Von Cajo Kutzbach
Der UMTS-Standard G3, aber auch das Kupferne Telefonkabel, sind noch lange nicht am Ende ihrer Möglichkeiten. Eine Steigerung der Übertragungsleistung auf das 30-100-fache sind in den nächsten 5-10 Jahren zu erwarten. Wie man das bei UMTS unter dem geltenden G3-Standard erreicht, erforscht Prof. Joachim Speidel vom Institut für Nachrichtenübertragung der Universität Stuttgart. Eine Möglichkeit besteht darin, dass man den Übertragungsweg, den sogenannten Kanal, verbessert und Störsignale verringert, die um so größer sind, je mehr Nutzer gleichzeitig in einer Funkzelle aktiv sind.
Der Kanal verändert sich ja im Laufe der Zeit. Dadurch, dass sich ja das mobile Endgerät bewegt, ändert sich auch die Kanaleigenschaft. D.h. das System muss möglichst schnell und damit adaptiv auf diese Veränderungen reagieren. Da gibt es im System mehrere Möglichkeiten diese Adaptionen noch weiter zu treiben. Da ist man eigentlich bei UMTS erst am Anfang.
Das bisherige UMTS mit 384 kbit Datenübertragungsrate kann noch erheblich schneller werden, weil die von Claude Shannon vor 50 Jahren errechnete Obergrenze noch lange nicht erreicht ist. Damit das mobile Endgerät die jeweiligen Empfangsbedingungen optimal nutzen kann, braucht es einen Maßstab, eine Prüfsumme, oder ein Signal mit dem es das empfangene Signal vergleichen kann.
Das Empfangssignal kenn ich, weil das empfang ich ja. Das Sendesignal kenn ich eigentlich nicht, wenn es das Datensignal ist, was jetzt der Nutzer abgibt. Und um nun die Kanalschätzung zu unterstützen, sendet man ab und zu sogenannte Pilotsymbole. Das sind also vereinbarte Daten, die dem Empfänger bekannt sind und er kann sagen: Jawohl in diesem Zeitabschnitt kommen ab und zu diese Pilotdaten. Da muss ich eigentlich dieses und jenes empfangen. Und er kann also daraus dann mit höherer Genauigkeit einen Schätzwert für diese Kanalfunktion bekommen.
Und wenn dann die Daten übertragen werden, die der Benutzer übermitteln will, dann beginnt er schon mit einer recht guten Verbindung, die auch mit diesen Nutzdaten noch weiter verbessert werden kann. Das wird immer wieder wieder holt und muss natürlich sehr schnell gehen da sich bei einer rasanten Fahrt auch die Empfangsbedingungen sehr rasch ändern können. Etwas Ähnliches haben die Bell-Labors in Amerika vorgestellt: Einen schnellen Chip, auf dem die Fehlerkorrektur ebenfalls durch zusätzlich übermittelte Daten erreicht wird. Die Übertragungsleistungen sollen von 2006 bis 2008 noch weiter auf 50 bis 100 Megabits gesteigert werden. Auch dafür wird man eine zweite Technik nutzen. Joachim Speidel:
Das sind diese Smart-Antennas, oder auch adaptive Antennen, wie man gelegentlich sagt. Manchmal hört man auch intelligente Antennen. Das ist alles dasselbe. Dort muss man die Aufgabe lösen, dass man das mobile Endgerät möglichst gut lokalisiert und auch verfolgt.
Natürlich wäre es viel zu aufwendig, die Antennen der Basisstation nach den Mobilfunknutzern zu drehen. Der Trick besteht darin, dass man vier Antennen bündelt. Der von ihnen gemeinsam erzeugte Strahl lässt sich dadurch in der Form ändern, dass man einzelne Antennen stärker strahlen lässt. Dadurch kann man die Empfangsbedingungen für ein Mobilfunkgerät an einer bestimmten Stelle gezielt verbessern, spart aber, weil man nur die tatsächlich nötige Leistung aufwenden muss, sogar Energie und damit auch Geld. Das Geld diktiert auch, wie die Lösung aussehen muss, die Alcatel gemeinsam mit der Universität Stuttgart für die Steigerung der Übertragungsleistung bei Telefonanschlüssen anstrebt: Da 70 Prozent der Kosten auf das letzte Stückchen zwischen Verteilerkasten und Haushalt entfallen, will man dort beim vorhandenen Kupferkabel bleiben. Um trotzdem in wenigen Jahren VDSL, also Geschwindigkeiten von bis zu 100 Megabits je Sekunde zu erreichen, muss das Glasfaserkabel bis zum Verteilerkasten geführt werden. Dort wird ein vollautomatischer Schalter installiert, der die Datenpakete über die letzten 300 Meter ins Haus schickt und dabei zudem darauf achtet, dass es keinen Stau im Internet gibt. Mit einem derartigen Anschluss könnte man zugleich zwei bis drei Fernseh-Programme empfangen, im Internet surfen und telefonieren.
