasensorikentwick- One application of intelligent software Die Entwicklung im Bereich der indu- lung wird durch Einsatz neuer Techno- systems is the biometric person identi- striellen Kamerasysteme geht längst logien wie z.B. CMOS auf der Sensor- fication. The new method »sensor nicht mehr nur in Richtung Geschwin- seite oder FireWire für die Signalüber- fusion« uses various sensor sources for digkeit. Immer wichtiger ist die hohe tragung eine erhebliche Steigerung an identification. This safe and reliable Auflösung und somit die Bildqualität Aufnahmegeschwindigkeit und way of identification will set new stan- von Hochgeschwindigkeitsaufnahmen. -qualität erreicht werden. Entwicklun- dards in the area of security technology Nicht zuletzt die neue Generation far- gen im Bereich des schnellen Daten- for general and computer access biger High-Speed Kameras mit hoher transfers, der Vernetzung mehrerer systems. Auflösung gehört weltweit mit zu den Systeme und der Verarbeitung auch führenden Kameraentwicklungen. komplexer Analyseschritte werden das In the field of camera sensor develop- Einsatzspektrum industrieller Kamera- ment, new technologies like CMOS on Im Bereich der industriellen Objekter- systeme erheblich erweitern. the sensor side or FireWire on the sig- kennung und Materialprüfung werden nal transfer side will lead to an extreme High-Speed Bildverarbeitungssysteme heightening of recording speed and entwickelt, die durch die intelligente quality. Fast data transfer, the network- Datenverarbeitung auf dem PC auch High End Camera Systems and ing of various systems and the proces- sehr schnelle Prüfvorgänge in Echtzeit Intelligent Processing sing of even complex analysis steps will realisieren können. Hierbei wird durch massively enlarge the application spec- neue Signalverarbeitungskonzepte ein Developing high end camera systems trum of industrial camera systems. Höchstmaß an Flexibilität für den be- as well as efficient methods for real darfsorientierten Ausbau solcher Prüf- time processing and evaluating picture systeme erreicht. Da aufgrund dieser data is among the focal points of the Konzepte Rechenleistung optimal ge- work in the special field Electronic Ansprechpartner / Contact: nutzt werden kann, eröffnen sich Imaging. weitere Einsatzbereiche für Echtzeit- Dipl.-Ing. Hans Bloß bildverarbeitungssysteme in der Ober- The development in the field of indu- Telefon +49 (0) 91 31/7 76-5 20 flächenprüfung und Texturanalyse. strial camera systems has ceased to be e-mail: [email protected]

Fraunhofer IIS-A Jahresbericht 1998 35 Biometrische Personenerkennung mit »Sensor-Fusion« Biometric Person Identification with »Sensor Fusion«

In der Kombination »Sensor Fusion« Warum Biometrie? Sicherheit durch Sensor-Fusion stellen diese Sensorquellen Daten für eine sichere Identifikation von Perso- Die Identifikation von Personen spielt Im Personenerkennungssystem SESAM nen im täglichen Betrieb zur Verfü- eine wichtige Rolle bei der Sicherung (Synergetische Erkennung durch Stand- gung. von Anlagen und Gebäuden. bild, Akustik und Motorik) werden biometrische Informationen aus mehreren Mit dem Einzug der elektronischen unterschiedlichen Sensorquellen zu Kommunikation in weite Bereiche des einem Erkennungsergebnis zusammen- Die Mimik ist charakteristisch Alltags wird eine sichere Erkennung gesetzt. des Benutzers zur zentralen Vorausset- Drei Datenarten, die beim Sprechen Als besonders fälschungssicher hat sich zung, um Datenmißbrauch zu verhin- eines Wortes, z.B. des Nachnamens, die Erkennung der charakteristischen dern. entstehen, werden zur Identifikation Mimik erwiesen. Aus Unterschieden herangezogen: zwischen aufeinanderfolgenden Bil- Homebanking, Teleshopping und Inter- – das Standbild des Gesichts des dern einer Bildsequenz wird mit Hilfe net-Dienstleistungen werden von zu- Sprechers des sogenannten »Optischen Flusses« nehmend mehr Menschen genutzt. – charakteristische akustische Merk- ein Vektorfeld erzeugt, das die perso- In diesen Geschäftsbeziehungen prä- male in der Stimme und nenspezifischen Bewegungen im Bild sentiert sich der Gesprächspartner nur – die Bewegungsinformation (Mimik) repräsentiert. noch virtuell, so daß der Identitäts- beim Sprechen. nachweis durch ein zuverlässiges Iden- tifikationssystem notwendig wird. Synergetic Computer Snapshot Identifikationssysteme werden jedoch Classification Preprocessing nur vom Benutzer akzeptiert, wenn Training algorithm sich alle Teilnehmer darauf verlassen können, daß die Identität der Beteilig- ten sichergestellt ist. Passwort und PIN- Classification Access: Nummer allein erfüllen dieses steigen- Video Sequence- Preprocessing Yes / No de Sicherheitsbedürfnis nicht. Biometri- Training algorithm sche Methoden, d.h. die Auswertung von personenspezifischen Daten, kön- nen hingegen den Schutz des Benut- Classification Acoustical zers steigern und gleichzeitig den Be- Preprocessing dienungskomfort erhöhen. Training algorithm

Bild 2: Sensor-Fusion: Drei Datenquellen werden für die Erkennung verarbeitet

Figure 2: Sensor fusion: three data sources recorded for the identification result Bild 1: Terminal-Login via Multimediakamera

Figure 1: Terminal login via multimedia camera

36 Fraunhofer IIS-A Jahresbericht 1998 Biometrische Personenerkennung mit »Sensor-Fusion« Biometric Person Identification with »Sensor Fusion«

With electronic communication starting to dominate large areas of everyday's Facial Expressions are Characteristic life, a safe method of identifying users is essential to prevent data misuse. The identification of characteristic facial expressions has proven especially Homebanking, teleshopping and inter- fraud-resistant. From differences be- net services are being used by an in- tween a series of pictures within a pic- creasing number of people. ture sequence, a vector field is genera- In these business relationships the ted using the so-called optical flux partner is only virtually present which which represents the persona-specific means that identifying him or her by a movements in the picture. reliable identification system becomes necessary.

Bild 3: Identification systems will, however, Realization as a Product BioID®. Bewegungsvektorfeld aus only be accepted by the user if all parti- Bildern einer Sequenz (Mimik) cipants may rely on the safe identifica- How does the actual application of tion of the people involved. A pass- biometric identification affect the user? Figure 3: word and a PIN do not meet this As BioID®. the technology is integra- A motion vector field generated by an image heightened need for security. Biometric ted, by the DCS Dialog Communication sequence (facial expression) methods, that is the evaluation of Systems AG in Berlin, in their world- persona-specific data, may, however, wide-distributed products dealing with increase the protection of the user and the safeguarding of networks, compu- at the same time improve the con- ter access and access control. venience of operation. Umsetzung als Produkt BioID®. The concept includes the safe access to computers and data networks as well Wie sieht nun der Einsatz der biometri- as the conventional access control for schen Erkennung in der Praxis für den Security by Sensor Fusion doors or safe-deposit boxes. Nutzer aus? Als BioID®. wird die Technologie von dem mittelständischen With the person identification system Unternehmen DCS Dialog Communica- SESAM (Synergetic identification tion Systems AG, Berlin, weltweit in through still, acoustics and motion) ihre Produkte für die Sicherung von biometric information from several Netzwerken, Computerzugang und different sensor sources are being put Zutrittsüberwachung übernommen. together to form the identification. Three types of data which result from Das Konzept sieht hierbei sowohl den the pronouncing of a word like, for sicheren Zugang zu Rechnern und Da- example, the last name of a person are tennetzen als auch die konventionelle used for identification purposes: Zutrittskontrolle für Türen oder Schließ- – the still image of the face of fächer vor. the person speaking, Ansprechpartner / Contact: – characteristic acoustic features in the voice and Dipl.-Math. Peter Plankensteiner – the motoric information Telefon +49 (0) 91 31/7 76-5 49 Why Biometrics? (facial expressions) during speech. e-mail: [email protected] Combined (»sensor fusion«) these sen- Identifying people plays an important sor sources provide data for the safe Dr.-Ing. Thomas Wagner role in ensuring the security of identification of people for everyday Telefon +49 (0) 91 31/7 76-5 44 industrial plants and buildings. purposes. email: [email protected]

Fraunhofer IIS-A Jahresbericht 1998 37 Röntgentechnik X-ray Technology

Automatische Qualitätskontrolle für elektronische Bauteile Automatic quality Bedienoberfläche control for electronic Lötstelleninspektion components Graphical user interface inspection system

Lötbrücke an einem BGA Bauteil Solder bridge at BGA-connection

3D-CT: faserverstärktes Kunststoffteil mit Lunkern 3D-CT: fibre reinforced plastic specimen with voids

38 Fraunhofer IIS-A Jahresbericht 1998 Röntgentechnik X-ray Technology

die neue gemeinsame Abteilung für Übersicht Röntgentechnik können so zukünftig Overview die Arbeitsgebiete In den verschiedenen Instituten der – Röntgenphysik The Fraunhofer Institute for Nonde- Fraunhofer-Gesellschaft werden, be- – Röntgensensorik structive Testing IZFP, Saarbrücken and dingt durch die stärkere Industrieorien- – Rekonstruktionsverfahren the Fraunhofer Institute for Integrated tierung, zunehmend Themen bearbei- – Bildverarbeitung Circuits IIS-A, Erlangen, started at tet, die zu einer Überlappung der sich – Konzeption und technische January 1, 1998 a new, cooperating daraus weiterentwickelnden Arbeits- Umsetzung von Meß- und Prüf- department for X-ray Technology to gebiete führen. Dies bedeutet, daß systemen focus the know-how in the field of sich an verschiedenen Instituten mehr – Erstellung von Softwareplattformen radiological technology within und mehr ähnliche Kernkompetenzen für Datenerfassung, Bearbeitung Germany. The expertise of this new für die gleichen Zielmärkte entwickeln. und Visualisierung department covers the fields of X-ray- Durch die Größe der Fraunhofer- – Integration von Systemen in physics and -sensors as well as image Gesellschaft wird die Übersichtlichkeit Produktionsprozesse processing, conception of complete und damit die Möglichkeit zur Koordi- noch effektiver auf den Anwendungs- inspection systems and integration of nation und Abstimmung möglicher gebieten Automobil-, Pharma- und the system in the production flows. überlappender Kernkompetenzen Elektronikindustrie sowie den Berei- These work fields match the needs of erschwert. Der Umstand, daß die chen Lebensmittel-, Kunststoff-, Kera- car-, electronic-, food- and plastic einzelnen Institute zudem als Profit- mik- oder Holzinspektion und Medizin- industries as well as medical techno- center aktiv sind und damit in erster technik eingesetzt werden. In diesem logies. Examples of recent results of Linie eigenständig agieren, macht die Sinne ist es die Philosophie der Abtei- this new department are automatic Überwindung des Koordinations- lung, durch Kompetenzbündelung systems for solder inspection on elec- problems nicht leichter. Am Beispiel neue Systementwicklungen zusammen tronic components and for light metal der Entwicklungsaktivitäten auf dem mit potentiellen Endanwendern zu rea- wheels. Future research and develop- Gebiet der Röntgenuntersuchungen lisieren und diese dann in enger Ko- ment activities will be focused on the wurde diese Problematik aufgegriffen: operation mit industriellen Systeminte- fields of industrial computed tomo- Zum 1. Januar 1998 wurde gemeinsam gratoren auf dem Bereich der Quali- graphy and radioscopic systems for mit dem Fraunhofer-Institut für tätssicherung zu etablieren. Aktuelle nanotechnologies, i.e. X-ray systems Zerstörungsfreie Prüfverfahren IZFP, Beispiele hierfür sind Systementwick- with an image resolution below Saarbrücken, eine neue, institutsüber- lungen zur 1 micron. greifende Abteilung für Röntgen- – automatischen 3D-Leiterplatten- technik zur Konzentration von Kern- inspektion kompetenzen eingerichtet. – automatischen Prüfung von Leicht- metallgußrädern und Die ursprünglichen Tätigkeitsfelder bei- – Inspektionssysteme für die Lebens- der Arbeitsgruppen haben sich dabei in mittelüberwachung. soweit ergänzt, daß am Fraunhofer Ansprechpartner / Contact: IZFP wissenschaftliche Fragestellungen Zukünftige Arbeitsschwerpunkte sind, insbesondere zu der Thematik der aufbauend auf dem vorhandenen Dr. Randolf Hanke Computertomographie im Vordergrund Know-how, die Realisierung der indu- Telefon +49 (0) 91 31/7 76-72 20 standen, während am Fraunhofer-Insti- striellen Röntgen-Computertomogra- e-mail: [email protected] tut für Integrierte Schaltungen IIS-A die phie einerseits sowie die Entwicklung Themen Röntgenbildverarbeitung und von Röntgensystemen für die Nano- Dr. Michael Maisl -sensorik mit dem Ziel der Prüfsystem- technologie, d.h. Detailerkennbarkei- Telefon +49 (0) 6 81/93 02 38 25 entwicklung bearbeitet wurden. Durch ten deutlich kleiner als 1 µm. e-mail: [email protected]

Fraunhofer IIS-A Jahresbericht 1998 39 Industrielle Computertomographie Industrial Computed Tomography

sowie die Parallelisierung der Algorith- Einsatzgebiete dieser Technologie sind Einleitung men die Rekonstruktionszeiten in ein beispielsweise: auch für Industriemaßstäbe akzepta- – Inspektion von mikromechanischen Die zerstörungsfreie Röntgengrob- bles Maß gebracht. Vor dem Hinter- Komponenten strukturprüfung kann im wesentlichen grund dieser Entwicklungen hat die – Gußteileinspektion aus Kunststoff in die Bereiche zum Jahresbeginn neu eingerichtete und Aluminium – Durchstrahlungsprüfung und institutsübergreifende Abteilung für – Reverse Engineering – tomographische Verfahren Röntgentechnik der Fraunhofer-Insti- – Entwicklung von Werkstoffen. (CT, Laminographie) tute für Zerstörungsfreie Werkstoffprü- untergliedert werden. fung IZFP, Saarbrücken, und Integrierte Schaltungen IIS-A, Erlangen, die Während die Durchstrahlungsprüfung Entwicklung eines Systems zur schnel- Volumen-Computertomographie alle Details eines dreidimensionalen len industriellen Computertomographie Objektes auf ein zweidimensionales aufgegriffen. Als Beispiel für das Verfahren wird die Aufnahmemedium (Röntgenfilm, Bild- Volumenrekonstruktion eines kleinen verstärker etc.) projiziert – damit über- Beton-Zylinders mit einem Durchmes- lagern sich die Informationen in Durch- ser von 7 mm vorgestellt (die Probe strahlungsrichtung – werden bei den Systemüberblick wurde vom IBMB der Technischen tomographischen Verfahren die inne- Universität Braunschweig zur Verfü- ren Strukturen (Schwächungskoeffizi- In den Fraunhofer-Instituten für Zerstö- gung gestellt). Bild 1 zeigt zunächst enten) überlagerungsfrei abgebildet. rungsfreie Prüfverfahren und für Inte- eine Ebene, die senkrecht zur Zylinder- grierte Schaltungen wird seit mehreren achse rekonstruiert wurde. Diese bei weitem detaillierten Informa- Jahren auf den Gebieten der Röntgen- tion erlaubt einen wesentlich präzise- bildverarbeitung, -sensorik und -com- Um das vollständige Volumen darzu- ren Blick in den inneren Aufbau der zu putertomographie intensiv gearbeitet. stellen, müßten mittels der 2D-CT viele untersuchenden Objekte, was insbe- Seit Jahresbeginn hat die neue insti- Schnitte durch das Volumen gelegt sondere in der Planungs- und Erpro- tutsübergreifende Abteilung für Rönt- werden, was sehr zeitaufwendig ist. Im bungsphase für die verschiedensten gentechnik gemeinsam an dem Thema Gegensatz dazu benötigt die 3D-CT für Produkte, angefangen bei großen Guß- der Volumen-CT für den industriellen die Rekonstruktion des Volumens nur teilen bis hin zu den Mikrostrukturen Einsatz gearbeitet. Im Gegensatz zur eine Messung mit einer Drehung des der Aufbau- und Verbindungstechno- Medizin kann im industriellen Einsatz Objektes um 360°. Die Datenerfassung logie auf elektronischen Baugruppen, das Objekt im Kegelstrahl des Röntgen- erfolgt dabei nicht mit einem Zeilen- von besonderem Vorteil ist. Bis vor kur- strahlers über den gesamten Winkel- detektor, wie im Fall der 2D-CT, son- zem waren die tomographischen Ver- bereich von 360° gedreht werden. Das dern mit einem flächigen Detektor. fahren aufgrund ihrer enormen Re- ermöglicht eine wesentlich vereinfach- Dies führt im vorliegenden Beispiel zu chen- und Datengewinnungszeiten te Manipulation, was sich unmittelbar einer Verkürzung der Meßzeit um den jedoch nur für den Laborbetrieb geeig- in einer signifikanten Senkung der Faktor 100. net und damit aus dem Feld der indu- Kosten niederschlägt. Die Details des striellen Anwendung verbannt. Erst mit Objektes werden in jeder Winkelposi- Das Ergebnis eines Volumenscans ist in der Einführung neuer flächiger Rönt- tion auf das Detektorsystem projiziert. Bild 2 dargestellt. gensensoren konnte einerseits die Aus den Flächenprojektionen wird mit Meßzeit für die Untersuchung eines Hilfe eines Rekonstruktionsalgorithmus Das Objekt kann mittels des mit einem Volumens drastisch reduziert werden, (z.B. modifizierter Feldkamp) das Volu- Scan aufgenommenen 3D-Datensatzes indem die bislang gängige 2D-CT men des Objekts rekonstruiert (3D-CT). in beliebigen Perspektiven dargestellt durch die sogenannte Volumen-CT werden (Bild 3). ersetzt wurde. Andererseits hat die Für kurze Auswertzeiten werden die rasant gestiegene Rechnerleistung Rekonstruktionen auf einem MultiPen- tium Industrie PC gerechnet, visualisiert und ausgewertet.

40 Fraunhofer IIS-A Jahresbericht 1998 Industrielle Computertomographie Industrial Computed Tomography

This new system will allow future Overview applications of the Computed Tomo- graphy no longer only in laboratories With the beginning of this year a but more over in the industrial pro- new department for X-ray Technology duction for various fields like: based on the knowledge of the two – inspection of micromechanic Fraunhofer Institutes for Nondestruc- components tive Testing IZFP Saarbrücken and for – casting inspection of plastics or Integrated Circuits IIS-A in Erlangen aluminum started the development of an in- – reverse engineering dustrial system for Computed Tomo- – development of new materials. graphy (CT). A new generation of matrix detectors based on amorphous silicon as well as new and faster pro- Bild 1: cessors valuable for the application of 2D-Schnitt durch economic parallel processing systems eine Betonprobe Figure 1: made it possible to build up 3D-CT 2D layer of a which is able to get the fully recon- concrete sample structed object volume up to about 100 times faster than with the conventional 2D-CT. The components of the system are: – X-ray source – object manipulator – matrix detector – processing system for the reconstruction.

While the conventional 2D-CT needs one full 360° fanbeam scan for each Bild 2: Volumendarstellung slice (figure 1, reconstructed slice of a einer Betonprobe concrete sample with diameter 7 mm), Figure 2: the volume- or 3D-CT gets the whole Volume representation data set for the volume reconstruction of a concrete sample by just one single 360° scan in the beam cone (figure 2, reconstructed volume of a concrete sample). From the set of two-dimensional projection data from different angles the volume Ansprechpartner / Contact: of the object will be reconstructed directly (e.g. by modified Feldkamp Dr. Randolf Hanke algorithm). Telefon +49 (0) 91 31/7 76-72 20 e-mail: [email protected] Bild 3: Willkürlicher Schnitt Once the 3D-data set is reconstructed durch das Volumen the object can be shown from or cut in Dr. Michael Maisl der tomographierten arbitrary directions (figure 3, arbitrary Telefon +49 (0) 6 81/93 02 38 25 Betonprobe cut through the object). e-mail: [email protected] Figure 3: Arbitrary cut through the concrete sample

Fraunhofer IIS-A Jahresbericht 1998 41 IC-Entwicklung – Analoge Systeme IC-Design – Analog Systems

Integrierte Sensoren in Standardtechnologien ermöglichen kostengün- stige Lösungen und kurze Entwicklungszeiten für viele Anwendungen

Integrated sensors in standard technologies allow for cost effective solutions and short development cycles for a variety of applications

Der Einsatz eines Mixed Signal ASICs ermöglicht die Reduzie- rung der Verlustleistung in batteriebetriebenem Leitungsortungsgerät

Low Power ASIC for battery operated cable locator

42 Fraunhofer IIS-A Jahresbericht 1998 IC-Entwicklung – Analoge Systeme IC-Design – Analog Systems

nologien bis herunter zu 0,25 µm Einleitung Strukturgrößen zügig erfolgen mußte. Overview Die rückläufige öffentliche Projektför- Die Situation im IC-Entwurf ist durch derung in der Mikroelektronik konnte More and more smaller design houses folgende Randbedingungen gekenn- durch eine steigende Zahl von IC-Ent- concentrate on system and circuit de- zeichnet: würfen für die Industrie ausgeglichen sign. Only a few bigger independent – Die Mikroelektronik weist weiterhin werden. Mit führenden europäischen design houses (including manufac- exponentielles Wachstum auf. ASIC-Herstellern wurden Rahmenab- turers´ design departments) have the – Die Anzahl und die Komplexität der kommen für eine Zusammenarbeit expertise and the tools to turn complex Entwürfe nimmt zu. abgeschlossen. systems into deep submicron ICs. – Eine Steigerung der Designkapazität Die Arbeiten für die Bayerische Arbeits- ist durch einen weltweiten Mangel gemeinschaft Mikroelektronik (BAME) Due to our experience, our high end an Designern, besonders für analo- werden Ende des Jahres planmäßig design software and our portfolio of ge ICs, begrenzt. abgeschlossen. technologies we can support end- – Kosten und Komplexität der Werk- customers, design houses and research zeuge für den effizienten Entwurf Im Teilprojekt GALILEI des BMBF-För- institutes either with turn-key designs von deep submicron ICs sind stark derschwerpunktes »Mobile Kommuni- or with specific design tasks. Our par- im Steigen begriffen. kation« konnten die Grundschaltungen ticipation in EUROPRACTICE allows us für die Linearisierung von GaAs Hetero to offer flexible one-stop solutions for Kleinere Designhäuser werden sich Bipolar Transistor (HBT) Leistungsver- cost effective production of low vol- daher verstärkt auf System- und Schal- stärkern erfolgreich verifiziert werden. umes. tungsentwurf konzentrieren. Die phy- Weitere RF-ICs für industrielle Anwen- sikalische Umsetzung in integrierte dungen wurden in BiCMOS- und Industrial projects during the last year Schaltungen und deren Verifikation GaAs-Technologien entworfen. Die covered RF ICs in GaAs and BiCMOS wird, neben den Designabteilungen interne Forschung für CMOS RF wird technologies as well as numerous com- der Halbleiterhersteller, wenigen gro– gemeinsam mit der Universität San plex mixed signal ASICs for drive con- ßen Designhäusern vorbehalten sein. Sebastian, Spanien, vorangetrieben. trol and sensor signal processing. Low Für industrielle Anwendungen in der power and low voltage operation were Durch Technologieportfolio, Werkzeug- Antriebstechnik und Sensorsignalverar- essential design parameters for solar ausstattung und Mitarbeiterzahl hat beitung wurden zahlreiche ASICs ent- operated applications. das Fraunhofer-Institut für Integrierte worfen. Bei Entwicklungen beispiels- Schaltungen IIS-A beste Voraussetzun- weise für solarbetriebene Geräte war Public funded projects concentrated on gen, in diesem Konzentrationsprozeß geringe Verlustleistung bei niedriger linearization of power amplifiers and seine Position auszubauen und damit Versorgungsspannung ein wesentliches on microsystem applications. Our com- auch für andere Fraunhofer-Institute Entwurfsziel. Die Kernkompetenz deep petence in deep submicron ADCs was als Designzentrum zu agieren. Die Mit- submicron Analog-Digital-Umsetzer further developed using technologies arbeit im EU-Projekt EUROPRACTICE wurde zusammen mit Partnern aus der down to 0.25 µm. mit der Möglichkeit der Lieferung auch Industrie weiterentwickelt. kleiner ASIC-Stückzahlen und einer Current measurement was the key europaweiten Akquisitionsplattform ist Innerhalb des Arbeitsgebietes Sensorik issue for integrated smart sensor dabei ein wesentliches Alleinstellungs- in Standardtechnologien konzentrier- systems based on standard CMOS merkmal. ten sich die Arbeiten vor allem auf die technologies. Magnetfeldsensorik zur Erfassung von Strömen. Dabei ist eine stärkere Sy- stemorientierung und die Einbeziehung Ergebnisse der Aufbau- und Verbindungstechnik Ansprechpartner / Contact: notwendig. Entsprechende Kooperatio- Steigende Anforderungen an Komple- nen werden unter anderem durch die Dipl.-Ing. Josef Sauerer xität und Bandbreite führten dazu, daß Beteiligung an FORMIKROSYS II ausge- Telefon +49 (0) 91 31/7 76-4 10 der Einsatz von deep submicron Tech- baut. e-mail: [email protected]

Fraunhofer IIS-A Jahresbericht 1998 43 Integrierte Stromsensoren Integrated Current Sensors

eine um 90° gedrehte Anordnung von Einleitung Maßnahmen zur Störunterdrückung je zwei Elementen werden mechani- sche Verspannungen ausgeglichen, Ein Schwerpunkt der Arbeiten auf dem Aufgrund physikalischer Effekte und und schließlich wird das bekannte spin- Gebiet der Mikrosystemtechnik ist die herstellungsbedingter Störstellen im ning-current-Prinzip verwendet, um Entwicklung von integrierten Sensoren Basismaterial treten unterschiedliche die verbleibenden Störungen zu unter- in Standard-Halbleiterprozessen. Basis Störmechanismen auf. Diese müssen drücken. Zur Temperaturkompensation dafür ist in der Regel ein kommerzieller kompensiert werden, um optimale der Empfindlichkeit verwenden wir CMOS-Prozeß. Durch geeignete Anord- Sensoreigenschaften zu erzielen: Das eine on-chip-Spule, mit der ein defi- nung der zur Verfügung stehenden auftretende Rauschen kann durch niertes Magnetfeld dem zu messenden Dotierungsschichten und entsprechen- Wahl einer geeigneten n-Wanne sowie Feld überlagert wird. Der Arbeitspunkt de Dimensionierung der Schichtgeome- durch die Array-Anordnung von meh- der Hall-Elemente wird nachgeregelt, trien lassen sich einige wichtige Senso- reren Sensoren reduziert werden. Zur so daß die Temperaturabhängigkeit ren realisieren, ohne den Prozeß zu Unterdrückung des ebenfalls sehr stö- eliminiert wird. modifizieren. Zusätzlich besteht die renden Offsets werden mehrere Maß- Die gesamte Auswerteelektronik ein- Möglichkeit, die Schaltung zur Signal- nahmen ergriffen: Zunächst wird das schließlich Verstärker und Regler wird aufbereitung monolithisch mit zu inte- einzelne Hall-Element hinsichtlich Grö- monolithisch mit den Sensoren inte- grieren, so daß eine sehr leistungsfähi- ße und Geometrie optimiert. Durch griert. ge Einheit eines Meßwertaufnehmers entsteht.

Störendes homogenes Magnetfeld (Erdfeld) Aufbau von Stromsensoren

Einer der bedeutendsten Sensoren ist das Hall-Element, das in einigen Vari- Magnetfeld vom Erregerleiter ationen zur Magnetfeld- und Strom- messung verwendet werden kann. Um einen Stromsensor zu realisieren, müs- sen zwei solcher Hall-Elemente zu beiden Seiten eines Stromleiters plaziert Steuerstrom Steuerstrom werden. Durch Subtraktion der gemes- U Hall 1 U Hall 2 senen Hallspannungen werden nur die durch den Stromleiter erzeugten Mag- I netfelder gemessen, externe Störfelder Erreg aber unterdrückt (Bild 1). Als Strom- leiter kann dabei im einfachsten Fall eine Leiterbahn direkt auf dem Chip Erregerleiterbahn verwendet werden. Der maximale U = U - U U = U + U Meßstrom ist in diesem Fall durch die Hall 1 HStör HErreg Hall 2 HStör HErreg Stromtragfähigkeit der Metallisierung U Hall 2 - UHall1 = 2 * U HErreg auf ca. 100 mA begrenzt.

Durch den geringen Abstand vom Lei- Bild 1: Aufbau eines Stromsensors ter zu den Sensoren läßt sich mit dieser Anordnung die höchste Genauigkeit Figure 1: erreichen (Bild 2). Principle of a current sensor

44 Fraunhofer IIS-A Jahresbericht 1998 Integrierte Stromsensoren Integrated Current Sensors

Ausführungsvarianten

Das beschriebene Prinzip zur Strom- messung läßt sich auch dann anwen- den, wenn der Stromleiter nicht monolithisch, sondern hybrid integriert wird. Mit externen Leitern können prinzipiell sehr hohe Ströme gemessen werden; die erreichbare Auflösung hängt dabei vom Abstand des Sensor- chips zur Mitte des Leiters ab. Im Bei- spiel in Bild 3 wurde ein Kupferleiter mit 1 mm2 Querschnitt verwendet, mit dem Ströme bis ca. 60 A gemessen werden können.

Sensordaten Bild 2: Stromsensor mit integriertem Stromleiter Figure 2: Für die eingesetzten Stromsensoren Current sensor with integrated current line ergeben sich die folgenden Eckdaten für den Betrieb: In order to achieve high accuracy sev- Betriebsspannung: 5 V Abstract eral measures have to be taken to re- Stromaufnahme: 10 mA duce noise, offset drift and tempera- Empfindlichkeit: 7 mV/A A major activity in the field of micro- ture dependance of the Hall sensors. Rauschen: 85 nV/sqr(Hz) @ 10 Hz systems is the design of integrated sen- Therefore we use e.g. a suitable n-well 20 nV/sqr(Hz) @ 1 kHz sors in commercially available stand- and an array configuration of the sen- ard CMOS processes. Some very pow- sors. Furthermore, the sensor shape Je nach geforderter Bandbreite bzw. erful sensor front ends including a and geometry are optimized for low Ansprechzeit kann aufgrund dieser signal processing unit can be imple- offset. For further offset reduction the Daten eine Genauigkeit der Strom- mented without modifying the process. well-known spinning-current operation messung von deutlich kleiner als is used. For temperature compensation 10 mA erreicht werden. Especially Hall-elements for measuring an on-chip coil generates a magnetic magnetic fields and currents are best field for on-line calibration. Finally, the suited for integration in a CMOS pro- bias of the sensor is controlled which cess. For current measurements two results in constant sensitivity. Hall-elements are switched in a differential configuration in order to com- The accuracy of our current sensor pensate for homogeneous magnetic depends on bandwidth and response fields. A current line can be implemen- time, respectively, and can achieve ted monolithically on chip for low cur- values lower than 10 mA. rents (less than 100 mA) or in a hybrid construction based e.g. on a PCB. In a hybrid version very high currents up to 100 A or even more can be measured. Ansprechpartner / Contact:

Bild 3: Dr.-Ing. Norbert Weber Hybrid aufgebauter Stromsensor Figure 3: Telefon +49 (0) 91 31/7 76-4 71 Hybrid current sensor e-mail: [email protected]

Fraunhofer IIS-A Jahresbericht 1998 45 EUROPRACTICE IC Service

Das Fraunhofer IIS-A produziert Proto- Einleitung typen und kleine Stückzahlen mit dem Fallbeispiel Kleinstückzahlen Schwerpunkt kleine Stückzahlen für die Industrie in Verbindung mit der Die erforderliche ASIC-Lösung für das Technologietransfer-Philosophie der Warnsystem der Firma EE-SIGNALS Fraunhofer-Gesellschaft. Dies soll vor GmbH bedurfte eines hohen Niveaus allem kleineren Firmen die Entschei- an Sicherheit und Zuverlässigkeit. Ob- dung für eine ASIC-Anwendung er- wohl nur 300 Stück des komplexen di- leichtern. gitalen ASICs benötigt wurden, konnte eine kostengünstige Lösung gefunden EUROPRACTICE ist eine Initiative der werden, die gleichzeitig den Erforder- Europäischen Commission (DGIII), die nissen der Zuverlässigkeit und Leistung eine verstärkte Anwendung moderner Produktion von kleinen Stückzahlen gerecht wurde (siehe Beitrag »ASICs Technologien durch die europäische für sicherheitskritische Anwendung«). Industrie fördern soll. Zielgruppen sind Die ASIC-Herstellung basiert auf regel- die Industrie (insbesondere kleine und mäßigen MPW (Multi-Project Wafer)-, mittlere Unternehmen), Forschungsin- Multi-Level Mask- und Single-Tooling- stitute und Universitäten. EURO- Durchläufen. Dies ermöglicht die ko- Introduction PRACTICE besteht aus drei Bereichen: stengünstige Produktion auch von sehr – IC Services (ASICs), kleinen Stückzahlen, was wiederum die EUROPRACTICE is an initiative of DGIII – Multi-chip Modules (MCM), Bereitschaft unterstützt, neue Techno- of the European Commission which – Mikrosysteme (MST/MEMS). logien anzuwenden. Bild 2 zeigt, daß aims to stimulate wider exploitation of Fraunhofer IIS-A fast 50 % der kom- state-of-the-art technologies by Euro- Das Fraunhofer-Institut für Integrierte merziellen Designs produziert, obwohl pean industry. It is open to industrial Schaltungen IIS-A ist eines von nur vier es insgesamt nur für ein Drittel der companies (especially small and medi- europäischen IC Manufacturing Cen- Designs verantwortlich zeichnet. Über um sized industries), research institutes ters im Bereich IC Services und auf Pro- die Zusammenarbeit mit entsprechen- and universities. EUROPRACTICE totypen und kleine Stückzahlen von den Firmen bietet der IC Service auch consists of three technology compo- anwendungsspezifischen Schaltkreisen qualifiziertes Packaging und Testen der nents: (ASICs) für die Industrie spezialisiert. Bausteine. Somit erhalten die Kunden – IC Services (ASICs), hochwertige, verpackte und getestete – Multi-chip Modules (MCM), Chips für ihre Produktimplementie- – Microsystems (MST/MEMS). rung. EUROPRACTICE IC Service

Der EUROPRACTICE IC Service bietet Other EUROPRACTICE BASIC Services Universitäten und Industrie einen ko-

stengünstigen Weg der IC-Herstellung. IC Service Sechs kommerzielle europäische Halb- IMEC leiterhersteller produzieren in 17 verschiedenen IC-Technologien, die von IC Manu- facturing FhG-IIS IMEC Delta Nordic VLSI einfacher CMOS- bis hin zu hochfre- Centers quenter GaAs-Technologie reichen. Customers Customers Customers Customers Wie aus Bild 2 zu ersehen, wächst die – FUSE-Designs – FUSE-Designs – FUSE-Designs – FUSE-Designs Anzahl der jährlichen Designs in glei- – Educational Designs – Educational Designs – Educational Designs – Educational Designs chem Maße wie die Anzahl der Designs – Commercial Designs – Commercial Designs – Commercial Designs – Commercial Designs für kommerzielle Zwecke. Bild 1: Organisation des Bereiches IC Service Figure 1: Organization of IC Service

46 Fraunhofer IIS-A Jahresbericht 1998 EUROPRACTICE IC Service EUROPRACTICE IC Service

The Fraunhofer Institute for Integrated 350 Fraunhofer IIS-A produces approxi- Circuits IIS-A is one of only four mately one third of the designs, it 300 IC Manufacturing Centers for all of produces almost 50 % of the commer- Europe in the IC Services organization. 250 cial designs (figure 2). IC Service also Fraunhofer IIS-A places special empha- supplies qualified packaging and test- sis on prototypes and small volume 200 ing through partnerships with commer- production of application specific 150 cial companies. Industrial customers integrated circuits (ASICs) for industry. receive qualified, packaged and tested 100 chips for product implementation.

EUROPRACTICE IC Service 0 IC FhG IC FhG Small Volume Success Story EUROPRACTICE IC Service provides a Service Share Service Share Total 1996 Total 1997 low-cost IC manufacturing service for 1996 1997 EE-SIGNALS GmbH required a high European academia and industry. Six level of safety and reliability for their commercial european IC foundries are warning system product. This de- used for production in 17 different IC Industrie manded an ASIC solution. An econo- Universität/Forschung technologies ranging from simple mical small volume production solution CMOS to high frequency GaAs. As Bild 2: was found for the complex digital ASIC seen in figure 2 the number of designs ASIC-Produktion im with a production of only 300 functio- Bereich IC-Services yearly produced is increasing as is the 1996-1997 nal parts, while still allowing reliability portion produced for commercial pur- Figure 2: and power requirements to be met poses. IC Service ASIC (see report »ASICs for safty critical Production 1996-1997 applications«). Fraunhofer IIS produces prototypes and small volume production but with emphasis on commercial small volume production in conjunction with the Fraunhofer Institutes technology transfer function. This eases the decision to implement an ASIC, especially for smaller companies.

