An der ETH funkts bereits in 4G

Während die gehypte Mobilfunktechnik der dritten Generation, UMTS (Universal Mobile Telecommunications System), hierzulande vor sich hin dümpelt, haben ETH-Wissenschaftler bereits einen Forschungsmeilenstein für die Nachfolgetechnik der vierten Generation erreicht: In einem ETH-Labor haben sie eine Mehrantenneneinrichtung erfolgreich getestet. Bei ihrem MIMO-WLAN-Versuchsaufbau (Multiple-Input Multiple-Output Wireless Local Area Network) funken und empfangen vier Antennen die Datenströme. Dadurch kann die Übertragungsrate auf 216 MBit pro Sekunde hochgepeitscht werden, ohne zusätzliche Frequenzbänder zu beanspruchen. Zum Vergleich: Herkömmliche Datenfunknetze, die auf dem IEEE-802.11g-Standard (Institute of Electrical and Electronics Engineers) basieren, schaffen maximal 54 MBit/s. UMTS bringt es im Idealfall auf schlappe 2 MBit/s.

Wie Helmut Bölcskei, Professor am Institut für Kommunikationstechnik (IKT), das mit dem Institut für Integrierte Systeme (IIS) das MIMO-WLAN gebaut hat, gegenüber Computerworld ausführt, konnten zwei Haupterkenntnisse aus dem Versuch gezogen werden. Zum einen liess sich zeigen, dass die bei Mehrantennensystemen beabsichtigten Interferenzen tatsächlich für die Gewinnung höherer Datenraten beigezogen werden können. Zum anderen habe man integrierte Schaltkreise bauen können, die bei den hohen Datenraten die Signale auch in Echtzeit verarbeiten können.

Neben der Erhöhung der ÜbertragungsrateÖsie kann, wie Bölcskei meint, durch Kanalbündelung auf mehr als 500 MBit/s zusätzlich gesteigert werdenÖerhält man in einem MIMO-WLAN, das von der IEEE unter der Bezeichnung 802.11n derzeit noch standardisiert wird, auch eine stabilere Verbindung. So springt die eine Antenne für die andere ein, wenn letztere einen schlechten oder gar keinen Empfang hat. Schliesslich führt eine effizientere Nutzung der Sendeleistung zu einer grösseren Reichweite und generell zu einer besseren Übertragungsqualität, ohne dass dafür die Sendeleistung erhöht werden muss.

Bis die ETH-Installation allerdings in Notebooks und Handys eingebaut werden kann, dürfte noch einige Zeit vergehen. Besonders müsste der Antennenpark noch schrumpfen. Laut Bölcskei beträgt die Gesamtabmessung des Arrays im ETH-Labor gut einen Meter, und die Signalverarbeitung wiegt circa 25 Kilogramm. Er rechnet damit, dass MIMO-WLAN-Systeme, die sich etwa an ein Notebook anschliessen lassen, in drei bis fünf Jahren auf den Markt kommen könnten.

«Von der mobilen vierten Generation sind wir noch weit entfernt», gibt Bölcskei darüber hinaus zu bedenken. Eines der Probleme sieht er im Bau der Handys. «Denn die vier MIMO-Antennen brauchen einen minimalen Abstand zueinander», führt er aus. Zudem sei MIMO-WLAN nur ein Teil eines ausgewachsenen 4G-Netzes. Hierfür müssten zahlreiche bestehende und künftige Techniken wie UMTS und Nachfolgeverfahren, Highspeed-WLAN, Wireless Local Loop und Bluetooth konvergieren.