Definition Was ist ein Spatial Stream?

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Cradlepoint GmbH

Spatial Streams kommen in drahtlosen Netzwerken mit MIMO-Mehrantennentechnik zum Einsatz. Es handelt sich bei Spatial Streams um räumlich getrennte, unabhängige Datenströme. WLAN-Standards wie 802.11n oder 802.11ac unterstützen unterschiedliche Anzahlen von Spatial Streams. Jeder Spatial Stream erhöht den Datendurchsatz. Unabhängige Datenströme lassen sich auch einsetzen, um das Signal-Rausch-Verhältnis zu verbessern oder die gleichzeitige Datenübertragung an mehrere Clients zu ermöglichen.

Spatial Stream ist eine Übertragungstechnik, die in drahtlosen Netzwerken zu finden ist. Bei einem Spatial Stream handelt es sich um einen räumlich getrennten, unabhängigen Datenstrom. In Netzen mit MIMO-Mehrantennentechnik (Multiple Input Multiple Output) lassen sich abhängig vom verwendeten Standard und der Anzahl der Antennen unterschiedlich viele Datenströme realisieren. WLAN-Standards wie 802.11n oder 802.11ac unterstützen bis zu vier beziehungsweise bis zu acht Spatial Streams. Die Maximalzahl der Datenströme hängt von der Anzahl der verfügbaren Sende- und Empfangsantennen ab.

Die Datenströme nutzen unterschiedliche räumliche Pfade und können Daten zu einem oder mehreren Clients gleichzeitig übertragen. Unterstützt ein Client mehrere unabhängige Datenströme, steigert das den maximal möglichen Datendurchsatz. Der Datendurchsatz steigt linear mit der Anzahl unabhängiger Datenströme. Erreicht ein einzelner Stream beispielsweise eine Datenrate von 72 Mbit/s, sind mit vier Spatial Streams bis zu 288 Mbit/s erreichbar. Spatial Streams kommen auch zur Verbesserung des Signal-Rausch-Verhältnisses der drahtlosen Datenübertragung zum Einsatz.

Grundlegende Informationen zu MIMO

Der Spatial Stream basiert auf der MIMO-Technik. MIMO steht für Multiple Input Multiple Output und bezeichnet eine Übertragungstechnik für drahtlose Netzwerke, die im Gegensatz zu SISO-Systemen (Single Input Single Output) mehrere Sende- und Empfangsantennen verwendet.

Durch spezielle Mulitplexing- und Codierverfahren lassen sich nicht nur die zeitliche, sondern auch die räumliche Dimension zur Übertragung von Informationen nutzen. Grundsätzlich steigert MIMO durch diese räumliche Diversität die Performance (Datenrate) und die Qualität drahtloser Kommunikationsverbindungen. Sende- und Empfangsgeräte mit MIMO-Technik sind mit mehreren Antennen in einem gewissen Mindestabstand ausgestattet.

Eine Weiterentwicklung von MIMO ist Multi-User-MIMO (MU-MIMO). Mit MU-MIMO ist es möglich, mehreren Clients gleichzeitig unterschiedliche Datenströme zu senden. Die MIMO-Technik hat sich etabliert und kommt in Mobilfunknetzen und WLANs zum Einsatz. WLAN-Standards wie 802.11n oder 802.11ac unterstützen MIMO.

Funktionsweise und Voraussetzungen

Voraussetzung für das Spatial Streaming und die parallele Übertragung unabhängiger Datenströme in einem Funkkanal ist der Einsatz mehrerer Antennen mit einem bestimmten Mindestabstand. Prinzipiell ist pro Stream eine Antenne notwendig. Vereinfacht dargestellt funktioniert eine Spatial Stream folgendermaßen:

Die zu übertragenden Daten werden auf verschiedene räumlich getrennte Datenströme im gleichen spektralen Kanal gemultiplext und über unterschiedliche Antennen gesendet. Auf der Empfängerseite empfängt jede Antenne ein Gesamtsignal der Sendeantennen. Durch den Abstand der Sendeantennen ergeben sich Phasenverschiebungen. Über die Einbeziehung mehrerer Sendeantennen lassen sich aus den empfangenen Summensignalen wieder die einzelnen Datenströme berechnen.

Vorteile durch Spatial Streams

Der Einsatz der Mehrantennentechnik und die Datenübertragung über räumlich diverse Streams bietet folgende Vorteile:

• die Datenrate steigt linear mit der Anzahl an Spatial Streams

• das Signal-Rausch-Verhältnis lässt sich verbessern

• unabhängige Datenströme können gleichzeitig an mehrere Endgeräte übertragen werden (MU-MIMO)

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