Small Volume Production Ansprechpartner / Contact:

The ASICs are produced using regularly B. S. Phys. Wayne McKinley scheduled MPW (multi-project wafer), Telefon +49 (0) 91 31/7 76-4 13 multi-level mask and single tooling Bild 3: e-mail: [email protected] runs. This allows production of even Chip-Foto des very small volumes in an economic ASICs FLORIAN Dipl.-Ing. Josef Sauerer Figure 3: fashion, encouraging companies to Chip Photograph of the Telefon +49 (0) 91 31/7 76-4 10 use new technologies. Although FLORIAN ASIC e-mail: [email protected]

Fraunhofer IIS-A Jahresbericht 1998 47 Surveillance camera system (CCTV)

Digital radio satellite system

High definition TV

Processing in magnetic resonance systems Warning system for railroad workers

High end simulation system for corridor 48 Fraunhofer IIS-A Jahresbericht 1998 bound vehicles IC-Entwicklung – Digitale Systeme IC-Design – Digital Systems

application specific integrated circuits and proposals for wireless transmission Die Abteilung im Überblick (ASICs). applications have been carried out. This Many of the engineers have long-term includes image processing as well as Der Arbeitsschwerpunkt der Abteilung experience in IC-design. A standardised data preparation and compression IC-Entwicklung – Digitale Systeme liegt project and design flow ensures high algorithms. bei Spezifikation und Entwurf komple- quality designs. The department uses xer digitaler anwendungsspezifischer high end design software for system Based on the project »Rottenwarn- Schaltungen (ASICs). Langjährige level description and verification, system EE-Signals Florian« (see next Erfahrung der Mitarbeiter, adäquate synthesis, test generation and layout. page) considerable knowledge for the Ausstattung mit Entwurfswerkzeugen Also simulation accelerators and emu- application of ASICs in safety critical und ein standardisierter Ablauf ermög- lators are available. With its services applications has been acquired. The lichen eine hohe Entwurfsqualität. the whole European market is served. advantage of ASICs for this kind of Es kommen kommerziell verfügbare applications is a much easier proof of CMOS Technologien bis hinunter zu The customers are smaller companies correctness and functionality compared 0,35 µm zum Einsatz. Viele Entwürfe as well as semiconductor manufactu- to software-based solutions. werden für Prototypen oder Evaluie- rers and big internationally acting rungszwecke durchgeführt. Anfragen companies. Design effort is adapted to nach Forschungs- und Entwicklungs- die size and expected production quan- leistungen kommen aus ganz Europa. tities in order to optimise overall cost Design Services of ownership for the customer. Com- Der Anwendungsschwerpunkt der mercially available CMOS technologies Based on the available equipment it is Entwicklungen liegt im Bereich Tele- down to 0.35 µm are used for fabrica- possible to support companies in sev- kommunikation und Multimedia. tion of the circuits designed. Many de- eral steps during their design process. Zusammen mit den entsprechenden signs are dedicated to prototype and Logic synthesis, verification of very weiteren Fachabteilungen des Instituts evaluation projects. complex circuits and layout require können hier Lösungen aus einer Hand tools which are rarely available at angeboten werden. Wegen sehr be- smaller companies or design houses. grenzter öffentlicher Finanzierung sind The services offered bridge this gap to die Projekte sehr anwendungsnah. Technical Contents of Projects successful silicon implementation. There are cooperation agreements with Dienstleistungen für insbesondere mit- The main application areas for pure suppliers of corresponding tools to telständische Unternehmen, die nicht digital and high-complexity ASICs are support especially small and medium Zugriff auf entsprechende Ausstattung telecommunications, multimedia and sized companies during introduction of haben, wiederverwendbare Makro- automotive. These applications are new tools and methodologies. Also zellen (Corepool®) sowie Training und targeted for high-volume markets training and seminars for microelec- Schulung ergänzen das Angebot der which are normally served by the tronic design are offered. Abteilung. semiconductor manufacturers them- selves. Together with other depart- Corepool® is a collection of re-useable, ments of our institute comprehensive high quality macro cells. The existing solution packages for the integration offers from commercial suppliers are Introduction of telecommunications and multimedia not affordable for low volume appli- based applications can be offered. cations. The focus of the department Because of the very limited public IC-Design – Digital Systems lies on funding in this area most of the specification and design of complex projects are industry driven. Ansprechpartner / Contact: During the last period major contributions for the block level specifications Dipl.-Ing. Karlheinz Ronge Beispiele für Mitarbeit in of broadcast satellite systems have Telefon +49 (0) 91 31/7 76-7 77 erfolgreichen ASIC-Projekten been given. Furtheron several studies e-mail: [email protected] Examples of contributions in successful ASIC projects

Fraunhofer IIS-A Jahresbericht 1998 49 ASICs für sicherheitskritische Anwendungen ASICs for Safety Critical Applications

ster« und »Checker« konfigurierte Einleitung Rottenwarnsystem EE-FLORIAN ASICs so verbunden, daß sämtliche Ein- gangsinformationen parallel von bei- Für sicherheitskritische Anwendungen Unter »Rottenwarnung« versteht man den Bausteinen verarbeitet werden. Die gewinnen Anwendungsspezifische die Warnung von im Gleisbereich ar- vom »Master« angesteuerten Ausgän- Integrierte Schaltungen (ASICs) immer beitenden Personen vor Gefahren, die ge werden auf den »Checker« zurück- mehr an Bedeutung. Im Gegensatz zu von Zugfahrten im Gleisbereich aus- geführt und von diesem permanent herkömmlichen, auf Mikrocontrollern gehen können. überwacht. Zusätzlich finden Plausibili- beruhenden Lösungen bietet der Ein- tätsprüfungen und ein regelmäßiger satz von ASICs eine Reihe von Vortei- Das Rottenwarnsystem EE-FLORIAN gegenseitiger Vergleich innerer Schal- len, wie z.B. extrem niedrige Stromauf- kann halb- und vollautomatisch betrie- tungszustände der beiden Bausteine nahme, geringe Abmessungen sowie ben werden. Neben der kollektiven ist statt. erhöhte Zuverlässigkeit und Funktions- auch eine individuelle Warnung jeder sicherheit durch drastische Reduktion einzelnen im Gleisbereich arbeitenden Das EE-FLORIAN-ASIC beinhaltet den der im System notwendigen Bauteile Person möglich. Das Rottenwarnsystem Hauptteil der Gerätefunktionalität. und Verbindungsleitungen. EE-FLORIAN besteht aus vier System- Zum Betrieb ist nur eine minimale An- komponenten (Stationsmodul, Indivi- zahl externer Bauteile z.B. Leistungs- Dieser Beitrag gibt einen Überblick dualwarngerät, Warnanzeiger und elektronik zur Ansteuerung von Warn- über die Entwicklung und wesentliche Sensorik), die untereinander über Funk- mitteln, Leitungstreiber, Funkmodul, Eigenschaften des EE-FLORIAN ASICs, strecken und / oder serielle Verbin- Überwachungsschaltungen (Watchdog, das vom Fraunhofer-Institut für dungsleitungen kommunizieren. Das Spannungsüberwachung) und ein Integrierte Schaltungen, Angewandte System ist modular aufgebaut und nicht-flüchtiger Speicher notwendig. Elektronik IIS-A im Auftrag der Firma kann durch Kombination der verschie- Das ASIC ist so universell ausgelegt, EE-SIGNALS GmbH, Alfeld, als Herz- denen Systemkomponenten optimal an daß der identische Baustein in allen stück des Rottenwarnsystems die jeweilige Einsatzumgebung ange- Systemkomponenten eingesetzt wer- EE-FLORIAN ent-wickelt wurde. paßt werden. den kann. Die benötigte Funktion wird durch externe Konfigurationseinstellun- gen festgelegt.

EE-FLORIAN ASIC

Die an ein automatisches Rottenwarn- Entwurf und Verifikation system gestellten Sicherheitsanforde- rungen (SIL 3 nach IEC1508, AK 6 nach Der Entwurf des EE-FLORIAN-ASICs DIN VDE 0801) erfordern die Erken- erfolgte vollständig in der Hardware- nung aller erdenklichen Fehler und den beschreibungssprache VHDL. Alle Übergang des Systems in einen siche- Schaltungsmodule wurden in unabhän- ren Zustand (Warnung). gigen Simulationen durch mindestens zwei Designer überprüft. Bei Simulatio- Ein vollständiger Selbsttest des ASICs, nen auf Chip-Ebene wurde neben der der bei jedem Einschalten automatisch Funktion des einzelnen Bausteins auch Bild 1: abläuft und eine Speicherung aufgetre- die gegenseitige Überwachung von Warnweste mit tener Fehler über das Abschalten hin- zwei Bausteinen wie auch das Zusam- Individual-Warngerät aus gewährleistet den einwandfreien menspiel von bis zu vier Geräten im Figure 1: Zustand jedes Geräts. Während des Be- System verifiziert. Warning jacket with triebs auftretende Fehler werden durch die gewählte 2-kanalige Struktur mit Für längere Systemsimulationen – es gegenseitiger Überwachung innerhalb waren mehrere Dutzend Simulations- von Sekundenbruchteilen erkannt. läufe mit jeweils bis zu 30 Sekunden Hierzu sind zwei identische, als »Ma- Echtzeit erforderlich – kam der Hard-

50 Fraunhofer IIS-A Jahresbericht 1998 ASICs für sicherheitskritische Anwendungen ASICs for Safety Critical Applications

warebeschleuniger IKOS NSIM-64 zum Einsatz. Insgesamt wurden ca. The EE-FLORIAN ASIC 700 Stunden Simulationszeit allein auf dem Beschleuniger benötigt; dies The EE-FLORIAN ASIC has been de- entspricht mehreren 10 000 CPU- veloped for the use in the EE-FLORIAN Stunden eines konventionellen Soft- automatic track gang warning system. ware-Simulators auf der Workstation. Safety requirements for such a system (SIL 3 according to IEC 1508) demand Die gesamte Entwicklung wurde vom the system to enter a »safe state« technischen Überwachungsverein (warning) in case of any possible (TÜV Euro Rail) begleitet. Alle Anfor- failure. derungen des TÜV hinsichtlich Funk- tion, Systemkonzeption, Realisierung A structural and functional selftest und Verifikation konnten dabei erfüllt guarantees perfectly sound conditions werden. of the device after power-on. Failures during operation are detected by a 2- channel-architecture with comparison between the channels. Two identical Vorteile des ASICs ASICs, configured as »master« and »checker« are used for this type of Das von EE-Signals entwickelte System- architecture. The ASICs are wired in und Sicherheitskonzept des Rotten- such a way, that all input signals are warnsystem EE-FLORIAN setzt bewußt processed in parallel in the two ASICs. auf den Einsatz von ASICs. Zu den Outputs driven by the »master« are entscheidenden Vorteilen gegenüber monitored by the »checker«. More- Bild 2: einer konventionellen Lösung mit Stationsmodul over, a cyclic comparison of internal Mikrocontrollern zählen dabei: Figure 2: states is employed. Station module – geringere Abmessungen und The EE-FLORIAN ASIC contains most of geringeres Gewicht the functionality of the device. Only a – geringerer Leistungsverbrauch small number of external components – hohe Verarbeitungsleistung und Overview is required. Only one type of ASIC, that Reaktionsgeschwindigkeit bei ge- is configured externally, may be used in ringem Systemtakt Application specific integrated circuits all different system components. – höhere Zuverlässigkeit durch Re- (ASICs) are becoming more and more duktion der Bauteilzahl und Verbin- attractive for safety critical applications. dungsleitungen In contrast to conventional, microcon- – vollständiger Selbsttest erreicht troller based systems, ASICs offer a Fehlerabdeckungsgrad des Produk- number of benefits, e.g. lower power Ansprechpartner / Contact: tionstests consumption, smaller size, increased – ein nur 2-kanaliges System erfüllt reliability and safety due to decreased Dipl.-Inf. Frank Mayer die gestellten Sicherheitsanforde- number of components and connec- Telefon +49 (0) 91 31/7 76-4 03 rungen. tions. e-mail: [email protected]

Fraunhofer IIS-A Jahresbericht 1998 51 Automatisierung des Schaltkreis- und Systementwurfs Automation of Circuit and System Design

Institutsgebäude in Dresden

Institute Building in Dresden

Interface »Simconnect« und Prototyperboard

Interface »Simconnect« and Prototyperboard

Prototyping-Umgebung PROmetheus

Prototyping environment PROmetheus

52 Fraunhofer IIS-A Jahresbericht 1998 Automatisierung des Schaltkreis- und Systementwurfs Automation of Circuit and System Design

Arbeitsgebiete Test und Verifikation Modeling and Simulation

In der Abteilung werden Methoden In diesem Arbeitsgebiet werden Bei- Methods and tools for multi-level and und Werkzeuge zur Entwurfsauto- träge zur Entwurfsverifikation und Test- mixed-mode modeling and simulation matisierung, aber auch Prototypen von signalerzeugung erbracht. Das betrifft are developed mainly for use in the Hardware-Software-Systemen entwik- die Verhaltenstestgenerierung für digi- design of telecommunication systems, kelt. Die Werkzeuge helfen, Lücken in tale Systeme, die formale Verifikation microsystems and heterogeneous sys- vorhandenen Entwurfsabläufen zu (equivalence checker, model checker) tems respectively. Based on experiences schließen. Vorlaufarbeiten erfolgen in- digitaler Schaltungen und die Fehler- in modeling for mixed-signal circuits, a nerhalb des Sonderforschungsbereichs modellierung und -simulation analoger modeling methodology for heteroge- 358 »Automatisierter Systementwurf«. Schaltungen. neous systems is worked out. The coupling of a simulator with hardware for HW/SW-co-simulation and rapid prototyping are developed for valida- Synthese Entwurf tion of complete systems.

Die Beiträge zur Synthese und Optimie- Die Schwerpunkte der Soft- und Hard- rung digitaler Schaltungen und Syste- wareentwicklung für digitale Baustei- me berücksichtigen wesentliche Ne- ne, Baugruppen und Systeme liegen im Test and Verification benbedingungen. Die entwickelten Bereich des Digitalen Rundfunks (DAB) Methoden und Werkzeuge sind nutz- und der Telekommunikation. Sie be- For design verification and test genera- bar für Retiming, Pipelining, Register- treffen Beiträge zum Management in tion the following methods and tools minimierung, Verlustleistungsminimie- DAB-Programmzuführungsnetzwerken, are developed: Behavioral test genera- rung, technologiespezifische Partitio- zum DAB-Transportframedecoder und tion for digital systems, formal verifica- nierung von komplexen Steuerwerken zu ATM-Interfacebaugruppen. tion (equivalence checker, model che- und Wiederverwendung beim Entwurf cker) for digital circuits, and fault simu- digitaler Systeme. lation for analog circuits.

Working Fields

Modellierung und Simulation Methods and tools for design automa- Design tion and prototypes of hardware-soft- Die Beiträge zur Multi-Level- und ware systems are developed by the Software and hardware for digital Mixed-Mode-Modellierung und -Simu- Automation of Circuit and System devices and systems in the fields of lation unterstützen vor allem den Ent- Design, Branch Lab in Dresden. Basic Digital Audio Broadcasting (DAB) and wurf von Mikrosystemen und nachrich- research is carried out in the joint telecommunications are developed, tentechnischen Systemen. Aufbauend research project »Automated System e.g. contributions of the DAB Collec- auf den Erfahrungen bei der Entwick- Design«. tion Network (page 56), the DAB lung von Modellen für analog-digitale Transport Frame Decoder, and modules Schaltungen wird gegenwärtig eine for ATM interfaces. Methodik zur Modellierung heterogener Systeme erarbeitet. Durch die Synthesis Kopplung von verschiedenen Simulato- ren konnten wesentliche Teile von Mi- The developed methods and tools for krosystemen bzw. komplexen Telekom- synthesis and optimization of digital Ansprechpartner / Contact: munikationssystemen simuliert werden. systems take into consideration the Die Kopplung von Simulatoren mit design constraints timing, power con- Dr.-Ing. Günter Elst Hardware führte zu einer effizienten sumption, reuse, and realization tech- Telefon +49 (0) 3 51/46 40-7 01 Methode der HW/SW-Cosimulation nology. e-mail: [email protected] und des Prototypings.

Fraunhofer IIS-A Jahresbericht 1998 53 aFSIM – Ein analoger Fehlersimulator aFSIM – An Analog Fault Simulator

circuit description. In common use two definition of such measures is mostly Einleitung analog fault models are distinguished: referred to classes of analog circuits. the hard fault model and the soft fault Der analoge Fehlersimulator aFSIM ist model. As hard faults for a transistor, A fault simulation can be used for im Fraunhofer-Institut für Integrierte six shorts between the pins of and – analysing the operation of the Schaltungen, Außenstelle EAS Dresden, three opens are usually considered. For circuit in the presence of faults entwickelt worden. Er enthält wahlwei- two-terminal elements a short and an – evaluating test signals se die Elektriksimulatoren Saber (Ana- open are taken into consideration. Soft – generating tests logy), TITAN (Siemens) oder HSPICE als faults are chosen with respect to the – constructing fault dictionaries Simulatorkern und zusätzliche Module deviation of the values of the parame- – validating the effectiveness and für die Vor- und Nachverarbeitung so- ters. correct operation of measures for wie für die Steuerung, damit der Feh- design for testability or built-in lersimulationsprozeß automatisiert The prerequisites for a fault simulation self-test. ablaufen kann. Diese Module sind in are JAVA geschrieben. – a model of the manufactured circuit In figure 1 the basic fault simulation (CUT) flow is depicted. Due to the properties – a fault list with realistic faults as of analog circuits the faulty networks models of physical defects which are simulated serially after having Introduction are supposed to occur randomly simulated the fault-free network. during manufacturing The quality of shipped products does – test stimuli. not only depend on the quality level of the technological IC fabrication process By fault simulation the behaviour of a The Analog Fault Simulator but also on the level of test quality. The model of a circuit is computed for aFSIM test costs, however, have to be decrea- given test stimuli on the assumption sed for economic reasons. Therefore, a that faults exist. Thus, fault simulation The software prototype of the analog trade-off has to be found between test is carried out before the fabrication of fault simulator aFSIM has been de- time and test quality. the circuit and aims at producing mal- veloped at the Fraunhofer Institute for functions in the behaviour by means of Integrated Circuits, Branch Lab Dres- A given test procedure can quantitati- the given stimuli. A fault is regarded to den. The term aFSIM stands for a set vely be analysed by the evaluation of be detected if the behaviour of the of Java-written modules around the test stimuli concerning their capability circuit model with the injected fault electric simulator to automate and of detecting the assumed faults. differs from the behaviour of the fault- manage the analog fault simulation free one in a pre-defined measure. The process shown in figure 1. By means of fault simulation, this evaluation of the test stimuli is possible before the IC is manufactured. fault simulator n times

Analog Fault Simulation fault injection simulation evaluation Fault simulation can be considered circuit results as modeling and simulation of the testing process based on realistic fault fault by fault assumptions. Faults are referred to as taken from an abstraction of physical defects the fault list randomly occurring during the fabri- fault list with stimuli cation of an analog circuit. Defects are 1 to n faults Bild 1: Analoge Fehlersimulation mapped via a fault model from the Figure 1: layout level to the level of the analog Analog fault simulation

54 Fraunhofer IIS-A Jahresbericht 1998 aFSIM – Ein analoger Fehlersimulator aFSIM – An Analog Fault Simulator

As electric simulators Saber (Analogy, signals circuit fault list Inc.), TITAN (Siemens) and HSPICE can be chosen.

Figure 2 gives an overview of the basic fault injection fault list architecture of aFSIM, the software circuit parser parser modules and the data flows. internal representation

fault injection Distribution of the Simulation of simulation the Faults circuits control with faults 1, ..., m file The fault simulation for analog circuits is very time consuming. Due to the simulation distributer intrinsic properties of analog networks the known principles of digital fault simulator 1 simulation are not applicable to analog simulator m fault simulation. Thus, a considerable workstation net speed-up is achieved by automatically distributing the fault simulation tasks over a network-of-workstations en- simulation results 1, ..., m vironment. evaluation reading the simulation results

internal representation Fault Injection evaluation

The fault list can be set up manually or by means of an aFSIM-module which generates the faults for user-chosen Bild 2: elements, e.g. all shorts at the transis- reports data base Analoger Fehlersimulator aFSIM Figure 2: tors or the resistors in specified subcir- Analog fault simulator aFSIM cuits.

The faults in the fault list refer to the carried out with respect to a user- original given net list. The fault list is defined deviation measure. designed in such a way that the fault descriptions are stored in a network- The data are stored in a special data and simulator-independent manner in base for their further postprocessing form of general purpose netlist modi- such as reporting the achieved fault fication operators. coverage or listing the non-detected faults.

Data Evaluation Ansprechpartner / Contact: The data evaluation module analyses the results of the simulation of the Dr. Bernd Straube faults. The comparison between the Telefon +49 (0) 3 51/46 40-7 40 faulty and fault-free behaviour is e-mail: [email protected]

Fraunhofer IIS-A Jahresbericht 1998 55 Programmzuführung und Management für Digitalen Rundfunk (DAB) Program Collection and Management for Digital Radio (DAB)

Einleitung Service Transport Interface (STI) Demonstrator

Das digitale Rundfunksystem DAB Das Service Transport Interface (STI) In Kooperation mit den Firmen AVT (Digital Audio Broadcasting) ist ein bildet die Schnittstelle zwischen Service- Audio Video Technologies sowie Breitbandsystem, bei dem mehrere Pro- und Ensemble-Provider (Bild 1). Im Rohde & Schwarz wurde im Auftrag gramme (Audio- und Daten-Services) in STI-Standard werden Datenformate, der Deutschen Telekom ein Demonstra- einem gemeinsamen Programm-Block Netzwerk-Interfaces und Kommunika- tor für die DAB-Programmzuführung (Ensemble) übertragen werden. Daraus tionsabläufe für das Zuführungsnetz- entwickelt und zur IFA 1997 vorge- ergeben sich spezifische Anforderun- werk festgelegt. Ein erster Entwurf stellt (Bild 2). gen an die Multiplexbildung der Kom- wurde 1997 in EUREKA 147 erarbeitet. ponenten, die aus unterschiedlichen Darauf aufbauend erfolgt die Defini- Die durchgängige Systemlösung beruht Quellen, d.h. von unterschiedlichen tion eines ETSI-Standards, der voraus- auf dem Audio-Codec MAGIC (AVT), Service-Providern, zugeführt werden. sichtlich im Frühjahr 1999 als der zum STI-Service-Multiplexer erwei- Sie ist Aufgabe des Ensemble-Provi- EN 300 797 vorliegen wird. tert wurde, und dem modifizierten En- ders, der im Rahmen dieses Prozesses semble-Multiplexer DM001 (Rohde & auch die Koordinierung der zuliefern- Das STI setzt sich aus Daten- und Steu- Schwarz) sowie den an diese Geräte den Service-Provider sowie die Gene- erteil zusammen und definiert logische angeschlossenen PC-basierten Service- rierung der Daten des gemeinsamen wie physikalische Schnittstellen. Die und Ensemble-Controllern. Eigene Bei- Signalisierungskanals (FIC) überneh- Übertragung des Datenteils, der die träge umfassen das Systemkonzept, die men muß. Programmkomponenten und Signali- STI-Firmware des DM001, die Entwick- sierungsdaten enthält, erfolgt in einem lung von DAB- und STI-spezifischer Die Unterstützung der DAB-Programm- 24 ms Transportrahmen. Steuerdaten Software (FIG Encoder, Control File zuführung umfaßt auch das notwendi- können auch außerhalb dieses Trans- Manager) sowie Hard- und Software ge Management, u.a. zur Verwaltung portrahmens übertragen sowie durch eines DAB Transport Frame Decoders. der Ensemble-Ressourcen, zur dynami- ein spezielles Transportprotokoll schen Rekonfiguration sowie zur Feh- geschützt werden. Die Lösung wird gegenwärtig für den lersignalisierung und -behandlung. künftigen DAB-Regelbetrieb weiterentwickelt.

Bild 1: Funktion des Service Transport Interfaces ETI Ensemble Provider (EP) Figure 1: STI/SP1 Function of the Service Transport Interface Audio 1/SP 1

– Koordinierung SP (Vorgaben, Kontr.) Teil- Audio 1/SPi ensemble Service Provider (SP) STI/SPi SPi – Ensemble- Audio 2/SPi Kommandos Multiplex/ Data/SPi – Steuerung dyn. Rekonfig. Audio Teilensemble Control Audio 1 – Multiplex – Aktualisierung Data Service- Audio 2 FIC-Datenbasis Audio 1/SPn Komponenten Data Beiträge für – dyn. Re- – FIC-Assemblierung FIC konfiguration FIC SP1 bis SPn FIC – FIC-Aktualisierung Data – Monitoring FIC-Anteil SPi

Teilensembles FIC (EP) Ensemble

56 Fraunhofer IIS-A Jahresbericht 1998 Programmzuführung und Management für Digitalen Rundfunk (DAB) Program Collection and Management for Digital Radio (DAB)

Introduction Service Transport Interface (STI) Demonstrator

The digital radio system DAB (Digital The Service Transport Interface (STI) A demonstrator of the DAB collection Audio Broadcasting) is a broadband forms the interface between service network has been developed as part of system which transmits multiple pro- and ensemble provider (figure 1). The a joint project and was presented for grams (audio and data services) in a STI standard defines data formats, net- the first time at IFA 1997. Deutsche Te- common program block (ensemble). work interfaces and communication lekom had the responsibility for the Specific requirements that result are procedures for the collection network. project lead and financing. Our project multiplexing of components provided A first draft has been created by partners were AVT Audio Video Tech- by different sources, i.e. different service EUREKA 147 in 1997. On this basis, nologies and Rohde & Schwarz providers. This is the job of the ensem- the corresponding ETSI standard is (figure 2). ble provider, who has also the respon- defined and will probably become EN sibility for the coordination of the 300 797 in spring 1999. The complete system solution is based service providers and for data gene- on Audio Codec MAGIC (AVT) which ration of the common signalling The STI consists of a data part and a has been extented to a STI service channel (FIC). control part. It defines both logical and multiplexer, the modified ensemble physical interfaces. Transmission of the multiplexer DM001 (Rohde & Schwarz) Support of DAB program collection data part, which contains service com- and PC based service and ensemble comprises also necessary management ponents and signalling data, is based controllers connected to these devices. functions like administration of ensem- on a 24 ms transport frame. Transmis- Own contributions comprise system ble resources, dynamic reconfiguration sion of control data is not bound to a specification, STI firmware of DM001, and error handling. particular framing and safe transmis- development of DAB and STI specific sion can be ensured by means of a software (FIG Encoder, Control File specific transport protocol. Manager) and hard- and software of a DAB Transport Frame Decoder.

Currently the system is under further Bild 2: Service Provider 1 development to provide support of DAB-Zuführungsnetzwerk (Beispiel) Audio Figure 2: normal DAB operation. Service-MUX PAD DAB collection network (Example) Data (STI CODEC, STI FIG z.B. MAGIC/STI)

Service Ansprechpartner / Contact: Controller Dr.-Ing. Hans-Jörg Nowottne Ensemble Provider Telefon +49 (0) 3 51/46 40-7 50 Service Provider 2 Ensemble Provider e-mail: [email protected] Audio Netz ISDN E-MUX PAD STI CODEC ISDN Adapter (DM001/STI) STI ETI Service Controller Ensemble Controller

Service Provider n (non STI) Multimedia z.B. Data Server non STI

Fraunhofer IIS-A Jahresbericht 1998 57 Hochfrequenztechnik RF and Microwave

Messung der elektro- magnetischen Emissio- nen einer Baugruppe in der GTEM-Zelle

Measurement of the electromagnetic emissions of a module in the GTEM-cell

Untersuchung der Empfangsbedingungen von Rundfunksignalen in Gebäuden

Propagation measurements inside buildings

Patch-Antenne für Signale bei 2,4 GHz mit Momentaufnahmen des elektrischen Feldes

Patch antenna for signals at 2.4 GHz with plot of the electric field

58 Fraunhofer IIS-A Jahresbericht 1998 Hochfrequenztechnik RF and Microwave

tion zu finden und in Systemsimulatio- hohem Gewinn entwickelt und vermes- Überblick nen zu evaluieren. Anschließend wer- sen. den die notwendigen Hochfrequenz- Bis Ende des Jahres wird die meßtech- Das zurückliegende Jahr war neben Komponenten in einer modernen nische Ausstattung für die Antennen- dem konsequenten Ausbau der Aktivi- BICMOS Technologie integriert. Einer entwicklung weiter ausgebaut. täten im Bereich Hochfrequenzsysteme der Arbeitsschwerpunkte ist das zu- für den digitalen Rundfunk geprägt künftige breitbandige Mobilfunksystem von neuen Projekten im Bereich Mobil- Universal Mobile Telecommunication kommunikation. Die Abteilung für System UMTS. Overview Hochfrequenz- und Mikrowellentech- nik wurde neu organisiert. Es entstan- Neben der Entwicklung einer neuen Last year was marked by the contin- den drei fachliche Schwerpunkte: Generation von blockselektiven Re- uous rise of activities in the area of peatern für den digitalen Rundfunk radio frequency systems for digital – Hochfrequenzsysteme konzentrieren sich die Arbeiten für das radio and also by the acquisition of – Integrierte Hochfrequenzsysteme satellitengestützte Rundfunksystem auf new projects in the field of mobile – Lineare Leistungsverstärker die In-Haus Verteilung der Signale. Die communication. The Department of integrierten Empfängerschaltungen für Radio Frequency and Microwave was Das im Frühjahr durchgeführte Tech- die Satellitenradios wurden weiterent- reorganised, resulting in a division into nologie-Audit hat diese Einteilung be- wickelt; einen Schwerpunkt bildet der three main areas: stätigt und gab darüber hinaus noch Test der kommerziellen Chipsätze und wichtige Impulse für die zukünftige Radios. – Radio Frequency Systems Ausrichtung. Die Leitung zweier Grup- – Integrated Radio Frequency Systems pen wurde von erfahrenen Mitarbei- Der Bereich Linearisierung hat die Ver- – Linear Power Amplifiers tern aus der Industrie übernommen. besserung der Leistungs- oder Band- Von entscheidender Bedeutung für die breiteneffizienz von Leistungsverstär- The technology audit of spring 1998 erfolgreiche Bearbeitung der Projekte kern zum Ziel. Es entstand ein Ver- confirmed this division; it also gave val- im Bereich Hochfrequenztechnik ist suchsaufbau, der die Verifikation und uable input of ideas about the direc- eine enge Kooperation mit den Abtei- Weiterentwicklung der Systemüberle- tion our department could take in the lungen für Nachrichtenübertragung gungen für die digitale Vorverzerrung future. Two experienced engineers (ADTM) und IC-Entwicklung – Analoge erlaubt. Es können unterschiedliche from the industrial sector were ap- Systeme. Die Zusammenarbeit wird Verstärkertypen bei verschiedenen Fre- pointed for the management of two beständig ausgebaut. quenzen getestet werden; dazu sind of our groups. Close cooperation with verschieden modulierte Eingangssigna- the departments Communications le programmierbar. (ADTM) and IC-Design – Analog Systems is crucial for our radio fre- Projekte, Aktivitäten Antennen sind Schlüsselkomponenten quency projects. This cooperation will in Übertragungsstrecken. Um weitere be extended in future. Ein großes von der Europäischen Union Kompetenzen aufzubauen, wurden auf gefördertes Verbundprojekt zum The- Basis neuer Entwurfswerkzeuge Pro- ma Hochfrequenzkomponenten für jekte zu den Themen kleine elektrische Multi-Standard Mobilkommunikation Antennen und Antennen für den Emp- Ansprechpartner / Contact: wurde akquiriert. Projektziel ist es, in- fang von Satellitensignalen bearbeitet. novative Sender- und Empfänger-Archi- Für den stationären Empfang der Dipl.-Ing. Thomas von der Grün tekturen für die dritte Generation von L-Band Satellitensignale auf Gebäuden Telefon +49 (0) 91 31/7 76-3 11 Endgeräten in der Mobilkommunika- wurden unterschiedliche Antennen mit e-mail: [email protected]

Fraunhofer IIS-A Jahresbericht 1998 59 WorldSpace System Verifikation WorldSpace System Verification

For mobile reception tests, a van was Kurzfassung Introduction used equipped with a navigation system (Blaupunkt TravelPilot) allowing Von Juli 1996 bis März 1998 wurden From July 1996 through March 1998 the recording of location, compass umfangreiche Experimente ausgeführt, extensive experiments were carried out heading, and speed of the vehicle. um das technische Konzept des satel- for verification and demonstration of litengestützten WorldSpace1 Digital- the technical concept of the rundfunksystems zu verifizieren und zu WorldSpace1 digital broadcast system, demonstrieren. Diese Experimente which is based on the transmission Data Post Processing beruhten auf der Aussendung des from geostationary satellites. These WorldSpace L-Band Signals von einem tests were based on a transmission of The recorded data were input to a post Helikopter. Für den Empfänger, der the WorldSpace L-band signal from a processing system based on Matlab. stationär, portabel oder mobil betrie- helicopter platform in order to emulate The Line-Of-Sight (LOS) link budget ben wurde, war diese Signalquelle the characteristics of the WorldSpace was calculated with a time resolution nicht von einem geostationären satellite channel under fixed, portable of 5 ms for all measurement runs, Satelliten zu unterscheiden (Bild 1). and mobile reception conditions. The taking into account the transmitter experiments were carried out by the output power, the time varying vector Die Tests wurden von der Abteilung Department RF and Microwave of between helicopter and ground station Hochfrequenztechnik des Fraunhofer- Fraunhofer IIS-A in cooperation with (distance, elevation, azimuth), antenna Instituts für Integrierte Schaltungen the German Aerospace Research calibration data, and the receiver IIS-A in Zusammenarbeit mit dem Establishment (DLR). system noise floor. For tests under LOS, Deutschen Forschungszentrum für the result of this calculation was com- Luft- und Raumfahrt (DLR) durchge- pared to the actual measurement. For führt. other tests with obstacles in the direct Equipment path (e.g. indoor reception), the differ- Dabei wurde die Funktion des ence between calculations and mea- WorldSpace Systems unter direkter All the equipment to be carried by the surements expressed the influence of Sichtverbindung verifiziert und der helicopter, except the transmitting the obstructing material (figure 3). Empfang mit kleinen Antennen unter antenna, was mounted into one rack, realistischen Bedingungen demonstriert. which could be put as one unit into the aircraft (figure 1). Results The Tx antenna was fixed underneath the body of the helicopter between the The experiments verified the Line-Of- skids and pointed directly downwards. Sight link budget of the WorldSpace During the flight experiments there system. It was demonstrated that were continuous recording of trans- reliable reception with small low gain mited power, as well as position, (app. 6 dBi) antennas – flat »patches« heading and altitude of the helicopter. with dimensions smaller than 10 cm by 10 cm – is possible even with coarse Core components of the ground setup antenna pointing. This is key for the were the WorldSpace prototype easy use of the small future Bild 1: receiver with its antenna, and a Rohde WorldSpace consumer radios. Eurocopter AS 350 ausgestattet & Schwarz test receiver for precise mit einem WorldSpace Sender Figure 1: measurements of the received signal The reception of the satellite signal Eurocopter AS 350 equipped power. The ground data recording inside three different types of buildings with WorldSpace transmitter comprised mainly – besides the recei- was investigated. ved field strength – the analog and digital status of the WorldSpace recei- It could be shown that the reception ver, for example the »Automatic Gain inside a house built of wooden mate- 1 WorldSpace Corporation, USA, Washington DC Control« voltage, the bit error rate, or rial is possible with a power flux den- http://www.worldspace.com the synchronization status. sity delivered by a WorldSpace satellite.

60 Fraunhofer IIS-A Jahresbericht 1998 WorldSpace System Verifikation WorldSpace System Verification

coupler antenna power supply 400 W / 28 V (15 V, 12 V, 5 V) bandpass synthesizer crystal oscillator 2. LO 1.LO power amp. DCF77 attenuator 1 dB steps bandpass insulator upconversion lowpass adapter GPS WS-signal @ RF WS-signal @ IF combiner QPSK modulation 1 time stamp Laptop PC Nyquist filtering DA conversion synthesizer 3.68 Mbit/s frame clock DAT recorder pilot signal 2 (optional) power meter Dolch PC WorldStar 1 compass 1 12 (sin, cos) control software bitstream storage of ISA-Bus generator 1 broadcast data gyro (roll, pitch) voice annotation channel Bild 2: VHF radio communications Helikopter Setup Figure 2: Helicopter setup

The experiment in a German style fami- Power difference in dB ly house showed that the penetration 10 loss through a roof covered with tiles and insulated glass wool is beyond 15 dB. Reception was only possible 0 through a glass window with direct view to the helicopter. In a modern -10 office building, made of concrete and steel for reinforcement, the penetra- -20 tion loss was much higher, making clear, that a portable receiver only works with LOS view through a win- -30 dow. Reception under mobile Time in sec 50 100 150 200 conditions was investigated for routes Take 1 739: Measured minus Calculated LOS Rx Power on a high-way and a road sided by trees. On the highway most of the time Bild 3: Meßkurve von 3,5 km Mobilempfang entlang there was a LOS link between einer Waldstrecke helicopter and van resulting in Figure 3: uninterrupted service. The Doppler Result of 3.5 km of mobile reception along frequency shift caused by the speed of a forest route the van did not have a negative impact. However, the signal was obstructed when the van passed un- elevation angle (as can be expected). derneath bridges or signposts leading The plot of figure 3, for example, was Ansprechpartner / Contact: to a loss of service after a processing recorded at a very low elevation of 30°. delay of a few hundred milliseconds. Further studies are currently being Dipl.-Ing. Norbert Franke On the forest route, increased shado- performed on a variety of strategies to Telefon +49 (0) 91 31/7 76-3 36 wing can be measured with decreasing overcome LOS blockage. e-mail: [email protected]

Fraunhofer IIS-A Jahresbericht 1998 61 Blockselektiver L-Band DAB-Repeater Channel Selective L-Band DAB-Repeater

variabel bis 30 dB definierbar. Unter- wünschte Mischprodukte und den Os- Einleitung halb der minimal definierten Eingangs- zillator-Durchbruch. Eine Begrenzung leistung wird die Leistungsendstufe ab- der Gesamtverstärkung verhindert un- Repeater-Systeme dienen zur Schlies- geschaltet. Dies verhindert ein unge- gewollte Eigenschwingungen des Re- sung von Versorgungslücken im digi- wolltes Verstärken und Abstrahlen des peaters bei Änderungen der Antennen- talen Rundfunk (Digital Audio Broad- Inband-Rauschens. Die maximal regel- isolation (z.B. durch vorüberfahrende casting DAB). Leistungsschwache bare Eingangsleistung beträgt -15 dBm. Fahrzeuge). Signale werden empfangen und mit ausreichender Verstärkung auf der gleichen Frequenz wieder abgestrahlt. Typische Einsatzorte sind Straßentun- Blockselektion Leistungsendstufe nels, Täler oder U-Bahnhöfe. Bisherige Systeme verstärken den gesamten im Die Selektion des gewünschten Die Leistungsendstufe wird als Class A- L-Band freigegebenen Frequenzbereich DAB-Blocks erfolgt nach Abwärtsmi- Verstärker betrieben. 10 dB Back-Off von 1 452 bis 1 492 MHz, also mögli- schung auf einer Zwischenfrequenz mit vom 1 dB-Kompressionspunkt des cherweise auch unerwünschte Stör- einem Oberflächenwellenfilter. Danach Transistors gewährleisten den geforder- signale. Um außerdem Störungen zwi- erfolgt die Aufwärtsmischung zurück ten DAB-Schulterabstand von 30 dBc. schen benachbarten DAB-Blöcken zu ins L-Band. vermeiden, ist eine neue Generation von Repeatern mit blockselektiver Ver- stärkung notwendig. Hierbei wird nur Digitale Steuerung das gewünschte 1,5 MHz breite Band Endstufentreiber verstärkt und abgestrahlt, Nachbarka- Die Steuerung und Überwachung des näle jedoch ausreichend unterdrückt. Mit der regelbaren Treiberstufe ist eine Systems übernimmt ein Mikrokontrol- variable Ausgangsleistung von 50 mW ler. Dazu gehören: AGC-Steuerung, bis 1 W DAB-Leistung einstellbar. Ein Auswahl des zu selektierenden DAB- 3-poliges Keramikfilter dämpft uner- Blockes über den abstimmbaren Oszil- Konzept lator sowie Überwachung von Signal- pegel, Leistungsendstufe (Strom, Tem- Der am Fraunhofer-Institut für Inte- Bild 1: peratur) und Versorgungsspannung. Konzept blockselektiver Repeater grierte Schaltungen IIS-A entwickelte Figure 1: Der Systemstatus (Betriebsparameter, blockselektive Repeater besteht aus Concept of selective repeater Empfangs- und Sendeantenne, Ein-/ Ausgangsfiltern und dem Verstärker- modul. Letzteres setzt sich aus fünf Verstärkermodul Funktionsgruppen zusammen: regelbarer Eingangsverstärker, Blockselektion, Vorverstärker Endstufe regelbarer Endstufentreiber, Leistungs- endstufe und digitale Steuerung.

