Prijsuitreiking de heer E.J.G. Janssen

Considerans, uitgesproken door dr.ir. M.J. Bentum,
op de KIvI bijeenkomst te Eindhoven op 27 mei 2015

Voorzitter, dames en heren,

In zijn vergadering van 30 januari 2015 heeft het bestuur van de Stichting Wetenschappelijk Radiofonds Veder besloten de Vederprijs 2014 toe te kennen aan dr.ir. Erwin Janssen, "Voor zijn onconventionele succesvolle ontwerp, realisatie en verificatie van storingsonderdrukking in multiradiosystemen".

Het is een bekend en urgent probleem dat door de sterke groei van het aantal draadloze communicatiesystemen de interferentie tussen deze systemen toeneemt. Dat geldt nog sterker voor apparaten met meerdere draadloze verbindingen die gelijktijdig actief kunnen zijn (we noemen dat 'multi-mode transceivers'), zoals moderne smartphones die naast de mobiele 2G, 3G en 4G transceivers meestal ook transceivers voor WiFi, Bluetooth, GPS, FM radio, en NFC moeten onderbrengen in een heel kleine behuizing met beperkte mogelijkheden voor het plaatsen van de diverse antennes. Dit leidt tot sterke koppeling tussen de antennes en dus tot sterke interferentie tussen deze transceivers. De verwachting is dat deze vorm van interferentie binnen één apparaat in de toekomst sterk zal blijven toenemen.

Het is op basis van de momenteel beschikbare technologie onmogelijk om de transceivers voldoende robuust te maken tegen dit soort interferentie door middel van frequentieselectiviteit en lineariteit zonder sterke toename van de kosten en/of het energieverbruik. Daarom wordt op dit moment noodgedwongen geaccepteerd dat de prestaties van de draadloze verbinding sterk afnemen wanneer meerdere draadloze verbindingen gelijktijdig actief zijn, soms zelfs door het opzettelijk blokkeren van een van de radiosystemen in dit soort situaties. Dat is natuurlijk niet echt wat we als gebruiker zouden willen.

Erwin heeft dit probleem bij zijn promotieonderzoek aan de Universiteit Eindhoven, binnen de Mixed-signal Microelectronicsgroep, op een wel zeer onconventionele en creatieve manier aangepakt. Gebruikelijk is om de stoorsignalen met filters te onderdrukken. De gewenste band wordt doorgelaten, het stoorsignaal wordt onderdrukt. Dit is niet zo'n groot probleem als de storingen verder van de gewenste band afliggen, omdat de filtering dan met een relatief simpel filter kunnen worden weg gefilterd. Het wordt wel een probleem als de verstoring dicht bij de gewenste band ligt. Erwin daarentegen, heeft zoals gezegd een zeer onconventionele aanpak uitgezocht en uitgewerkt, en met succes! In plaats van filters, die op grond van frequentieband onderscheid maken tussen gewenste en ongewenste spectrale componenten, heeft Erwin het onderscheid gemaakt op grond van het verschil in amplitude tussen gewenst en ongewenst signaal. Hij heeft daartoe een sterk niet-lineaire functieoverdracht toegepast in zijn ontvanger, direct na de antenne. En niet-lineariteit is nu net iets wat iedere ontwerper probeert te voorkomen; iedereen probeert een zo lineair mogelijke versterker, de zogenaamde Low-Noise Amplifier, te gebruiken. Een 1800 andere aanpak dus dan wat men gewend is.

Bij de bekende lineaire systemen kunnen we simpelweg het ingangssignaal vermenigvuldigen met een signaalonafhankelijke overdrachtsfunctie, teneinde het uitgangssignaal te krijgen. In het geval van de eerder genoemde ontvanger is die lineaire overdrachtsfunctie een versterkerfunctie, gedefinieerd door een frequentieafhankelijke amplitudeversterking en faseverschuiving. Bij niet-lineariteit kan echter principieel niet meer gesproken worden van een gegeven overdrachtsfunctie, omdat deze nu, per definitie afhankelijk is van het ingangssignaal zelf. Met als gevolg een zeer complexe relatie tussen ingangssignaal en uitgangssignaal. We krijgen te maken met vervormingen en kruisproducten van frequentiecomponenten in de frequentieband. Al met al zeer complex en over het algemeen oncontroleerbaar.

