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Grundlagen moderner Netzwerktechnologien im Überblick – Teil 67

High Speed WLANs nach IEEE 802.11n – so funktioniert MIMO-OFDM

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Die MIMO-Antennentechnologie

Im Zusammenhang mit Funktechnologie wird der Begriff MIMO (Multiple Input Multiple Output) eigentlich erst im Millimeterwellenbereich, also ab ca. 50 GHz, verwendet. Hier gibt es so genannten Beam Shaped MIMO-Antennen. Im Millimeterwellenbereich besteht wegen der kürzeren Wellenlängen das Problem des Multipath Fadings in völlig anderer Größenordnung als bei den heute bekannten WLANs. Um überhaupt eine sinnvolle Übertragung aufsetzen zu können, benötigt man daher Antennen mit einer recht starken Richtwirkung.

Antennen Diversity funktioniert gut und problemlos, generell ist es bei WLANs aber völlig ausreichend, wenn ein Access Point mehrere Antennen hat. Man kann auch einem Empfänger mehrere Antennen und einen entsprechenden nachgelagerten Schaltkreis geben. Die Leistungssteigerung ist aber in diesem Fall so gering, dass sich der Aufwand nicht lohnt und auch dem allgemein gewünschten mobilen Umgang mit den Endgeräten widerspricht.

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Bei WLANs kann die Antennen-Diversity über das Management des Funkteils beeinflusst werden. Davon macht man allerdings so gut wie keinen Gebrauch, sondern lässt es automatisch laufen.

Zurück zu den Millimeterwellen. Hier muss man die MIMO-Richtantennen und dynamisches Antennen-Diversity kombinieren, vor allem wenn man eine flächige Ausleuchtung erreichen möchte. Das scheint zunächst ein Widerspruch zu sein, aber tatsächlich muss man mehrere Richtantennen mit nicht allzu hoher Richtwirkung so kombinieren, dass sie eine zusammenhängende Fläche ausleuchten. Durch die Richtantennen wird wie zuvor beschrieben das Multipath Fading eingedämmt und durch die Antennen-Diversity letztlich mittelbar die Fläche abgedeckt.

Sinnvollerweise beschickt man alle Antennen mit dem gleichen Sendesignal. Auf der Empfängerseite kann man dann auch mehrere Antennen anbringen, muss dies aber nicht. Im Gegensatz zu normalen WLANs steigert man aber damit die mögliche Leistung deutlich. Die Ansammlung aus mehreren Sende- und Empfangsantennen hat dem Ganzen den Namen MIMO eingebracht.

„Was für 50 GHz gilt, kann ja für 5 GHz nicht völlig falsch sein“, haben sich offensichtlich die IEEE 802.11n MIMO-Frühprotagonisten gedacht und eine zunächst einmal ähnliche Grundstruktur vorgeschlagen.

Zweifellos hat eine solche Anordnung bei ansonsten nicht geänderten Radiochips genau einen Vorteil und genau einen Nachteil. Der Nachteil ist, dass man mehr Antennen und ein ganz kleines bisschen zusätzliche Elektronik benötigt. Der Vorteil ist eine gegenüber einer einfachen Lösung gesteigerte Reichweite.

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