Eingangsverstärker

Die alternierende Anordnung von Verstärker- und Dämpfungselementen zur Regelung der Eingangsleistung er- Blockselektion Endstufentreiber laubt ein gutes Großsignalverhalten bei gleichzeitig niedriger Systemrausch- µC A digitale Steuerung zahl. Die Regelung erfolgt über digitale D Dämpfungsglieder. Der Regelbereich ist

62 Fraunhofer IIS-A Jahresbericht 1998 Blockselektiver L-Band DAB-Repeater Channel Selective L-Band DAB-Repeater

-fehler) kann während des Betriebs figure is achieved. Using digital atten- mittels Fernabfrage über ein PC-Ter- uators the Automatic Gain Control minal kontrolliert werden. (AGC) offers an adjustable range of Power Amplifier 30 dB. If the input power level drops below the user defined minimum, the The output bipolar transistor amplifier power amplifier is switched off. The operates linearly in Class A mode. A Introduction maximum input power level is limited 10 dB back-off from 1 dB-compression to -15 dBm. point guarantees a DAB-intermodula- Repeaters close gaps in the coverage tion distance of 30 dBc. area of the digital radio DAB (Digital Audio Broadcasting). The DAB repeater systems receive weak signals, amplify Frequency Selection and retransmit them straight into the Digital Control underserved areas. They are typically After down-converting the signal to used for tunnels, valleys, underground an intermediate frequency the desired A microcontroller performs the task of stations, or similar. Existing repeater DAB-channel is filtered by a surface system control. RF power levels, cur- systems simply amplify the complete acoustic wave filter. Thus, sufficient rent drawn by the power amplifier, its 40 MHz band (1 452 to 1 492 MHz) li- attenuation of the adjacent channel temperature and system supply voltage censed for DAB (band selective repeat- signals can be achieved. Finally, the are monitored. A remote PC can be ers). Unfortunately, unwanted interfer- selected block is up-converted back connected via a serial interface for ing signals are retransmitted, too. To to L-band. maintenance and user access to system avoid this drawback a new generation status. of repeaters with channel selection was developed at the Fraunhofer Institute for Integrated Circuits IIS-A. Only the Output Driver Stage selected DAB-block (bandwith: Technical Details 1.5 MHz) will be amplified and trans- Output power levels between 50 mW mitted, but interfering signals are and 1 W are adjustable. A three-pole frequency range: 1 452 to 1 492 MHz sufficiently suppressed (Bild 2). ceramic filter is used to suppress un- temperature range: -20 to 60 °C wanted signals and local oscillator noise figure: < 1.7 dB @P = -45 dBm feed-through. The maximum system in gain can be limited to make sure that output power: 17 to 30 dBm Concept changes of antenna isolation, e.g. due intermodulation distance (DAB): ≥ 30 dBc to passing vehicles, do not lead to max. gain: 65 to 78 dB The complete repeater system consists self oscillation of the system. Good iso- max. range of AGC: 30 dB of transmitting and receiving antennas, lation between the receiving and the input/output filters and the amplifier transmitting antennas is needed to AGC accuracy: < 1 dB module, which is the core of the sy- minimize signal feedback from the out- power consumption: 40 W @48V DC stem. The latter is made up of five put to the input. building blocks: variable gain input am- Bild 2: plifier stage, frequency selection, varia- Repeater Modul ble gain output driver stage, power Figure 2: amplifier, digital control. Repeater Module

Input Amplifier Stage Ansprechpartner / Contact:

Due to the alternating order of ampli- Dipl.-Ing. Oliver Damm fier and attenuator stages good overall Telefon +49 (0) 91 31/7 76-3 61 system linearity and low system noise e-mail: [email protected]

Fraunhofer IIS-A Jahresbericht 1998 63 Multimedia

You have just whistled: "Ode of Joy" in a Rhythm´n´Blues-style.

Note: This was a public performance of 20 sec. Since 90% of your tones were wrong, no royalties are to be paid to Mr. Beethoven

Musikerkennung: Ein Blick in unsere Zukunft ... Music Recognition: A look into our future ...

[email protected] 11. Aug 1998 o9:22:14 Weltherrschaft

Naja alles will ich hier auch nicht sagen aber so in etwa sollte das ganze sein alles in einem pro und darum ist ihr producer schon jetzt tot schauen sie sich mal CCDAE an dieses Programm liest cd benutzt ihr Codec vom alten producer um die Daten gleich zu komprimieren also sehr effizient. Es gibt aber noch eine weitere sache bei dieser MP3 Geschichte es geht darum dieMusikindustrie zu die Musiker es geht darum die sogennanten "Bonzen" zu schlagen und der Krieg ist schon so gut wie haben Sie nun bei der ganzen sache zu tun nun die liefern den codec den alle haben wollen obwohl gibt, und somit werden Sie in die Sache reingezogen zbs. stand mal in einem Artikel in den Newsgr fraunhofer institut auch zu den Bonzen geh ren weil die ihre Lizenzen nicht vergessen wollen und nun sowas ist schlecht weil dann alle Crackers und Spreaders anfangen diese produkte zu verteilen der Lizenzen dazu zu vernichten - es ist Krieg und kein Spass mehr. Hoffentlich ist ihnen klar das der Codec und jegliche Producer nicht mehr verkauft werden k nnen h chstens noch einige Wochen bis 1 Monat bis jeder der ihn will auch hat und zwar Gratis. Diese E nur geschickt weil es leider immer noch Firmen gibt die nicht mal wissen was alles l uft und das i habe nichts mehr mit dieser unteren Ebene der Scene zu tun ich besch ftige mich mit gr sserem wie Weltherrschaft als solches die langsam n her r ckt :) aber ich hoffe ihnen damit geholfen zu habe Informiert habe - Informationen sind alles! Aber seid beruhigt nicht nur ihr seid die Opfer auch Microsoft wird sich wundern den Windows98 sa und DirectX ist schon gratis auf den Newsgroups erh ltlich naja und vom Photoshop 5.0 gar nicht Und da das internet nicht schnell genug ist f r grosse datenmengen werden fleissig CD’s gebrannt mit die man dann per Abo kaufen kann in der regel ist ein heutiges Abo 5 CD’s pro Monat f r 100.- all nat rlich und auf 5 CD’s passt jegliche Software des letzten monats mit sicherheit drauf.

Ein Blick in unsere Mailbox A view into our mail box

64 Fraunhofer IIS-A Jahresbericht 1998 Multimedia

automatische Erkennung von Musik Multimedia department. The main task Einleitung und Generierung von Musikbeschrei- is the start of new activities in the area bung) zu nennen. In MPEG-7 soll hier- of multimedia content processing. This Die Abteilung Multimedia entstand zu ein universelles Beschreibungsfor- includes the following topics: Anfang des Jahres 1998 durch Teilung mat standardisiert werden. Die neu aus der früheren Abteilung Audio/ begonnenen Arbeiten in der Abteilung – Starting from the current audio Multimedia. Sie arbeitet insbesondere werden insbesondere die automatische coding activities, new work is done an der Erschließung zukünftiger Ge- Generierung von Metadaten bzw. die within MPEG-4 to target high qua- schäftsfelder im Bereich der Audioco- (Wieder-) Erkennung von Musikeigen- lity audio coding for conversational dierung sowie von Multimedia-Anwen- schaften und Musikstücken zum (low delay) services dungen. Damit verbunden sind Stan- Thema haben. – Study of the Structured Audio (SA) dardisierungsaktivitäten in den Berei- music synthesis components within chen Audiocodierung und Systeme für MPEG-4 die Verbreitung von Multimediadaten – MPEG-7 metadata and content über Internet und andere Netzwerke. Urheberrechtschutz description. This (including auto- In Ergänzung zu dieser Ausrichtung mated analysis of audio data) will stellt die Abteilung Dienstleistungen für Der Siegeszug von komprimierten be a major new research area for alle drei Abteilungen im Audio/Multi- Audiodaten im Internet hat dem the department media-Verbund (Abteilungen Audio Schutz der Urheberrechte große Be- – Copyright protection. Following up und Multimedia / Fraunhofer-Institut deutung zukommen lassen. Soge- on the MMP (MultiMedia Protection für Integrierte Schaltungen IIS-A und nannte »Internet-Piraten« in aller protocol), this area is of major Studio / Fraunhofer-Arbeitsgruppe für Welt verwenden MPEG Layer-3, um importance for the future of music Drahtlose Telekommunikations- und Musik illegal zu kopieren und auszu- distribution. The new work includes Multimediatechnik ADTM) zur Ver- tauschen. Wie in dem Fachbeitrag as well audio watermarking tech- fügung, so z.B. die zentrale Bearbei- Musikcodierung und die Urheber- niques to hide copyright protection tung von Erstanfragen an die zentralen rechtsproblematik beschrieben, wurden information within an audio signal. email-Adressen (z.B. [email protected], die Aktivitäten im Bereich des Urheber- [email protected]). Durch die rechtschutzes weiter ausgebaut. Dazu In addition, the department is doing weltweite sehr große Verbreitung der gehört sowohl der Schutz von Multi- support for the other departments in im Fraunhofer IIS-A entwickelten media-Daten durch partielle Verschlüs- the Audio and Multimedia group Audiocodierverfahren ist hier eine selung (MMP, Multimedia Protection (Audio department in the Fraunhofer große Menge von Anfragen zu Protocol) als auch Systeme zur »un- Institute for Integrated Circuits IIS-A bearbeiten. sichtbaren« Übertragung von Urheber- and Studio department in the Project Information im Audiosignal (Water- Group for Wireless Telecommunication marking). Die Standardisierung in and Multimedia Technology ADTM). diesen Bereichen erfolgt unter wesent- This includes the work of Business Gruppe Multimedia-System- licher Beteiligung des Fraunhofer IIS-A: Relations Manager Niels Rump who komponenten (Multimedia System Aktivitäten von MPEG-4 und AES has the task of answering email Components) (AESSC-06-04, Internet Audio Delivery reaching us e.g. via [email protected] Systems) werden von Mitarbeitern des and [email protected]. Die Aufgabe dieser neuen Gruppe un- Fraunhofer IIS-A geleitet. Darüber ter Leitung von Dr.-Ing. Jürgen Herre ist hinaus ist ein intensiver Kontakt zu die Erschließung neuer Aktivitätsfelder Organisationen der Musikindustrie für im Bereich der Multimediatechnik. Ne- die Zukunft der gesamten Musik- Ansprechpartner / Contact: ben der Ergänzung der Aktivitäten im distribution essentiell. Bereich der Audiocodierung (Arbeiten Dr.-Ing. Karlheinz Brandenburg zur Audiocodierung mit hoher Qualität Telefon +49 (0) 91 31/7 76-3 03 für Dialoganwendungen im Rahmen e-mail: [email protected] von MPEG-4) sind die Bereiche Struc- Introduction tured Audio (Musik-Synthese und -Be- Dipl.-Inf. Niels Rump arbeitung im Rahmen von MPEG-4) The Multimedia department is one of Telefon +49 (0) 91 31/7 76-6 11 sowie Audio-Metadaten (MPEG-7, the successors of the former Audio and e-mail: [email protected]

Fraunhofer IIS-A Jahresbericht 1998 65 Musikcodierung und die Urheberrechtsproblematik Music Coding and Intellectual Property Rights

Um den Schwarzmarkt einzudämmen Mit MMP können einzelne Musikstücke Einleitung ist es wichtig, den Zugriff auf die ille- »personalisiert« werden, so daß nur galen »Produkte« zu verteuern und zu berechtigte Benutzer dieses Stück an- Mit sinkenden Kommunikationskosten erschweren. Wenn es für Piraten auf- hören können. Nicht autorisierte Zu- (z.B. für ISDN oder das Internet), mit wendig und kostspielig ist, Raubkopien griffe werden hingegen verweigert. steigenden Speicherkapazitäten und herzustellen, werden ihre »Produkte« immer besser werdenden Kompres- verteuert und ihr »Marktanteil« wird Neben reinen Softwaresystemen ist sionsalgorithmen werden Dienste wie sinken. inzwischen auch eine Hardwareimple- »Audio-on-Demand« in der Zukunft an mentation auf einem Digitalen Signal- Bedeutung gewinnen. Um eine solche Entwicklung zu unter- prozessor (DSP) verfügbar. Durch die- stützen, arbeitet das Fraunhofer IIS-A sen Schritt wird die Sicherheit gegen Diese Entwicklung birgt allerdings eine mit verschiedenen Verwertungs- unberechtigtes Abspielen von multime- Gefahr für die Urheber der so verbrei- gesellschaften und der Schallplatten- dialen Inhalten weiter erhöht. teten Inhalte. Diese Gefahren und industrie zusammen. Ziel ist es, eine mögliche Lösungsansätze sollen hier Sicherheitsarchitektur für Audio-on- kurz skizziert werden. Demand-Systeme zu entwerfen, die für alle beteiligten Seiten von Vorteil ist. Watermarking

Eine zweite Möglichkeit Urheberrechte Urheberrechte in einer zu schützen ist das »Watermarking«, digitalen Umwelt Internationale Standardisierung bei dem Zusatzdaten nicht wahr- nehmbar in den Nutzdaten versteckt Piraterie war für die Musikindustrie Neben der oben angesprochenen Zu- werden. schon immer ein Problem; ein Problem, sammenarbeit mit der Muskindustrie Am Fraunhofer IIS-A ist ein solches mit dem Autoren, Komponisten, Sän- ist das Fraunhofer-Institut für Integrier- Verfahren für Audiosignale entwickelt ger und auch die Plattenindustrie ge- te Schaltungen aktiv an der Standar- worden, welches psychoakustische lernt haben zu leben. Piraten mußten disierung von Methoden zum Ma- Verfahren mit denen der Nachrichten- ihre gepreßten CDs über den Laden- nagement und Schutz von Urheber- technik vereint. tisch verkaufen. Dieses eröffnete der rechten beteiligt, so z.B. im Rahmen Musikindustrie Möglichkeiten einzu- von MPEG und der Audio Engineering schreiten. Trotz der Versuche, Piraterie Society (AES). Bei beiden Komitees einzudämmen, verliert die Musikindu- werden die entsprechenden Arbeits- Zusammenfassung strie mehr als fünf Milliarden US-Dollar gruppen von Experten des Fraunhofer pro Jahr. IIS-A geleitet. Das aufkommende digitale Zeitalter wird das Gesicht der Musikindustrie In der neuen, digitalen Welt sehen die verändern. Damit diese Änderung zum Dinge jedoch anders aus: Um ein Mu- Vorteil für alle beteiligten Parteien ist, sikstück zu kopieren, ist keine Fabrik Das Multimedia Protection Protocol müssen technische Möglichkeiten mehr nötig, weil keine CDs mehr benö- entwickelt werden um Urheberrechte tigt werden. Um eine Kopie herzustel- Neben der Mitarbeit in internationalen zu schützen. len, wird lediglich ein Computer und Standardisierungsgremien ist am geeignete Software benötigt. Mittels Fraunhofer IIS-A eines der ersten Wissenschaftler am Fraunhofer IIS-A moderner Kommunikationsmedien Urheberrechtschutzverfahren für die sind aktiv daran beteiligt, solche (z.B. Internet oder ISDN) können diese Digitale Multimediawelt entwickelt Lösungen zu finden. Kopien dann problemlos weltweit worden: Das Multimedia Protection vertrieben werden. Protocol (MMP). MMP ist im Rahmen eines von der Diese Bedrohung ist deshalb besonders Europäischen Union teilfinanzierten gefährlich, da es oft schwer ist, diese Audio-on-Demand-Projekts entwickelt Internet-Piraten zu verfolgen und zur worden und wird in mehreren solchen Verantwortung zu ziehen. Systemen verwendet.

66 Fraunhofer IIS-A Jahresbericht 1998 Musikcodierung und die Urheberrechtsproblematik Music Coding and Intellectual Property Rights

unattractive to the general public. MMP personalises the tracks so that Introduction If it becomes complicated and time only authorized users can use the consuming to illegally copy and tracks while unauthorized users are With falling communication costs (e.g. distribute copyright protected music, unable to access the content. for ISDN or the Internet), increasing the price of these »products« will storage capacity and efficient compres- automatically rise and the »market In addition to software-only systems, sion algorithms, »Audio-on-Demand« share« will drop. an MMP implementation for DSP based systems have become increasingly hardware has been developed. With popular. To support this development, the this step, the security against illicit This recent development rises some Fraunhofer Institute for Integrated access to the multimedia content is questions concerning the handling of Circuits IIS-A is cooperating with further increased. intellectual property rights. This text different collecting societies and record gives answers to some of these companies. The goal is to create a questions. security platform so that Audio-on- Demand systems can become benefi- Watermarking ciary for all parties involved: the artists, the music industries, the providers and A second way to protect intellectual Intellectual Property in the the audience. property is to imperceptibly embed Digital Domain information into the sound signal. This technology is called Watermarking. Piracy has always been a problem to the music industry (authors, compo- International Standardisation Scientists at Fraunhofer IIS-A have sers, artists as well as record labels) but devised a robust audio watermarking they have found ways to cope with it. Besides the aforementioned coope- scheme that combines psychoacoustic Pirates needed to produce and sell rations, Fraunhofer IIS-A is actively signal processing with techniques materialised CDs. This offered a wide participating in efforts to standardise known from spread spectrum area for countermeasures by the recor- intellectual property management and communication. ding industry. Despite these efforts, the protection schemes. This includes music industry is loosing more than different international bodies such as US-$ 5,000 million per year. the Audio Engineering Society AES and MPEG, where the respective work Summary The emerging digital world, however, groups are chaired by Fraunhofer IIS-A changes this scenario dramatically. To experts. The emerging digital world is about to produce a copy of a recording, a CD dramatically change the music industry. factory is not required any more. To make this change beneficiary to all A pirate merely needs a personal com- parties involved, technical methods to puter and some software for creating The Multimedia Protection manage and to protect intellectual pro- his digital copy. Moreover, he can easily Protocol perty have to be found and introduced. distribute an infinite number of identical copies of the recording via mo- In addition to being active in standardi- Engineers and scientists at Fraunhofer dern communication systems (e.g. the sation committees, Fraunhofer IIS-A IIS-A are actively participating in Internet or ISDN). has developed one of the first intellec- finding those methods. tual property protection schemes for This threat is especially dangerous the digital multimedia world: because it is often hard – or even impossible – to identify and prosecute The Multimedia Protection Protocol these »Internet pirates«. (MMP) was devised by Fraunhofer IIS-A Ansprechpartner / Contact: within a Music-on-Demand project To prevent the pirates’ market from partly funded by the European Com- Dipl.-Inf. Niels Rump further growing, it is important that mission. It is used in several on-de- Telefon +49 (0) 91 31/7 76-6 11 buying illegally provided music is mand systems. e-mail: [email protected]

Fraunhofer IIS-A Jahresbericht 1998 67 Audio

Software zur Decodierung und Wiedergabe von MPEG-2 AAC Multikanal und MPEG-4 Scalable Audio Bitströmen

Software for decoding and playback of MPEG-2 AAC multichannel and MPEG-4 scalable audio bitstreams

Testhörer im Schallabor Listener in the sound- proof audio laboratory

68 Fraunhofer IIS-A Jahresbericht 1998 Audio

Einleitung Themen Overview

Mit Beginn des Jahres 1998 wurde die Die Abteilung Audio gliedert sich in Due to the steadily increasing involve- bisherige Abteilung Audio und Multi- zwei Gruppen: Die Gruppe Audio ment in the area of audio coding and media in zwei Abteilungen umgewan- Coding und die Gruppe Multimedia multimedia technology, the former delt: Die Abteilung Audio und die Ab- Software. Audio and Multimedia department has teilung Multimedia. Diese Umstruktu- been restructured in 1998. Now there rierung wurde durchgeführt, um den Die Gruppe Audio Coding befaßt sich are two departments: Audio, which sich stetig ausweitenden Aktivitäten in erster Linie mit der Entwicklung von continues the work on the core tech- des Instituts auf diesem Gebiet Rech- Audiocodierverfahren, derzeit in Ver- nology audio coding, and Multimedia, nung zu tragen. Während der Abtei- bindung mit der Standardisierung des which works on new technologies in lung Multimedia die Erarbeitung neuer MPEG-4 Standards. In diesem Rahmen the area of Multimedia. These activities Themengebiete obliegt, ist die Aufgabe wurden erfolgreich sog. skalierbare are complemented by the Studio der Abteilung Audio die Weiterführung Audiocodierverfahren entwickelt und department of the Fraunhofer Project des Kerngeschäfts »Audiocodierung«. für Hörtests vorbereitet sowie an der Group for Wireless Telecommunication Erweitert werden die Geschäftsfelder Fehlerrobustheit des Audiocodierver- and Multimedia Technology ADTM. dieser beiden Abteilungen durch die fahrens AAC (Advanced Audio Coding) Abteilung Studio der Fraunhofer- gearbeitet. Einen weiteren Schwer- The Audio department is split into two Arbeitsgruppe für Drahtlose Tele- punkt bildet die Pflege der bisher ent- groups: The Audio Coding group and kommunikations- und Multimedia- wickelten und standardisierten Audio- the Multimedia Software group. The technik ADTM, so daß nunmehr drei codierverfahren Layer-3 und AAC. Audio Coding group works on the Abteilungen auf dem Gebiet Audio- Letzteres hat in verschiedenen, auf development and standardisation of und Multimediatechnik tätig sind. Basis der am Fraunhofer-Institut für audio coding algorithms. These activi- Integrierte Schaltungen IIS-A entwickel- ties cover maintenance of the audio ten Software durchgeführten, Hörtests coding standards Layer-3 and AAC erneut seine internationale Spitzenstel- (Advanced Audio Coding) as well as Übersicht lung im Bereich der Audiocodierung development for the new upcoming bewiesen und wird beispielsweise das standard MPEG-4 in the area of scale- Schwerpunkte der Abteilung Audio Audiocodierverfahren im in der Entwick- ability and error resilience. Tasks of the sind Themengebiete rund um die Au- lung befindlichen japanischen hoch- Multimedia Software are to implement diocodierung: Entwicklung von Audio- auflösenden Fernsehen (HDTV) sein. software applications based on the codierverfahren sowie deren Imple- developed audio coding algorithms. mentierung in C-Software bis hin zur Die Gruppe Multimedia-Software Entwicklung von Prototypen für Soft- befaßt sich mit der Entwicklung von ware Produkte. Ein wesentliche Rolle Software-Applikationen für die am spielt dabei die Mitarbeit in internatio- Fraunhofer IIS-A entwickelten Codier- nalen Standardisierungsgremien, dar- verfahren. Die Entwicklung von System- Ansprechpartner / Contact: unter insbesondere die Moving Pictures komponenten für Betriebssysteme wie Expert Group (MPEG) der International Microsoft Windows und andere bildet Dipl.-Ing. Martin Dietz Standardisation Organisation (ISO) und hier einen besonderen Schwerpunkt. Telefon +49 (0) 91 31/7 76-3 60 die Audio Engineering Society (AES). Waren bisher vor allem Layer-3 Appli- e-mail: [email protected] kationen Mittelpunkt der Aktivitäten, so nimmt mit der Markteinführung von AAC die Erstellung von AAC Applika- tionen mehr und mehr Raum ein. Die Zahl der Partner aus der Software- industrie steigt dabei ständig an, unter ihnen befinden sich Firmen wie Micro- soft oder die Deutsche Telekom AG sowie viele andere wichtige Firmen.

Fraunhofer IIS-A Jahresbericht 1998 69 Der MPMan – eine neue Generation von Audio-Abspielgeräten The MPMan – an Exciting New Audio Playback Device

dierverfahren. Im Rahmen der interna- Chipgröße und geringen Stromver- Einleitung tionalen Standardisierungsarbeit in brauch haben. Der Decoder im ISO/MPEG (Moving Picture Expert »MPMan« wurde von Micronas/Inter- Es ist ein großer Moment für Ingenieu- Group – zu der auch eine Audiogruppe metall entwickelt, einem deutschen re: Nach jahrelanger Arbeit halten sie gehört) war es wesentlich an den Chiphersteller, der sich auf integrierte endlich ein Produkt in Händen, das auf Audio Codierungs-Standards Layer-3 Schaltungen für Audio- und Videover- ihrer Technologie basiert. Das besagte (1992/1994) und AAC (Advanced arbeitung spezialisiert hat. Die Soft- Produkt ist sehr klein, so klein wie ein Audio Coding, 1997) beteiligt. Diese ware, die tatsächliche Implementierung Zigarettenetui. Es sieht einem »Walk- Algorithmen ermöglichen es, digitale des Algorithmus, wurde in einem ge- man« sehr ähnlich und tatsächlich ist Audiodaten um den Faktor zwölf oder meinsamen Projekt von Micronas/In- es auch fast einer. Nach Einstecken des mehr ohne hörbaren Qualitätsverlust termetall und dem Fraunhofer IIS-A in Kopfhörers und drücken des Start- zu komprimieren. Sie basieren auf mo- zweijähriger Arbeit entwickelt. Der knopfes hört man Musik in ausgezeich- derner digitaler Signalverarbeitung und Chip benötigt geringste Ressourcen neter Qualität – allerdings gibt es einen nutzen die besondere Beschaffenheit von RAM, ROM und Verarbeitungslei- Unterschied – das Gerät hat kein Ton- des menschlichen Gehörs. Durch Pro- stung und erfüllt daher die Kriterien medium, d.h. weder Diskette noch dukte wie den »MPMan« und andere, eines günstigen Preisniveaus und eines Kassette, auf dem die Musik gespei- die noch folgen werden, sind diese Ver- geringen Stromverbrauchs. chert ist. »MPMan« heißt das Produkt, fahren die Basis für eine Revolution in und es stellt den Beginn eines neuen der Verbreitung und Speicherung von Was ist der nächste Schritt? Zum jetzi- Zeitalters der Musikreproduktion dar: Musik. Sie sind die Schlüsseltechnolo- gen Zeitpunkt läuft die Datenübertra- Die Musik wird in bis zu 64 Megabytes gie der digitalen Audioübertragung für gung über den PC. Zukünftige Gene- Flash-ROM gespeichert. Nutzte man den Rundfunk – und der »Musik auf rationen werden vielleicht die Audio- diese Datenmenge zur Speicherung Silizium«. daten auf Flash-ROM Chipkarten spei- von CD-Daten, würde dies zu einer Au- chern, die dann wie eine CD heute diokapazität von fünf Minuten führen Um eine derartige Komprimierungs- funktionieren würden – nur ohne Me- – viel zu kurz für den praktischen Ge- technologie zum Erfolg zu führen, ist chanik und wiederbeschreibbar. Die brauch. Aber »MPMan« verwendet die Audioqualität nicht der einzige Kleingeräte werden in naher Zukunft modernste Audiocodierverfahren zur wichtige Faktor – eine wichtige Rolle wahrscheinlich auch aufzeichnen kön- Speicherung der Audiodaten. So kann spielt auch die Komplexität des Codie- nen – und damit den Weg bereiten für er eine Stunde Musik und mehr abspei- rens und vor allem des Decodierens. eine breite Palette von neuen Anwen- chern, z.B. eine komplette CD. Fast alle Systeme mit Komprimierungs- dungsmöglichkeiten. technologie benötigen Decodierung in Das Fraunhofer-Institut für Integrierte Echtzeit: Musik wird im komprimierten Schaltungen IIS-A arbeitet seit nun- Format gespeichert oder übertragen mehr über zehn Jahren an Audioco- und muß dekomprimiert werden, be- Introduction vor die Konvertierung von digitalen in analoge Daten zur endgültigen Wie- It is a great moment for engineers: dergabe erfolgen kann. Um kosten- after years of work they finally hold a günstige Produkte und eine lange Bat- product in their hands which is based terielaufzeit für mobile Geräte zu er- on their technology. The product in reichen, muß der Decoder eine kleine question is quite a small electronic device the size of a cigarette packet. It looks similar to a Walkman, and in fact it almost is. Just plug in the headphones Bild 1: and press the start button and you can Der Micronas/Inter- enjoy music in excellent quality. But metall Layer-3 Decoder (50 mm2 in 0.8 micron) there is a difference: there is no medium, i.e. no disc or tape in the device Figure 1: where the music would be stored on. The Micronas/Inter- metall Layer-3 Decoder The name of this product is »MPMan«, (50 mm2 in 0.8 micron) and it represents the beginning of a

70 Fraunhofer IIS-A Jahresbericht 1998 Der MPMan – eine neue Generation von Audio-Abspielgeräten The MPMan – an Exciting New Audio Playback Device

new era of music reproduction. The complexity of encoding and, more im- ROM and processing power and there- »MPMan« stores the music just in its portant, of decoding, since almost all fore meets the requirements of price memory, in up to 64 Megabytes Flash- devices using compression technology and power consumption. ROM, to be more precise. Storing CD- need decoding in realtime: music is data in such an amount of memory stored or broadcast in the compressed What will be the next step? At the would result in an audio capacity of format and needs to be uncompressed moment, the data is transfered via a five minutes – much too short for prac- prior to the conversion from digital to PC. Future generations might store the tical use. But »MPMan« uses modern analog for final playback on loud- audio data on Flash-ROM chip cards audio coding technology to store the speakers or headphones. To achieve which would then work like a CD to- audio data. As a result it can store one low cost products and long battery day – but it would not have moving hour of music and more in its memory lifetime for mobile devices, the decoder parts and it would be rewriteable. The – for example a whole CD. needs to be small in chipsize and low small devices might also be able to re- in power consumption. The decoder cord in the near future – clearing the The Fraunhofer Institute for Integrated used in the »MPMan« has been devel- way for a wide range of new applica- Circuits IIS-A has been working on oped by Micronas/Intermetall, a Ger- tions. audio coding methods for more than man chip manufacturer specializing in a decade now. It is involved in the integrated circuits for audio and video international standardization work in processing. The software which is the ISO/MPEG (the Moving Pictures Expert actual implementation of the algorithm Ansprechpartner / Contact: Group – which also has an audio was developed in a project between group) and has made major contribu- Micronas/Intermetall and Fraunhofer Dipl.-Ing. Martin Dietz tions to the audio coding standards IIS-A which lasted over two years. The Telefon +49 (0) 91 31/7 76-3 60 Layer-3 (1992/1994) and AAC (Ad- chip uses lowest resources of RAM, e-mail: [email protected] vanced Audio Coding, 1997). These algorithms allow the compression of digital audio data by a factor of twelve and more without audible loss of quality; they are based on modern digital signal processing and exploit the characteristics of the human auditory system. With products like the »MPMan«, and others which may follow, these techniques are about to revolutionize the distribution and storage of music. They are the key technologies for digital audio broadcasting – and for »music on silicon«.

To guarantee the success of this kind of compression technology audio quality is not the only issue – it is also the

Bild 2: Der MPMan

Figure 2: The MPMan

Fraunhofer IIS-A Jahresbericht 1998 71 Anwendungszentrum für Verkehrslogistik und Kommunikationstechnik Application Center for Transport Logistics and Communications Technology

Forschungsschwerpunkte des Anwendungszentrums Main fields of activity

Das Fraunhofer- Anwendungszentrum in der Theodorstraße in Nürnberg The Fraunhofer Application Center in Nuremberg

72 Fraunhofer IIS-A Jahresbericht 1998 Anwendungszentrum für Verkehrslogistik und Kommunikationstechnik Application Center for Transport Logistics and Communications Technology

Finden von »best practices« der Auf dem Weg zur Symbiose von Logistik; neutrale Gutachterfunk- On Our Way to a Symbiosis of Verkehrslogistik und Kommunika- tion bei bilateralen Benchmarking- Transport Logistics and Communi- tionstechnik Projekten. cations Technology – Supply Chain Management und Drei Jahre nach seiner Gründung hat Integration: Three years after its foundation, sich das Fraunhofer-Anwendungszen- Anwendung des modernen Kon- the Fraunhofer Application Center for trum für Verkehrslogistik und Kommu- zepts ECR – Efficient Consumer Transport Logistics and Communica- nikationstechnik bereits gut bei den Response; Moderation von Work- tions Technology has been well intro- Praxispartnern etabliert. Das am Lehr- shops zur Identifikation von Ver- duced to the business activities of its stuhl für Logistik der Universität Erlan- besserungspotentialen entlang der partners. Since 1990, the logistics and gen-Nürnberg seit 1990 vom Forscher- logistischen Kette; Optimierung von transport knowledge gained by Profes- team um Prof. Peter Klaus angesam- Schnittstellen entlang der Kette; sor Dr. Peter Klaus and his research melte Know-how in den Bereichen Aufbau von Replenishment-Syste- team at the Logistics department of Logistik und Verkehr konnte in erfolg- men. the University of Erlangen-Nuremberg reiche Projektarbeit umgesetzt und – Kommunikationstechnik im has continuously grown and been erweitert werden. Verkehr: successfully applied to new projects. Test der Möglichkeiten moderner Informations- und Kommunika- tionstechnologie für Leistungser- Forschungs- und Transferfelder stellung und Administration, Güter- Fields of Research and Transfer und Fahrzeugidentifikation, Flotten- Die Angebotspalette des Anwendungs- management; Einsatz von EDI und The Application Center currently offers zentrums umfaßt gegenwärtig u.a. fol- EDIFACT; Einsatz der Daten- und the following main fields of activity: gende Schwerpunkte: Kommunikationstechnik zur Pro- – Passenger and material transport – Güter- und Personenverkehr: zeßkostenreduktion »untouched – Network configuration and decision Anwendung modernen Logistik- orders« bei Industrie-, Handels- support systems Know-hows im Personen- und und Dienstleistungsunternehmen. – Logistics benchmarking at the Güterverkehr wie beispielsweise – Management von Logistik-Dienst- benchmarking center GVZ-Planung und Prognose der leistungsbetrieben: – Supply chain management and verkehrlichen Wirkungen; Konzep- Qualitätsmanagement und Produk- integration tion, Implementierung und Durch- tivitätssteigerung; Überprüfung von – Transport communication führung des City-Logistik und City- Organisationsstrukturen und Abläu- technology Marketing Projekts ISOLDE; alter- fen; Make-or-Buy-Entscheidungen; – Management of logistics service native Gestaltung von Pendlerver- papierlose Auftragsabwicklung. providers kehren am Beispiel STARmobil in – Logistik-Training: – Logistics training Erlangen. Angebot von Basis-Seminaren zum – Netzkonfiguration und Entschei- modernen Logistikverständnis, Clients of the Application Center are dungsunterstützungssysteme: Schulungen in Prozeßmanagement industrial and commercial companies Bewertung alternativer Speditions- und Netzkonfiguration; Einführung and service providers. und Distributionsnetze mit speziell in computerbasierte Entscheidungs- entwickelten EDV-Werkzeugen; unterstützungstools; Spezialsemina- Optimierung von Gebietsgrenzen re zu aktuellen Fragestellungen der und Zuordnung von Depots / Trans- Logistik, wie beispielsweise Bench- shipment-Punkten zu Regional- marking, Sendungsverfolgungs- Ansprechpartner / Contact: bzw. Zentrallagern. systeme oder Kontraktlogistik. – Logistik-Benchmarking im Bench- Prof. Peter Klaus, D.B.A./Boston Univ. marking Center: Zielgruppen dieser Angebote sind Telefon +49 (0) 9 11/5 88 79-12 Vorhaltung von Datenbanken zu Unternehmen aus Industrie, Handel e-mail: [email protected] Kennzahlen der wichtigsten Lo- und der Dienstleistungswirtschaft. Internet: http://www.avk.fhg.de gistik-Aktivitäten; systematisches

Fraunhofer IIS-A Jahresbericht 1998 73 Sendungsverfolgung Tracking & Tracing

Forschungsvereinigungen »Otto-von- – Wireless Local Area Networks Sendungsverfolgung – Guericke« AIF e.V. hat deshalb das (Bild 3) und flächendeckende Marketinginstrument und Forschungsprojekt »Cargomanage- Mobilkommunikationssysteme zur Produktionsunterstützungstool ment – technische und betriebswirt- Vernetzung der mobilen Scanner schaftliche Grundlagen der Sendungs- mit unternehmensinterner EDV- Sendungsverfolgungssysteme (SVS) verfolgung für kleine und mittlere Infrastruktur, wie existieren seit mehreren Jahren bei Unternehmen« gemeinsam mit der etwa Mailboxen Paketdiensten und konzernartig struk- Gesellschaft für Verkehrsbetriebswirt- – ISDN und analoge Telefonnetze zur turierten Speditionsunternehmen, die schaft und Logistik (GVB) e.V. geför- Verknüpfung von Unternehmen aufgrund von Reengineerings- und dert, das vom Fraunhofer Anwen- – Internet als Recherchemedium für Umstrukturierungsmaßnahmen über dungszentrum für Verkehrslogistik und Versender und Empfänger. weitgehend standardisierte Abläufe Kommunikationstechnik zusammen und optimierte Organisationen verfü- mit dem Lehrstuhl für Logistik der Die Infrastruktur der zugrundeliegen- gen. Genutzt werden SVS aber nicht Universität Erlangen-Nürnberg und der den kettenübergreifenden Informa- nur zur Unterstützung der Produktion Fachhochschule Flensburg durchge- tionssysteme ist dort entsprechend der von Transport- und Umschlagsleistun- führt wurde. Unternehmensorganisation ebenfalls gen, sondern vor allem auch als zentral ausgerichtet, und somit nicht Marketinginstrument im Kampf um auf KMUs übertragbar. attraktive Verlader. In den im deutschen Transport- und »State of the Art« bei SVS Logistikmarkt vorherrschenden kleinen und mittelständischen Unternehmen Bild 1 zeigt wesentliche Basistechniken, Cargoman – SVS für KMUs (KMUs) sind moderne Informations- die in modernen SVS zentral organisier- und Kommunikationstechniken weit ter Paketdienste und Konzernunter- Mit dem entstandenen Prototyp exis- weniger verbreitet. Hoher Konkurrenz- nehmen verwendet werden: tiert nun ein barcodebasiertes und den- druck und knappe Ressourcen haben – Barcodescanner (Bild 2) zur Erfas- noch kostengünstiges SVS, das die dort das Optimieren und Standardisie- sung packstückspezifischer Status- wesentlichen KMU-spezifischen Anfor- ren von Umschlags- und Abwicklungs- meldungen an »sensiblen« Über- derungen (dezentraler Aufbau, einfa- abläufen bislang verhindert. Die gabestellen in der Logistikkette che Installation und Pflege – »plug & Arbeitsgemeinschaft industrieller play«, Einsatz von Low-Tech-Modulen, Nutzung des Internets auch zur Über- tragung von Statusmeldungen zwischen Unternehmen – siehe auch grüne Felder in Bild 1) erfüllt.

