Die MIMO-Antennentechnik

In LTE-Funknetzen wird die MIMO-Antennentechnik verwendet. MIMO ist die Abkürzung für Multiple Input/Multiple Output.

Statt einer sendenden und einer empfangenden Antenne werden bei der MIMO-Technologie bis zu vier Sender-Antennen und bis zu vier Empfänger-Antennen verwendet. Die entsprechenden Abkürzungen sind 4x4 für vier Sende- und Empfangsantennen, oder 2x2 für je zwei Sende- und Empfangsantennen. MIMO ermöglicht das zeitgleiche Übertragen mehrere Datenströme auf der gleichen Frequenz. Systeme mit jeweils nur einer Antenne werden SISO genannt (Single Input/Single Output).

Prinzipiell haben die Mehrfach-Antennensysteme folgende Vorteile: Sie bringen erstens eine größere Empfangsleistung und damit eine höhere Reichweite, unterdrücken zweitens Störungen durch andere Funkwellen besser, sorgen drittens für eine bessere Verbindungsqualität sowie viertens für bessere Übertragungsraten. Allerdings kann man nicht alle vier Vorteile gleichzeitig maximal ausnutzen: Man muss sich entscheiden, ob man in einem System die Daten-Übertragungs-Geschwindigkeit oder die Reichweite oder die Qualität der Verbindung verbessern will.

Schlüsseltechnologie bei LTE

MIMO ist eine Schlüsseltechnologie in LTE-Funknetzen, da durch sie die spektrale Effizienz verbessert wird. MIMO wird allerdings nicht nur bei LTE angewendet, sondern auch in Wimax- und Wlan-Systemen genutzt. Durch die Verwendung mehrerer Antennen wird auch bei LTE das Empfangssignal verbessert und Interferenzen werden verringert – das heißt es kommt zu weniger Störungen durch andere  genutzte Funkfrequenzen. Doch das wichtigste:  Durch die MIMO-Technik wird bei der LTE-Übertragung der Datenstrom auf bis zu maximal vier Sende- und Empfangsantennen verteilt. Dies erhöht die Datenmenge, die pro Zeiteinheit übertragen wird, sorgt also für eine höhere Übertragungsgeschwindigkeit - und senkt gleichzeitig die Fehlerrate.

LTE kann bis zu vier mal vier Antennen nutzen, dies sieht die 3GPP Release 8 vor, in der die technischen Spezifikationen von LTE festgelegt sind. Aber auch zwei mal zwei MIMO-Systeme sind möglich. Bei einem 2x2-MIMO kann die Datenrate im Vergleich zu einem System mit jeweils einer Antenne beinahe verdoppelt werden.

Endgeräte mit MIMO-Antennen

Eine technische Herausforderung könnte die Ausstattung der Endgeräte mit mehreren Antennen werden - ein Smartphone bietet relativ wenig Platz für eine höhere Anzahl von Antennen. In niedrigen Frequenzbereichen wie dem 800-Megahertz-Band wird das Problem noch dadurch verstärkt, dass dort größere Antennen benötigt werden. Vor allem auf dem Land soll LTE jedoch diese Frequenzbereiche nutzen. In Laptops ist der Einbau mehrere Antennen allerdings unproblematisch. Da die LTE-Stationen zunächst auf dem Land fehlende DSL-Anschlüsse ersetzen sollen, ist dort der Einsatz der MIMO-Technik relativ gut möglich.