MIMO-OFDM: Space Time Coding & Spatial Multiplexing
Unsere heutige Informationsgesellschaft ist geprägt vom steigenden Bedarf an Mobilität bei ständiger Erreichbarkeit. Gleichzeitig wächst der Wunsch nach immer höheren Datenraten. Die derzeit größte Herausforderung an zukünftige, drahtlose Kommunikationssysteme stellt deshalb ein breitbandiger, mobiler (zumindest portabler) Datenzugriff bei möglichst hoher Dienstgüte (Quality of Service/QoS) dar.
Die Schlüsselrolle bei mobilen Funktechniken stellt die nutzbare Bandbreite dar, wobei jedem drahtlosen Service immer nur eine begrenzte Bandbreite für die Informationsübertragung zur Verfügung steht. Nun ist aber Spektrum ein sehr knappes Gut, das es so effizient wie möglich auszunutzen gilt. Die gewünschte Steigerung der Kommunikationsgeschwindigkeit setzt die konsequente Ausnutzung der sich bietenden Freiheitsgrade voraus, was durch unterschiedliche Vielfachzugriffsverfahren (Multiple Access/MA) erreicht wird.
MIMO-Systeme (Multiple Input Multiple Output)
Zur Verfügung stehen die Ressourcen Zeit, Frequenz, Code und Raum. Während die drei erstgenannten Ressourcen in den Verfahren Time Division Multiple Access (TDMA), Frequency Division Multiple Access (FDMA), sowie Code Division Multiple Access (CDMA) – oftmals sogar in Kombination – in bestehenden Systemen ihre Anwendung finden, steht nun erstmals die bisher wenig beachtete Ressource Raum im Vordergrund (Space Division Multiple Access – SDMA). Sie erschließt sich durch die Verwendung mehrerer Antennen – sowohl sender- wie empfangsseitig. An solchen Mehrantennensystemen, die als MIMO-Systeme, bezeichnet werden, wird weltweit seit Jahren intensiv geforscht. „In“ und „out“ beziehen sich immer auf den Übertragungskanal. MI steht somit für mehrere Sendeantennen, MO entsprechend für mehrere Empfangsantennen.
MIMO und OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)
OFDM wird heute in zahlreichen drahtlosen Übertragungsstandards eingesetzt (DAB, DVB-T, WiMAX IEEE 802.16, ADSL, WLAN IEEE 802.11a/g und die Powerline-Techniken HomePlug AV oder DS2 200, aka "HomeBone"). Die OFDM-Modulation wandelt einen breitbandigen, frequenzselektiven Kanal in eine Vielzahl paralleler schmalbandiger Einzelkanäle. Es hat sich gezeigt, dass OFDM vorteilhaft mit Mehrfachantennen sowohl sende- als auch empfangsseitig kombiniert werden kann, um den Diversitätsgewinn respektive die Übertragungskapazität in zeitvarianten und frequenzselektiven Kanälen zu erhöhen. Das Ergebnis sind die nun auf den Markt drängenden MIMO-OFDM-Systeme.
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