Vom Prototyp zum Produkt

Nachdem der Prototyp seine Funktions- fähigkeit in unterschiedlichen Unter- nehmen unter Beweis stellen konnte, wird die Weiterentwicklung zum Pro- dukt derzeit mit Verbänden und Indu- strieunternehmen diskutiert.

Bild 1: Die Techniken der Sendungsverfolgung Figure 1: Basic technology used in modern TTS

74 Fraunhofer IIS-A Jahresbericht 1998 Sendungsverfolgung Tracking & Tracing

The infrastructure of the basic informa- Tracking & Tracing in Less-Than- tion system is centralized, depending Truckload Systems – Marketing and on the company organization. Production Support However, since central units are not available in SMC networks, and due to Tracking & Tracing Systems (TTS) have the high costs for implementation and been existing for several years and maintenance, the currently available were introduced by packet services and systems are generally unattractive for conglomerated freight carrier com- these companies. panies. Companies do not only use TTS for improving production and rehand- Bild 2: ling performance, but also as an ef- Barcodescanner fective marketing instrument. Figure 2: Cargoman – Tracking & Tracing The German transport and logistics Barcode scanner Systems for SMC’s market – still – mainly consists of small and middle-sized companies. Modern The prototype developed in the information and communication tech- research project now constitutes an nologies have not yet been introduced affordable tool that on the one hand to this extent. fulfills the most important SMC-spe- Concentration on scarce resources and cific requirements and on the other harsh competition in this sector has hand offers essential functions for a been preventing ideas of process barcode-based SVS. Particularly the improvement and of standardizing decentralized system organization and handling and rehandling procedures. the introduction of internet services Disadvantages of small and medium- not only for investigation purposes, but sized companies (SMC’s) are thus also for transferring status messages Bild 3: increasing in the market of transport Wireless Local Area Networks (WLAN) between companies, the product has and logistics. Figure 3: become an adequate option for SMC’s. Modern information and communi- Wireless Local Area Networks (WLAN) cation technology – and this includes Tracking & Tracing Systems – offers new chances to these companies. From Prototype to Product A Working Group of Industrial Re- »State of the Art« search Associations, the German Tracking & Tracing Now that the prototype has proven its »Otto-von-Guericke« AIF e.V., together functionality in different companies, with the Association of Transport Figure 1 shows the basic technology further development to a product is Management and Logistics, the used in modern Tracking & Tracing being discussed by associations and German GVB e.V., have thus been Systems of centrally organized packet industrial companies. supporting the research project »Cargo services: Management – Technical and Manage- – Barcode scanner (figure 2) for ment Basis of Tracking & Tracing capturing item-specific status Systems for Small and Medium-sized messages at »sensitive« points Companies«. This project was realized of the transport chain by the Fraunhofer Application Center – wireless local area networks Ansprechpartner / Contact: for Transport Logistics and Communi- (figure 3) and mobile communications Technology, together with the cation systems for linking the Dipl.-Kfm. Andreas Stein Department of Logistics of the Univer- mobile scanner to the company’s Telefon +49 (0) 9 11/5 88 79-32 sity of Erlangen-Nuremberg and the EDP infrastructure, e.g. mailboxes e-mail: [email protected] Fachhochschule Flensburg. – ISDN and analog phone networks for linking companies Dipl.-Ing. Alexander Pflaum – an Internet connection as a search Telefon +49 (0) 9 11/5 88 79-17 media for sender and receiver. e-mail: [email protected]

Fraunhofer IIS-A Jahresbericht 1998 75 Internationaler Austausch – Lebenslanges Lernen International Exchange – Life-long Learning

Jedes Jahr werden etwa 100 europäi- Einleitung sche Praktika / Stipendien vermittelt. Lebenslanges Lernen (LLL) Mit dem Internet-Informationssystem Das Institut erbringt zusätzlich zu den SENECA kann jeder Student selbst bzw. Das UETP ist Ansprechstation für Akti- fachspezifischen FuE-Leistungen wei- jedes Unternehmen unmittelbar an der vitäten zum lebenslangen Lernen sowie tere Dienstleistungen. 1987 wurde mit Vermittlung europäischer Praktika teil- Geschäftsstelle des Nationalen Komi- den Hochschulen und Unternehmen nehmen. Europäische Fördermittel tees für Lebenslanges Lernen Deutsch- der Region ein University Enterprise (Programme COMETT, LEONARDO) land. Training Partnership UETP aufgebaut. werden genutzt. Weiterhin werden mit Aktivitäten zum lebenslangen Lernen europäischen FuE-Partnern im Rahmen Lebenslanges Lernen wird unsere Bil- sowie die Trägerschaft des Nationalen von europäischen Pilotprojekten Fort- dungs- und Weiterbildungswelt zuneh- Komitees für Lebenslanges Lernen schritte im Bereich der beruflichen mend prägen, damit wir immer aktuell Deutschland wurden übernommen. Bildung und des Einsatzes von Multi- für die Anforderungen der Informati- Seit 1998 wirkt die Koordinierungs- media für diese Ziele erarbeitet. onsgesellschaft gerüstet sind. stelle für den Forschungsverbund Vordringlich entwickelt sich dies zu- FORMIKROSYS am Institut. allererst bei kleinen und mittleren High-Tech-Unternehmen. Internet-Informationssystem SENECA UETP IIS Erlangen / Germany Das UETP benutzt mit seinen Partnern Das UETP unterstützt seit 1987 euro- für die Organisation und Vermittlung päische Studenten bei Praktika in europäischer Praktika und Austausche Long Deutschland und Studenten aus der eine Datenbasis, deren Daten direkt Region bei Europapraktika. Das UETP und sofort (weltweit) im Internet ver- unterhält dafür mit gleichartigen Part- fügbar sind. Dadurch können sich nern in allen Regionen Europas, sowie Studenten, die einen Praktikumsplatz auch mit den Hochschulen und den suchen, bzw. Unternehmen, die ein Learning Life Unternehmen der Region ein Koope- Praktikum anbieten, unmittelbar im rationsnetzwerk. Internet informieren und vermitteln. Lebenslanges Lernen

Bild 3: Lebenslanges Lernen Figure 3: Studenten-Daten Life-long Learning

Unternehmens-Daten

Praktikums-Daten

s t u d e n t s c o m p a n i e s Nationales Komitee für Lebenslan- ges Lernen Deutschland (NKL3D)

Am 28. Januar 1998 wurde das Natio- nale Komitee für Lebenslanges Lernen Bild 1: Bild 2: 3 University Enterprise Training Special Exchange Network Deutschland (NKL D) am Institut von Partnership UETP IIS Erlangen / for European Cooperation Mitgliedern aus Wirtschaft, Bildung Germany Actions SENECA und Weiterbildung, Verbänden und Figure 1: Figure 2: Gesellschaften sowie aus der Wissen- University Enterprise Training Special Exchange Network Partnership UETP IIS Erlangen / for European Cooperation schaft als e.V. gegründet. Vorsitzender Germany Actions SENECA wurde Prof. Dr.-Ing. Dieter Seitzer.

76 Fraunhofer IIS-A Jahresbericht 1998 Internationaler Austausch – Lebenslanges Lernen International Exchange – Life-long Learning

nen und mittelständischen Unterneh- men, zu stärken.

Abstract

In addition to R&D specific services the institute offers further fields of activities. In 1987 the University Enterprise Training Partnership UETP IIS Erlangen / Germany was established in cooperation with regional universities and enterprises. Due to the support of many European partners about 100 Euro- pean practical trainees have been placed every year. Enterprises and students can get useful information by accessing SENECA Internet information system. The trainings are financially Bild 4: Gründungsveranstaltung NKL3D supported by education programmes Figure 4: (COMETT, LEONARDO) of the EU. Founding Event NKL3D at the Moreover, the Fraunhofer Institute for Institute Integrated Circuits IIS-A is the office of the National Committee for Life-long als 35 Firmen gemeinsam und erfolg- Learning Germany NKL3D reg. assn. Weiterbildung – Lebenslanges reich an mehreren Teilprojekten. Seit and submitted a proposal WB-LLL on Lernen WB-LLL 1998 werden sieben neue Teilprojekte Utilization of World-Wide Available bearbeitet. Knowledge for Education, Continuing Die Ideenskizze für ein Leitprojekt zur Education and Innovation Processes Teilnahme am Ideenwettbewerb 1998 Der Spannweite der Mikrosystem- for a competition organized by the des BMBF zum Themenfeld »Nutzung technik entsprechend wurden Projekte German Federal Ministry for Education, des weltweit verfügbaren Wissens für aus verschiedenen Anwendungsgebie- Science, Research and Technology Aus- und Weiterbildung und Innova- ten mit unterschiedlichen inhaltlichen BMBF. Finally, the Fraunhofer IIS-A tionsprozesse« wurde für ein Konsor- Schwerpunkten (Sensorik, Aktorik/Do- serves as coordination office of the tium von über 30 Partnern aus Wissen- sierung und Rapid Prototyping) ausge- research initiative for microsystems schaft und Wirtschaft erarbeitet. Aus wählt. Die Projekte in dem Bereich technology FORMIKROSYS. 251 eingereichten Vorschlägen wurden Medizintechnik führen zu besseren 15 Ideenskizzen, darunter WB-LLL, Diagnose- und Therapieverfahren. Das ausgewählt. besondere Gewicht der Mikrosysteme in der Produktionstechnik wird durch fünf Projekte aus diesem Bereich be- Ansprechpartner / Contact: tont, wobei der Schwerpunkt Rapid Koordinierungsstelle des Prototyping zunehmend an Bedeutung Prof. Dr. sc. techn. Dietrich H. Eckhardt Forschungsverbunds Mikro- gewinnt. Die dabei gewonnene Erfah- Telefon +49 (0) 91 31/7 76-1 10 systemtechnik (FORMIKROSYS) rung erlaubt, zukünftig benötigte Mi- e-mail: [email protected] krosysteme schnell und sicher entwik- Im bayerischen Forschungsverbund keln, marktfähig herstellen und zum Katharina Bronninger Mikrosystemtechnik Erlangen-Mün- richtigen Zeitpunkt in hoher Qualität in Telefon +49 (0) 91 31/7 76-1 15 chen-Passau (FORMIKROSYS) arbeiten den Markt einführen zu können und e-mail: [email protected], seit 1994 15 Forschungsgruppen aus die Wettbewerbsfähigkeit der bayeri- [email protected] Instituten und Hochschulen mit mehr schen Industrie, insbesondere der klei- Internet: http://uetp.iis.fhg.de

Fraunhofer IIS-A Jahresbericht 1998 77 Mikroelektronik für den Mittelstand mit europäischer Dimension European Scale Microelectronics for Small and Medium-sized Industries

Neben den nachfrageorientierten För- Nach sechs Jahren Projektarbeit konn- Mittelstand und Forschung – derprogrammen waren ganz besonders ten sich die Ergebnisse sehen lassen Die Verbindung machts die angebotsorientierten Förderkon- (Tabelle 1). zepte treibende Kräfte für den Einsatz In Zeiten, zu denen die Arbeitslosen- von Feldprogrammierbaren Gate Arrays Marktanalysen 58 zahlen alarmierende Werte erreichen (FPGAs) und Anwendungsspezifischen Messevorstellungen > 307 und die Steigerung der Produktivität in Integrierten Schaltungen (ASICs). Dabei Seminare/Teilnehmer 898/14.310 Großfirmen überwiegend durch Stel- wurden unabhängige und nicht profit- Machbarkeitsstudien > 4.449 lenabbau erreicht wird, ist es nur rich- orientierte Transfereinrichtungen be- Marktanalysen 1.002 tig, dem Mittelstand besondere Auf- auftragt, Dienstleistungen und Techno- Training-on-the-Project 754 merksamkeit zu widmen. logien anzubieten, die auf dem freien Entwicklungsprojekte/ 565/ Markt nicht oder nur eingeschränkt darunter MPW-Projekte 174 Tatsächlich sind es die kleinen und mit- verfügbar waren. Diese anzubieten war ASIC Gemeinschaftsentwicklungen 91 telständischen Unternehmen (KMU), nur ein Teil des Auftrages. Den Bedarf Tabelle 1: die mit 66% der deutschen Arbeits- zu analysieren, das Angebot daran aus- Zusammenfassung der Ergebnisse des Eureka- plätze ca. 60% zum Bruttosozialpro- zurichten und mit unterschiedlichsten Projektes JESSI SMI Support von 1990 bis 1996 dukt beitragen. Aber noch wichtiger Mitteln den interessierten Mittelstands- Table 1: Results of the Eureka project JESSI SMI Support ist, daß sie in Bezug auf neugeschaffe- firmen zugänglich zu machen, war eine from 1990 until 1996 ne Arbeitsplätze mit 100% ein Allein- weit größere Herausforderung. stellungsmerkmal behaupten.

Dabei wird es deutlich, daß diese Fir- Mit einem finanziellen Aufwand von men trotz ihrer hohen Dynamik und Förderung international europaweit 50 Mio ECU über eine Flexibilität gegenüber Großunterneh- Laufzeit von sechs Jahren wurden mehr men im Nachteil sind. Einerseits unter- Diese Herausforderung wurde 1990 als 500 Entwicklungsprojekte bis hin schreiten sie wegen ihrer relativ gerin- von dem vergleichsweise kleinen Euro- zum marktfähigen Produkt erfolgreich gen Mitarbeiterzahl die kritische Mas- projekt der Technologieinitiative Joint abgeschlossen. se, die für eine tragfähige Forschungs- European Submicron Silicon Initiative arbeit notwendig ist. Andererseits fin- (JESSI) Small and Medium Sized Indus- Eine statistische Untersuchung der den sie nur schwer den Weg zu den try (SMI) Support angenommen. wirtschaftlichen Folgen führte zu ei- Forschungsfördermaßnahmen, die den nem interessanten Ergebnis. Danach professionellen Antragstellern aus den In der Zusammenarbeit von europaweit überstieg allein der Rückfluß durch die Großunternehmen leichter zugänglich 15 Transfereinrichtungen wurde der In- Mehrwertsteuer in die öffentlichen sind. ternationalisierung der Märkte auch für Kassen die Fördermittel um den Fak- den Mittelstand Rechnung getragen. tor 30. Die Mittelstandsförderung ist Das Fraunhofer-Institut für Integrierte damit als Investition mit einem be- Schaltungen IIS-A war bis zum Projekt- trächtlichen Return-on-Invest (ROI) zu Mittelstands-Technologietransfer ende 1996 eines der sogenannten Sup- sehen. port and Competence Center (SCC). Diesem Problem sind öffentliche För- dergeber bereits vor Jahren mit spezifi- Zahlreiche Marktanalysen führten zu schen Mittelstands-Förderprogrammen dem Ergebnis, daß unter den 30 000 Folgen der institutionellen entgegengetreten. Insbesondere die potentiellen Nutzern moderner Mikro- Förderung Einführung der modernen Mikroelek- elektronik in Europa 96% der Unter- tronik erschien geeignet, die Wettbe- stützung in Form von ASIC-Entwick- Zu den geplanten Informations-, Schu- werbsnachteile des deutschen Mittel- lung, Machbarkeitsstudien, technische lungs- und Entwicklungsdienstleistun- standes auszugleichen und in innovati- Beratung, Schulung, bis hin zur reinen gen ergaben sich weitere bedeutende ve und wettbewerbsfähige Produkte Information bedurften. Effekte, die zu Beginn nicht absehbar umzusetzen. waren.

78 Fraunhofer IIS-A Jahresbericht 1998 Mikroelektronik für den Mittelstand mit europäischer Dimension European Scale Microelectronics for Small and Medium-sized Industries

Regelmäßige Treffen der Transferein- Dabei darf aber die Bedeutung von richtungen führten zum Austausch von nicht profitorientierten Transfereinrich- Medium-sized Industries – Informationen über Kompetenzen. Vor tungen nicht vergessen werden. Un- Research rather than Resign allem aber der persönliche Kontakt abhängige Beratung, Schulung und hatte Initiativen zur Folge, die auf einer Dienstleistungen für KMU sind be- Technology transfer is considered to be Vertrauensbasis internationale Skalen- triebswirtschaftlich häufig unrentabel a service within the research and effekte ermöglichten. und werden von kommerziellen Ein- development (R&D) market. It requires richtungen nur sehr spezifisch ange- more and more interdisciplinary know- Die Herstellung preiswerter ASIC-Proto- boten. Andererseits ist die volkswirt- how to cover complex applications and typen und kleiner Stückzahlen für KMU schaftliche Bedeutung durch den ho- products. Therefore, teams of durch das ESPRIT-Projekt ChipShop hen Return-on-Invest beträchtlich. Der interdisciplinary nature have to be (heute EuroPractice MPW-Service) ist freie Markt alleine folgt jedoch nur den organized sometimes as »virtual ein herausragendes Beispiel dafür. Die betriebswirtschaftlichen Regeln. Nur institutes«, examples are noted in this Partner erscheinen gegenüber den In- durch einen ausgewogenen Einsatz des article. dustriekunden als virtuelle ASIC-Fabrik. gesamten Förderinstrumentariums der The case of small and medium-sized öffentlichen Hand kann der volkswirt- industries (SMI’s) has to be given Auch komplementäre nachfrageorien- schaftliche Nutzen der modernen special attention. Their business activity tierte Förderprogramme profitieren von Mikroelektronik ausgeschöpft werden. is focused in a specific area (i.e. lean in der Infrastruktur, die im JESSI SMI Sup- a modern sense) which makes them port-Projekt entstanden ist. So war der vulnerable for obsoleteness. große Erfolg der ESPRIT-First Users Ac- tion (FUSE) vom Start weg nur dadurch möglich, daß als Technologietransfer- knoten (TTN) vor allem die Partner des JESSI SMI Support-Projektes (darunter das Fraunhofer IIS-A) ausgewählt wurden. Europaweit konnten innerhalb von 1 1/2 Jahren ca. 500 Entwicklungs- projekte gestartet werden.

Zukunft Mikroelektronik im Mittelstand

Die regionalen, nationalen und internationalen Fördergeber tendieren immer mehr zu einer nachfrageorientierten Mittelstandsförderung. Die Mittel werden den antragstellenden Industriefir- Bild 1: men zur Verfügung gestellt, die dann Die als Preis für das erfolgreichste Entwicklungs- mit geeigneten Dienstleistern ihrer projekt im JESSI SMI Support überreichte Skulp- Wahl, seien es kommerzielle Design- tur symbolisiert den Technologietransfer: Die Transferstellen helfen den KMU über die Hürde häuser, Forschungsinstitute oder auch Mikroelektronik Universitäten, zusammenarbeiten. Figure 1: Ansprechpartner / Contact: Diese Vorgehensweise entspricht den The most successful project development was Regeln der freien Marktwirtschaft, un- awarded by the JESSI SMI Support. The sculpture Dr.-Ing. Franz Cepl symbolizes that the barrier microelectronics can terstützt Konkurrenz und belebt damit be surmounted with the support of the techno- Telefon +49 (0) 91 31/7 76-1 50 bekanntlich das Geschäft. logy transfer centers e-mail: [email protected]

Fraunhofer IIS-A Jahresbericht 1998 79 Wissenschaftlerinnen am Fraunhofer-Institut Female Scientists at the Fraunhofer Institute

Chancengleichheit erhöhen sollen und 9 Historie von denen auch nichtwissenschaftliche Mitarbeiterinnen profitieren. 8 Im Jahr 1989 verabschiedete die Bund- Länder-Kommission für Bildungspla- 7 nung und Forschungsförderung einen Bericht zur Förderung von Frauen im Anteil der Wissenschaftlerinnen am 6 Bereich der Wissenschaft. Die erste Institut Frauentagung der Fraunhofer-Gesell- schaft fand im Juni 1996 in Stuttgart Im Jahr 1996 schlossen an den Univer- 5 statt, die Nachfolgeveranstaltung sitäten in der Bundesrepublik Deutsch- »Erfahrungsaustausch Frauenförde- land 5089 Absolventinnen und Absol- 4 rung« im Juni 1998 in Würzburg. venten im Fach Elektrotechnik ihr Neben mehreren Mitarbeiterinnen des Studium ab. Darunter befanden sich 3 Fraunhofer IIS-A nahm auch der 234 Frauen. Dies entspricht einem

Institutsleiter Herr Dr. Gerhäuser an Anteil von 4,6 % (Quelle: Bayerisches 2 beiden Veranstaltungen teil. Dadurch Landesamt für Statistik und Datenver- brachte er zum Ausdruck, welche arbeitung). Das Fraunhofer IIS-A ge- 1 Bedeutung er dem Thema Frauen- winnt seine Mitarbeiterinnen und Mit- förderung beimißt. arbeiter überwiegend aus dem Fachbe- reich Elektrotechnik. Mit 4,8 % entspricht die Frauenquote im Jahr 1996 '94 '95 '96 '97 '98* am Institut ziemlich genau der Ab- * Stand: 1. Juli 1998 Grundkonzept der Frauenförderung solventinnenquote. Damit stellt das der Fraunhofer-Gesellschaft Fraunhofer IIS-A eine der wenigen Ausnahmen in der Fraunhofer-Gesell- Bild 1: Anzahl der Wissenschaft- In den natur- und ingenieurwissen- schaft dar. Die Entwicklung des Frauen- lerinnen am Fraunhofer IIS-A schaftlichen Studiengängen sind anteils am Fraunhofer IIS-A, sowohl 1994 – 1998 Frauen unterrepräsentiert. So lag 1995 absolut und prozentual, ist in Bild 1 Figure 1: in den Ingenieurwissenschaften der und Bild 2 dargestellt. Female scientists working at the Absolventinnenanteil in der Bundesre- Fraunhofer IIS-A 1994 – 1998 publik Deutschand bei 13,9 %. Bei der Der Frauenanteil im wissenschaftlichen Fraunhofer-Gesellschaft sind nur 6,0 % Bereich aller Fraunhofer-Institute lag im der wissenschaftlichen Angestellten im Jahr 1996 im Durchschnitt bei 9,8 %. zeiten, gleiche Fortbildungs- und Auf- Ingenieurbereich Frauen. Diese Tatsa- Dies ist allerdings vor dem Hintergrund stiegsmöglichkeiten für Teilzeit- wie che und allgemeine Nachwuchssorgen eines wesentlich höheren Anteils von Vollzeitbeschäftigte. Darüberhinaus durch sinkende Studierendenzahlen in Absolventinnen in den für viele andere sucht die Institutsleitung gemeinsam den Ingenieurwissenschaften haben Institute relevanten Studiengängen zu mit berufstätigen Eltern nach neuen u.a. das Frauenförderungsprogramm sehen (z.B. 31,8 % im Fach Chemie). Lösungen zu Fragen der Kinderbetreu- der Fraunhofer-Gesellschaft initiiert. ung.

Wesentliche Programmpunkte sind: Die Wissenschaftlerinnen am Erhöhung des Frauenanteils, familien- Maßnahmen am Fraunhofer IIS-A Fraunhofer IIS-A sind zudem in die freundliche frauenfördernde Maßnah- fachbezogene Öffentlichkeitsarbeit ein- men, z.B. Beurlaubung und familienge- Der hohe Anteil an Wissenschaftlerin- gebunden, wie z.B. Vortragstätigkei- rechte Arbeitszeit, bewußtseinsbil- nen (gemessen an der Hochschulab- ten und Veröffentlichungen. dende personalpolitische Instrumente, schlußquote) erklärt sich – neben wie z.B. Öffentlichkeitsarbeit, Bildung exzellenter Ausstattung und interes- Am Fraunhofer IIS-A werden viele eines Netzwerkes für Frauen in der santen Projekten – nicht zuletzt durch Empfehlungen des Frauenförderungs- Fraunhofer-Gesellschaft sowie Erfah- individuelle Arbeitsmodelle: Teilzeit- programmes der Fraunhofer-Gesell- rungsaustausch. Maßnahmen, die die und Telearbeitsplätze, flexible Arbeits- schaft bereits seit langem umgesetzt.

80 Fraunhofer IIS-A Jahresbericht 1998 Wissenschaftlerinnen am Fraunhofer-Institut Female Scientists at the Fraunhofer Institute

1994 1995 1996 1997 1998

Frauenanteil 3,6% 4,2% 4,8% 6,0% 5,5%*

* Stand: 1. Juli 1998

Bild 2: Prozentuale Gegenüberstellung

Figure 2: Overview by percentage female scientists

Mädchen und Technik Abstract

Mädchen sind bei den Veranstaltungen Very few female scientists are working des Projektes »Schulen und Technik« in technical research institutions. The am Fraunhofer IIS-A (siehe Beitrag Fraunhofer-Gesellschaft is trying to »Schulen und Technologie«) in der change this. For example, flexible Minderheit. Auffallend ist: Ein speziell working hours and job sharing should für Mädchen angebotenes Praktikum help parents to combine career and war sofort überfüllt. Mangelndes Inter- family. In recent years the percentage esse an der Technik scheint also nicht of female scientists in the Fraunhofer der alleinige Grund für den geringen Institute for Integrated Circuits IIS-A Frauenanteil in den ingenieurwissen- has risen. schaftlichen Fächern zu sein. Das Fraunhofer IIS-A will daher diese frühe Form der Frauenförderung im wissenschaftlichen Bereich fortsetzen.

Fazit

Frauenförderung ist ein wesentlicher Teil der Institutskultur. Dabei »... besteht unter allen Beteiligten Einverneh- men darüber, daß für Auswahl und berufliche Entwicklung bei Frauen wie bei Männern Qualität oberstes Ent- Ansprechpartner / Contact: scheidungskriterium bleiben soll.« (Quelle: Frauenförderung, Fraunhofer- Dipl.-Ing. Ute Harreiß Gesellschaft, München, März 1998). Telefon +49 (0) 91 31/7 76-4 34 Das Ziel ist erreicht, wenn die Instituts- e-mail: [email protected] kultur eine Frauenförderung, durch das ganz selbstverständliche Miteinander Dipl.-Päd. Marion Roth von Wissenschaftlerinnen und Wissen- Telefon +49 (0) 91 31/7 76-1 51 schaftlern, gegenstandslos macht. e-mail: [email protected]

Fraunhofer IIS-A Jahresbericht 1998 81 Schulen und Technologie Schools and Technology

ter Prof. Seitzer und Dr. Gerhäuser sind berger Zeitung, Fränkischer Bote, das Qualifizierter Nachwuchs wird die Initiatoren und Promotoren dieser Frankenfernsehen und die Franken- Mangelware Aktion. Zur Finanzierung der Maßnah- schau berichteten mit teilweise um- men wurden nicht unerhebliche Eigen- fangreichen Beiträgen. Die Zahlen sind alarmierend: Zwischen mittel reserviert. 1990 und 1995 ging an den Techni- schen Universitäten die Zahl der Stu- Zunächst wurde in einer Art Pilotver- dienbewerber in den Ingenieurwissen- such eine Partnerschaft zwischen dem Perspektiven: Schulen gestalten schaften um 60% zurück. An den Institut und drei Gymnasien der Region digitalen Rundfunk (DAB) Fachhochschulen betrug der Rückgang Nürnberg-Fürth-Erlangen aufgebaut: 30%. Der Mangel an qualifizierten Dem Emil-von-Behring Gymnasium in Im Rahmen des laufenden Pilotpro- Ingenieuren und Studenten für Diplom- Erlangen, dem Pirckheimer Gymnasium gramms zur Einführung des digitalen und Studienarbeiten wird mittlerweile in Nürnberg sowie dem Hardenberg Rundfunks werden Projektgruppen an auch am Institut spürbar. Gymnasium in Fürth. den Schulen Informationsseiten für die Datendienste erstellen und auf diese Der Personalabbau vor einigen Jahren Im Rahmen von »Schnuppertagen« Weise das zukünftige Medium erpro- auch im FuE-Bereich hat nicht nur die wurde »Wissenschaft zum Anfassen« ben. Das Institut stellt den Schulen je- Innovationskraft der Unternehmen ge- präsentiert. Bei den Veranstaltungen im weils einen Empfangsrechner zur Ver- schwächt, sondern auch angehende Juli bzw. Dezember 1997 nahmen je- fügung, der an zentraler Stelle in der Studenten verschreckt, denen das an- weils etwa 45 interessierte Schüler teil. Schule die Abfrage der DAB-Multi- spruchsvolle Ingenieurstudium auf- In einem Arbeitskreis mit Lehrern wur- media-Datendienste ermöglicht. Die grund schlechter Arbeitsmarktchancen den Ideen entwickelt, wie man jungen Schüler selbst erhalten eine Einführung als nicht mehr attraktiv erschien. Die Menschen – vor allem auch Mädchen – in die Werkzeuge zur Erstellung von Entwicklung zeigt, daß man nicht Mut machen kann, eine technische Multimedia-Inhalten, um so ihr eigenes warten kann, sondern aktiv die Nach- Ausbildungsrichtung zu wählen. Fach- Programm gestalten zu können. wuchsförderung unterstützen muß. arbeitsthemen für Schüler der Kolleg- stufe in den Fächern Mathematik und Physik wurden vereinbart und etwa 15 Schüler arbeiteten in den Ferien als Versuch: Die Institutsleitung setzt Zeichen Hilfskräfte mit. Die Resonanz war Ein Praktikum nur für Mädchen durchweg positiv. Im Institut gelten Mitarbeiter als die Leider sind allen Bemühungen zum wertvollste Ressource und Maßnahmen Trotz die Mädchen auch in unseren zur Förderung von Aus- und Weiterbil- »Schnupperangeboten« deutlich unter- dung haben hohe Priorität. Maßnah- Vier Tage Praktikum vor Ostern repräsentiert. Erfahrungen damit an- men zur Personalentwicklung, ein in- derswo regen an, ein Praktikum nur ternes Weiterbildungskonzept, das En- Einen besonderen Schwerpunkt bildete für Mädchen anzubieten. Unsere Wis- gagement im Leitprojekt des Bundes- ein Praktikum in der Karwoche 1998. senschaftlerinnen haben dabei über- ministeriums für Bildung, Wissenschaft, Vom 6. – 9. April 1998 nahmen insge- wiegend die Betreuung übernommen. Forschung und Technologie (BMBF) samt 45 14- bis 15-jährige Schüler der Durchgeführt wurde es zum Ende der »Lebenslanges Lernen« sowie die am drei Partnergymnasien teil. Sie führten Sommerferien 1998 am Institut. Institut geführte WEB-Datenbank zum Hörtests mit codierter Musik im Audio- europäischen Studentenaustausch sind labor durch, übten sich in der Erstel- dafür Indikatoren. lung von Multimediainhalten, produ- zierten Informationen für den digitalen Mitarbeiter stehen dahinter Um das Interesse bei jungen Menschen Rundfunk oder experimentierten mit für technische Themen zu wecken und einer elektronischen Schnittstelle Sehr zu loben ist das große Engage- auch den Hochschulstandort Erlangen- (Bilder 1 bis 3). ment einzelner Mitarbeiter des Insti- Nürnberg attraktiver zu machen, wur- tuts, am Gelingen der Aktion »Schulen de im Juli 1997 die Aktion »Schulen Erfreulich dabei war das lokale Medien- und Technik« mitzuwirken. Zusätzlich und Technik« gestartet. Die Institutslei- echo: Nürnberger Nachrichten, Nürn- zur oftmals vom Termindruck gepräg-

82 Fraunhofer IIS-A Jahresbericht 1998 Schulen und Technologie Schools and Technology

ten Arbeit in den Forschungsprojekten wurden von ihnen die Angebote und auch die Betreuung der Schüler über- Bild 1: nommen. Ihnen wie auch den beteilig- Schüler experimentieren ten Lehrern gebührt für Ihren Einsatz mit einer Schaltung besonderer Dank. für eine elektronische Schnittstelle

Figure 1: Pupils are working on an electronic interface Abstract

The decrease in student numbers is alarming: Between 1990 and 1995 en- rolment for engineering courses went down by up to 60%. The prospect of a demanding course and lack of employ- ment afterwards led many school leavers to decide against this kind of career.

The Fraunhofer Institute for Integrated Circuits IIS-A decided that proactive measures were needed to bring interest in an engineering degree back to life. Consequently, Prof. Seitzer and Dr. Gerhäuser initiated the project »Schools and Technology« to give pupils an early taste of the world of research. Bild 2: Schüler testen die The Fraunhofer IIS-A established links Qualität der Audio- with three high schools in the area. codierverfahren anhand mitgebrachter Musik- Pupils were offered two afternoons stücke with demonstrations of our work at the Institute and a week of practical Figure 2: »work experience«. Pupils evaluate the quality of Audio coding schemes with their The beginnings have been very prom- own music ising. Our next step will be to concentrate on attracting more girls to an engineering career as they are still under- represented.

Bild 3: Schüler erleben die Faszination des digitalen Ansprechpartner / Contact: Rundfunks von morgen

Dipl.-Ing. Robert Schmidt Figure 3: Pupils are fascinated by MA Karoline Kapfhammer the digital broadcast Telefon +49 (0) 91 31/7 76-63 02 system e-mail: [email protected]

Fraunhofer IIS-A Jahresbericht 1998 83 Großer Kornberg im Fichtelgebirge – Früher Horchposten der Bundeswehr, seit 1998 Funkerprobungsstelle der Fraunhofer- Arbeitsgruppe ADTM

Großer Kornberg in the Fichtelgebirge – Former military radio surveillance site, since 1998 Fraunhofer Project Group ADTM test site for radio communications

84 Fraunhofer IIS-A Jahresbericht 1998 Fraunhofer-Arbeitsgruppe für Drahtlose Telekommunikations- und Multimediatechnik ADTM

Fraunhofer Project Group for Wireless Telecommunication and Multimedia Technology ADTM

Fraunhofer IIS-A Jahresbericht 1998 85 Fraunhofer ADTM im Profil Fraunhofer ADTM in Profile

Nutzung bzw. zur Sicherung des Ur- production studio equipment. In most Ziele heberrechts dieser Inhalte. cases the focus is more on technical Die drahtlose digitale Übertragungs- issues than on content. The research Die Arbeitsgruppe für Drahtlose technik berücksichtigt sowohl dialog- topics have been chosen to assist con- Telekommunikations- und Multimedia- orientierte Punkt-zu-Punkt-Verbindun- sumer electronics, communications and technik ADTM forscht und entwickelt gen als auch Massenverteilsysteme wie multimedia industry in becoming more auf dem Gebiet der drahtlosen Multi- beim Multimediarundfunk. Bereits competitive. mediakommunikation, insbesondere in vorhandene Standards wie z.B. DECT Verbindung mit portablen batteriebe- oder GSM bzw. DAB werden – wenn triebenen Endgeräten. Ziel ist der orts- möglich – einbezogen. Eine Erweite- ungebundene und mobile Zugang zu rung in Richtung IMT 2000 bzw. UMTS Profile multimedialen Informationen, die über ist geplant. kompakte netzunabhängige Endgeräte Bei der Endgerätetechnik steht eine Under the leadership of Dr. Heinz Ger- dem Benutzer präsentiert werden. Ein sehr kompakte Realisierung bei gering- häuser the ADTM is structured in three weiterer Schwerpunkt ist die Multime- stem Stromverbrauch und eine mög- departments: diastudiotechnik. Technische Aspekte lichst benutzerfreundliche Bedienbar- The department »Studio« deals with stehen dabei im Vordergrund. Mit den keit im Vordergrund. hardware and software to generate, gewählten Arbeitsschwerpunkten soll Standardisierung und Datensicherheit code, store and distribute multimedia zur Verbesserung der Wettbewerbsfä- sind Querschnittsaufgaben. content. Techniques for pay services higkeit der kommunikationstechni- and copyright protection are con- schen und der Unterhaltungselektro- sidered as well. nikindustrie beigetragen werden. The »Communications« department Objectives focuses on radio communications in conjunction with state-of-the-art digital Scientists and engineers of the Project modulation schemes. Main subjects are Kurzportrait Group for Wireless Telecommunication digital broadcasting and privat wireless and Multimedia Technology ADTM networks. We develop equipment and Die Arbeitsgruppe ADTM unter der carry out research and development in systems according to existing and up- Leitung von Dr.-Ing. Heinz Gerhäuser the field of mobile and portable multi- coming international standards as besteht aus drei Abteilungen: media radio communications. GSM, DECT and IMT 2000 / UMTS or Die Multimedia-Studiotechnik befaßt The target is to free the user from DAB and DVB. sich mit Systemen zur Erzeugung, Co- wired networks and to give him almost The department »Terminal Devices« dierung, Speicherung und Verteilung unlimited wireless access to multimedia conducts research in low power IC von Multimediainhalten einschließlich content. design for battery operated terminals den Techniken zur gebührenpflichtigen Special emphasis is put on battery and user friendly interfaces for easy powered terminals and on multimedia operation.

