Weltrekord bei der Übertragung von Mobilfunk-Daten

Bei der Übertragung von Mobilfunk-Daten haben Siemens-Forscher einen Weltrekord aufgestellt: Sie erreichten eine Kapazität von einem Gigabit pro Sekunde (1000 Megabit/s) in Echtzeit. Das ist rund 20 Mal schneller als heutiges Wireless LAN, das rund 50 Megabit pro Sekunde erreicht. Für den Rekord kombinierten die Forscher mehrere Antennen mit dem speziellen Übertragungsverfahren OFDM.

Kürzlich gelang Siemens-Forschern in einem anderen Feldversuch (InnovationNews 2004.09.5) die Übertragung von 360 Megabit pro Sekunde. Datenraten in diesen Größenordnungen werden in etwa zehn Jahren nach Ansicht von Experten für die Übertragung von Videos, Bildern und anderen Multimediadaten tatsächlich gebraucht. Bei dem Weltrekord verwendeten die Forscher gelang in Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer-Institut für Nachrichtentechnik und dem Institut für angewandte Funktechnik als Grundfrequenz fünf Gigahertz. Das ist ein Bereich, in dem zukünftige kommerzielle Übertragungskanäle liegen dürften. Die Bandbreite von 100 Megahertz (MHz) spalteten sie in eng benachbarte Trägerfrequenzen auf, die sich gegenseitig nicht stören. Dieses Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) schützt die Signale weitestgehend vor Störungen wie Echos, die durch Reflexionen an Gebäuden entstehen.

Zusätzlich verwendeten die Forscher ein MIMO-System aus drei Sende- und vier Empfangsantennen. Bei diesen Mehrantennen-Systemen übertragen mehrere Antennen gleichzeitig unterschiedliche Datenströme in demselben Funkkanal und Frequenzband. Das ist vergleichbar mit einem Raum, in dem sich mehrere Gesprächsgruppen gebildet haben, die sich gleichzeitig unterhalten können, ohne sich gegenseitig zu stören. Im Vergleich zu Einzelantennen, die jeweils auf einer separaten Frequenz senden, lässt sich durch das MIMO-Verfahren die Datenrate vervielfachen, indem es das Frequenzspektrum wesentlich effizienter nutzt. Mehrantennen-Systeme benötigen eine sehr hohe Rechenleistung auf der Empfangsseite, was heutige Mobilfunk-Chips nicht leisten. Die Siemens-Forscher optimierten daher die Algorithmen für die Signalverarbeitung und implementierten sie auf den heutigen Hardwarebausteinen. (IN 2004.12.3)