So „funkt“ ein Handy

Mit Mathematik verbinden viele Schüler den langweiligen Umgang mit irgendwelchen Zahlen und Formeln. Dass Mathematik äußerst interessant und witzig sein kann zeigte Professor Robert Denk von der Universität Konstanz den Wirtschaftsgymnasiasten an der KHS Donaueschingen.

Zuerst durfte man einen Blick in das Handy-Innere werfen und es wurde auch die Frage der Signalübertragung beantwortet: es spricht nicht, sondern es rechnet Modulo-2, ein binärer Code. Die Signale werden vier Mal in die Luft geschickt und somit codiert und am Ende gespreizt. Jedes Telefonat hat seine eigene Codierung. Und ist einmal das Netz überlastet, so liegt das nicht an der vierfachen Codierung, sondern in der Luft ist einfach zu wenig Raum für die Signalwellen. Sprache wird in Ziffern umgewandelt, das heißt codiert und beim Empfänger decodiert. Auch die Verschlüsselung von Daten beim Online-Banking ist eine Modulo-Rechnung. In Mobilfunksystemen wird das gesendete Signal wie auch der Übertragungsweg als zeitkontinuierlicher stochastischer Prozess modelliert. Stochastische Prozesse sind zufällige Prozesse und gehören in den Bereich der Wahrscheinlichkeitsberechnung. Viele neuere Entwicklungen heutiger Mobilfunksysteme (wie GSM/EDGE und UMTS) führen auf mathematische Fragen der statistischen Signaltheorie. Hier sind etwa blinde Signalschätzung oder Interferenz-Unterdrückung zu nennen. Professor Denk beantwortete ebenfalls die Frage, warum Handys nicht rauschen: Der Mathematiker Joseph Fourier hat mit seiner Transformationsformel hat die Frage in der Analysis beantwortet: Man schneidet die Frequenzspitzen einfach ab.