Organisation und Ansprechpartner Organization and Contacts

Leitung / Director Dr.-Ing. Heinz Gerhäuser Tel. +49 (0) 91 31/7 76-2 00

Studio Dipl.-Ing. Harald Popp Tel. +49 (0) 91 31/7 76-3 40

Nachrichtenübertragung / Communications Dipl.-Ing. Albert Heuberger Tel. +49 (0) 91 31/7 76-63 00

Endgeräte / Terminal Devices Dr.-Ing. Roland Plankenbühler Tel. +49 (0) 91 31/7 76-6 50

86 Fraunhofer IIS-A Jahresbericht 1998 Fraunhofer ADTM Kompetenzen Fraunhofer ADTM Competences

Studio Nachrichtenübertragung Endgeräte

– DSP-basierte Echtzeit-Implemen- – Systementwurf für die Nachrichten- – Low Power / Low Voltage System- tierungen für Toncodierverfahren technik und Schaltungsdesign – Forschung und Entwicklung für • High Level Systemsimulation – Komponenten für Multistandard- audiovisuelle Applikationen • Architektur-Entwicklung Transceiver und Satellitennaviga- • Hardware-nahe System- tionssysteme Studio simulation – Entwicklung von Realtime-Software – Simulationsbasierte System- auf verschiedenen Plattformen – DSP-Level real-time implemen- validierung – Multimedia-Applikationen, portable tations of audio coding systems – Implementierung von nachrichten- und mobile Terminals, Kiosksysteme – R&D for audio visual applications technischen Systemen in Hard- – Systeme für Fernseh- und Test- und Software marktforschung • Hardware-Entwicklung für – Kryptographie (SmartCards, digitale Schaltungen Electronic Commerce, Conditional • Software für digitale Signal- Access) prozessoren – Digitale Rundfunksysteme (DAB) – Implementierung von drahtlosen Netzwerken (insbesondere basie- Terminal Devices rend auf dem DECT Standard) – Digitale Rundfunk- und Kommuni- – Low power / low voltage system kationssysteme (DAB, WorldSpace) and circuit design – Components for multistandard transceivers and satellite navigation Communications systems WorldSpace – Development of real time software »Highest Quality« – System design for communications on various plattforms Layer-3 Echtzeit Encoder • high level system simulation – Multimedia applications, WorldSpace • system design and development portable and mobile terminals, »Highest Quality« Layer-3 realtime encoder • simulation on hardware-level kiosk systems – Simulation based system validation – systems for audience and market – Implementation of communication research systems in hard- and software – Cryptography (SmartCards, • hardware development for Electronic Commerce, Conditional digital circuits Access) • software for digital signal – Digital Broadcasting Systems (DAB) processors – Implementation of wireless networks (particularly based on the DECT standard) – Digital Broadcasting and Communi- cation Systems (DAB, WorldSpace)

Kanalsimulator für »Digital Radio« FhG-UCAS digitale Kurzwelle Empfängersystem für PCs Channel simulator for »Digital Radio« FhG-UCAS digital shortwave Receiver System for PCs

Fraunhofer IIS-A Jahresbericht 1998 87 Fraunhofer ADTM Ausstattung Fraunhofer ADTM Equipment

Studio Nachrichtenübertragung Endgeräte

– Entwicklungs- und Simulations- – Arbitrary Waveform Generatoren – Analoge / digitale System- und systeme für Mikroprozessoren und – Vektor-Signal Analyzer bzw. Gene- Schaltungssimulatoren digitale Signalprozessoren (Texas ratoren – Analoge / digitale Meßtechnik Instruments C80/C60/C40/C30, – Transientenrecorder / – Entwicklungswerkzeuge für Motorola 56000/56300, Analog Arbitrary Waveform Generatoren Microcontroller und programmier- Devices 21060) (16 Bit / 70 MHz) und 1 GByte bare Logikbausteine – Analoge AV-Player / Recorder Speichertiefe – Professionelle SW-Entwicklungs- (SVHS, BetacamSP, Laserdisk) – Funkkanal-Simulatoren werkzeuge – Digitale Audio-Video-Player / – Systemsimulations-Software – Vollständige DAB-Übertragungs- Recorder (Halbleiter-Bildsequenz- (COSSAP, SPW, Matlab) kette und Diagnosewerkzeuge speicher, Festplatten-Bildsequenz- – SUN Workstations und PCs speicher) – Entwicklungssysteme für digitale – Audio-Video-AD / DA-Umsetzer Signalprozessoren Terminal Devices – Digitale Audio-Video-Kreuzschiene – DECT Protokolltester mit Steuerrechner (32 x 32) – Transientenrecorder (1GByte/MHz) – Analog / digital system- and – TV-Referenzmonitore, HDTV-Beob- circuit-level simulation tools achtungsmonitor – Analog / digital measurement – Video-Meßgeräte (digitaler Kompo- Communications equipment nenten-Analysator, analoger Ana- – Development tools for micro- lysator, digitaler / analoger Signal- – Arbitrary waveform generators controllers and programmable generator) – Vector signal analyzer and logic devices generators – Professional software development – Radio channel simulators tools Studio – System simulation software – Complete DAB transmission chain (COSSAP, SPW, Matlab) and diagnose tools – Simulation- and development – SUN workstations and PCs systems for microprocessors and – Design systems for digital signal digital signal processors (Texas processors Instruments C80/C60/C40/C30, – DECT protocol testers Motorola 56000/56300, Analog – Transient recorder / Arbitrary Wave Devices 21060). Form Generator (16 Bit / 70 MHz) – Analog audio-video-player / recor- and 1GByte memory depth der (SVHS, BetacamSP, Laserdisk) – Digital audio-video-player / recorder (RAM image sequence processor, Harddisk image sequence processor) – Audio-video-AD / DA-converter – Digital audio-video-crossbar with control unit (32 x 32) – TV reference monitors, HDTV control monitor – Video measuring instruments (digital component analyser, analog analyser, analog / digital signal generator)

88 Fraunhofer IIS-A Jahresbericht 1998 Fraunhofer-ADTM in Zahlen Fraunhofer ADTM in Representative Figures

Mitarbeiterentwicklung Betriebshaushalt Investitionshaushalt

Die Arbeitsgruppe für Drahtlose Tele- Der Ausbau der Arbeitsgruppe für In diesem und in den kommenden kommunikations- und Multimediatech- Drahtlose Telekommunikations- und Jahren nehmen die Investitionen nik ADTM ist auch in ihrem dritten Jahr Multimediatechnik ADTM kommt planmäßig ab. Der folgenden Graphik deutlich gewachsen. Da neue Mitar- schneller voran als ursprünglich erwar- kann die bisherige und geplante beiter vor allem aus dem Fraunhofer tet. Neben den öffentlichen Erlösen Entwicklung entnommen werden. Institut für Integrierte Schaltungen werden die Industrieerlöse, welche IIS-A in die Arbeitsgruppe wechselten, einen Großteil des Aufwandes decken, konnte schon zu Jahresbeginn die für auch dieses Jahr wieder zunehmen. 4,0 Mio DM das Jahresende angestrebte Anzahl von Der Anteil der Projektfinanzierung des 45 besetzten Stellen erreicht werden. Freistaates Bayern geht planmäßig 3,5 Heute sind 55 Mitarbeiter in der Ar- zurück. beitsgruppe für Drahtlose Telekommu- 3,0 nikations- und Multimediatechnik ADTM beschäftigt. 18 Mio DM 2,5

Geplant ist ein Ausbau auf 70 Stellen 16 bis zum Jahr 2000. 2,0 14 1,5 70 12 1,0 60 10 0,5 50 8

40 1996 1997 1998 1999 2000 6

30 Investitionen 4

20 2

10 Overview

1996 1997 1998 1999 2000 The Project Group for Wireless Telecommunication and Multimedia 1996 1997 1998 1999 2000 Projektfinanzierung Technology ADTM is looking back on Öffentliche Erlöse a successful year with an increase in Wissenschaftler und Ingenieure Wirtschaftserlöse budget, staffing level and income. Verwaltung und Technik

Die Werte für 1999 und 2000 sind Planzahlen The number of staff increased from 30 to 55. The budget is financed by projects from the private sector, the government and the European Union.

Fraunhofer IIS-A Jahresbericht 1998 89 Studio

Low-bitrate Videoclips für multimediale Präsen- tationen

Low-bitrate videoclips for multimedia presentations

90 Fraunhofer IIS-A Jahresbericht 1998 Studio

Prototypen frühzeitige Feldtests neuer Einleitung digitaler Rundfunksysteme; so nutzen Overview z.B. zwei Mitbewerber für das amerika- Zu Beginn des Jahres 1998 nahm die nische digitale UKW- und MW-Radio2 The begin of 1998 was the starting neue Studio-Abteilung ihre Arbeit auf. die in der Audio-Systeme-Gruppe ent- point for the new studio department. Ihre grundsätzliche Aufgabe besteht in wickelten AAC-Codecs für ihre Über- Its basic task is the processing of der Verarbeitung von Quellsignalen. Sie tragungsversuche. Dank der explo- source signals, completing the struc- komplettiert so die am klassischen Mo- sionsartig wachsenden Beliebtheit des ture of the Project Group ADTM which dell der Nachrichtenübertragung orien- MPEG Layer-3 Formats im Internet has been built along the traditional tierte Struktur der ADTM; hier beschäf- (».MP3«) entsteht darüberhinaus ein model of communications. Now, three tigen sich nun drei Abteilungen mit sehr schnell wachsender Markt für por- departments deal with the flow of dem Weg der Information von einer table Musikabspieler3, die als Speicher information from a source (Studio) via Quelle (Studio) über einen Kanal (Nach- z.B. beschreibbare CDs, Festplatten a channel (Communications) to a sink richtenübertragung) bis zu einer Senke oder Flash-ROMs verwenden. Für der- (Terminal Devices). Currently, the (Endgeräte). Die aktuellen Schwer- artige Abspieler ist der Einbau einer Studio department focuses on real- punkte der Abteilung sind die anwen- Aufnahmefunktion unter Verwendung time implementation of audio coding dungsnahe Implementierung von Au- eines DSP-basierten Encoders die lo- schemes on DSP level and on the diocodierverfahren für DSP-basierte gische Fortentwicklung – erste Geräte development of audiovisual appli- Echtzeitsysteme und die Entwicklung werden vermutlich spätestens Anfang cations. von audiovisuellen Applikationen. 1999 auf dem Markt erscheinen.

Audio Systeme Video

In enger Zusammenarbeit mit der Der Schwerpunkt der audiovisuellen Audio-Abteilung des Fraunhofer-Insti- Arbeiten liegt derzeit in der Entwick- tuts für Integrierte Schaltungen IIS-A lung der neuen Dienste-Komponente ist eine sehr effektive und erfolgreiche »Dynamische Bilder« für eine künftige Umsetzung der dort entwickelten Ton- Generation von WorldSpace-Radios, codierverfahren1 auf Signalprozessor- die auf einem kleinen Bildschirm Be- Ebene möglich; siehe hierzu den fol- wegtbildinformationen zum laufenden genden Beitrag von Stefan Geyers- Tonprogramm anzeigen sollen. Dar- berger. über hinaus beteiligt sich die Video- gruppe an der gemeinsamen Studie Die klassischen Industriekunden sind »Electronic Cinema« zusammen mit Gerätehersteller für professionelle Ton- den Fraunhofer-Instituten für Graphi- Ansprechpartner / Contact: studios, die mit Hilfe dieser Verfahren sche Datenverarbeitung IGD und für Musiksignale in CD-Qualität über Tele- Physikalische Meßtechnik IPM, um Dipl.-Ing. Harald Popp fonleitungen und andere schmalban- mögliche Beiträge im Bereich der Telefon +49 (0) 91 31/7 76-3 40 dige Datenkanäle übertragen können. digitalen Kinoproduktion auszuloten. e-mail: [email protected] Außerdem erleichtern DSP-basierte

1 MPEG Layer-3, MPEG AAC (Advanced Audio Coding) 2 »IBOC«-Radio (In-Band-On-Channel) 3 www.MPMan.com, www.pontis.de, www.mp3.com

Fraunhofer IIS-A Jahresbericht 1998 91 Echtzeit-Implementierungen von AAC Real-time Implementations of AAC

Considering the results of the MPEG-2 Einführung Advanced Audio Coding (AAC) AAC Stereo Verification Test, it is clear that there is only a marginal difference Das neueste Audiocodierverfahren, Standardized in April 1997, MPEG-2 in performance between AAC Main das im Rahmen von MPEG 1997 stan- AAC has been verified in three verifi- and AAC LC Profile at the tested bit- dardisiert wurde, ist »MPEG-2 AAC«. cation tests published for AAC so far. rates. On the other hand there is a In mehreren unabhängigen Hörtests Based on the ITU recommendation significant increase of complexity (both konnte eine nicht vom Original zu un- BS.1116, these tests were carried out required RAM and instructions) for the terscheidende Qualität bei einer Bitrate by BBC, NHK and CRC to deliver »in- Main Profile compared to the LC Pro- von 64 kbit/s pro Kanal nachgewiesen distinguishable« audio quality accord- file. Consequently, LC Profile is an ideal werden. MPEG-2 AAC ist eine Weiter- ing to the ITU criterion at a target candidate for a real-time implementa- entwicklung des schon seit vielen bitrate of 64 kbit/s per channel. tion based on several DSP platforms. Jahren weltweit verwendeten MPEG Layer-3 mit einigen Unterschieden und The main structure of the encoding zusätzlichen Funktionen, um die algorithm is derived from the MPEG Codiereffektivität und die Audio- Layer-3 with certain differences and Digital Signal Processors (DSPs) qualität zu verbessern. Insbesondere additional »tools« to enhance the die Echtzeitimplementierung dieses coding gain and to improve the overall DSPs are used for real-time implemen- neuen Verfahrens auf Digitalen Signal- audio quality. The algorithm works in tation of audio codecs because they prozessoren (DSP) ist eine wichtige the frequency domain using a 1024 – are cost effective Aufgabe, denn DSPs sind sehr preis- lines modified discrete cosine trans- ($ 200 down to $ 15), günstig, haben einen geringen Strom- form (MDCT) which is switchable to – need low power (around 500 mW), verbrauch, sind für schnelle Datenver- 8*128 points to get a higher time – are designed for fast arithmetic arbeitung entwickelt und brauchen resolution. An analysis-by-synthesis calculation, kein komplexes Betriebssystem. Der algorithm with a nonlinear quantizer – have a lot of useful on-chip inter- MPEG-2 AAC Encoder wurde auf reduces the necessary amount of bits faces, unterschiedlichen DSP-Plattformen for transmitting the spectral informa- – need a small and fixed number of implementiert und zwar zuerst auf tion, controlled by a psychoacoustic cycles for all instructions, zwei DSPs vom Typ ADSP21060 von model to determine allowed energy of – need only a simple operating Analog Devices. Dieser DSP zeichnet quantization noise in time and fre- system and sich durch seine Fließkomma-Arithme- quency domain. More coding efficiency – are designed for real-time operation tik aus, die eine schnelle Umsetzung for critical test items can be achieved with fast data-I/O. des »C«-Referenz-Codes ermöglichte. with a new noiseless coding scheme, Da der Einzelpreis von über US$ 200 using Huffman encoding for both On the other hand DSPs have the pro DSP für viele Anwendungen zu quantized spectral values and scale- following real-time constraints, be- hoch ist, wurde eine weitere Imple- factor information. A Temporal Noise cause they mentierung auf zwei DSPs vom Typ Shaping (TNS) algorithm allows a finer – have limited time for processing DSP5630x von Motorola (Stückpreis shaping of the time structure of the audio data (a lot of »tuning« and incl. Speicher ca. US$ 60) durchge- quantization noise. This leads to the optimization is needed if the simu- führt. Da dieser DSP mit einer 24 bit so-called »AAC Low Complexity (LC) lation source is used for encoder Festkomma-Arithmetik arbeitet, sind Profile«. Furthermore, the so-called implementation on DSPs), an vielen Stellen des Algorithmus´ »AAC Main Profile« is defined, offering – need to synchronize on the data, besondere Maßnahmen notwendig, a higher order of filtering in the TNS – have limited memory, um eine zur Fließkomma-Implemen- and a backward adaptive prediction – need to exchange information in all tierung vergleichbare Audio-Qualität filter in the frequency domain. This directions, if more than one DSP is zu erreichen. Da die Komplexität des profile can be characterized by a no- used and Decoders etwa nur ein Fünftel der des ticeable increase in computing power – need to control the amount of Encoders beträgt, ist für die Implemen- and memory consumption for the en- incoming and outgoing data tierung ein DSP vom Typ ADSP21060 coding and partially for the decoding (»buffer-handling«). oder DSP5630x völlig ausreichend. process, too.

92 Fraunhofer IIS-A Jahresbericht 1998 Echtzeit-Implementierungen von AAC Real-time Implementations of AAC

budget (estimated cost of material of The complexity of an MPEG-2 AAC Selected DSP Platforms for the about US$ 120). A 2-channel version decoder is around a fifth of the en- Implementation of an MPEG-2 AAC of the Low Complexity Profile was coder complexity. Therefore one Stereo Encoder/Decoder implemented on two DSPs of the Analog Devices ADSP21060 with DSP5630x Motorola family, running at 64*32 bit external memory is needed In general there are two ways of im- 80 MHz with 192k*24 bit of external for a MPEG-2 AAC stereo decoder. plementing a new generation of audio memory each. With a Motorola DSP56303 and the codecs on DSPs. For a first demonstra- same amount of external memory, a tion system, the fastest available float- This real-time version supports coding MPEG-2 AAC multichannel decoder ing point DSP architecture was chosen, of one or two channels of digital audio was implemented. the ADSP21060 (SHARC) from Analog with sampling rates from 8 to 48 kHz Devices. using M/S- and Intensity Stereo tech- In addition there is a special version of niques to achieve joint coding of the the Motorola DSP56303 with much A remarkable advantage is that for channels. To satisfy the limitations of more internal memory, the DSP56309. a first implementation approach the processing power and the characteri- On this DSP a MPEG-2 AAC stereo »C« reference code can be compiled stics of the 24 bit fixed point arithmetic decoder was implemented without the directly into a reasonable object code. of the DSPs, some modifications in the need of any external memory. Unfortunately this code is far away encoding algorithm were necessary, from real-time performance. In a se- compared to the floating point work- cond step all time-consuming parts like station simulation, in both the psycho- FFT, MDCT, TNS, quantizer and noise- acoustic model, the quantizer and the Ansprechpartner / Contact: less coding module were rewritten in noiseless coding module. It has to be assembler. This finally led to a real-time kept in mind that these modifications Dipl.-Ing.(FH) Stefan Geyersberger implementation on two SHARC DSPs require an extensive tuning effort of Telefon +49 (0) 91 31/7 76-3 16 running at 40 MHz with 128k*32 bit the whole encoder implementation to e-mail: [email protected] external memory and an estimated ensure comparable coding perfor- cost of material of about US$ 600. mance to the floating point »C« code Dipl.-Ing. Harald Popp The second approach takes much more algorithm. Telefon +49 (0) 91 31/7 76-3 40 into account the codec manufacturer’s e-mail: [email protected]

Echtzeit-Implementierung von Audiocodecs auf DSPs erfordern ein äußerst sorgfältiges Einstellen der psychoakustischen Werte

Real-time DSP implementations of audio codecs require a very careful fine tuning of the psychoacoustic parameters

Fraunhofer IIS-A Jahresbericht 1998 93 Nachrichtenübertragung Communications

DECT M2-Funkmodul DECT M2-radio module

Prototyp-Empfänger für das digitale Satelliten- funksystem WorldSpace in Form einer PC-Einsteckkarte

PC plug-in card prototype receiver for the WorldSpace digital satellite broadcast system

94 Fraunhofer IIS-A Jahresbericht 1998 Nachrichtenübertragung Communications

Innerhalb des neu gegründeten Kon- Überblick sortiums zur Entwicklung eines Stan- Digital Radio Systems dards für die digitale Kurzwelle Die im Rahmen der Umstrukturierung (Digital Radio Mondiale – DRM) konnte Work in the area of digital radio in 1997 begonnene Fokussierung auf das Fraunhofer-Institut für Integrierte systems was again our main interest. nachrichtentechnische Arbeitsgebiete Schaltungen IIS-A wichtige Aufgaben An uplink station for the WorldSpace wurde in diesem Jahr vorangetrieben in den technischen Untergruppen über- satellite system was realized. Signal und umgesetzt. Die Kompetenzen im nehmen und leistete mit der Entwick- processing modules were delivered in Bereich Systementwurf, Angewandte lung eines Kanalsimulators erste Bei- cooperation with the new Innovation Nachrichtentechnik und Netzwerke träge. Center for Telecommunication bilden die Basis für die Arbeitsgebiete Technology IZT GmbH. A special im Bereich der digitalen Rundfunksy- measuring device for uplink stations steme und der drahtlosen Netzwerke. was developed. Die enge Kooperation mit den Abtei- Drahtlose Netzwerke lungen Audio und Multimedia, IC De- A contract with the satellite operator sign und Hochfrequenztechnik schafft Der Schwerpunkt der Arbeiten lag bei WorldSpace on another large project ein wichtiges Alleinstellungsmerkmal. der Datenübertragung gemäß DECT was a major step forward for our Die Abteilung erfuhr noch einmal ein Standard. Für ein Datenübertragungs- Institute. Wachstum, das letztendlich durch feh- system im Small Office Bereich wurde The Fraunhofer Institute for Integrated lende Personalressourcen beschränkt eine Systemspezifikation für eine DECT- Circuits IIS-A was also able to take on war. Um den erkennbaren Nachwuchs- PCMCIA-Karte erstellt. Ein DECT-Funk- important tasks for the development of problemen zu begegnen, wurde die modem wurde für allgemeine Einsatz- a standard for digital shortwave (Digital Zusammenarbeit mit der Universität zwecke entwickelt. Dieses wurde be- Radio Mondiale – DRM). weiter ausgebaut und gezielt Prakti- hördlich zugelassen und nachfolgend kumsplätze für ausländische Studenten in Kooperation mit dem Innovations- angeboten. zentrum IZT in kleiner Serie hergestellt. Für die Übertragung von Multimedia- Wireless Networks Daten wurde die DECT-Hard- und -Software hin zu höheren Datenraten Data transmission according to DECT Digitale Rundfunksysteme erweitert. standard was the focus of our work. Specifications for a DECT-PCMCIA-card Auch in diesem Jahr standen die Ar- and a DECT radio modem for general beiten im Bereich der digitalen Rund- applications were developed. The latter funksysteme im Vordergrund. Für das Overview is now being licensed and will be pro- WorldSpace Satellitenradiosystem wur- duced on small volume. To allow the de eine Uplinkstation (eine sogenannte In 1997 we reorganized our depart- transmission of multimedia data the Feeder Link Station), die alle Funktio- ment with a focus on communications. DECT hard- and software was exten- nen im Bereich der Quellcodierung im This process was continued this year. ded towards higher data rates. MPEG Layer-3 Verfahren und Kanal- Competences in the areas of system codierung umfaßt, realisiert. In Zusam- design, applied communications and menarbeit mit dem neuen Innovations- networks are our basis for developing zentrum für Telekommunikations- digital radio systems and wireless technik IZT GmbH werden komplette networks. Close cooperation with the Signalverarbeitungsmodule geliefert. departments of Audio and Multimedia, Weiterhin wurde ein spezielles Meß- IC-Design and RF and Microwave in gerät zum Test und zur Inbetriebnahme engineering is an important asset. von Uplinkstationen (Feeder Link The department increased again in size Station Tester) entwickelt und realisiert. but the expansion was limited by a lack Ansprechpartner / Contact: Ein wichtiger Meilenstein war der Ab- of qualified personnel. To counter this schluß eines Vertrags über ein weiteres problem cooperation with universities Dipl.-Ing. Albert Heuberger Großprojekt mit dem Satellitenbetrei- was intensified. Telefon +49 (0) 91 31/7 76-63 00 ber WorldSpace. e-mail: [email protected]

Fraunhofer IIS-A Jahresbericht 1998 95 WorldSpace Prototype Rundfunkempfänger V2.2 WorldSpace Prototype Radio Receiver V2.2

(TDMs) centered at different frequen- Kurzfassung Die zum Start des regulären Betriebs cies between 1452 and 1492 MHz. des WorldSpace Systems verfügbaren Both carriers are also separated by Die Abteilung Nachrichtenübertragung Consumer-Empfänger, hergestellt von polarization: one is left-hand, and the sowie die Abteilungen Audio und vier japanischen Firmen, werden auf other one right-hand circularly Multimedia des Fraunhofer-Instituts für spezielle WorldSpace Chipsätze zurück- polarized. Integrierte Schaltungen IIS-A entwickel- greifen, die ebenfalls unter Beteiligung ten im Rahmen eines Unterauftrags unseres Instituts entwickelt wurden. The TDMs are QPSK modulated with von Alcatel Espace, Toulouse, Empfän- an overall bit rate of 3.68 Mbit/s. The ger-Prototypen für das digitale Rund- net service capability (without channel funksystem WorldSpace1. coding) is 96 so called Prime Rate Introduction Channels (PRCs) having 16 kbit/s each. Die hier vorgestellte Version des Prototype Radio Receivers (PRR) V2.2 The department Communications as A basic audio program would use one stellt bereits die zweite Gerätegenera- well as the departments Audio and PRC and thus achieve an audio quality tion dar, die seit Sommer 1997 zur Ver- Multimedia at the Fraunhofer Institute better than analog short wave, due to fügung steht. Eine dritte, auf speziellen for Integrated Circuits IIS-A developed the highly efficient audio coding Chipsätzen für WorldSpace basierende and implemented prototype radio scheme MPEG Layer-3. By combining Generation befindet sich derzeit in der receivers for the WorldSpace1 digital up to 8 PRCs to one program even CD Entwicklung. broadcast system under a sub-contract like quality can be achieved. with Alcatel Espace. Die Empfänger wurden während der Other services, for example »radio Entwicklungsphase des Systems für die The first generation of prototypes text« or sequences of images, can also Validierung eingesetzt. Während des (V2.1) was delivered at the end of be transmitted in combination with regulären Betriebs, der im Frühjahr 1996, the development of the second audio within one broadcast channel. 1999 aufgenommen werden soll, wer- version V2.2 was finalized in the The Prototype Radio Receiver (PRR) den die Geräte als Referenzempfänger summer of 1997. V2.2 delivers these contents to a zur Überwachung der Signalqualität in backpanel interface, where special data sogenannten Control und Monitoring Key design objectives were full com- terminals can be connected to provide Stationen verwendet. patibility with the WorldSpace signal these future services. format, high reliability, access to the Für diesen Anwendungszweck standen signal at different processing levels and bei der Konzeption und Entwicklung remote control capability. vor allem hohe Zuverlässigkeit, die Antenna and RF Front-end Bereitstellung von Möglichkeiten zur Beurteilung der Qualität des Empfangs- Together with its dual polarized active signals sowie die Bedienung aller WorldSpace Satellite Downlink antenna the PRR V2.2 offers a sensiti- Funktionen des Empfängers mit Hilfe vity (figure-of-merit G/T) of -13.4 dB/K. eines Rechners im Vordergrund. The receiver is designed to work within An appropriate small patch antenna the planned coverage area of the three has been specified and procured by an Um in der frühen Phase der System- geostationary WorldSpace satellites. external manufacturer. entwicklung einen voll funktionsfähi- The first satellite, »AfriStar«, is due to gen Empfänger zur Verfügung zu habe launched in October 1998 and will The RF front-end is a dual superhet ben, mußte auf existierende elektroni- cover the African continent and the with a first intermediate frequency (IF) sche Bauteile zurückgegriffen und die most southern parts of Europe with of 140 MHz, and a second IF of systemspezifischen Algorithmen mit three spot beams. Each beam contains 1.84 MHz. A ceramic preselector filter Hilfe von DSPs in Software realisiert two time division multiplex carriers selects the 40 MHz wide input band at werden.

1 WorldSpace Corporation, USA, Washington DC http://www.worldspace.com

96 Fraunhofer IIS-A Jahresbericht 1998 WorldSpace Prototyp Rundfunkempfänger V2.2 WorldSpace Prototype Radio Receiver V2.2

RF; SAW filtering at the first IF guaran- FPGA was developed for Master Frame tees efficient channel selection. The Preamble acquisition, a highly per- dynamic range of the automatic gain formance-critical part of the required control is 30 dB. processing. The two DSPs process the received signal; they are also in charge A microcontroller communicates with of the control of the complete receiver. the receiver’s baseband unit, sets the To fulfill all these tasks under real-time frequency of the first local oscillator conditions, a basic multi-tasking opera- (phase locked loop), selects antenna ting system had to be implemented. polarization, and computes the measurement result of a received signal strength indicating circuitry (RSSI). The RF frontend uses surface mount Applications discrete components on a multilayer printed circuit board. The Prototype Radio Receiver V2.2 Bild 1: plays an important role for the valida- WorldSpace Prototype Rundfunkempfänger V2.2 tion of the WorldSpace system. At Figure 1: Alactel Espace, it is used as reference WorldSpace Prototype Digital Baseband Processing receiver during the development phase Radio Receiver V2.2 and for the final on-ground tests of the The further processing of the signal is full broadcast chain – including the performed by the digital baseband payloads of all three satellites. board (figure 2). It uses the sampled At Fraunhofer IIS-A the receiver was As yet, 30 units have been shipped to 1.84 MHz (second IF) band-pass signal employed during the WorldSpace Alcatel, receiver manufacturers and which is after transformation into the System Verification measurement cam- WorldSpace to support system valida- complex base band using digital IQ paign and served in various reception tion, equipment development and generation, QPSK demodulated. environments, while the satellite was monitoring applications. simulated by a helicopter based trans- The core of the baseband board mitter (see separate article). consists of two Motorola DSPs 56301 which perform the major part of the One major application will be the use Ansprechpartner / Contact: required signal processing including of the Prototype Radio Receiver V2.2 in the MPEG Layer-3 decoding. They are special control and monitoring ground Dipl.-Ing. Stefan Meltzer supported by dedicated ICs for QPSK stations for constant evaluation of the Telefon +49 (0) 91 31/7 76-63 40 demodulation, Viterbi- and Reed- quality of the downlink signal. e-mail: [email protected] Solomon decoding. Additionally, a

Prime Rate Channel Viterbi Service Frame 1 D Alignment Decoder Preamble Acq. M RF QPSK MFP Frontend demod Acq. U X TSCC Field Lock Decoder Lock BER Lock Strength Status Status Status

User Interface & Display System Controller

Error Status

1 Deinterleaving RS Service Control Descrambling Audio D/A & Decoding Header Decoder Service MPEG Amplifier D Layer-3 Bild 2: M Decoder PRR V2.2 Blockdiagramm Control Signals U X Data Figure 2: Status Information PRR V2.2 block diagram

Fraunhofer IIS-A Jahresbericht 1998 97 Endgeräte Terminal Devices

»Digital Radio« FhG- UCAS Empfängersystem für PCs: UCAS ist ein universelles Zugriffs- kontrollsystem für die gesicherte Übertragung von digitalen Daten- objekten

»Digital Radio« FhG- UCAS receiver system for PCs: UCAS is a universal conditional access system for secure transfer of digital data objects

»Digital Radio« DSP PC-Card 563: Eine universelle DSP- Dekoderkarte für den mobilen Einsatz

»Digital Radio« DSP PC-Card 563: universal DSP decoder card for mobile usage

ASIC zur Zwischen- frequenz-Digitalisierung von GPS/GSM/DAB

ASIC for intermediate frequency digitization of GPS/GSM/DAB

98 Fraunhofer IIS-A Jahresbericht 1998 Endgeräte Terminal Devices

sind hierbei Techniken zur Datenver- Übersicht Leistungsoptimierter Systementwurf schlüsselung und Authentifizierung, z.B. Kryptografie und »Watermarking«. Bestimmt wird der fachliche Schwer- In den letzten Jahren sind auf dem Ge- Auch bei drahtlosen Verteildiensten punkt in der Abteilung »Endgeräte« biet der Low-Power-Schaltungstechnik wie z.B. den Datendiensten im digita- durch die Multimediakommunikation vor allem mobile Endgeräte für die len Rundfunk werden im Rahmen des und insbesondere die Technik der mo- Telekommunikations- und Multimedia- »Conditional Access« (»CA«) Funktio- bilen bzw. portablen Endgeräte. Neben technik zu den wesentlichen Technolo- nen zum Verschlüsseln und Entschlüs- den derzeitigen Schwerpunkten Stan- gietreibern geworden. Die Nachfrage seln von Daten, zum Prüfen der Grup- dardisierung, Systementwurf (z.B. Mul- nach immer leistungsfähigeren Geräten penzugehörigkeit und zur Verwaltung tistandard, Verlustleistungsoptimie- mit verlängerten Betriebszeiten fordert von Gruppen und Schlüsseln benötigt. rung) und -integration sowie Verschlüs- Weiterentwicklungen der Schaltungs- Im Rahmen unserer Arbeiten werden selungstechniken wird als zukünftiges technik bis an die physikalischen Gren- die theoretischen Grundlagen in die Thema der Bereich »Benutzerschnitt- zen. Hiervon ist die heutige Low-Power- Praxis umgesetzt, so z.B. eine »Elec- stellen« verstärkt in den Fokus gerückt Schaltungstechnik noch einige Größen- tronic Commerce«-Implementierung werden. ordnungen entfernt. Aus diesem Grun- für den Museumsshop des virtuellen de haben wir es uns zur Aufgabe ge- Verkehrsmuseums Nürnberg sowie die macht, die Entwicklung leistungsopti- Realisierung eines CA-Systems für das mierter Problemlösungen aus dem Be- DAB-Pilotprojekt in Bayern. Implementierung und reich der Übertragungstechnik und der Applikationen Multimedia-Endgeräte voranzutreiben und damit einen entscheidenden Bei- Schwerpunkt der Arbeiten in dieser trag zur Miniaturisierung dieser End- Abstract Gruppe sind Daten-Dienste, -Schnitt- geräte zu leisten. Zur Erreichung dieses stellen und -Endgeräte für den digita- Ziels berücksichtigen wir alle Ebenen The department »Terminal Devices« len Rundfunk. Neben einer intensiven des Designs, d.h. die System-, Schal- focuses on several aspects of the multi- Mitarbeit in den relevanten Standardi- tungs- und Transistorebene, und trei- media terminal development: its scope sierungsgremien erfolgt mit industriel- ben die hierzu nötigen Technologieän- ranges from power optimized system len Partnern die Umsetzung in Produk- derungen durch Kooperation in For- integration and subsystems for multi- te, so z.B. die Entwicklung von spezia- schungsprojekten mit voran. standard transceivers up to interfaces lisierten Schnittstellenkarten sowie Ein weiterer Arbeitsschwerpunkt ist der and complete data terminals for digital mobilen Multimedia-Datenendgeräten Entwurf von Multistandard-Transceiver- broadcast systems. In addition, deve- für das DAB-System Eureka-147. Eine Komponenten. Diesem Thema ist im lopment and production of multimedia weitere Entwicklung der Arbeitsgruppe folgenden ein eigener Fachbeitrag ge- data servers for data collection, conver- ist der »Multimedia Datenserver« für widmet. sion and distribution are covered. Ac- DAB, einer Schlüsselkomponente für tivities in the field of broadcast system die senderseitige Verwaltung, Aufberei- specification, implementation of condi- tung und Einspeisung von Dienste-In- tional access systems and solutions for halten, die in ihrer Flexibilität und ska- Sicherheit und Electronic Commerce electronic commerce complete the lierbaren Leistungsfähigkeit derzeit ein- spectrum of our activities. Research zigartig vom Fraunhofer-Institut für In- Öffentliche und private Datennetze and development in the field of man- tegrierte Schaltungen IIS-A angeboten werden neben dem reinen Informati- machine-interface will be deepened und bereits in mehreren europäischen onsaustausch zunehmend auch für within the near future. Ländern eingesetzt wird. Eine Auswei- Transaktionen wie z.B. »elektronische tung der Aktivitäten auf andere Broad- Einkäufe« oder die Abwicklung von cast-Systeme ist in Vorbereitung. verbindlichen Rechtsgeschäften eingesetzt. Hieraus ergeben sich neue Her- Ansprechpartner / Contact: ausforderungen an die Sicherheitstech- nik, um den Datenverkehr vor Übertra- Dr.-Ing. Roland Plankenbühler gungsstörungen oder gezielten Mani- Telefon +49 (0) 91 31/7 76-6 50 pulationen zu schützen. Unverzichtbar e-mail: [email protected]

Fraunhofer IIS-A Jahresbericht 1998 99 Rekonfigurierbarer Multistandard-Bandpaß-Sigma- Delta-Umsetzer für GPS/GSM/DAB Reconfigurable Multistandard Bandpass Sigma Delta Converter for GPS/GSM/DAB

