Wissen | MIMO Technologie – Multiple Input Multiple Output

Bei einer zeitkritischen Übertragung großer Datenmengen per Funk an mobile Empfänger, beispielsweise dem Streaming von HD-Videos an ein Smartphone im Mobilfunknetz, treten zwei grundsätzliche Probleme auf. Erstens die begrenzte Bandbreite jedes Funkkanals und zweitens die prinzipiell begrenzte Reichweite einer Funkantenne. Für beide Probleme bietet die MIMO Technologie Lösungsansätze, wobei sich ein Laie vielleicht wundert, warum so etwas überhaupt einen eigenen Namen verdient.

 

Abbildung MIMO (englisch Multiple Input Multiple Output) Technologie

MIMO = Multiple Input Multiple Output @wikipedia.de

 

Die MIMO Technologie ist an sich keine neue Erfindung. Im WLAN– und Mobilfunkbereich ist sie aber erst interessant, seit HD-Videostreaming und die zunehmende Verbreitung von Mobilgeräten die durchschnittlich benötigte Datenrate einzelner Clients respektive die durchschnittliche Anzahl der Empfänger in einer Funkzelle in die Höhe treiben. Mobilfunknetze und WLAN sind ursprünglich so ausgelegt, dass jeder Empfänger genau mit einem Sender verbunden ist. Das hat zweierlei Auswirkungen auf die Übertragungsqualität.

Erstens teilen sich alle Empfänger in einer Funkzelle die verfügbare Bandbreite, sofern ein Sender nicht per Broadcast an alle dieselben Daten schickt.

Zweitens gibt es eine Unterbrechung, wenn ein Client von einer Funkzelle in eine andere wechselt, denn dabei muss zuerst die alte Verbindung beendet werden, bevor die neue aufgebaut wird.

 

 

Die MIMO Technologie ermöglicht die gleichzeitige Verwendung mehrerer Antennen, sowohl auf der Senderseite als auch beim Empfänger. Damit dieser Aufwand überhaupt einen positiven Effekt erzielt, müssen die Signale der einzelnen Antennen genau aufeinander abgestimmt sein. Andernfalls kann sich der Empfang an einzelnen Orten sogar verschlechtern, da die Funksignale der Antennen miteinander interferieren. Wenn der Sender die Lage der Empfänger kennt, kann er die Interferenzen für eine gezielte Signalverstärkung nutzen. Das ist eine Funktionsweise, die Beamforming genannt und von der MIMO Technologie Precoding genutzt wird.

Sie ist zwar effizient, aber mit zunehmender Anzahl und Mobilität der Empfänger immer schwieriger umzusetzen. Die MIMO Technologie Spatial Multiplexing teilt den zu sendenden Datenstrom in mehrere Ströme mit entsprechend geringerer Bandbreite auf, die dann über verschiedene Antennen gesendet werden.

Auch die Multi-User MIMO Technologie MU-MIMO, die voraussichtlich bis spätestens Ende 2016 alle neu am Markt erscheinenden WLAN Clients unterstützen werden, verwendet ein Spatial Multiplexing. Sie ermöglicht bessere Ausnutzung der Ressourcen leistungsstarker Router, da jeder Client nur noch so viel Bandbreite belegt, wie er tatsächlich benötigt.

 

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