9-2015

GrundlagenBild 4: Blick in eine duale Antenneseparaten Modulatoren in separatenSendern geleitet. MehrereAntennen empfangen dann dieDatenströme, welche sich durchleicht verschiedene Phasenlagenauszeichnen, da sie verschiedeneWege genommen haben. ImEmpfänger erfolgt die Zusammenfassungzu einem optimalenSignal.Jeder dieser Teilübertragungswegekann physikalisch als separaterKanal aufgefasst werden, daer über eine eigene Sende- wieauch Empfangsantenne verfügt.Somit ist ein uneingeschränkterDatendurchsatz möglich. JedeEmpfangsantenne besitzt eineMesseinrichtung für jeden gesendetenDatenstrom.Die höchstmögliche Datenratepro Kanal ist proportional zurAnzahl der verschiedenen Datenströme.Das alles bedeutet einehohe Flexibilität und Skalierbarkeitdes Systems. Die Verbindunglässt sich sehr wirksam undrobust gestalten, wobei der Leistungsverbrauchgering bleibt.Das Aufmacherbild zeigt eineLTE-MIMO-Antenne vonB.A.Z. mit zwei Anschlüssen.Die internen beiden Antennenelementesind um 45° versetztund nutzen sowohl MIMO alsauch Antennen-Diversity. Bild4 und 5 zeigen das Innenlebeneiner ähnlichen Antenne vonFunkwerk.Beispiel WiFiBei WiFi nutzt man, je nachDatenrate, verschiedene Modulationsarten,wie das OrthogonalFrequency Division Multiplexing(OFDM), das BinaryPhase-Shift Keying (BPSK),das Quadrature Phase-ShiftKeying (QPSK) und die 16- oder64-Phase Quadrature AmplitudeModulation (16QAM oder64QAM). Es ist dabei möglich,verschiedene Datenströme imselben 20 MHz breiten Bereichetwa im 2,4-GHz-Band zu übertragen.Das bedeutet einen hohenmöglichen Datendurchsatz, derlinear mit der Anzahl der Senderzunimmt.Die verschiedenen Signale laufenan den Empfängern mit verschiedenenPhasenlagen zueinanderein, entsprechend derverschiedenen Signalpfade.Sowohl der direkte Weg als auchein Weg mit mehreren Reflexionenist vorstellbar. Jedes einzelneSignal ist also durch seinenAusbreitungsweg gekennzeichnet.Dies macht es möglich, imEmpfänger mit Algorithmen aufder Basis digitaler Signalverarbeitung(DSP) die Signale zu sortierenund zu bewerten. Gleichensich zwei Signale von verschiedenenAntennen, werden sie beispielsweisedirekt addiert. Diesenachträgliche Kombinationder Teilsignale verbessert denRauschabstand und daher auchdie Zuverlässigkeit der Übertragung.Eine robustere, zuverlässigereVerbindung bedeutetaber auch immer eine größeremögliche Reichweite. Diese istder eigentliche praktische Vorteilvon MIMO gegenüber anderenMultistream-Verfahren.MIMO-VariantenMan darf MIMO nicht miteinem Smart-Antennensystemverwechseln, wie es etwa inzellularen Netzwerken genutztwird. Denn dieses nutzt Beam-Forming, um das HF-Signal aufdie Empfangsantenne zu konzentrieren.Ein Problem dabeisind gegenüber der Basisstationverdeckt angeordnete Knoten.Insgesamt ist die Anzahlder erreichbaren Knoten rechtbeschränkt, sie müssen mehroder weniger auf einer Linie liegen.MIMO kann jedoch auchmit Beam-Forming-Systemenbetrieben werden.MIMO wird bereits mit nur zweiSendern und Empfängern praktiziert.Es existieren jedoch verschiedeneStandards, die deutlichmehr Sender und Empfängererlauben. Dabei kann es aucheinen Empfänger mehr oderweniger als die SenderanzahlBild 5: Ansicht der internen Antennen (Quelle Bild 2 bis 5:www.lte-anbieter.info/technik/mimo.php)Bild 6: Ansicht des LMS6002D, des weltweit erstenfeldprogrammierbaren MIMO-Chips16 hf-praxis 9/2015