Track 2 & Hold + -1/(1+z ) Comp. Kurzfassung z-6 1+z-2 DAC Ein Arbeitsschwerpunkt der Gruppe Leistungsoptimierte Systeme der Ab- + -1/(1+z2) Comp. -4 -2 2 teilung Endgeräte ist der Entwurf von z (1+z ) 4 bit Multistandard Receiver- und Transmit- DAC + Out ter-Komponenten. Ein Beispiel hierfür 2 Σ∆ + -1/(1+z ) Comp. ist der hier vorgestellte Bandpaß- - z-2 (1+z-2)4 Modulator, der bei einer Taktrate von DAC 19,5 MSps die gleichzeitige ZF-Digita- lisierung von GPS und GSM, sowie bei + -1/(1+z2) Comp. 32 MSps die Digitalisierung von DAB- z-0 (1+z-2)6 Signalen bei einer ZF-Frequenz von DAC 40,96 MHz gestattet. Wie in Bild 1 ge- Bild 1: zeigt, besteht die Architektur des Mo- Blockschaltbild des Bandpaß-Σ∆-Modulators dulators aus einer vierstufigen Kaskade 8-ter Ordnung von Modulatoren zweiter Ordnung. Figure 1: Diese Realisierung stellt bezüglich des Block diagram of the cascaded 8th order bandpass Σ∆ modulator Verhältnisses von Signal und Versor- gungsspannung, Verlustleistung und Stabilität ein Optimum dar. Durch Ab- schalten einzelner Stufen kann die er- complexity of the total set-up and the block diagram of the modulator reichbare Auflösung und die hierzu be- therefore to achieve reduction in vol- architecture. It is an eighth order four nötigte Verlustleistung an die Anforde- ume, power and cost, combined re- stage 2-2-2-2 cascade with a fourth rungen der unterschiedlichen Stan- ceiver solutions are necessary. One im- order noise shaping function and 1 bit dards angepaßt werden. portant and highly critical component quantizers in each stage. The modula- of such transceivers is the multistan- tor output Y(z) in the Z-domain is dard Σ∆ converter (IF sampler) described ideally after digital described hereafter. cancellation as: Introduction Y(z) = z-8 X(z) + (1+z-2)4 Q(z) where X(z) is the Z-transform of the The ever increasing traffic density signal and Q(z) the quantization error poses problems which can be partially Circuit Description of the last stage. solved by means of modern communication systems; route guidance, colli- The achievable resolution of this con- The cascaded structure was chosen to sion notification, emergency call, verter is chosen in such a way that only avoid stability problems and to de- vehicle tracking, roadside assistance, one IF-filter of 2 MHz (BW) is used for crease internal gain which is necessary fleet- and traffic management as well the combined reception of both stan- to maximize the ratio between signal as road pricing are the tasks of traffic dards (GPS, GSM). The modulator has swing and supply voltage and to re- telematics on the vehicle for the to digitize the 200 kHz GSM-band with duce the power consumption thereby. quasisimultaneous reception of cellular an SNR of 70 dB in the presence of The internal gain increases at higher phone (GSM) and satellite navigation strong interferers in the neighbour orders and therefore the input signal (GPS). In order to reduce overall channels. The maximum signal swing swing must be reduced to keep the equipment complexity and cost it is at the input is 400 mV at an distortion low.

desirable to combine the hardware of fIF = 43.875 MHz and fS = 19.5 MHz. communication transceivers with For the reception of DAB a standard To reduce the aperture jitter and the navigation and broadcasting receivers. specific IF filter and a higher clock input impedance, a fully differential, Conventional approaches use frequency of 32 MHz must be used to bipolar only track and hold (T/H) is completely separated receivers for achieve the SNR of about 60 dB in the used in front of the modulator. For the these tasks. In order to reduce the 1.536 MHz bandwidth. Figure 1 shows IF-frequency of 43.875 MHz and the

100 Fraunhofer IIS-A Jahresbericht 1998 Rekonfigurierbarer Multistandard-Bandpaß- Sigma-Delta-Umsetzer für GPS/GSM/DAB Reconfigurable Multistandard Bandpass Sigma Delta Converter for GPS/GSM/DAB

sampling rate of 19.5 MSps the line- curve from a full Spice simulation with arity of the T/H is 72 dB. To realize a Simulation Results a two-tone signal, each in a distance of signal feedthrough in the range of 600 kHz from the IF center frequency 70 dB with the hold capacitor of In figures 4 and 5 two simulated noise and with a signal power of 12 dBm 700 fF, two transistor switches are shaping functions are shown. Because below the maximum input signal combined in series. of the subsampling technique the sig- power, is shown in figure 5. nal occurs centered in the noise shap- Figure 2 shows the SC-implementation ing curve at one quarter of the samp- Because of the long simulation time of the second order modulators using ling frequency fs/4 = 4.875 MHz. which is needed, this spectrum is calcu- Forward Euler loops. The integrators of lated by an FFT over only 3 000 points. the filters are fully differential single- The SNR received for a one-tone signal The total power dissipation of the mo- stage folded cascade amplifiers with a in a MatLab simulation, where non- dulator including the clock buffer, the time continuous common mode feed- idealities were taken into account, is track and hold and the digital cancella- back (CMFB) to keep switching noise 80 dB in the 200 kHz GSM-band tion filters is 150 mW on a 5 V supply. low, as shown in figure 3. The unity (figure 4). The resulting noise shaping gain frequency of this OTA is 1.7 GHz with a phase reserve of 62°. In order to different loading conditions and to re- Ansprechpartner / Contact: duce the power dissipation, two ver- sions with different transistor widths Dr.-Ing. Günter Rohmer are used. Telefon +49 (0) 91 31/7 76-63 60 e-mail: [email protected]

Φ1 Φ2 Φ2 Φ1 Φ1 Φ2 C C C E E E Φ2 Φ1 Φ1 Φ2 C C E E Φ1 Φ2 Φ1 Φ2 V V outp inp C C C E Int E C Int V Ref Comp. DAC V C C C C Ref V E Int E Int Bild 4: inn Φ Φ Φ Φ V 1 2 1 2 outn C E Noise shaping bei Erregung durch ein Φ1 Φ2 1-Ton-Signal (V = 400 mV) C C In,pp E E Figure 4: Φ1 Φ2 Φ2 Φ1 Φ1 Φ2 Noise shaping for a single tone (VIn,pp= 400 mV)

Bild 2: SC-Implementierung des Modulators 2-ter Ordnung Figure 2: SC-implementation of 2nd order modulator

Vdd

Biasp Common Outn Out In Inn

Biasn gnd Bild 5: Noise shaping bei Erregung durch ein 2-Ton-

Bild 3: Signal (fIF = +600 kHz/-600kHz; VIn,pp= 100 mV) Schaltbild des OTA Figure 5: Figure 3: Noise shaping for a two tone signal

Schematic of OTA (fIF = +600 kHz/-600kHz; VIn,pp= 100 mV)

Fraunhofer IIS-A Jahresbericht 1998 101 102 Fraunhofer IIS-A Jahresbericht 1998 Innovationszentrum für Telekommunikationstechnik GmbH IZT

Innovation Center for Telecommunication Technology GmbH IZT

Fraunhofer IIS-A Jahresbericht 1998 103 Innovationszentrum für Telekommunikationstechnik GmbH IZT Innovation Center for Telecommunication Technology GmbH IZT

System zur digitalen Aufbereitung von Audio- und Datensignalen in einer Satelliten-Bodenstation

System for digital baseband processing of audio and data signals in a satellite ground station

104 Fraunhofer IIS-A Jahresbericht 1998 Innovationszentrum für Telekommunikationstechnik GmbH IZT Innovation Center for Telecommunication Technology GmbH IZT

entstehende Wissen innerhalb einer projects and field tests. For this pur- Überblick kürzeren Zeitspanne in Form von Pro- pose it mainly uses external produc- dukten zu materialisieren. tion facilities, which are coordinated Das Innovationszentrum für Tele- and controlled by the Center’s com- kommunikationstechnik GmbH IZT ist Ein wichtiges Projekt des Innovations- petency. die privatwirtschaftliche Ergänzung des zentrums ist 1998 die Entwicklung Fraunhofer-Instituts für Integrierte und Fertigung von Satelliten-Boden- Engineering competency of the Schaltungen IIS-A und der Arbeits- stationen für das WorldSpace System Innovation Center IZT further ensures a gruppe für Drahtlose Telekommunika- in enger Zusammenarbeit mit dem smooth and time-effective utilization tions- und Multimediatechnik ADTM. Fraunhofer IIS-A und der Arbeitsgruppe of the special knowledge provided by ADTM. Darüber hinaus werden – the Fraunhofer IIS-A and the Project Nach über einjähriger Planungs- ebenfalls in Zusammenarbeit mit dem Group for Wireless Telecommunication und Genehmigungsphase erfolgte die Fraunhofer IIS-A und der Arbeitsgruppe and Multimedia Technology ADTM, Aufnahme des Geschäftsbetriebes am ADTM – für diese Bodenstationen which is highly important for realizing 19. November 1997 nach Eintragung spezielle Meßgeräte hergestellt. Das any type of project. The thus acquired in das Handelsregister und Unterzeich- Innovationszentrum übernimmt weiter- know-how ensures long-term product nung der Verträge mit der Fraunhofer- hin die Fertigung von Modems nach support, which is provided by five Gesellschaft. Das Innovationszentrum dem DECT-Standard, welche über engineers and four technicians. IZT wurde als 49prozentige Tochter der einen Distributor vermarktet werden. Fraunhofer-Gesellschaft gegründet mit The cooperation between the dem Ziel, den Transfer von Entwicklun- Innovation Center IZT, the Fraunhofer gen am Fraunhofer IIS-A zur Industrie IIS-A and the Project Group ADTM zu erleichtern und zu beschleunigen. Overview offers customers a most direct transi- tion from knowledge to products Diese Funktion erfüllt das Innovations- The Innovation Center for Tele- within a short amount of time. zentrum IZT durch die Fertigung von communication Technology IZT GmbH Kleinserien für Markteinführungen, is a private commercial affiliate of the In 1998, an important project of the Pilotversuche und Feldtests. Dazu Fraunhofer Institute for Integrated Innovation Center will be the develop- bedient es sich überwiegend externer Circuits IIS-A and the Project Group for ment and production of satellite Dienstleister, die es mit eigener Kom- Wireless Telecommunication and ground stations for the WorldSpace petenz koordiniert und überwacht. Multimedia Technology ADTM. System, which will be realized through close collaboration with the Fraunhofer Die Engineering-Kompetenz des After more than one year of planning IIS-A. Further, also in collaboration with Innovationszentrums IZT sichert eine and approval procedures, business was the Fraunhofer IIS-A, special measure- reibungslose und zeitsparende Über- started on November 1997, when the ment instruments are being developed nahme des zur Durchführung eines Innovation Center was registered and for the ground stations. Projektes erforderlichen Spezialwissens contracts with the Fraunhofer-Gesell- Another task of the Innovation Center vom Fraunhofer IIS-A. schaft were signed. is the production of modems according Das aufgebaute Know-how ermöglicht The Innovation Center IZT was found- to the DECT standards, which are einen langfristigen Support der Produk- ed as a 49 percent subsidiary of the marketed via a distributor. te. Die dabei anfallenden Aufgaben Fraunhofer-Gesellschaft, with the goal werden von sechs Diplomingenieuren of facilitating and accelerating the und drei Technikern erledigt. introduction of Fraunhofer Institute developments to the industry. Ansprechpartner / Contact: Die Zusammenarbeit zwischen Innova- tionszentrum IZT und Fraunhofer IIS-A The Innovation Center fulfills these Geschäftsführer / CEO bietet den Kunden des Instituts die requirements by manufacturing small- Dipl.-Ing. Rainer Perthold Möglichkeit, das vor allem im Rahmen volume products for introduction into Telefon +49 (0) 91 31/7 76 71-20 großer Projekte zur Systementwicklung the market and by conducting pilot e-mail: [email protected]

Fraunhofer IIS-A Jahresbericht 1998 105 106 Fraunhofer IIS-A Jahresbericht 1998 Namen, Daten, Ereignisse

Facts and Events

Fraunhofer IIS-A Jahresbericht 1998 107 Auszeichnungen und Preise Honours and Awards

Brandenburg, Karlheinz Auszeichnungen und Preise Mitwirkung in Fachgremien, Fach- Mitglied im Institute of Electrical and Honours and Awards verbänden und Programmkomitees Electronics Engineers (IEEE) Participation in Committees Brandenburg, Karlheinz: Brandenburg, Karlheinz Verleihung des »Silver Medal Awards« Fraunhofer IIS Mitglied im technischen Komitee der amerikanischen Audio Engineering »Audio and Electroacoustics« der Society AES für herausragende Bauer, Norbert Signal Processing Society (IEEE) Arbeiten auf dem Gebiet der Audio- Mitglied im Gremium VDI/VDE codierung am 26. Sept. 1998 GMA-FUA 3.7.1 »Industrielle Bild- Brandenburg, Karlheinz verarbeitung in der Automatisierungs- Mitglied der Task Group TG 10/4 der Herre, Jürgen: technik« ITU-R Radiocommunications Study Verleihung des »Fellowship Awards« Groups der International der amerikanischen Audio Engineering Bertho, Jerôme Telecommunications Union Society AES für herausragende Leiter der Arbeitsgruppe MOT des Arbeiten auf dem Gebiet der Audio- Projekts Eureka-147 DAB Brandenburg, Karlheinz codierung am 30. Sept. 1997 (bis März 1998) Mitglied der WP 10C der ITU-R

Plankenbühler, Roland (Fraunhofer- Bertho, Jerôme Brandenburg, Karlheinz ADTM), Darkow, Michael (GfK): Mitglied der Task-Force A des Liaison-Beauftragter der ITU-R WP 10C Verleihung des »Georg-Waeber- Projekts Eureka-147 DAB zu ISO/MPEG Innovationspreises des Fördervereins (bis März 1998) für Mikroelektronik« für wesentliche Brandenburg, Karlheinz Beiträge auf dem Gebiet der »System- Bloß, Hans Vorsitzender der Arbeitsgruppe und Endgerätetechnik für Konsum- Mitglied des Normenausschusses SC-06-04 der AES (Standardization of und Fernsehforschung« Informationsverarbeitungssysteme, Internet Audio Delivery Systems) am 16. Juni 1998 Fachbereich Büromaschinen (Fbüma- AA29), »Löschen von schutzbedürf- Fößel, Siegfried Seitzer, Dieter: tigen Informationen« Mitglied im GMA Fachausschuß 4.2 Verleihung des »Goldenen Ehren- »Kommunikationstechnik in verteilten ringes« der Stadt Erlangen für den Bloß, Hans Automatisierungssystemen« der Ausbau der Mikroelektronik an der Member of SPIE – The International VDI/VDE Gesellschaft Mess- und Universität Erlangen-Nürnberg sowie Society for Optical Engineering Automatisierungstechnik für den Aufbau des Fraunhofer-Instituts für Integrierte Schaltungen in Erlangen Brand, Roland Gerhäuser, Heinz und für das Engagement bei der Mitglied der Arbeitsgruppe RDI des Vorstandsmitglied in der Unterstützung von kleinen und mittle- Projekts Eureka-147 DAB »Nürnberger Initiative für die ren Unternehmen am 16. Juli 1998 Kommunikationswirtschaft NIK« Brandenburg, Karlheinz Aktives Mitglied in ISO/IEC JTCI SC 29 Gerhäuser, Heinz WGII MPEG-Audio Mitglied des Münchner Kreises

Brandenburg, Karlheinz Gerhäuser, Heinz Mitglied im DIN-Normenausschuß Senior Member of IEEE NI.29 Gerhäuser, Heinz Brandenburg, Karlheinz Mitglied der Audio Engineering Fellow der Audio Engineering Society (AES) Society (AES)

108 Fraunhofer IIS-A Jahresbericht 1998 Mitwirkung in Fachgremien, Fachverbänden und Programmkomitees Participation in Committees

Gerhäuser, Heinz Heuberger, Albert Reiter, Holger Mitglied des VDE/ITG Vice Chairman of the Mitglied im Gemeinsamen Arbeits- Technical Committee of kreis Zerstörungsfreie Prüfung von Gerhäuser, Heinz Digital Radio Mondiale (DRM) Werkstoffen und Bauteilen aus Hoch- Member of Eureka 147 Executive leistungskeramik der DKG und DGM; Committee Heuberger, Albert Obmann Mitglied der Technologie Initiative Gerhäuser, Heinz Mittelfranken TIM Schmidt, Peter Member of »The World Forum for Mitglied der Deutschen Physikalischen Digital Audio Broadcasting Korte, Olaf Gesellschaft (DPG) (WorldDAB)« Mitglied der Task-Force A des Projekts Eureka-147 DAB Schramm, Ullrich Gerhäuser, Heinz VDI/VDE-GMA-Fachausschuß 3.7.1 Mitglied in der Deutschen DAB Kostka, Günther »Definition von Anforderungen an Plattform Mitglied der Deutschen Physikalischen Bildverarbeitungssysteme« Gesellschaft (DPG) Gerhäuser, Heinz Schramm, Ullrich Member of »World Space Partners« Maisl, Michael Arbeitskreis »Industrielle Bild- Mitglied im Unterausschuß Computer- verarbeitung«, VDI Bezirksverein Gerhäuser, Heinz tomographie im Fachausschuß Durch- Nürnberg Bevollmächtigter des Fraunhofer- strahlungsprüfung und Strahlenschutz Vorstandes für die medienrechtlichen der DGZfP Schreck, Oliver Lizenzen zum Datenrundfunk Mitglied des VDI »Fraunhofer Data Radio« Maisl, Michael Mitglied in der Arbeitsgruppe Bild- Schreck, Oliver Gerhäuser, Heinz verarbeitung in der Durchstrahlungs- Mitglied der Deutschen Physikalischen Vorstand des »Vereins zur Förderung prüfung der DGZfP Gesellschaft (DPG) der Telearbeit in Oberfranken« Plankenbühler, Roland Seitzer, Dieter Gerhäuser, Heinz Leiter der Arbeitsgruppe MOT des Vorstands-Mitglied des West-Bayeri- Mitglied im FhG-Gutachterausschuß Projekts Eureka-147 DAB schen Technologie-Transfer-Instituts für interne Förderprogramme (ab April 1998) WETTI e.V.

Gerhäuser, Heinz Plankenbühler, Roland Seitzer, Dieter Mitglied im DIN-Normenausschuß Mitglied des DAB Executive Committee Vorstandsmitglied und Mitglied des Informationstechnik (NI-29) Beirates der Deutschen Forschungs- Prosch, Markus vereinigung für die Anwendung der Hanke, Randolf Mitglied der Arbeitsgruppe MOT des Mikroelektronik DFAM Mitglied der deutschen Gesellschaft für Projekts Eureka-147 DAB Zerstörungsfreie Prüfung (DGZFP) Seitzer, Dieter Reiter, Holger Technisch-wissenschaftlicher Begleiter Hanke, Randolf Mitglied im Fachausschuß Durch- des Bayerischen Forschungsverbundes Mitglied des Institute of Electrical and strahlungsprüfung und Strahlenschutz Hochtemperatur-Supraleiter Electronics Engineers (IEEE) der DGZfP FORSUPRA

Hanke, Randolf Reiter, Holger Seitzer, Dieter Mitglied der Deutschen Physikalischen Mitglied im Unterausschuß Computer- Mitglied des Forschungsbeirats des Gesellschaft (DPG) tomographie im Fachausschuß Durch- Programms Mikroelektronik, Schweiz strahlungsprüfung und Strahlenschutz der DGZfP

Fraunhofer IIS-A Jahresbericht 1998 109 Mitwirkung in Fachgremien, Fachverbänden und Programmkomitees Participation in Committees

Seitzer, Dieter Wagner, Thomas Schwarz, Peter Mitglied im Kuratorium des Mitglied im wissenschaftlichen Beirat Mitglied der IFIP WG 10.2 »Digital Bayerischen Forschungszentrums für des Heidelberger Bildverarbeitungs- Systems Description and Design Tools« Wissensbasierte Systeme FORWISS, forums Erlangen Schwarz, Peter Wagner, Thomas Mitglied der ITG-Fachgruppe 5.2.1 Seitzer, Dieter Mitglied im Kernteam des Business- »CAE für den Analogschaltungs- Mitglied im Vorstand der Gesellschaft planwettbewerbs Nordbayern entwurf« EURO PACE 2000 an der K. U. Leuven Schwarz, Peter Seitzer, Dieter Außenstelle Dresden Mitglied des ASIM – Fachausschuß 4.5 Mitglied des Wirtschaftsforums Nürn- »Simulation« der Gesellschaft für berg-Fürth-Erlangen Haufe, Jürgen Informatik AG »Simulation Technischer GI / ITG-Fachgruppe 5.2.2 Systeme« und »Simulationsmethoden Seitzer, Dieter »Hardwarebeschreibungssprachen und für verteilte Prozesse« Mitglied in VDE/ITG, FKTG, SMPTE, Modellierungsparadigmen« Senior Member IEEE und SEFI Fellow Schwarz, Peter Nowottne, Hans-Jörg Mitglied GI-Fachgruppe 3.5.6 »Entwurf Seitzer, Dieter Mitglied Sächsisches Telekommuni- und Realisierung von Mikrosystemen« Distinguished Lecturer kationszentrum Säch-Tel e.V. IEEE Electron Device Society Schwarz, Peter Rülke, Steffen Mitglied des Sächsischen Fördervereins Seitzer, Dieter European C.A.D. Standardization »Mikrosystemtechnik« Mitglied des wissenschaftlichen Beirats Initiative (ECSI) des IMMS an der Technischen Univer- Schwarz, Peter sität Ilmenau Schwarz, Peter Mitglied des Sächsischen Arbeitskreises ASIM-Symposium Simulationstechnik Informationstechnik im VDE Seitzer, Dieter Sprecher des Bayerischen Forschungs- Schwarz, Peter Schwarz, Peter verbundes für Mikrosystemtechnik CHDL (Computer Hardware Description Sprecher des ASIM-Arbeitskreises »FORMIKROSYS« Languages) »Parallele Prozesse«

Spinnler, Klaus Schwarz, Peter Straube, Bernd Mitglied im UA 4.8.2 »Künstliche DATE (Design, Automation and Test in Baltic Electronics Conference Neuronale Netze« der VDI/VDE-Gesell- Europe) schaft Mess- und Automatisierungs- Straube, Bernd technik Schwarz, Peter DATE (Design, Automation and Test in ED&TC (European Design and Test Europe) Ulrich, Rainer Conference) Mitglied im NIK-Arbeitskreis Straube, Bernd »Telearbeit, Telekooperation und Schwarz, Peter Design and Diagnostics of Electronic virtuelle Unternehmen« E.I.S.-Workshop Circuits and Systems Workshop (DDECS), Sept. 2 – 4, 1998, Szcyrk, Ulrich, Rainer Schwarz, Peter Poland Leiter des TIM-Anwenderclubs Euro-DAC / Euro-VHDL »Informationstechnik« Straube, Bernd Schwarz, Peter ED&TC (European Design and Wagner, Thomas ITG-Diskussionssitzungen Test Conference) Reviewer Genetic Programming »Entwurf analoger Schaltungen« Conference

110 Fraunhofer IIS-A Jahresbericht 1998 Mitwirkung in Fachgremien, Fachverbänden und Programmkomitees Participation in Committees

Straube, Bernd Klaus, Peter Stein, Andreas Fachgruppe 3 »Methoden des Ent- Mitglied des Aufsichtsrats F. W. Gründungsgeschäftsführer der wurfs und der Verifikation digitaler Woolworth Co. GmbH, Frankfurt GVZ Hafen Nürnberg GmbH & CoKG Schaltungen und Systeme« in der Kooperationsgemeinschaft »Rechner- Klaus, Peter Stein, Andreas gestützter Schaltungs- und System- Visiting Professor am Center Mitglied der Geschäftsführung der IGN entwurf« von GI-FA 3.5, GMM FB-8, for Transportation Studies des MIT, Gesellschaft für Integriertes Güter- ITG-FA 8.2 Cambridge USA verkehrsmanagement

Straube, Bernd Klaus, Peter Stein, Andreas Fachgruppe 5 »Testmethoden und Mitglied des Forschungsprogramms Mitglied des Beirats der Deutschen Zuverlässigkeit von Schaltungen und »Integrated Supply Chain Manage- Verkehrswissenschaftlichen Gesell- Systemen« in der Kooperations- ment« des MIT, Cambridge USA schaft Region Nürnberg gemeinschaft »Rechnergestützter Schaltungs- und Systementwurf« von Klaus, Peter GI-FA 3.5, GMM-FB 8, ITG-FA 8.2 Vorstand der Verkehrsinitiative »Neuer Adler« VINA e.V., Nürnberg Straube, Bernd GI/ITG/GMM Workshop »Methoden Klaus, Peter des Entwurfs und der Verifikation Wissenschaftlicher Beirat der Verkehrs- digitaler Systeme« akademie Kulmbach e.V., Kulmbach

Straube, Bernd Klaus, Peter ITG/GI/GMM Workshop »Testmetho- Sprecher des Bayerischen Forschungs- den und Zuverlässigkeit von Schaltun- verbundes Verkehrs- und Transport- gen und Systemen« systeme

Straube, Bernd Klaus, Peter Mixed Signal Test Workshop Mitglied im Arbeitsausschuß »Güterverkehr« und Arbeitskreis »Datengrundlagen im Güterverkehr« Anwendungszentrum Nürnberg der Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen FGSV e.V., Köln Klaus, Peter Mitglied des Vorstands und Klaus, Peter Forschungsdirektor der Gesellschaft Geschäftsführer IGN – Gesellschaft für für Verkehrswirtschaft und Logistik integriertes Güterverkehrsmanagement (GVB) e.V. Nordbayern mbH & Co.

Klaus, Peter Müller-Steinfahrt, Ulrich Vorsitzender des Beirats der Euro- Geschäftsführer Forschungsverbund päischen Schule für Stadtplanung in innovativer Verkehrssysteme in Bayern Xanten, ESSX FORVERTS

Klaus, Peter Müller-Steinfahrt, Ulrich Mitglied des Aufsichtsrats der DANZAS Leiter des Arbeitskreises »Franken« der European Warehousing and Distribu- Gesellschaft für Produktionsmanage- tion, Hamburg ment (GfPM) e.V.

Fraunhofer IIS-A Jahresbericht 1998 111 Gastwissenschaftler Guest Scientists

Fiberoptische Röntgenkamera Gastwissenschaftler Patente und Dr. Peter Schmitt, Dr. Randolf Hanke, Guest Scientists offengelegte Anmeldungen Dr. Norbert Bauer Patents Fraunhofer IIS Gehörangepaßte Qualitätsbeurteilung Patenterteilungen von Audiosignalen Bertho, Jerôme Thomas Sporer, Prof. Dr. Dieter Seitzer Zusammenarbeit mit CCETT ASK-Empfänger mit niedrigem 1. Dez. 1996 – 31. März 1998 Ruhestrom Industrielle Identifikation und Klassi- Rainer Perthold, Albert Heuberger, fikation mit Hilfe von synergetischen Garcia-Alonso, Andres Dr. Heinz Gerhäuser Computern Mitarbeit im Rahmen des GARDEN- Dr. Thomas Wagner, Dr. Norbert Bauer, Projekts Codieren und Decodieren von Dr. Friedrich Böbel 1. Okt. 1996 – 30. Sept. 1997 Audiosignalen unter Verwendung von Intensity-Stereo und Prädiktion System zur Ermittlung der Zuhörer- Sreenivas, T.V. Martin Dietz, Uwe Gbur, verteilung und Reichweite von Radio- Assistent-Professor am Indian Institute Dr. Karlheinz Brandenburg, stationen of Science Dr. Heinz Gerhäuser, Dr. Jürgen Herre, Dr. Roland Plankenbühler, 20. Mai 1998 – 26. Juni 1998 Schuyler Quackenbusch Hartmut Schott, Christian Neubauer, Albert Heuberger, Dr. Heinz Gerhäuser, Codierverfahren zum Einbringen eines Rainer Perthold, Ernst Eberlein Außenstelle Dresden nicht hörbaren Datensignals in ein Audiosignal / Verfahren zum Decodie- Verfahren und Vorrichtungen zum Jervan, Gert ren eines nicht hörbar in einem Codieren von diskreten Signalen bzw. Dipl.-Ing. an der Technischen Univer- Audiosignal enthaltenen Datensignals zum Decodieren von codierten dis- sität Tallinn, Estland Albert Heuberger, Dr. Heinz Gerhäuser, kreten Signalen 1. Aug. – 28. Sept. 1997 Rainer Perthold, Dr. Roland Planken- Bernhard Grill, Bernd Edler, bühler, Hartmut Schott, Christian Neu- Dr. Karlheinz Brandenburg Raik, Jaan bauer, Ernst Eberlein Dipl.-Ing. an der Technischen Univer- Verfahren und Vorrichtung zum sität Tallinn, Estland Diagnosesystem im Scheckkarten- Erfassen eines Anschlags in einem 9. Juni 1997 – 5. Sept. 1997 format zeitdiskreten Audiosignal sowie Vor- Johann Hauer, Prof. Dr. Dieter Seitzer richtung und Verfahren zum Codieren Ubar, Raimund eines Audiosignals Professor an der Technischen Univer- Digitale dentale Radiographie Johannes Hilpert, Dr. Jürgen Herre, sität Tallinn, Estland mit verbesserter diagnostischer Bernhard Grill, Rainer Buchta, 6. Sept. – 30. Sept. 1997 Aussagekraft Dr. Karlheinz Brandenburg, Dr. Peter Schmitt, Dr. Günther Kostka, Dr. Heinz Gerhäuser Oliver Scholz, Dr. Randolf Hanke, Dr. Norbert Bauer Verfahren zum Codieren mehrerer Audiosignale Elektronisches Bauelement Dr. Jürgen Herre, Bernhard Grill, Dr. Norbert Bauer, Dr. Friedrich Böbel, Ernst Eberlein, Dr. Karlheinz Branden- Prof. Dr. Hermann Haken burg, Prof. Dr. Dieter Seitzer

Erfassung der Reaktion der Teilnehmer einer großen Veranstaltung, insbesondere bei Sportveranstaltungen Prof. Dr. Dieter Seitzer, Albert Heuberger, Hartmut Schott, Dr. Roman Glöckler

112 Fraunhofer IIS-A Jahresbericht 1998 Patente und offengelegte Anmeldungen Patents

Verfahren zum kaskadierten Codieren Verschlüsselung und Entschlüsselung Phasenregelschleife mit umschaltbarer und Decodieren von Audiodaten von Multimediadaten Schleifenbandbreite Michael Keyhl, Harald Popp, Jürgen Zeller, Niels Rump, Harald Popp Rainer Perthold, Christopher Laske, Ernst Eberlein, Dr. Karlheinz Branden- Dr. Heinz Gerhäuser burg, Christian Schmidmer, Vorrichtung zur schnellen Dr. Heinz Gerhäuser radioskopischen Untersuchung System zur automatischen radio- elektronischer Baugruppen skopischen Qualitätskontrolle von Verfahren zur Ermittlung der Emp- Dr. Randolf Hanke, Detlef Hafer, Nahrungsmitteln fangbarkeit von Sendern, Programm- Christoph Grohmann Dr. Günther Kostka, Dr. Peter Schmitt, signalen oder Programmsparten in Dr. Randolf Hanke, Oliver Scholz, einem Rundfunksystem, insbesondere Vorverzerrung für eine nichtlineare Dr. Norbert Bauer in einem Gleichwellensystem Übertragungsstrecke im Hochfrequenz- Dr. Heinz Gerhäuser, Prof. Dr. Dieter bereich Triggerung eines Meßverfahrens zur Seitzer, Prof. Dr. Georg Plenge, Rainer Perthold, Dr. Heinz Gerhäuser Qualitätsbeurteilung von Audio- und/ Robert Sedlmeyer oder Sprechsignalen Ernst Eberlein, Bodo Teichmann, Verfahren zur Messung der Erhaltung Offengelegte Anmeldungen Dr. Heinz Gerhäuser, Michael Keyhl, stereophoner Audiosignale und Verfah- Christian Schmidmer ren zur Erkennung gemeinsam codier- Digitales Codierverfahren ter stereophoner Audiosignale Abteilungen Audio und Multimedia Verfahren und Anordnung zur Rekon- Michael Keyhl, Dr. Jürgen Herre, struktion zerstörter Dokumente Christian Schmidmer, Dr. Karlheinz Codierer zur Einbringung eines nicht Dr. Thomas Wagner, Peter Planken- Brandenburg, Prof. Dr. Dieter Seitzer hörbaren Datensignals in ein Audio- steiner, Dr. Norbert Bauer signal / Decodierer zum Decodieren Verfahren zur Reduzierung von eines nicht hörbar im Audiosignal Verfahren und Vorrichtung zur Daten bei der Übertragung der Sensor- enthaltenen Datensignals Echtzeiterfassung in einem Prüfobjekt bandbreite und Telemetriesender zum Dr. Roland Plankenbühler, Hartmut Oliver Scholz, Dr. Günther Kostka, Durchführen derselben Schott, Christian Neubauer, Albert Dr. Randolf Hanke, Dr. Norbert Bauer Prof. Dr. Dieter Seitzer, Dr. Jürgen Herre Heuberger, Dr. Heinz Gerhäuser, Rainer Perthold, Ernst Eberlein Verfahren und Vorrichtung zur Verfahren zur Reduzierung von radioskopischen Lötstelleninspektion Daten bei der Übertragung und/oder Gehörangepaßte Qualitätsbeurteilung Dr. Günther Kostka, Dr. Peter Schmitt, Speicherung digitaler Signale mehrerer von Audiosignalen Dr. Randolf Hanke, Dr. Norbert Bauer voneinander abhängiger Kanäle Thomas Sporer, Prof. Dr. Dieter Seitzer Dr. Karlheinz Brandenburg, Verfahren zum Codieren eines mit Prof. Dr. Dieter Seitzer, Ernst Eberlein, Netzwerk und Verfahren zum Über- einer niedrigen Abtastrate digitalisier- Dr. Jürgen Herre tragen von Daten in einem Netzwerk ten Audiosignals Rainer Perthold, Frank Mayer, Oliver Kunz, Martin Dietz, Verfahren zur Tonalitätsbestimmung Jürgen Hupp, Dr. Heinz Gerhäuser Rainer Buchta, Jürgen Zeller, von Audiosignalen Dr. Karlheinz Brandenburg, Dr. Heinz Gerhäuser, Ernst Eberlein, Optische Erfassung von Freiform- Martin Sieler, Dr. Heinz Gerhäuser Dr. Karlheinz Brandenburg, flächen Bernhard Grill, Dr. Jürgen Herre Dr. Thomas Wagner, Dr. Dietrich Pau- Verfahren zum Codieren und Decodie- lus, Dr. Norbert Bauer, Klaus Spinnler, ren von Audiosignalen Verfahren zur Übertragung und/oder Peter Lang, Dr. Ullrich Schramm Uwe Gbur, Martin Dietz, Oliver Kunz, Speicherung digitaler Signale mehrerer Dr. Karlheinz Brandenburg Kanäle Ernst Eberlein, Dr. Jürgen Herre, Bernhard Grill, Dr. Karlheinz Branden- burg, Prof. Dr. Dieter Seitzer

Fraunhofer IIS-A Jahresbericht 1998 113 Patente und offengelegte Anmeldungen Patents

Verfahren zum Codieren und Decodie- ren von Stereoaudiospektralwerten Martin Dietz, Uwe Gbur, Bodo Teich- mann, Dr. Karlheinz Brandenburg, Dr. Heinz Gerhäuser, Dr. Jürgen Herre, James Johnston

Verfahren zur automatischen Konfi- guration von Prüfsystemen Dr. Thomas Wagner, Dr. Norbert Bauer

Erfindungsmeldungen Fraunhofer IIS-A und Arbeitsgruppe ADTM

Im Zeitraum Juli 1997 bis Juni 1998 wurden 31 weitere Erfindungsmeldun- gen eingereicht.

