Prinzip der "MIMO" Technik (Forschung)

Kuddel, Mittwoch, 16.02.2011, 22:22 (vor 4838 Tagen)

[Strang abgetrennt am 18.02.2011 um 01:04 Uhr hier]

Am Anschaulichsten läßt sich die Mimo Mehrantennen-Technik mit dem Übergang von "Mono" auf "Stereo" in der Audiotechnik vergleichen.

Bei der Stereotechnik kommt die räumliche Komponente zum tragen, d.h. der Zuhörer kann zusätzlich zur Musik die Richtung der einzelner Audio-Quellen "orten".

Damit das funktioniert, müssen mehrere Voraussetzungen gegeben sein:

Der Zuhörer muß über mehrere Empfangsantennen verfügen (hier die Ohren), die möglichst gut räumlich entkoppelt sind, nämlich recht und links, mit dem Kopf dazwischen.

Ebenso müssen die einzelnen Tonquellen möglichst gut räumlich entkoppelt sein, d.h. weit genug auseinander stehen.

Fast jeder kennt das von seiner Stereoanlage:
Stehen die beiden Lautsprecherboxen (Tonquellen) zu nah aneinander, geht der Stereoeffekt verloren und es hört sich wie "Mono" an, weil die räumliche Komponente verloren geht.
Bei Radiorecordern ("Ghetto-blastern"), wo platzbedingt die Lautsprecher nah zusammen angebracht sind, kann man den Stereoeffekt verbessern, indem man z.B. die Lautsprecher (zumindest die Hochtöner) schräg nach rechts/links abstrahlen läßt, statt parallel geradeaus.

Ein weiterer Trick besteht in der Signalverarbeitung, d.h. man schwächt künstlich die Summen-Komponente des Signals ab . Manch einer wird diesen "Trick" von seinem Radiorecorder kennen, wenn er die Taste "Spatial" oder "Basisverbreiterung" drückt, dann erhöht sich der Stereo-Effekt
(Bei manchen Geräten gab es einen Schalter: Mono/Stereo/Spatial)

Wenn Sie nun den Stereo-Radiorecorder mit dem Mono-Radiorecorder vergleichen, werden Sie feststellen, daß für den gleichen Lautstärke-Eindruck beim Stereo-Radiorecorder jeder Lautsprecher nur die halbe Leistung abgeben muß.
Halten sie also ihr Ohr an das Gerät, so ist bei gleicher "Gesamt-Sendeleistung" die Gefahr, einen Hörschaden zu bekommen, beim Stereorecorder etwas geringer, da sie ihr Ohr nur an den einen -oder- den anderen Lautsprecher halten können.

Ebenso verhält es sich bei der Funktechnik mit Mehrantennen. Bei gleicher Gesamtsendeleistung ist die Leistung der Einzel-Antenne geringer, so daß der lokale SAR-Wert geringer ausfällt.

Hinzu kommt aber ein weiterer, noch wesentlicherer Vorteil. Da man aufgrund des geringes Platzangebotes im Mobiltelefon die Antennen in verschiedene Richtungen "strahlen" läßt und auch der Empfänger (in diesem Fall die Basisstation) über mehrere Empfangsantennen (Ohren) verfügt, die in verschiedene Richtungen hören können, wird insgesamt erheblich weniger Sendeleistung (Lautstärke) benötigt, um das Signal "verstehen" zu können, d.h. die Basisstation kann (bei gleicher Datenübertragungsrate) den Sender im Mobiltelefon weiter herunter-regeln, wodurch die SAR nochmals entsprechend geringer ausfällt.
Der "Gewinn" durch diesen Effekt dürfte um die 6 dB liegen (Faktor 4), zuzüglich des Faktor 2 geringeren SAR aufgrund der "verteilten" Sendeleistung, d.h. die lokale SAR eines mit dieser Technik ausgerüsteten Mobiltelefons könnte schätzungsweise auf 1/8 tel reduziert werden.

Wohlgemerkt unter der Annahme, daß "Mono" und "Stereo" vom Mobiltelefon jeweils die gleiche Datenrate übertragen wird (wie z.B. bei einer gewöhnlichen Sprachverbindung) . Erhöht man die Datenrate (z.B. beim "surfen" im WWW) , muß auch die Sendeleistung erhöht werden und der SAR würde wieder steigen. Aber "normalerweise" hält man sich das Telefon beim "Surfen" auch nicht ans Ohr, so daß in der kritischen Anwendung (klassisches Telefonieren "am Ohr") der SAR-Vorteil eines MIMO-Gerätes erheblich ist...

Die "Mimo-Technik" funktioniert nur mit neueren Mobilfunktechniken wie Wlan nach dem 11N Standard, Wimax, oder LTE, nicht aber bei GSM/UMTS.

K