Prijsuitreiking de heer J.H.C. van den Heuvel
Considerans, uitgesproken door prof.ir. K.H.J. Robers,
op de NERG bijeenkomst te Eindhoven op 22 mei 2013
Mijnheer de voorzitter, dames en heren,
In zijn vergadering van 25 januari 2013 heeft het bestuur van de Stichting
Wetenschappelijk Radiofonds Veder besloten de Veder-prijs 2012 toe te kennen aan
dr.ir. Johan van de Heuvel, "voor zijn vernieuwende analyse en ontwerp van MIMO
radiosystemen met geminimaliseerd vermogensgebruik van de ontvanger".
Dames en heren, voor mij geen smartphone. Een telefoon is er om te bellen en
gebeld te worden. Als je hem altijd bij je wilt dragen zal hij klein en licht
moeten zijn, zo klein en licht dat hij nauwelijks voelbaar aanwezig is.
Bovendien, als zo'n ding draadloos is, dan zal hij af en toe opgeladen moeten
worden, dat kan ik billijken. Maar dan wel af en toe, zeg eens in de twee weken
en niet iedere dag, zoals dat met de huidige smartphones wel moet. Er valt dus
nog veel te verbeteren aan het verbruik van energie van dit soort interessante
en af en toe ook nuttige apparaatjes, die via radio voortdurend in verbinding
staan met de ons omringende infrastructuur.
Het energieverbruik van moderne draadloze communicatiesystemen wordt in
toenemende mate gedomineerd door het verbruik van de ontvanger. Dit lijkt
vreemd, gewoonlijk gebruiken zenders immers veel meer vermogen dan ontvangers?
We moeten ons echter realiseren dat de ontvanger bijna voortdurend aan staat,
terwijl de zender meestal in korte bursts uitzendt. Door de korte te overbruggen
afstanden, eerder gemeten in meters dan in kilometers, hoeft hij slechts een
laag vermogen aan de antenne af te geven. Zo wordt deze stelling al wat
duidelijker.
In de huidige systemen voor WiFi worden meer zenders tegelijk en op dezelfde
frequentie gebruikt. Dat heet MIMO. Daardoor is er nogal veel storing aanwezig.
Om dat de baas te blijven moet het front-end van de ontvanger ruim ingesteld
zijn. Dat betekent vrij grote stromen door de transistoren bij een wat hogere
voedingsspanning. De erop volgende analoog naar digitaal omzetter behoeft een
hoge nauwkeurigheid, veel bits diep dus. Ziedaar het hoge vermogensverbruik van
de ontvanger of ontvangers.
Het gaat hier om communicatie over korte afstanden. Sinds de dagen van Shannon
is in het totale ontwerp van zenders en ontvangers de nadruk gelegd op het
vermogen van de zender. In dit geval is dat steeds minder relevant. Er ontstaat
een behoefte aan een compleet nieuwe optimalisatiemethode voor draadloze
systemen met een laag vermogen.
Johan van den Heuvel heeft de communicatietheorie van MIMO kanaalcapaciteiten en
het vakgebied van RF front-end IC-ontwerp verenigd en daarmee een aantal
doorbraken bereikt:
- Ten eerste heeft Johan voor het eerst aangetoond dat er mathematische
optimalisaties mogelijk zijn voor een optimale throughput per hoeveelheid
energie die verstookt wordt in de ontvanger. Dit deed hij op basis van
informatietheorie, Lagrange optimalisatiemethoden en ontwerpmethodologieën
in RF IC-ontwerp. Essentieel daarbij bleek de onderdrukking van 3e orde
vervorming.
- Ten tweede toonde hij aan dat het optimum ligt bij 2,3 bit / s / Hz,
ongeacht de ontvangstomstandigheden. Denk hierbij aan de aanwezigheid van sterke
stoorsignalen. Dit grensverleggend inzicht leidt tot belangrijke ontwerpregels
voor toekomstige algorithmen en protocollen voor optimaal energieverbruik.
- Ten derde heeft hij op basis van deze analyses en inzichten een analoge
complexe matrix-vermenigvuldiger ontworpen. Deze bewerkt de antennesignalen in
de 2,5 GHz-band zodanig dat de lineariteitseisen aan de hoogfrequent-,
middenfrequent- en dataconversiecircuits kunnen worden gereduceerd. Hij heeft
hiervoor zowel de algorithmes als de implementatie in het CMOS65 RF IC proces
ontworpen en gerealiseerd. Het energieverbruik van de ontvanger neemt hierdoor
met meer dan 90% af. Experimenten met de gerealiseerde hardware en software
tonen dat aan.
Op onze universiteiten en in de wereld om ons heen horen wij steeds luider de
roep om specialisatie. Jonge mensen zouden niet meer breed opgeleid moeten
worden. Niet weinig weten van veel, maar veel van weinig. Het onderhavige werk
logenstraft deze opvatting volkomen. Van informatietheorie, via analoge
elektronica en software defined radio tot IC-ontwerp, Johan van den Heuvel heeft
het allemaal moeten doen. En nee, dit kun je niet doen met een team van
specialisten. Daarvoor grijpt een en ander teveel in elkaar. Je moet iemand
hebben die het hele terrein overziet en ook nog weet hoe het met de details zit.
Het gaat dus om veel weten van veel en het dan ook nog kúnnen. Het is
maar aan weinigen gegeven om dat allemaal in één hoofd onder te
brengen. Johan is blijkbaar zo iemand.
Het onderwerp van dit werk raakt het hart van de Stichting Wetenschappelijk
Radiofonds Veder. Het is radio, waarbij de belangrijkste ontwikkelingen
in het analoge domein liggen. Dat is sterk afwijkend van de meeste
ontwikkelingen die wij om ons heen zien, waarbij men meent de problemen in het
digitale domein te moeten oplossen. Dat gaat, zo zien wij vandaag weer
duidelijk, meestal ten koste van een hoog energieverbruik. Voor draagbaar
gebruik, los van het lichtnet, is dat zelden de goede richting. Dit soort
oplossingen van een probleem wil ik nog wel eens aanduiden met de uitspraak:
"Wie niet slim is moet sterk zijn". Een ommezwaai terug naar de analoge wereld,
de radiowereld van Anton Veder, is dan ook toe te juichen. Daarvoor moet je nog
steeds erg slim zijn. We zijn daarom zeer verheugd dat we de Vederprijs 2012 aan
Johan van den Heuvel mogen toekennen.
En dan verzoek ik thans de voorzitter van het Vederfonds, mevr. Françoise
Olthof-Kosters, om de prijs te komen overhandigen.
![Johan van den Heuvel tijdens de prijsuitreiking](vdheuvel2.jpg)
Johan van den Heuvel ontvangt zijn prijs uit handen van de voorzitter van het
Vederfonds.
(foto door Peter Baltus)
![Foto Johan van den Heuvel](vdheuvel.jpg) Johan van den
Heuvel bij zijn presentatie hierna.
|