114 Fraunhofer IIS-A Jahresbericht 1998 Messen Exhibitions

Messen Exhibitions

Innovationsmesse und Forschungs- Fraunhofer-Präsident forum Prof. Hans-Jürgen Warnecke läßt sich Leipzig, 16.09. – 20.09.1997 von Harald Popp auf der CeBIT '98 einen »Solid State Player« erläutern

On-line im Park At CeBIT '98 Harald Popp Nürnberg, 08.10. – 11.10.1997 demonstrates a »Solid State Player« to Prof. Hans-Jürgen Warnecke, President of the Fraunhofer-Gesellschaft Digital Signs/Medientage München, 15.10. – 16.10.1997

MTX – Multimedia Technical Epo Fribourg, 01.11. – 03.11.1997

Productronica München, 11.11. – 14.11.1997

Forum Multimedia Kontaktbörse Arbeitsamt Nürnberg, 09.12.1997 Institutsleiter Dr.-Ing. Heinz Gerhäuser moderiert eine Liveschaltung EUROCARGO zur russischen Raumstation MIR

Düsseldorf, 11.02. – 13.02.1998 Director Heinz Gerhäuser presents a live talkshow CeBIT with the MIR astronauts Hannover, 19.03. – 25.03.1998

Hannover Messe Industrie Hannover, 20.04. – 25.04.1998

Control Sinsheim, 12.05. – 15.05.1998

PCIM Das »Mobile Intranet Terminal« Nürnberg, 26.05. – 28.05.1998 erwies sich als attraktives Exponat auf unserem CeBIT-Messestand in Hannover

AES The »Mobile Intranet Terminal« Amsterdam, 16.06. – 19.06.1998 proofed to be a most attractive exponat at CeBIT '98 in Hannover High Tech Kärwa Erlangen, 17.07.1998

IBC Amsterdam, 11.09. – 15.09.1998

AES San Francisco, 26.09. – 29.09.1998

On-line im Park Nürnberg, 29.09. – 02.10.1998

Fraunhofer IIS-A Jahresbericht 1998 115 Veranstaltungen Events

Anwendungszentrum Nürnberg Anwendungszentrum Nürnberg Veranstaltungen Events Prozeß-Organisatoren-Methoden Benchmarking-Arbeitskreis Logistik, (POM) Seminar Verkehr, Transport Schulungen Pommersfelden Arbeitsgruppe 2: »Fuhrpark- und Training 12.02. – 13.02.1998 Flottenmanagement« 09.07.1997 Fraunhofer IIS Erfa III Großhandel Farben & Lacke 13.11.1997 Jahrestagung 1998 02.12.1997 VHDL-Quickstart Benchmarking – Ein Management- 10.03.1998 22.09. – 24.09.1997 Konzept für den Großhandel? 09.07.1998 20.10. – 22.10.1997 Regensburg 09.02. – 11.02.1998 06.03.1998 Benchmarking-Arbeitskreis Logistik, 09.03. – 11.03.1998 Verkehr, Transport 11.05. – 13.05.1998 Prozeß-Organisatoren-Training Arbeitsgruppe 3: »Best Practices in der 15.06. – 17.06.1998 (POT)- Grundlagenseminar Auftragsabwicklung« Bad Aibling 23.09.1997 VHDL-Expert 16.06.1998 11.11.1997 25.09. – 26.09.1997 20.01.1998 23.10. – 24.10.1997 25.03.1998 12.03. – 13.03.1998 Seminare 14.05. – 15.05.1998 Seminars Benchmarking-Arbeitskreis Logistik, 18.06. – 19.06.1998 Verkehr, Transport Fraunhofer IIS Arbeitsgruppe 5: »Warehousing / Externe VHDL-Firmenschulungen Distributionslager« 25.08. – 27.08.1997 Low Cost IC, MEMS and MCM Design 14.10.1997 06.10. – 08.10.1997 Software and Technology Transfer 17.12.1997 25.05. – 27.05.1998 11.11.1997 26.02.1998 26.05. – 28.05.1998 04.07.1998 Verifikation komplexer integrierter VIEWlogic-Workview Office Grundkurs Schaltungen und Systeme Benchmarking-Arbeitskreis Logistik, 08.07. – 09.07.1997 20.11. – 21.11.1997 Verkehr, Transport 27.04. – 28.04.1998 Arbeitsgruppe 6: »Stückgutumschlag« ASICs für die Sensorsignalverarbeitung 22.07.1998 VIEWlogic-Workview Office 28.04. – 29.04.1998 Digitale Simulation 01.10. – 02.10.1997 29.04. – 30.04.1998 Workshops

Externe VIEWlogic-Firmenschulungen Fraunhofer IIS 21.05.1997 13.08.1997 Farbbildverarbeitung 28.08. – 29.08.1997 26.09.1997 21.04.1998 zusammen mit LS 25.05. – 28.05.1998 Mustererkennung 30.06. – 01.07.1998 Industrielle Bildverarbeitung 06.11. – 07.11.1997

International Workshop on Audio Coding July 13 and 14, 1998

116 Fraunhofer IIS-A Jahresbericht 1998 Veranstaltungen Events

Konferenzen Tagung Conferences Meeting

Anwendungszentrum Nürnberg Außenstelle Dresden

Auftaktveranstaltung zum Dresdner Arbeitstagung Schaltungs- Benchmarking-Arbeitskreis und Systementwurf (DASS ´98) »Logistik, Verkehr, Transport« Dresden Frankfurt am Main 26.05.1998 11.09.1996

ECR-Diskussionsforum Frankfurt am Main 20.11.1996

1. Siemens Logistik-Partnerforum Nürnberg 18.09. – 19.09.1997

BMC-Conference 1997: Best Practices in Management und Logistik – Vorsprung durch Benchmarking Frankfurt am Main 19.11. – 20.11.1997

2. FORVERTS-Symposium Nürnberg 27.11.1997

Zukunftsworkshop: Verkehrskompetenz Nürnberg Nürnberg 10.12.1997

1. TTM-Line-Nutzerarbeitskreis Bayerisches Staatsministerium für Unterricht, Kultus, Wissenschaft und Kunst, München 28.01.1998

2. TTM-Line-Nutzerarbeitskreis Audi AG, Ingolstadt 15.06.1998

Fraunhofer IIS-A Jahresbericht 1998 117 118 Fraunhofer IIS-A Jahresbericht 1998 Veröffentlichungen

Publications

Fraunhofer IIS-A Jahresbericht 1998 119 Wissenschaftliche Veröffentlichungen Scientific Publications

Brandenburg, Karlheinz Dietz, Martin; Ehret, Andreas; Kunz, Wissenschaftliche (Fraunhofer IIS); Kahrs, Mark Oliver: Veröffentlichungen (Rutgers University): New Advances in Audio Trans- Scientific Publications Applications of Digital Signal mission over 1-B ISDN Line Processing to Audio and Acoustics (Preprint No. 4751 of) 104th Conven- Fraunhofer IIS Kluwer Academic Publishers Group, tion of Audio Engineering Society Netherlands/USA, 1998, pp. 39 – 83 (AES), May 16 – 19, 1998, Amsterdam, Bloß, Hans; Hanke, Randolf: Netherlands Fraunhofer-Vision Burmeister, Andreas; Fischer, Robert: Tagungsband zum Workshop Klassifikation von unterschiedlichen Dorsch, Bernd; Hohe, Hans Peter; »Industrielle Bildverarbeitung«, Holzqualitäten durch Farbtextur Weber, Norbert: Erlangen, 1997 Tagungsband zum 3. Workshop Monolithisch integrierter Kraftsen- Farbbildverarbeitung, Hrsg.: Dietrich sor in Standard-CMOS-Technologie Baumann, Swen: Paulus, Thomas Wagner, Erlangen, ITG-Fachbericht 147, Mikroelektronik Darstellung der Simulation und der 1997, S. 25 – 32 für die Informationstechnik, Berlin, Realisierung eines Telemetrie-Trans- Offenbach, vde-Verlag, 1998, ceiver Systems bei 433,92 MHz mit Desel, Thomas (Fraunhofer IIS); S. 319 – 322 BFSK-Modulation Kuttner, Franz; Kropf, Claus; Haas, Tagungsband 6. Workshop, Methoden Manfred (Siemens, Villach, Austria): Eckhardt, Dietrich H.: und Werkzeuge zum Entwurf von A 5-bit 150 MS/s, 3.3 V CMOS A/D CBT-Kernel Mikrosystemen, Converter with a 32 Step Adjustable Report of the European Microelec- Hrsg.: R. Laur, W. John, W. Groß, Reference Circuit tronics Partners Conference (EMAC) Paderborn, 1997, S. 139 – 144 Proceedings of ESSCIRC 1997 1997, May 28 – 30, 1997, Barcelona, Grünbacher, H. (Ed.), Editions Frontie- Spain, pp. 225 – 227 Bosi, Marina (Dolby Lab., USA); Bran- res, Paris, 1997, pp. 240 – 243 denburg, Karlheinz (Fraunhofer IIS); Eckhardt, Dietrich H. (Red. und Hrsg.): Quackenbush, Schuyler (AT&T Lab., Desel, Thomas (Fraunhofer IIS); Kutt- Konferenzbericht USA); Fielder, Louis (Dolby Lab., USA); ner, Franz; Kropf, Claus; Haas, Manfred Konferenzbericht (Vortragsfolien) von Akagiri, Kjenzo (Sony Corp., Japan); (Siemens Entwicklungszentrum für European Microelectronics Partners Fuchs, Hendrik (University of Hannover, Mikroelektronik, Villach, Österreich): Conference (EMAC) 1997, Germany); Dietz, Martin, 150 MS/s, 3.3 V, 5 Bit CMOS Parallel May 28 – 30, 1997, Barcelona, Spain; (Fraunhofer IIS); Herre, Jürgen (Lucent Analog Digital Umsetzer mit Fraunhofer IIS, Erlangen, Germany, Tech. Bell Lab., USA); Davidson, Grand niedriger Verlustleistung 1997, 254 pages (Dolby Lab., USA); Oikawa, Yshiaki ITG-Fachbericht 147 (Sony Corp., Japan): Mikroelektronik für die Informations- Eckhardt, Dietrich H.; Seitzer, Dieter: ISO/IEC MPEG-2 Advanced Audio technik, Berlin, Offenbach, vde-Verlag, Lernen mit System (Interview) Coding 1998, S. 275 – 280 Wirtschaft & Weiterbildung, Heft Nr. 2, Journal of the Audio Engineering 1998, S. 56 – 58 Society, Vol. 45, No. 10, 1997, Oct., Dieckmann, Ulrich; Plankensteiner, pp. 789 – 814 Peter; Wagner, Thomas: Fraunhofer IIS; WorldSpace: SESAM: A Biometric Person WorldSpace (AFRIBSS) System Brandenburg, Karlheinz; Kunz, Oliver Identification System Using Sensor Verification - Results of Helicopter- (Fraunhofer IIS); Quackenbusch, Fusion based Satellite Emulation Experi- Schuyler (AT&T Lab., USA): Pattern Recognition Letters, No. 18, ments Advanced Audio Coding for Digital 1997, pp. 827 – 833 ITU (International Telecommunication Sound Broadcasting Union), Radiocommunication Study Proceedings of 1998 Broadcast Groups, Document No. 10 – 11 Engineering Conference S. 26-E, Jan. 10, 1998 Published by the NAB Office of Science and Technology, Washington D.C., 1998, pp. 121 – 126

120 Fraunhofer IIS-A Jahresbericht 1998 Wissenschaftliche Veröffentlichungen Scientific Publications

Fößel, Siegfried: Hempel, Rainer; Kriechenbauer, Hupp, Jürgen: Auswahlkriterien von CCD-Sensoren Thomas; Plankensteiner, Peter: Mobiles Multimedia Endgerät mit und Kameras für Farbauswertungen Discrete and Cantor Spectrum for DECT-Datenübertragung Tagungsband zum 3. Workshop Neumann Laplacians of Combs Kongressband II Online 1998 (ATM- Farbbildverarbeitung, Hrsg.: Dietrich Mathematische Nachrichten, Evolution der Telekommunikation. Paulus, Thomas Wagner, Erlangen, Nr. 188, 1997, pp. 141 – 168 Neue Entwicklungen der Multimedia- 1997, S. 57 – 66 vernetzung), Hrsg.: Ulrich Killat, Online Herre, Jürgen (Fraunhofer IIS); GmbH, Velbert, 1998, Fößel, Siegfried; Bloß, Hans: Johnston, James D. (AT&T Lab.): S. C235.02 – 235.12 Intelligente Kamerasensorik für den Continuously Signal-Adaptive Filter- Industrieeinsatz bank for High-Quality Perceptual Kostka, Günther (Fraunhofer IIS); Tagungsband zum Workshop »Industri- Audio Coding Reger, Jürgen (Dr. Maurer): elle Bildverarbeitung«, Erlangen, 1997 Proceedings on WASPAA 1997 Aktive Zwei-Wellenlängen- Pyrometrie Gerhäuser, Heinz: Herre, Jürgen (Fraunhofer IIS); VDI-Berichte 1379, Tagungsband zur Multimedianutzung unabhängig Johnston, James D. (AT&T Laboratories- Postersession »Temperatur 1998«, vom Festnetz: Erwartungen und Research, USA): 1998, Berlin, S. 227 – 232 Perspektiven Exploiting Both Time and Frequency Online 1998, 21. Europäische Con- Structure in a System That Uses an Kuntzsch, Claus; Mayer, Frank; gressmesse für Technische Kommuni- Analysis/Synthesis Filterbank with Ronge, Karlheinz: kation, Congress II ATM-Evolution der High Frequency Resolution A Novel Approach for an On-Line Telekommunikation, 16. – 19. Febr. 103rd Convention of AES, Selftest Architecture Using ASIC 1998, Düsseldorf Sept. 26 – 29, 1997, New York City, Circuits in a Multi-Channel System USA (Preprint 4519) Proceedings of 3rd IEEE International Gerhäuser, Heinz (Hrsg.): On-Line Testing Workshop (IOLTW Telearbeit – nicht nur reden, son- Heuberger, Albert; Drischel, Thomas: 1997), July 7 – 9, 1997, Aghia Pelaghia dern handeln Integrated RF transmitter based on (Crete), Greece, pp. 165 – 168 Dokumentation des Workshops SAW Oscillator »Telearbeit – nicht nur reden, sondern Proceedings of ESSCIRC 1997, Lauber, Pierre (Fraunhofer IIS); handeln«, Fraunhofer-Institut für H. Grünbacher (Ed.), Editions Fron- Gilchrist, Neil (BBC R&D, UK): Integrierte Schaltungen IIS-A, Erlangen; tieres, Paris, 1997, pp. 344 – 347 ATLANTIC Audio: switching Layer-3 Fraunhofer IRB Verlag, Stuttgart, 1998, signals 113 Seiten Heusinger, Peter; Stock, Gerhard: 104th Convention of Audio Enginee- ISBN 3-8167-5196-2 Bilder sagen mehr als tausend ring Society (AES), May 16 – 19, 1998, Worte – Graphische Eingabemetho- Amsterdam, Netherlands, Preprint Hafer, Detlef (Fraunhofer IIS); Groh- den vereinfachen Designbeschrei- mann, Christoph (Grohmann Techno- bungen Mayer, Frank: logies): Elektronik, Nr. 19/1997, S. 100 – 105 Funknetzwerk für die Heim- und ALPIN – Ein System zur automati- Gebäudeautomatisierung schen Röntgeninspektion von Hupp, Jürgen: ITG-Fachbericht 147, Mikroelektronik beidseitig bestückten Leiterplatten Mobiles Intranet Terminal mit DECT- für die Informationstechnik, Berlin, Tagungsband zum Workshop »Industri- Datenübertragung Offenbach, vde-Verlag, 1998, elle Bildverarbeitung«, Erlangen, 1997 ITG-Fachbericht 147, Mikroelektronik S. 123 – 128 für die Informationstechnik, Berlin, Hauer, Hans; Mödl, Stefan: Offenbach, vde-Verlag, 1998, Mayer, Frank: Selbstkalibrierende Sigma-Delta- S. 129 – 135 Der schnellere Weg zum funktions- Umsetzer mit Multibit-Rückführung fähigen System – ITG-Fachbericht 147, Mikroelektronik Hardwarebeschleuniger verkürzen für die Informationstechnik, Berlin, die Verifikationsphase Offenbach, vde-Verlag, 1998, Elektronik Nr. 6/1998, 47. Jg., S. 55 – 60 S. 74 – 84

Fraunhofer IIS-A Jahresbericht 1998 121 Wissenschaftliche Veröffentlichungen Scientific Publications

Möller, Heino; Bloß, Hans: Schill, Dietmar W. (Fraunhofer IIS); Seitzer, Dieter; Norgall, Thomas High Speed Imaging: Presence and Marguinaud, André (Alcatel Espace): (LTE, Universität Erlangen-Nürnberg): Future Nonrecursive Synthesis of FIR Filters »Offene« Kommunikation in Kran- Advances in Quantitative Laryngos- for Approximate Processing kenhaus, Arztpraxis und Notarztwa- copy, 2nd »Round Table« Advances in Proceedings of IEEE International gen – Multimediale Strukturen für Quantitative Laryngoscopy using Conference on Acoustics, Speech and ein Integriertes Gesundheitswesen Motion-, Image- and Signal Analysis; Signal Processing ICASSP 1998, Friedrich-Alexander-Universität edt. by Thomas Wittenberg, Patrick May 12 – 15, 1998, Seattle, UniKurier »Medizin und Technik an der Mergelt, Monika Tigges and Ulrich Washington, USA, pp. 1309 – 1312 FAU«, Juli 1997, Nr. 97, Eysholdt, Erlangen, 1997, pp. 5 – 12 S. 22 – 24 Schill, Dietmar W. (Fraunhofer IIS); Oehler, Frank: Huber, Johannes B. (Universität Erlan- Speitel, Martin: Untersuchungen zum statischen und gen): Verifizieren statt simulieren dynamischen Verhalten schneller On Hierarchical Signal Elektronik Nr. 12/1998, 47. Jahrg., Parallel-Analog-Digital-Umsetzer in Constellations for the Gaussian S. 86 – 89 AIGaAs-HEMT-Technologie Broadcast Channel Dissertation, Universität Erlangen- Proceedings of IEEE International Spinnler, Klaus: Nürnberg, 1998, 132 Seiten Conference on Telecommunications Neuheiten in der automatischen veröffentlicht in: Angewandte Elek- ICT 1998, June 21 – 25, 1998, Porto Oberflächeninspektion tronik, Band 5, Hrsg.: Heino Möller, Carras, Greece, Volume 1, pp. 34 – 38 Tagungsband zum Workshop »Industri- Angela Raguse-Fößel, Erlangen, 1998 elle Bildverarbeitung«, Erlangen, 1997 Schlicht, Michael; Meißl, Christian: Paulus, Dietrich (Universität Erlangen- Chipsatz zur Echtzeit-Generierung Sreenivas, Thippur V.; Dietz, Martin: Nürnberg); Wagner, Thomas von 3D-Graphik Improved AAC Performance (Fraunhofer IIS): ITG-Fachbericht 147, Mikroelektronik @ < 64 kbit/s Using VQ Farbbildverarbeitung für die Informationstechnik, Berlin, 104th Convention of Audio Enginee- Tagungsband zum 3. Workshop Farb- Offenbach, vde-Verlag, 1998, ring Society (AES), May 16 – 19, 1998, bildverarbeitung, 26. Sept. 1997, S. 291 – 295 Amsterdam, Netherlands, Preprint Erlangen, 135 Seiten Schmidt, Robert: Wagner, Thomas: Plankensteiner, Peter: LabVIEW und Transputer Intelligente Technologien zur Industrielle Objekterkennung mit in »LabVIEW – Programmiersprache Oberflächenprüfung intelligenter Kamera der 4. Generation«, Hrsg.: Rahman, Schulungsband des Nordrheinwest- Tagungsband zum Workshop »Industri- Pichlik, München, 1997, S. 375 – 438 fälischen Anwendersymposiums elle Bildverarbeitung«, Erlangen, 1997 »Aktuelle Entwicklungen und Realisie- Schramm, Ullrich: rungen der Bildverarbeitung« Popp, Harald: Automatische Sichtprüfung von Audio on the Internet Bohrungen und Rohren Wansch, Rainer: Studio Sound, Jan., 1998, p. 98 Tagungsband zum Workshop »Industri- Struktur, Aufbau und Modellierung elle Bildverarbeitung«, Erlangen, 1997 drahtloser Mikrosysteme Ronge, Karlheinz (Fraunhofer IIS); Tagungsband 6. Workshop, Methoden Krim, Nadim (CMP): Seitzer, Dieter: und Werkzeuge zum Entwurf von The needs of small and medium Between Basics and Business – Mikrosystemen, Hrsg.: R. Laur, sized companies in embedded Experiences in University W. John, W. Groß, Paderborn, 1997, systems Industry Collaboration accepted: Anni- S. 93 – 100 Proceedings of EMSEC 1997 »Advan- versary Booklet »25th Anniversary of ces in Information Technologies: The SEFI«, Sept., 1998 Wenzel, Thomas: Business Challenge«, Nov. 3 – 5, 1997, ISAR – Ein intelligentes System zur Florence, Italy, Hrsg.: IOS Press, Automatischen Röntgenprüfung Netherlands, 1998, pp. 103 – 110 Tagungsband zum Workshop »Industri- elle Bildverarbeitung«, Erlangen, 1997

122 Fraunhofer IIS-A Jahresbericht 1998 Wissenschaftliche Veröffentlichungen Scientific Publications

Wenzel, Thomas; Hanke, Randolf: Feske, Klaus; Mulka, Sven; Haase, Joachim; Schwarz, Peter: Fast image processing on die Koegst, Manfred; Elst, Günter: Modeling and Simulation of castings Technology-Driven FSM Heterogeneous Systems Proceedings of Anglo-German Confe- Partitioning Synthesis of Large Open Project Workshop on System rence on NDT Imaging and Signal Pro- Sequential Circuits Targeting Design Automation (SDA ’98) , cessing; edt. by: The British Institute of Lookup-Table Based FPGAs Dresden, 30. – 31. März 1998, Non-Destructive Testing, 1998 7th International Workshop on Field S. 103 – 110 Programmable Logic and Applications (FPL’97), London, Sept. 1 – 3, 1997 Haufe, Jürgen; Schwarz, Peter; Außenstelle Dresden Berndt, Thomas; Große, Jens: Fritsch, Christoph; Haufe, Jürgen: Accelerated Logic Simulation by Anton, Mario; Mammen, Heinz-Theo; HW/SW-Covalidation of Using Prototype Boards Haase, Joachim; Bechtold, Stephan; Telecommunication Systems in an Design, Automation and Test in Europe Laur, Rainer: Industrial Environment (DATE ’98), Paris, 23. – 26. Febr. 1998, Verfahren zur Vereinheitlichung Open Project Workshop on System S. 183 – 189 (Designer Track) und Transformation von Modell- Design Automation (SDA ’98), Dres- beschreibungen den, 30. – 31. März 1998, S. 81 – 88 Haufe, Jürgen; Berndt, Thomas; Proc. 11. Symposium Simulations- Große, Jens: technik ASIM97, Dortmund, Nov. 1997, Garte, Dieter: Nutzung von Prototype-Boards bei Vieweg 1997, S. 191 – 200 VHDL-Modelle von Petri-Netzen der VHDL-Simulation für Simulation und Synthese Proc. 5. Design&Elektronik Entwickler- Anton, Mario; Haase, Joachim: (TASIM’97), 11. Symposium forum Programmierbare Logik, Mün- Einheitliche Modellschnittstelle für Simulationstechnik, Dortmund, 11. – chen, 23. Juni 1998, S. 24 – 33 Netzwerk- und Verhaltensmodelle 14. Nov. 1997 Proc. 6. Workshop »Methoden und Holubek, Andreas: Werkzeuge zum Entwurf von Mikro- Garte, Dieter; Feske, Klaus; Verteilte Applikationen mit RMI systemen«, Paderborn, Dez. 1997, Rülke, Steffen: Erste Deutsche Entwickler-Konferenz S. 113 – 122 Support to Enhance Efficiency in für Borland Delphi, Borland C++, C++ RTL Design Builder and Borland JBuilder, Frank- Donath, Ulrich; Hartenstein, Detlev; Proc. of the 7th Annual Synopsys furt/Main, 29. Sept. – 1. Okt. 1997 Kabitzsch, Klaus; Schwarz, Peter: European User Group Conference Simulationsunterstützung für den (SNUG Europe ’98), Paris, Febr. 26 – 27 Kabitzsch, Klaus; Hartenstein, Detlev; Entwurf von Feldbussystemen 1998, Paper 11, Session 4.1 Donath, Ulrich: Proc. Feldbustagung FET’97, Wien, Softwaretest vernetzter Echtzeit- Okt. 1997, Springer, Wien, 1997, Haase, Joachim; Reitz, Sven; systeme S. 263 – 270 Wünsche, Stefan; Schwarz, Peter; Proc. Feldbustagung FET ’97, Wien, Becker, Ulrich; Lorenz, Gunar; Okt. 1997, Springer, Wien, 1997, Donath, Ulrich; Schwarz, Peter: Neul, Reinhard: S. 271 – 278 Beschreibungsmittel VHDL Netzwerk- und Verhaltens- In: Theorie Ereignis-diskreter Systeme modellierung eines mikromecha- Klein, Andreas; Huck, Erich; Oldenburg, München, 1998, S. 35 – 41 nischen Beschleunigungssensors Gerlach, Gerald; Schwarz, Peter: Proc. 6. Workshop »Methoden und Verhaltens- und strukturorientierte Döring, Günther; Hallbauer, Georg; Werkzeuge zum Entwurf von Mikro- Modellierung einer Mikroejektions- Haiduk, Frank: systemen«, Paderborn, Dezember pumpe ATM-Baugruppentest mit univer- 1997, S. 23 – 30 3. Fachtagung Mikrosystemtechnik - sellem Logikanalysesystem Mikromechanik & Mikroelektronik, radio fernsehen elektronik, 47, 1998 Chemnitz, Okt. 1997, S. 50 – 59

Fraunhofer IIS-A Jahresbericht 1998 123 Wissenschaftliche Veröffentlichungen Scientific Publications

Koegst, Manfred; Franke, Günter; Koegst, Manfred; Franke, Günter; Leitner, Thomas: Rülke, Steffen; Feske, Klaus: Feske, Klaus; Rülke, Steffen: Multi-Simulator-Modelling Using an Low Power Design of FSMs by Verringerung der Leistungs- Object-Oriented Approach State Assignment and Disabling aufnahme in sequentiellen Proc. EDS ’98 (5th Electronic Devices Self-Loops Schaltungen durch Vorlogik und and Systems International Conference), 23rd Euromicro Conference zweistufige Zustandscodierung Brno, 11. – 12. Juni 1998, (EUROMICRO ’97), Budapest, GI/ITG/GMMM Workshop, S. 117 – 121 Sept. 1 – 4, 1997 Heinz Nixdorf Institut, Paderborn, 9. – 11. März 1998, S. 30 – 37 Leitner, Thomas: Koegst, Manfred; Franke, Günter; Electro-Thermal Simulation Using a Rülke, Steffen; Feske, Klaus: Koegst, Manfred; Franke, Günter; Circuit Simulator and a Modified A Strategy for Low Power Feske, Klaus; Rülke, Steffen: SPICE3 Semiconductor Model FSM-Design by Reducing Switching Power Reduction by Hierarchical Library Activity State Assignment Proc. MIXDES ’98 (5th International 7th International Workshop Power and Workshop on System Design Workshop »Mixed Design of Integrated Timing Modeling, Optimization and Automation (SDA’98), Dresden, Circuits and Systems«), Lodz, Simulation (PATMOS ’97) Louvain-la- 30. – 31. March, 1998, pp. 37 – 44 18. – 20. Juni 1998, S. 189 – 194 Neuve, Sept. 8 – 10, 1997 Koegst, Manfred; Rülke, Steffen; Leitner, Thomas: Koegst, Manfred; Franke, Günter; Schönherr, Jens; Gulbins, Matthias; A new approach for semiconductor Rülke, Steffen; Feske, Klaus: Schreiber, Ingo; Fordran, Eva; models basing on SPICE model Low Power FSM-Design by Straube, Bernd: equations Minimizing Switching Activity A Reuse Concept with Verification Proc. ECS ’97, Bratislava, Sept. 1997, International Symposium on Signal, Aspects and Requirements S. 119 – 123 Circuits & Systems (SCS ’97), Iasi, Workshop on System Design Oct. 2 – 3, 1997 Automation (SDA’98), Dresden, Neul, Reinhard; Becker, Ulrich; 30. – 31. March, 1998, pp. 75 – 80 Lorenz, Gunar; Schwarz, Peter; Koegst, Manfred; Garte, Dieter; Haase, Joachim; Wünsche, Stefan: Conradi, Peter; Wahl, Michael: Koegst, Manfred; Franke, Günter; A Modeling Approach to Analysis and Classification of Rülke, Steffen; Feske, Klaus: Include Mechanical Microsystem Reuse Strategies and Tasks for the Multi-Criterial State Assignment Components into the System Circuit Design for Low Power FSM Design Simulation Int. Workshop on Logic and 24rd Euromicro Conference Design, Automation and Test in Europe Architecture Synthesis, Grenoble, (EUROMICRO ’98), Västerås, Sweden, (DATE ’98), Paris, 23. – 26. Febr. 1998, Dec. 6 – 18, 1997, pp. 61 – 70 Aug. 25 – 27, 1998 S. 510 – 517

Koegst, Manfred; Conradi, Peter; Knöchel, Uwe; Tannert, Ulrich; Nowottne, Hans-Joachim; Garte, Dieter; Wahl, Michael: Haufe, Jürgen; Schwarz, Peter: Tümpfel, Lothar (Deutsche Telekom A Systematic Analysis of Verifikation nachrichtentechnischer Berkom): Reuse Strategies for Design of Systeme mit Systemsimulation und DAB collection system based on the Electronic Circuits HW/SW-Cosimulation STI standard Design, Automation and Test in Europe GI/ITG/GME Workshop, Paderborn, WorldDAB Newsletter, June 1998 Conference, Paris, Febr. 23 – 26, 1998, 9. – 11. März 1998, HNI-Verlags- pp. 292 – 296 schriftenreihe, Bd. 36, S. 175 – 184 Parodat, Sandra: MARABU – Ein Werkzeug zur Kropf, Thomas; Gerlach, Joachim; Approximation nichtlinearer Kenn- Haufe, Jürgen; Kortke, Mathias; linien mit radialen Basisfunktionen Weiß, Matthias: Proc. 6. Workshop „Methoden und Methodischer HW/SW-Entwurf des Werkzeuge zum Entwurf von Mikro- GSM Sprachtranscodec-Algorithmus systemen“, Paderborn, Dez. 1997, Informationstechnik und Technische S. 49 – 58 Informatik it+ti, 1998 (im Druck)

124 Fraunhofer IIS-A Jahresbericht 1998 Wissenschaftliche Veröffentlichungen Scientific Publications

Peters, Dagmar; Bechtold, Stephan; Straube, Bernd; Vermeiren, Wolfgang; Klaus, Peter: Schneider, Peter; Wansch, Rainer: Müller, Bert: Willkommen im ECR-Zeitalter – Konzept und erste Ergebnisse der Using an Analog Fault Simulator for logistischer Quantensprung für die Evaluierung von Simulatoren für die Microsystem Fault Simulation Konsumgüterwirtschaft Analyse von Mikrosystemen 4th IEEE International Mixed Signal Tagungsband – 2. Wissenschafts- Proc. 6. Workshop »Methoden und Testing Workshop, The Hague, symposium der DLA, Bremen, 1997, Werkzeuge zum Entwurf von Mikro- June 8 – 11, 1998 S. 7 – 15 systemen«, Paderborn, Dez. 1997, S. 159 – 164 Klaus, Peter: Anwendungszentrum Nürnberg Logistik als Weltsicht Schreiber, Ingo; Schönherr, Jens; Handbuch der Logistik Fordran, Eva; Schneider, Klaus; Eisele, Axel: 1998 (im Druck) Straube, Bernd: Fachtagung zum Thema Citylogistik Kontrollfluß-Verifikation von Distribution, 1-2 Klaus, Peter: Algorithmen mittels Modellprüfung 1997, S. LS 15 – LS 16 Efficient Consumer Response (ECR) Gemeinsamer Workshop der Lexikon der Logistik GI/ITG/GME Fachgruppen Methoden Klaus, Peter; 1998 (im Druck) des Entwurfs und der Verifikation von Tucher, Friedrich E. Frhr.; digitaler Schaltungen und Systeme & Lubecki, Nicole: Klaus, Peter: Beschreibungssprachen und Model- Benchmarkingstudie Distributions- Marketing für Transportdienst- lierung von Schaltungen und Syste- lager leistungen men, Paderborn, 9. – 11. März 1998 Nürnberger Benchmarking-Reihe Handbuch des Dienstleistungs- Band I, Fraunhofer Anwendungszen- marketings, Stuttgart, 1998 Schwarz, Peter; Haufe, Jürgen; trum für Verkehrslogistik und Kommu- Große, Jens: nikationstechnik (Hrsg.), Nürnberg, Müller-Steinfahrt, Ulrich: Beschleunigung der Logiksimulation 1996 Top 100 der Logistik macht die mit Low-Cost-Emulatoren ISBN: 3-8167-4640-3 Szene transparent Proc. 11. Symposium Simulationstech- DVZ Nr. 150, 16. Dez. 1997 nik ASIM ’97, Dortmund, Nov. 1997, Klaus, Peter; Müller-Steinfahrt, Ulrich: Vieweg, 1997, S. 249 – 254 Die TOP 100 der Logistik Müller-Steinfahrt, Ulrich: Eine GVB-Studie zu Marktsegmenten, Von der Supply Chain zu Cyber Straube, Bernd; Vermeiren, Wolfgang; Marktgrößen und Marktführern in der Logistics Namyslo, Udo: deutschen Logistik-Dienstleistungs- Logistik heute 12/97 On Problems with Analog wirtschaft GVB e.V., Hamburg, 1997 Fault Simulation Using Behavioural Müller-Steinfahrt, Ulrich: Models Klaus, Peter: Mit Verladern und Handeln eine 10. ITG/GI/GMM Workshop »Testme- Fuhrpark Logistikkultur entwicklen thoden und Zuverlässigkeit von Schal- Vahlens Großes Logistiklexikon, DVZ Nr. 157, 15. Nov. 1997 tungen und Systemen«, Herrenberg/ München, 1997, S. 315 – 318 Stuttgart, 1. – 3. März 1998 Müller-Steinfahrt, Ulrich: Klaus, Peter: Logistik der Zukunft Straube, Bernd; Schönherr, Jens; Fuhrparkmanagement KFZ-Anzeiger, 4. Dez. 1997 Schreiber, Ingo; Fordran, Eva: Vahlens Großes Logistiklexikon, An Introduction to Formal München, 1997, S. 320 – 322 Müller-Steinfahrt; Klaus, Peter: Verification Konzentrationstendenzen prägen Summerschool (Cursos de Verano), den Markt der Logistik-Dienstleister Almeria, June 30 – July 4, 1997 Blick d. die Wirtschaft, 19. März 1998

Fraunhofer IIS-A Jahresbericht 1998 125 Vorträge Presentations

Müller-Steinfahrt, Ulrich; Klaus, Peter: Eckhardt, Dietrich H.: Harter Wettbewerb fordert von Vorträge Weiterbildung – Lebenslanges Logistikanbietern den Wandel zu Presentations Lernen WB-LLL Dienstleistern Konkretisierte Ideenskizze für ein Frankfurter Allgemeine Zeitung (FAZ), Fraunhofer IIS BMBF-Leitprojekt zum Bereich »Nut- 11. März 1998 zung des weltweit verfügbaren Wis- Badri, Sabah (Fraunhofer IIS); sens für Ausbildung, Weiterbildung Otto, Andreas: Hoeher, Peter (DLR): und Innovationsprozesse«, BMBF Bonn, Werkverkehr mit Bedacht vergeben On the Timing Sensitivity of 28. Febr. 1998, Bonn DVZ, Nr. 125, 12. Sept. 1997 Symbol-Spaced Trellis-Based Equalizers applied to Frequency- Eckhardt, Dietrich H.: Otto, Andreas: Selective Fading Channels Weiterbildung – Lebenslanges Der Markt ist in Bewegung geraten IEEE CTMC 1998, Nov. 8 – 12, 1998, Lernen WB-LLL DVZ, Nr. 122, 11. Okt. 1997 Sydney, Australia Konkretisierte Ideenskizze für ein BMBF-Leitprojekt zum Bereich »Nut- Pflaum, Alexander; Klaus, Peter: Brandenburg, Karlheinz: zung des weltweit verfügbaren Wis- Technological Advances in Supply Advanced Audio Coding for Digital sens für Ausbildung, Weiterbildung Chain Integration: Innovative Uses Sound Broadcasting und Innovationsprozesse«, BMBF-Jury of Mobile Data Storage Devices and 1998 NAB Broadcast Engineering Bonn, 8. Mai 1998, Bonn Transponder Technology in less- Conference, Apr. 4 – 9, 1998, than-truckload Systems Las Vegas, USA Eckhardt, Dietrich H.; Seitzer, Dieter: Proceedings of the 3rd International Weiterbildung – Lebenslanges Symposium on Logistics, Padua / Italy Brandenburg, Karlheinz Lernen WB-LLL 1997 (Fraunhofer IIS); Thomas Sikora Ideenskizze im Ideenwettbewerb (Heinrich-Hertz Institut): für Leitprojekte, BMBF Bonn, von Tucher, Friedrich W. Frhr.; MPEG-4 (Tutorial) 23. Mai 1997, Bonn Lubecki, Nicole: IEEE International Conference on Die Benchmarking-Idee setzt Acoustics, Speech & Signal Processing, Eckhardt, Dietrich H.: sich auch in Logistik, Verkehr und May 11, 1998, Seattle, Washington, Weiterbildung – Lebenslanges Transport immer stärker durch – USA Lernen WB-LLL Offenheit und Mut zum Vergleich Ideenskizze für ein BMBF-Leitprojekt, gefordert Brandenburg, Karlheinz: Präsentation im Rahmen des Forums DVZ, Nr. 68, 7. Juni 1997, S. 67f. MPEG-4 Audio: What is it all about »Lernen mit Multimedia in der Wis- AES 104th Convention, RAI sensgesellschaft« »Wissen der Welt von Tucher, Friedrich W. Frhr.: Conference and Exhibition Centre, kreativ nutzen – Innovationen initiie- Benchmarking ist der erste Schritt May 16 – 19, 1998, Amsterdam, ren« (Leitprojekte des BMBF zur zum lernenden Unternehmen Netherland Wissensorganisation), 16. Okt. 1997, Blick durch die Wirtschaft, 49. Frankfurter Buchmesse, Frankfurt 15. Jan. 1998, S. 4 Brandenburg, Karlheinz: am Main MPEG-2 Advanced Audio Coding: von Tucher, Friedrich W. Frhr.: Overview and Applications Gerhäuser, Heinz: Fluglinien haben bei Autorennen AES 103rd Convention, Sept. 26, Darstellung des Fraunhofer IIS-A Boxenstops abgeschaut 1997, New York, USA Förderkreis Mikroelektronik, 27. Jan. Blick durch die Wirtschaft, 1998, Erlangen 15. Jan. 1998, S. 4

Wolf, Michael; Feige, Dieter: Tourenplanung: Szenariotechnik optimiert Disposition Logistik heute 5/98

126 Fraunhofer IIS-A Jahresbericht 1998 Vorträge Presentations

Gerhäuser, Heinz: Gerhäuser, Heinz: Korte, Olaf: Multimedianutzung unabhängig Evaluation zur systematischen Multimedia Server für Datendienste vom Festnetz: Erwartungen und Entwicklung der Kompetenzen und im digitalen Rundfunk Perspektiven Geschäftsfelder Workshop »Digitales Radio« Online 1998, 21. Europäische Con- Ergebnisse, Anregungen für die 9. – 10. Okt. 1997, Technische Univer- gressmesse für Technische Kommuni- Zukunft sität Ilmenau kation, Congress II ATM-Evolution der Führungskräfte-Seminar, 18. Juni 1998, Telekommunikation, 16. – 19. Febr. Karlsruhe Lang, Peter: 1998, Düsseldorf Automated Visual Inspection of Gerhäuser, Heinz: Transparent Pipes Gerhäuser, Heinz: Geschäftsbericht 1998 des 5. ABW Workshop »Optische 3D-Form- Das Technologie-Audit als In- Fraunhofer-Instituts für Integrierte erfassung«, 20. Jan. 1998, Esslingen strument der strategischen Instituts- Schaltungen, Bereich Angewandte planung – Erfahrungen des IIS-A mit Elektronik IIS-A und der Fraunhofer- Lang, Peter: der Pilotanwendung Arbeitsgruppe für Drahtlose Multi- Image Rectification for Texture Ana- Institutsleitertagung, 27. März 1998, media- und Telekommunikations- lysis of Free Form Surfaces without Gut Ising am Chiemsee technik ADTM Analytic Surface Description Kuratoriumssitzung des Fraunhofer- Herbsttagung des Graduiertenkollegs Gerhäuser, Heinz: Instituts für Integrierte Schaltungen »3D-Bildanalyse und -synthese«, Moderne Kommunikationstechnik IIS-A, 9. Okt. 1997, Erlangen 17. – 18. Nov. 1997, Erlangen in Wirtschaft, Verkehr und Logistik Jubiläumsveranstaltung zum dreijähri- Gerhäuser, Heinz: Neubauer, Christian; Herre, Jürgen; gen Bestehen des Fraunhofer-Anwen- Das IIS-A, Übersicht, Brandenburg, Karlheinz: dungszentrums für Verkehrslogistik Kernkompetenzen, Projekte Continuous Steganographic Data und Kommunikationstechnik, 2. Apr. Beiratssitzung im Fraunhofer-Verbund Transmission Using Uncompressed 1998, Nürnberg Mikroelektronik, 21. Okt. 1997 Audio 2nd International Workshop on Infor- Gerhäuser, Heinz: Gerhäuser, Heinz: mation Hiding, Apr. 15 – 17, 1998, Informationsinhalte aus der Luft Drahtlose Multimediakommuni- Portland, Oregon, USA oder über die Leitung? kation zu handlichen batteriebetrie- Wie wird sich der Zugang zu elek- benen Endgeräten – Überblick und Neubauer, Christian; Herre, Jürgen: tronischen Medien entwickeln? Trends Digital Watermarking and its Vortrag vor der Berufungskommission VDE-Kongreß 1998, GMM Fach- Influence on Audio Quality »Elektronische Medientechnik«, tagung »Mobil mit Mikroelektronik AES 105th Convention, Sept. 26 – 29, Technische Universität Ilmenau, und Mikrosystemtechnik«, 1998, San Francisco, USA 21. Apr. 1998, Ilmenau 20. – 22. Okt. 1998, Stuttgart Rogalsky, Ingo: Gerhäuser, Heinz: Gerhäuser, Heinz: L-Band Gapfiller für digitalen Telekommunikationstechnik – ein Präsentation des Projektbeitrags Rundfunk breites Spektrum für FuE Kompetenz Initiative Sitzung »Medizin, Workshop »Digitales Radio«, Vortrag anläßlich des Besuchs vom Pharma, Gesundheit«, Industrie- und 9. – 10. Okt. 1997, Technische Univer- Institut für Diagnostische Radiologie, Handelskammer Nürnberg, sität Ilmenau Institut für Klinische und Molekulare 2. Nov. 1997, Nürnberg Virologie und Pathologisch-anatomi- Ronge, Karlheinz: sches Institut, 4. Mai 1998, Erlangen Gerhäuser, Heinz: Using SimExpress for Design Cycle Erfahrungsbericht Telearbeit Acceleration – Vortrag vor dem Nürnberger Basics – Selection Criteria – Services Personalleiterkreis im Arbeitsamt Meta Systems Summit, Apr. 8, 1998, Nürnberg, 19. Nov. 1997, Nürnberg Paris, France