Dus: waarom kan Erwin het nu wel? Wel, de reden is dat hij, voor de toepassing waar hij zich op richt, kennis heeft over het stoorsignaal, omdat het namelijk door een transmitter in hetzelfde apparaat, denkt u maar aan een smartphone, wordt gegeneerd en uitgezonden, terwijl een ontvanger in hetzelfde apparaat een zeer zwak signaal uit de ether probeert op te vangen. Dat zwakke signaal wordt dan zeer sterk gehinderd door het sterke uitgezonden signaal. Maar dat uitgezonden signaal kent Erwin volledig, want het is gegenereerd in hetzelfde apparaat. Erwin heeft nu aangetoond dat hij op basis van de informatie van dit stoorsignaal in staat is om de ingangsversterker precies dié goed-gedefinieerde en sterke niet-lineariteit te geven, welke tot gevolg heeft dat het sterke stoorsignaal zeer sterk wordt onderdrukt door de niet-lineariteit, terwijl het kleine gewenste signaal, vanwege zijn andere amplitude, vrijwel ongehinderd wordt doorgelaten. De impact van zijn werk is hoog, de technologieën zijn generiek en daardoor toepasbaar in een breed gebied, variërend van mobiele telefonie tot draadloze sensoren en mogelijk zelfs ver buiten het gebied van draadloze systemen, zoals bij het verkrijgen en verwerken van medische meetgegevens. De potentiële verbetering van de prestaties van deze systemen is enorm.

Naast deze oplossing binnen het gebied van IC-ontwerpen, heeft hij bovendien nog een praktisch bruikbare manier gevonden om de koppeling tussen zend- en ontvangstantennes in een kleine behuizing te beperken door gebruik maken van symmetrie in de antenneopstelling, gekoppeld aan adaptiviteit in de elektronica. Een oplossing dus over de randen van het IC heen.

Erwin heeft aangetoond dat de genoemde ontwerpmethoden kunnen leiden tot een goede performance bij een zeer laag vermogensgebruik in de ontvanger, hetgeen een zeer belangrijk aspect is bij de huidige mobiele elektronica die op batterijen werkt.

Kortom: het werk dat Erwin heeft verricht is enorm complex en getuigt van veel durf en creatief out-of-the-box denken. Het is kenmerkend dat Erwin bij een aantal van zijn publicaties problemen ondervond bij de acceptatie van deze onconventionele aanpak, gewoonweg omdat men er niet in geloofde, omdat het tegen het gebruikelijke 'gezonde' verstand in gaat.

Het onderzoek van Erwin besloeg het hele spectrum van fundamentele nieuwe concepten via hoogfrequent IC en systeemontwerp tot en met experimentele verificatie en zeer gedegen analyse van de resultaten. Het werk betrof ook serieuze vraagstukken op het gebied van signaalprocessing. Op dat gebied heeft Erwin dan ook succesvol samengewerkt met Hooman Habibi, een promovendus uit de signaalprocessinggroep van de TU/e. Dit alles heeft geleid tot een aantal publicaties in toonaangevende internationale journals en conferentieproceedings op het gebied van antennes, circuittheorie en -ontwerp, en draadloze systemen. In zijn onderzoek heeft Erwin laten zien dat hij erg openstaat voor aangrenzende onderzoeksgebieden en dat hij snel tot goede samenwerkingsverbanden kan komen met een groot aantal mensen binnen en buiten de universiteit.

Dat alles maakt Erwin tot een goede onderzoeker en ontwerper, die in staat is gebleken om baanbrekend werk te verrichten op het gebied van de telecommunicatie, dus 'in het hart van Veder'. De Vedercommissie was dan ook unaniem van mening dat dit werk zonder twijfel de Vederprijs verdient.

Mag ik dan nu de voorzitter van het Vederfonds, mevr. Françoise Kosters, vragen om de prijs te komen over­handigen.


Françoise Kosters en Erwin Janssen
Erwin Janssen met zijn trofee naast de voorzitter van het Vederfonds.


Foto Erwin Janssen
Erwin Janssen tijdens de presentatie van zijn werk.