Fraunhofer IIS-A Jahresbericht 1998 127 Vorträge Presentations

Ronge, Karlheinz: Schreck, Oliver; Schramm, Ullrich; Wagner, Thomas; Küblbeck, Christian; Using IKOS NSIM for Verification of Spinnler, Klaus; Wenzel, Thomas: Stransky, Peter: ASICs in a Security System Automatisierung in der technischen Automatische Optimierung der IKOS Road Show, Dec. 4, 1997, Endoskopie Merkmalsauswahl bei Texturklassi- Milano, Italy Anwendersymposium »Aktuelle Ent- fikationsproblemen wicklungen und Realisierungen der Anwendersymposium »Aktuelle Ronge, Karlheinz: Bildverarbeitung«, 11. – 12. Sept. Entwicklungen und Realisierungen der Ways to Speed up and Improve the 1997, Aachen Bildverarbeitung«, Verification Process 11. – 12. Sept. 1997, Aachen IKOS Road Show, Dec. 4, 1997, Seitzer, Dieter: Milano, Italy Research, Development and Wansch, Rainer: Technology Transfer by Fraunhofer Drahtlose Mikrosysteme Sauerer, Josef: Institute for Integrated Circuits Vortrag im Rahmen der Vorlesung ASICs, Technologies and Arab Academy for Science and »Verkehrskommunikation«, 8. Mai Applications Technology, 18. – 19. Nov. 1997, 1998, Fachhochschule Zwickau CEIT San Sebastian, June 22, 1998, Alexandria, Egypt San Sebastian, Spain Weber, Norbert: Seitzer, Dieter: Integrierte Sensoren in Standard- Sauerer, Josef: The German Higher Engineering Technologien EUROPRACTICE ASIC Service – Small Education Systems – Overview, Veranstaltungsreihe »Mikrosystem- Volume Activities Comparisons technik – Modewort oder Zukunfts- EUROPRACTICE Review Meeting, Arab Academy for Science and chance?«, Industrie- und Handelskam- IMEC Brussels, June 24, 1998, Brussels, Technology, 18. – 19. Nov. 1997, mer Heilbronn, 8. Juli 1998, Heilbronn Belgium Alexandria, Egypt

Sauerer, Josef: Ulrich, Rainer: Außenstelle Dresden EUROPRACTICE ASIC Service – Small Kundennotwendige Voraussetzun- Volume Activities gen für die Gründung von Tele- Döring, Günther: EUROPRACTICE Review Meeting, zentren FPGA-Entwurf eines TWI Cambridge, Nov. 12, 1997, Symposium »Telearbeit außerhalb der ATM-622-Mbps-Interfaces Cambridge, United Kingdom Ballungsgebiete«, Sternenfels Dresdner Arbeitstagung Schaltungs- und Systementwurf (DASS ’98), Seitzer, Dieter; Eckhardt, Dietrich H.: Wagner, Thomas: Dresden, 26. Mai 1998 Weiterbildung – Lebenslanges Texturanalyse für industrielle Lernen WB-LLL Oberflächenprüfaufgaben Franke, Günter; Koegst, Manfred; Adapt-Konferenz »Implementierung Anwendersymposium »Aktuelle Rülke, Steffen: von online-Lernprozessen im Betrieb«, Entwicklungen und Realisierungen der Low-Power-Entwurf von 16. März 1998, Nürnberg Bildverarbeitung«, Automaten 11. – 12. Sept. 1997, Aachen 45. Wissenschaftliches Seminar, HTW, Schmidt, Robert: Dresden, Fachbereich Elektrotechnik, Aktuelle Tendenzen der Tele- Wagner, Thomas: 19. Mai 1998 kommunikation A Benchmark for Texture Analysis Vortrag im Rahmen der Tagung der Algorithms Galetzka, Michael; Engelmann, Frieder: Bayerischen Akademie für Verwal- Texturworkshop, 13. Mai 1998, Bonn Entwurf eines Hardware-Software- tungsmanagement, 11. März 1998, Systems zur fehlertolerierenden Gunzenhausen (Mfr.) Wagner, Thomas: Datenübertragung Benchmarking von Textur- Dresdner Arbeitstagung Schaltungs- Schmidt, Robert: analyseverfahren und Systementwurf (DASS ’98), Erfahrungen mit dem Technologie- Vortrag an der Universität Karlsruhe, Dresden, 26. Mai 1998 Audit am Fraunhofer IIS-A 28. Mai 1998 Vortrag vor dem Leitungskreis des Fraunhofer IPK, 20. Juli 1998, Berlin

128 Fraunhofer IIS-A Jahresbericht 1998 Vorträge Presentations

Haufe, Jürgen; Schwarz, Peter: Schwarz, Peter: Feige, Dieter; Klaus, Peter: Simulation beim Entwurf von Ein verallgemeinerter The Nürnberg Transport Network HW/SW-Systemen Mehrpolansatz zur Modellierung Design Toolset – Decision Support GI/ITG/GMM-Diskussionssitzung mechatronischer Systeme Software Tools for the Optimization »Heterogene Systeme«, Ilmenau, Workshop »Rechnergestützte of LTL- and Parcel-Service Networks 7. Okt. 1997 Modellbildung dynamischer Systeme«, and for Multi-Location Shipper Technische Universität Darmstadt - Inbound and Outbound Freight Rülke, Steffen: SFB 241 (IMES), 29. Okt. 1997 Consolidation Tasks Unterstützung des RTL-Designs in Vorlesungsreihe am M.I.T Cambridge, der Synopsys-Umgebung Schwarz, Peter: MA, USA, Apr. 24, 1997 Workshop Bosch-Synopsys-FhG, Modellierung und Simulation Reutlingen, 14. Jan. 1998 heterogener Systeme Feige, Dieter: TEP-Institutskolloquium, Technische Das Nürnberger Toolset für kom- Rülke, Steffen; Feske, Klaus; Universität München, 15. Dez. 1997 plexe Transport-Management und Garte, Dieter; Krebs, Alexander: -Planungsaufgaben RTL-Design in der Schwarz, Peter: Symposium Planen für beherrschbare Synopsys-Umgebung Simulation heterogener Systeme Transport- und Verkehrsflüsse, Fürth, Dresdner Arbeitstagung Schaltungs- der Nachrichten- und Mikrosystem- 5. Juni 1997 und Systementwurf (DASS ’98), technik Dresden, 26. Mai 1998 Universität der Bundeswehr, Hamburg, Feige, Dieter; Klaus, Peter: 4. Mai 1998 The Integration of Truckload (TL) Rülke, Steffen: and Less-than-Truckload (LTL) Konzeption für die VHDL-Coding- Schwarz, Peter; Haufe, Jürgen; Freight Movements as a Network Style-Analyse Berndt, Thomas; Große, Jens: Optimization Problem Workshop Bosch-Synopsys-FhG, Cosimulation von hochkomplexen 7th International Special Conference Reutlingen, 14. Jan. 1998 HW/SW-Systemen of IFORS on »Information systems in Kolloquium des DFG-Schwerpunkt- logistics and transportation« (SPC-7), Rülke, Steffen; Woithe, Stefan: programms »System- und Schaltungs- Göteborg, Schweden, June 16, 1997 A Conception for Reuse-Oriented technik für hochgradige Parallelver- Coding Style Analysis of VHDL arbeitung«, Karlsruhe, 8. – 9. Juli 1998 Klaus, Peter; Stein, Andreas; 2nd EURIPIDES Workshop, Paris, von Tucher, Friedrich W. Frhr.: Febr. 26, 1998 Benchmarking – ein Management- Anwendungszentrum Nürnberg Tool für die Logistik? Schreiber, Ingo; Schönherr, Jens; Auftaktveranstaltung Benchmarking- Fordran, Eva; Straube, Bernd: Eisele, Axel: Arbeitskreis Transport, Verkehr, Logistik Hazard Checking of a Processor Citylogistik ISOLDE Frankfurt am Main, 11. Sept. 1997 Pipeline Stadt Münster, 16. Jan. 1997 7th BELSIGN Workshop, Enschede, Klaus, Peter; Stein, Andreas; May 6 – 8, 1998 Eisele, Axel: von Tucher, Friedrich W. Frhr.: Citylogistik und Citymarketing Willkommen im ECR-Zeitalter – Schwarz, Peter: Projekt ISOLDE in Nürnberg Neue Ansätze für die Konsum- Modellierung und Vorstellung des Konzeptes vor Dele- güterwirtschaft? Simulatorkopplung für die gation aus Chinas Region Shenzhen Exel-Kundenforum, Dortmund, Simulation heterogener Systeme Industrie- und Handelskammer Nürn- 26. Sept. 1996 GI/ITG/GMM-Diskussionssitzung berg, 10. Juni 1997 »Heterogene Systeme«, Ilmenau, Klaus, Peter; Stein, Andreas; 7. Okt. 1997 Eisele, Axel: Citylogistik und Citymarketing mit ISOLDE DGfL und GVB-Veranstaltung »Logistik in der Stadt«, Hannover, 1. Okt. 1996

Fraunhofer IIS-A Jahresbericht 1998 129 Vorträge Presentations

Klaus, Peter: Lubecki, Nicole: Müller-Steinfahrt, Ulrich: Grenzen der Planung des Manage- Benchmarkingstudie Distributions- Aktuelle Entwicklungen und Trends ments in Transportfragen lager in der Logistik und Management Symposium »Planen für beherrschbare Vortrag für die 56. Unternehmer- Siemens Logistik Führungskräfte- Transport- und Verkehrsflüsse«, Fürth, tagung der ERFA-Gruppe »Großbetrie- seminar, Feldafing, 12. Nov. 1998 6. Juni 1997 be I«, Würzburg, 5. Nov. 1996 Müller-Steinfahrt, Ulrich: Klaus, Peter; Stein, Andreas; Lubecki, Nicole; BÜRGERmobil/ STARmobil – von Tucher, Friedrich W. Frhr.: von Tucher, Friedrich W. Frhr.; Modellversuch zu innovativen Mehrwert durch Dienstleistung Updike, Dorothea: Formen des ÖPNV Exel-Kunden-Forum, Dortmund, ECR in Deutschland – Status Quo Verkehrs- und Bauausschuß Landkreis 26. Sept. 1996 und Quo vadis? Forchheim, Forchheim, 27. Mai 1998 Frankfurt am Main, 20. Nov. 1996 Klaus, Peter: Müller-Steinfahrt, Ulrich; Benchmarking im Transportsektor: Müller-Steinfahrt, Ulrich: Otto, Andreas: Anwendungsmöglichkeiten, Erfah- Konvergenz von Prozeß- Der Markt für temperaturgeführte rungen, Grenzen management und Logistik Logistik Industrie- und Handelskammer für Siemens Prozeßorganisatorentraining, Verband deutscher Kühlspediteure, Augsburg und Schwaben, München, 21. Apr. 1998, 14. Juli 1998 Hamburg, 29. Mai 1998 »Benchmarking im Transportgewerbe: Bad Aibling, 16. Juni 1998 Orientierung am Klassenbesten«, Otto, Andreas: Augsburg, 25. Okt. 1996 Müller-Steinfahrt, Ulrich: Werkverkehr. Kostensenkung LEAP – Logistische Analyse von durch intelligentes Outsourcing Klaus, Peter; Stein, Andreas; Prozeßnetzen: Der Prozeß der Deutsche Gesellschaft für Logistik, von Tucher, Friedrich W. Frhr.: Prozeßrationalisierung Nürnberg, 14. Okt. 1997 Das Nürnberger Benchmarking- Siemens Prozeßorganisatorentraining- Modell Methodenseminar, Pommersfelden, Pflaum, Alexander: Logistik-Arbeitskreis der Hema, 12. Febr. 1998 Der elektronische Frachtbrief – Auf Bielefeld, 14. Mai 1997 dem Weg zur papierlosen Spedition Müller-Steinfahrt, Ulrich: Symposium »Internet und Logistik«, Lubecki, Nicole; Stein, Andreas: Prozeßorientiertes Management Kloster Banz, Okt. 1996 Benchmarking und Logistik: Ein Blick zurück – ein Deutsche Post AG, Bonn, 12. Mai 1997 Blick voraus Pflaum, Alexander; Klaus, Peter: Siemens – Prozeßorganisatoren- Technological Advances in Supply Lubecki, Nicole; Stein, Andreas; training- Methodenseminar, Pommers- Chain Integration: Innovative Uses von Tucher, Friedrich W. Frhr.: felden, 13. Febr. 1998 of Mobile Data Storage Devices and Logistik-Benchmarking Transponder Technology in less- Eurocargo 1997, 9. Europäischer Müller-Steinfahrt, Ulrich: than-truckload Systems Transport Kongreß, Stuttgart, Teamorientierte Methode zur 3rd International Symposium on 6. März 1997 Identifikation und Bewertung Logistics, Padua/Italien, July 1997 unternehmerischer Abläufe Lubecki, Nicole: Hausmesse des Anwendungszentrums Pflaum, Alexander: Benchmarkingpraxis I: Ergebnisse für Verkehrslogistik und Kommunika- Internet als Erfolgsfaktor in der einer Studie von Distributionslager- tionstechnik, Nürnberg, 2. Apr. 1998 Logistik, Vorwärts durch Innova- prozessen tionen Industrie- und Handelskammer für Müller-Steinfahrt, Ulrich: IBM-Fachtagung für Transport und Augsburg und Schwaben, Vorlesung Industrielle Logistik Logistik, Köln, Sept. 1997 »Benchmarking im Transportgewerbe: Sommersemster 1998, Fachhoch- Orientierung am Klassenbesten«, schule Aschaffenburg Augsburg, 25. Okt. 1996

130 Fraunhofer IIS-A Jahresbericht 1998 Vorträge Presentations

Stein, Andreas: Stein, Andreas; Stein, Andreas: Benchmarkingstudie von Tucher, Friedrich W. Frhr.: Benchmarking – von anderen lernen Stückgutumschlag Der ECR-Trend und seine Aus- KFZ-Zuliefernetzwerk, Region Nürn- Auftaktveranstaltung Benchmarking- wirkungen auf das Verhältnis berg, Nürnberg, 9. Juli 1997 Arbeitskreis Transport, Verkehr, Logi- Verlader-Dienstleister stik, Frankfurt am Main, 11. Sept. 1997 Nedlloyd-Unitrans Kundenforum, von Tucher, Friedrich W. Frhr.: Nürnberg, 25. Apr. 1997 Benchmarkingstudie Stein, Andreas: Distributionslager Die Vision der Logistik-Partner- Stein, Andreas: Auftaktveranstaltung Benchmarking- schaft – Symbiotische Beziehungen Outsourcing in der Logistik Arbeitskreis Transport, Verkehr, Logi- zwischen Verladern und Dienstlei- RKW-Arbeitskreis Logistik, Kelsterbach, stik, Frankfurt am Main, 11. Sept. 1997 stern 16. Apr. 1997 Exel-Kundenforum, Dortmund, von Tucher, Friedrich W. Frhr.: 26. Sept. 1996 Stein, Andreas: Status Quo von ECR in Deutschland Jenseits von Tourenplanung und Deutsche Logistik Akademie Stein, Andreas: Ladungsoptimierung – die ISOLDE- 2. Wissenschaftssymposium, Bremen, Das Nürnberger Citylogistikprojekt Erfahrungen in der City-Logistik 15. Jan. 1997 ISOLDE – Idee und Status Symposium »Planen für beherrschbare Industrie- und Handelskammer Transport- und Verkehrsflüsse«, Fürth, von Tucher, Friedrich W. Frhr.: Bremen, Bremen, 23. Nov. 1996 6. Juni 1997 Benchmarking in der Speditions- branche Stein, Andreas: Stein, Andreas: Schweizer Spediteur Verband (SSV), Die Rolle der KEP-Dienste beim Zwischen Umschlagsplatz und Basel, 11. März 1997 Nürnberger City-Logistik- und City- Tor zum Osten – aktuelle Verkehrs- Marketing-Projekt ISOLDE konzepte für Nürnberg Symposium Telematik für die Logistik, Mitgliederversammlung des Bayeri- Dortmund, 5. Dez. 1996 schen Landesverbandes der Spediteure, Ortsgruppe Nürnberg, Nürnberg, Stein, Andreas: 9. Juni 1997 Citylogistik der dritten Generation – zum aktuellen Stand des Pilot- Stein, Andreas: projekts ISOLDE Nürnberg Kontraktlogistik – Markt der Arbeitskreis Logistik des Marken- Zukunft artikelverbandes, Frankfurt am Main, Fachveranstaltung des Fachverbands 5. Febr. 1997 Spedition und Logistik Nordrhein, Düsseldorf, 17. Juni 1997 Stein, Andreas; Lubecki, Nicole; von Tucher, Friedrich W. Frhr.: Stein, Andreas: Logistik-Benchmarking Der Heimlieferdienst zwischen ECR, Eurocargo 1997, Stuttgart, Online-Shopping und neuer Attrak- 6. März 1997 tivität der Innenstädte 9. Handelskolloquium des öster- Stein, Andreas: reichischen Handelsverbands, Wien, Das Nürnberger Citylogistikprojekt 19. Juni 1997 ISOLDE – Idee und Status EHI Europäisches Handelsinstitut, Stein, Andreas: Soltau, 20. März 1997 ISOLDE Nürnberg – eine Zwischenbilanz 12. Güterverkehrsrunde der Stadt Köln, Köln, 24. Juni 1997

Fraunhofer IIS-A Jahresbericht 1998 131 Dissertationen Dissertations

Bokämper, Martin Halmagyi-Fischer, Stefan Dissertationen Objektorientierter Entwurf und system- Evaluierung von Gesichtslokalisations- Dissertations unabhängige Implementierung eines verfahren bei Videokameras auf Multimedia-Servers für Echtzeitdaten- Computerterminals Fraunhofer IIS übertragung in Java 1. Sept. 1997 – 2. März 1998 29. Sept. 1997 – 29. März 1998 Frischholz, Robert Hirt, Thomas Beiträge zur automatischen dreidimen- Breu, Stefan Implementierung von Teilen eines Echt- sionalen Bewegungsanalyse Konzeption eines Steuerungssystems zeit-AAC Decoders auf einem Signal- 29. Jan. 1998 für ein freinavigierendes Kettenfahr- prozessor zeug und Realisierung der Grundfunk- 11. Aug. 1997 – 11. Febr. 1998 Oehler, Frank tionen Untersuchungen zum statischen und 1. Juli 1997 – 2. Jan. 1998 Hübner, Wolfgang dynamischen Verhalten schneller Erzeugung genetischer Programme für Parallel-Analog-Digital-Umsetzer in Büttner, Reiner die Texturanalyse AIGaAS-HEMT-Technologie Entwicklung eines Testsystems für 18. Aug. 1997 – 18. Febr. 1998 23. März 1998 ASICS unter Verwendung eines Emulators Hückl, Thomas Cepl, Franz 1. Apr. 1998 – 31. Aug. 1998 Einsatz von dynamisch reprogrammier- Untersuchungen an Komparatoren bei baren FPGAs in der Bildverarbeitung hohen Abtastfrequenzen Criado, Francisco 1. Jan. 1998 – 1. Juli 1998 10. Juni 1998 Entwicklung und Implementierung von Algorithmen zur Identifikation zeitvari- Huhn, Astrid anter Mobilfunkkanäle Entwurf und Realisierung eines Außenstelle Dresden 1. Mai 1998 – 31. Okt. 1998 Audiodecodiersystems für den digitalen Rundfunk Wünsche, Stefan Dennerlein, Jürgen 7. Apr. 1997 – 7. Okt. 1997 Ein Beitrag zur Einbeziehung ther- Entwurf, Verifikation und Bewertung misch-elektrischer Wechselwirkungen einer verbrauchsoptimierten digitalen Huhn, Doris in den Entwurfsprozeß integrierter Schaltung Untersuchungen zur Implementierung Schaltungen. Dissertation, Technische 1. Juli 1997 – 2. Jan. 1998 des Prädiktionsfilters für den Advanced Universität Chemnitz Audio Coding (AAC) Standard auf Mai 1998 Gayer, Marc einem 24 bit Festkommaprozessor Echtzeitrealisierung des Quanti- 19. Sept. 1997 – 19. März 1998 sierungs- und Codierungsmoduls des Audiocodierverfahrens AAC Humpfer, Harald Diplomarbeiten 11. Mai 1998 – 11. Nov. 1998 Antenne für mobilen Empfang von Diploma Thesises Satelliten- und terrestrischen Signalen Gernhardt, Harald im S-Band Fraunhofer IIS Implementierung des Multimedia 2. März 1998 – 2. Sept. 1998 Protection Protocols (MMP) auf einem Adam, Christian digitalen Signalprozessor (DSP) Lehmbecker, Michael Konzeptionierung und Realisierung 19. Sept. 1997 – 19. März 1998 Entwicklung einer synthesefähigen pa- eines QPSK Modulators rametrisierbaren VHDL-Beschreibung 15. Apr. 1998 – 15. Sept. 1998 Goecke, Matthias eines Decision-Feedback Equalizers Charakterisierung von integrierten (DFE) Bento, Charlos Stromsensoren 1. Okt. 1997 – 1. Apr. 1998 Gemeinsame Takt- und Trägerphasen- 15. Jan. 1998 – 15. Juli 1998 synchronisation durch Einsatz eines »fractionally-spaced«-Entzerrers 15. Mai 1998 – 30. Nov. 1998

132 Fraunhofer IIS-A Jahresbericht 1998 Diplomarbeiten Diploma Thesises

Linke, Peter Peichl, Klaus Arndt, Kathrin Untersuchung der Echtzeitfähigkeit des Dekoder-Implementierung eines Prozeßanalyse und Rekonstruktion in Betriebssystems MS-Windows als Platt- »MPEG-4 Audio Combination Profiles« der Schuhindustrie form für DAB-Datenendgeräte auf einem digitalen Signalprozessor 11. Sept. 1996 – 27. März 1997 15. Nov. 1997 – 15. Mai 1998 vom Typ TM-1000 (TriMedia) der Firma Philips Athanassiadis, Georg Lu, Fang 15. Juni 1998 – 15. Dez. 1998 Eignung des Internets für die Realisie- Entwurf eines breitbandigen IQ-Modu- rung eines GVZ-Service-Centers lators in SiGe-Technologie Retkowski, Reiner 14. Juli 1997 – 31. Okt. 1997 1. Apr. 1998 – 1. Okt. 1998 Kontrolldemodulator für eine digitale Vorverzerrung Benz, Verena Marx, Torsten 4. Sept. 1997 – 4. März 1998 Category Management – Ein Schneller gefilterter Video Eingang integratives Wertschöpfungskonzept unter Nutzung der speziellen Architek- Sanchez, Maria zwischen Marketing und Logistik tur einer SGI/O2-Workstation Implementierung der NADIB-Kanal- 1. Okt. 1997 – 15. Mai 1998 2. Juni 1998 – 2. Dez. 1998 modelle auf dem DSP TM 1000 der FhG-Kanalsimulator-PCI-Einsteckkarte Bernthaler, Nicole Melendez, Juan 1. Apr. 1998 – 30. Sept. 1998 Benchmarking in der Pharmalogistik Untersuchungen über die Integrierbar- 6. Nov. 1996 – 13. Mai 1997 keit von RF-Schaltungen in CMOS- Spenger, Gabriele Technologie Der diskrete Logarithmus in der Brose, Jutta 1. Mai 1998 – 31. Okt. 1998 Kryptographie Prozeßstandardisierung am Beispiel Juli 1997 SIEMENS Anlagentechnik auf den Michel, Claire Aufbau von Schulungsmodulen Feine Taktsynchronisation von Stiborsky, Jörn 1. Okt. 1996 – 1. Apr. 1997 trellisbasierten Entzerrern für frequenz- Entwurf und Simulation einer selektive Kanäle FPGA-basierten schnellen Wavelet- Chytris, Johannes 30. März 1998 – 30. Okt. 1998 Kompressionseinheit für Bilddaten Rahmentourenoptimierung am Beispiel 1. Juli 1998 – 31. Dez. 1998 eines Blumengroßhändlers Neckermann, Stefan 17. Dez. 1996 – 17. Juni 1997 Integration eines Bildverarbeitungs- Stoll, Frank systems zur Positionsbestimmung für Entwicklung einer 3-dimensionalen Heger, Ingo ein freinavigierendes Kettenfahrzeug Schaltung für ein Fensterhebermodul Unterschiede in der Lebensmittel- 1. Sept. 1997 – 2. März 1998 1. Sept. 1997 – 2. März 1998 distribution in den Ländern Frankreich und Deutschland-Vergleich Nippe, Lothar Zimmermann, Roland 15. Jan. 1997 – 15. Juli 1997 Realisierung einer (I)DCT als Design Entwicklung eines Signalprozessor- Ware Componente für ein ASIC basierten Datendecoders für den Heumüller, Tillmann 1. Dez. 1997 – 31. Mai 1998 digitalen Rundfunk (DAB) Verkehrsverringerung und -vermeidung 7. Apr. 1997 – 7. Okt. 1997 durch dezentralisierte Telearbeitsplätze Oelmaier, Florian 4. Apr. 1997 – 3. Febr. 1998 Entwicklung und Aufbau eines Zugriffs-Kontroll-Mechanismus im Rah- Anwendungszentrum Nürnberg Köchel, Christian men des Projektes »Digitaler Rundfunk Bedeutung und Rolle der Information (EU 147)« Ammon, Ralf in den Organisationstheorien 2. Febr. 1998 – 15. Juli 1998 Kundenzufriedenheit im Konsum- 13. Nov. 1996 – 3. Juni 1997 güterhandel 1. Okt. 1996 – 16. Juli 1997

Fraunhofer IIS-A Jahresbericht 1998 133 Namen, Daten, Ereignisse Facts and Events

Laste, Urs Härtl, Michael Steinke, Christoph Erfassung, Konzeptionierung und 2. März 1998 – 17. Juli 1998 Nutzung von graphischen Design-Tools Bewertung möglicher Dienstleistungen für Synthese und Reuse für das GVZ Hafen Nürnberg Launay, Frederic 2. Febr. 1998 – 3. Juli 1998 13 Nov. 1997 – 13. Mai 1998 28. Juli 1997 – 27. Okt. 1997 Woithe, Stefan Neubauer, Norbert Modry, Stephan Beiträge zur Analyse von VHDL- Prozeßanalyse der Luftfrachtab- 1. März 1998 – 19. Juli 1998 Beschreibungen wicklung bei Siemens 1. Okt. 1997 – 30. Juni 1998 2. Dez. 1996 – 2. Juni 1997 Tüchler, Andreas 1. Okt. 1997 – 31. März 1998 Otten, Dirk Anwendungszentrum Mitarbeiterzeitung am Klinikum Fürth Nürnberg 18. Nov. 1996 – 18. Juni 1997 Außenstelle Dresden Böser, Christine Sayer, Martin Despang, Dominique 9. Febr. 1998 – 3. Apr. 1998 Prozeßoptimierung Siemens Untersuchung des graphischen Front- 1. Juli 1997 – 3. Dez. 1997 End Tools Hascher, Roy 1. Okt. 1997 – 31. Okt. 1997 1. Sept. 1997 – 28. Feb. 1998 Schad, Tanja Einfluß der Entwicklungen im Bereich Despang, Dominique des Internet Shopping auf Handels- Beiträge zu Low Power Design und unternehmen Design Reuse Studienarbeiten 1. Mai 1997 – 30. Nov. 1997 3. Nov. 1997 – 30. Juni 1998 Thesises

Schlüchter, Jan Kirst, Michael Fraunhofer IIS Lieferantenbewertung Implementierung eines Parsers für die 4. Dez. 1996 – 4. Juni 1997 Hardwarebeschreibungssprache VHDL- Berger, Roland AMS unter Verwendung des Compiler- High-Speed Videokamera mit Farb- Schöne, Christian Generators PCCTS. shutter Prozeßmanagement 15. Okt. 1997 – 14. April 1998 ab 1. Dez. 1997 2. Okt. 1996 – 2. Apr. 1997 Müller, Bert Boiger, Matthias Wenk, Sabine Entwicklung eines Java-basierten Entwicklung eines Sensorsystems Kommunikation für Krankenhäuser Konzepts für den analogen Fehler- zur Überwachung der Bauelemente- 4. Sept. 1996 – 19. Apr. 1997 simulator aFSIM. zuführung in Bestückautomaten 16. Sept. 1997 – 15. März 1998 1. Aug. 1997 – 1. Apr. 1998

Ringel, Frank Einsiedler, Jörg Praktikanten, Praktikumsarbeiten Lösung von Teilaufgaben im Projekt Entwicklung einer Mikroprozessor- Practical Assignments, VIRTUS (Virtueller Test integrierter steuerung für eine intelligente Kamera Practical Works Schaltkreise, Aufbau eines ab 1. Febr. 1998 Demonstrators) Fraunhofer IIS 15. Okt. 1997 – 14. April 1998 Frühauf, Hans Holm Integration eines 3D-Sensors in einen Betz, Andre Steinke, Christoph Roboteraufbau 15. Febr. 1998 – 3. Juli 1998 Komposition und Erprobung prakti- 10. Nov. 1997 – 23. Apr. 1998 kabler Designflows unter Verwendung Betouret, Anelise des Entwurfssystems Ptolemy. 1. Okt. 1997 – 31. März 1998 12. Sept. 1997 – 16. Febr. 1998

134 Fraunhofer IIS-A Jahresbericht 1998 Praktikanten, Praktikumsarbeiten Practical Assignments, Practical Works

Hecht, Josef Rückert, Erich Entwurf und Aufbau eines Frequenz- Implementierung und Vergleich synthesizers für GSM und DECT End- verschiedener Verfahren zur Farbtextur- geräte berechnung ab 2. Mai 1998 30. Juli 1997 – 28. Mai 1998

Kastner, Thorsten Schlund, Matthias Robuste Klassifikation von Gesichts- Synthese und praktische Implementie- bildern rung von parametrischen SC-Bandpaß- ab 15. Jan. 1998 Filtern ab 11. Mai 1998 Kille, Christian Leistungsoptimierung eines zeitdiskre- Weisenberger, Elmar ten Bandpaßfilters Entwicklung einer digitalen Kamera- ab 1. Mai 1998 schaltung für ein IEEE-1394-Interface ab 1. Juni 1998 Kreuder, Klaus Optimierung und Ergänzung der Wloka, Andreas Rauscherkennung zur »Perceptual Entwicklung von synthetisierbaren und Noise Substitution« im MPEG-4 Audio parametrisierbaren VHDL-Modellen für Coder Canonic Signed Digit-Multiplizierer ab 10. März 1998 ab 1. März 1998

Küpper, Martin Y, Do Minh Lichtlöten auf thermoplastischen Erkennung von Objektstrukturen mit Basismaterialien kantenorientierten Verfahren ab 15. Jan. 1998 ab 15. Aug. 1997

Langer, Thomas Zapf, Florian Adaptive entscheidungsrückgekoppelte Frequenzmodulierter Telemetrie- Entzerrung für ein digitales Mobilfunk- transceiver für 868 MHz system 15. Okt. 1997 – 30. Apr. 1998 16. Juni 1998 – 30. Juli 1998

Lauterbach, Ralf Außenstelle Dresden Verifikation eines internationalen Standardentwurfs zur Beurteilung der Milosavljevic, Sandra subjektiv empfundenen Qualität von Saber-Modell auf der Grundlage Audiosignalen der rekursiven Faltung für Leitungen 1. Febr. 1998 – 27. Mai 1998 mit frequenzabhängigen Parametern Okt. 1997 – März 1998 Oschek, Joachim Darstellung spezieller Problembereiche bei Codemultiplex-Systemen ab 1. Dez. 1997

Rommelfanger, Oliver Erweiterung eines Simulators für drahtlose Netzwerke 17. Nov. 1997 – 15. Mai 1998

Fraunhofer IIS-A Jahresbericht 1998 135 So finden Sie uns How to find us

So kommen Sie zum Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen IIS-A Transmission Rasthof Bamberg Tower Auto: DKV Erlangen Sendemast Wir liegen zentral, in der Nähe vom Flughafen Nürnberg, an der Autobahn- ausfahrt Erlangen-Tennenlohe - am Anmeldung / Reception Gas Station Schnittpunkt der Bundesstraße B4 Wetterkreuz Nürnberg-Erlangen und der Autobahn A3 München-Frankfurt.

Von der B4 biegen Sie in das Wetter- Hotel Ausfahrt / Exit P Transmar kreuz ab. P Tennenlohe IGZ Bahn: Erlangen-Hauptbahnhof N Ab Hugenottenplatz (Nähe Bahnhof) mit dem Bus Linie 30 (jedoch nicht mit Am Weichselgarten B 4 30 E) bis Haltestelle Wetterkreuz oder Am Weichselgarten mit Linie 295 bis Haltestelle Am Weich- Decker-Bau selgarten Ausfahrt / Exit Fahrzeit ca. 15 Minuten ETAP-Hotel Goldbeck- Tennenlohe Bau Flugzeug: Ab Flughafen Nürnberg mit dem Taxi Fahrzeit 15–20 Minuten A 3

Frankfurt – Würzburg – Nürnberg – Berlin – München How to reach the Fraunhofer Institute for Integrated Circuits IIS-A Ausfahrt / Exit By car: Tennenlohe Reutleser Weg Out institute is placed close to the Nürnberg Flughafen / intersection of Bundesstraße 4/Erlan- Airport – 10 km gen and Highway A 3 München/Frank- furt. Driving on B 4, you have to turn Fraunhofer-Institut off in the direction of Tennenlohe/Wet- für Integrierte Schaltungen IIS-A terkreuz. Angewandte Elektronik Fraunhofer Institute Arrival at Train Station Erlangen: for Integrated Circuits IIS-A Bus line 30 (not 30 E) to bus stop Applied Electronics Wetterkreuz. Am Weichselgarten 3 Line 295 to bus stop Weichselgarten. D-91058 Erlangen

Telefon +49 (0) 91 31/7 76-0 Arrival at Nuremberg Airport: Fax +49 (0) 91 31/7 76-9 99 By taxi: takes 15 – 20 minutes. e-mail [email protected]

136 Fraunhofer IIS-A Jahresbericht 1998 Information

Fraunhofer-Institut Wenn Sie mehr Informationen wün- für Integrierte Schaltungen IIS-A schen, kreuzen Sie bitte das entspre- Presse und Öffentlichkeitsarbeit chende Feld an und senden bzw. Public Relations faxen Sie eine Kopie dieser Seite an unsere Adresse. Am Weichselgarten 3 D-91058 Erlangen, Germany Should you wish additional information on research work carried out by the Telefon +49 (0) 91 31/7 76-1 30 Fraunhofer IIS-A, please mark the Telefax +49 (0) 91 31/7 76-139 respective topics and send or fax us a copy of this page. email: [email protected] Please indicate below whether you would prefer our German or English language editions:

Deutsch English

Arbeitsgebiete / Research fields: Absender / Sender:

Jahresbericht / Annual Report Name, Vorname / Full name IC-Entwicklung / IC Design Audio und Multimedia / Audio and Multimedia Firma / Company Hochfrequenztechnik / RF and Microwave Position Elektronische Systeme / Electronic Systems

Automatisierung des Schaltkreis- und Systementwurfs / Abteilung / Department Automation of Circuit and System Design Arbeitsgruppe für Drahtlose Telekommunikations- und Straße / Address Multimediatechnik ADTM / Project Group for Wireless Telecommunication and Multimedia Technology ADTM PLZ, Ort / Address Röntgentechnik / X-Ray Technology Land / Country Anwendungszentrum für Verkehrslogistik und Kommu- nikationstechnik / Application Center for Transport Logistics and Communications Technology Telefon / Phone

Telefax / Fax Bitte geben Sie hier Ihre spezielle Anfrage an / Please indicate your specific wishes here

e-mail

Datum, Unterschrift / Date, signature

Fraunhofer IIS-A Jahresbericht 1998 137 Impressum Imprint

Redaktion / Editing: Prof. Dr.-Ing. Dieter Seitzer Dr.-Ing. Heinz Gerhäuser

Produktion, Bildredaktion / Production, Setting: Elvira Gerhäuser

Layout: Atelier Ebelt, TeleService Fränkische Schweiz

Illustrationen / Composings: Ariane Ritter

Druck / Printed by: Roland Heßler

Fotos / Photos: Kurt Fuchs

Ansprechpartner / Contact: Presse und Öffentlichkeitsarbeit / Public Relations: Elvira Gerhäuser Telefon +49 (0) 91 31/7 76-1 30 Telefax +49 (0) 91 31/7 76-1 39 e-mail: [email protected]

Erlangen 1998

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