Der UMTS-Standard G3, aber auch das Kupferne Telefonkabel, sind noch lange nicht am Ende ihrer Möglichkeiten. Eine Steigerung der Übertragungsleistung auf das 30-100-fache sind in den nächsten 5-10 Jahren zu erwarten. Wie man das bei UMTS unter dem geltenden G3-Standard erreicht, erforscht Prof. Joachim Speidel vom Institut für Nachrichtenübertragung der Universität Stuttgart. Eine Möglichkeit besteht darin, dass man den Übertragungsweg, den sogenannten Kanal, verbessert und Störsignale verringert, die um so größer sind, je mehr Nutzer gleichzeitig in einer Funkzelle aktiv sind.
Der Kanal verändert sich ja im Laufe der Zeit. Dadurch, dass sich ja das mobile Endgerät bewegt, ändert sich auch die Kanaleigenschaft. D.h. das System muss möglichst schnell und damit adaptiv auf diese Veränderungen reagieren. Da gibt es im System mehrere Möglichkeiten diese Adaptionen noch weiter zu treiben. Da ist man eigentlich bei UMTS erst am Anfang.
Das bisherige UMTS mit 384 kbit Datenübertragungsrate kann noch erheblich schneller werden, weil die von Claude Shannon vor 50 Jahren errechnete Obergrenze noch lange nicht erreicht ist. Damit das mobile Endgerät die jeweiligen Empfangsbedingungen optimal nutzen kann, braucht es einen Maßstab, eine Prüfsumme, oder ein Signal mit dem es das empfangene Signal vergleichen kann.
Das Empfangssignal kenn ich, weil das empfang ich ja. Das Sendesignal kenn ich eigentlich nicht, wenn es das Datensignal ist, was jetzt der Nutzer abgibt. Und um nun die Kanalschätzung zu unterstützen, sendet man ab und zu sogenannte Pilotsymbole. Das sind also vereinbarte Daten, die dem Empfänger bekannt sind und er kann sagen: Jawohl in diesem Zeitabschnitt kommen ab und zu diese Pilotdaten. Da muss ich eigentlich dieses und jenes empfangen. Und er kann also daraus dann mit höherer Genauigkeit einen Schätzwert für diese Kanalfunktion bekommen.
Und wenn dann die Daten übertragen werden, die der Benutzer übermitteln will, dann beginnt er schon mit einer recht guten Verbindung, die auch mit diesen Nutzdaten noch weiter verbessert werden kann. Das wird immer wieder wieder holt und muss natürlich sehr schnell gehen da sich bei einer rasanten Fahrt auch die Empfangsbedingungen sehr rasch ändern können. Etwas Ähnliches haben die Bell-Labors in Amerika vorgestellt: Einen schnellen Chip, auf dem die Fehlerkorrektur ebenfalls durch zusätzlich übermittelte Daten erreicht wird. Die Übertragungsleistungen sollen von 2006 bis 2008 noch weiter auf 50 bis 100 Megabits gesteigert werden. Auch dafür wird man eine zweite Technik nutzen. Joachim Speidel:
Das sind diese Smart-Antennas, oder auch adaptive Antennen, wie man gelegentlich sagt. Manchmal hört man auch intelligente Antennen. Das ist alles dasselbe. Dort muss man die Aufgabe lösen, dass man das mobile Endgerät möglichst gut lokalisiert und auch verfolgt.
Natürlich wäre es viel zu aufwendig, die Antennen der Basisstation nach den Mobilfunknutzern zu drehen. Der Trick besteht darin, dass man vier Antennen bündelt. Der von ihnen gemeinsam erzeugte Strahl lässt sich dadurch in der Form ändern, dass man einzelne Antennen stärker strahlen lässt. Dadurch kann man die Empfangsbedingungen für ein Mobilfunkgerät an einer bestimmten Stelle gezielt verbessern, spart aber, weil man nur die tatsächlich nötige Leistung aufwenden muss, sogar Energie und damit auch Geld. Das Geld diktiert auch, wie die Lösung aussehen muss, die Alcatel gemeinsam mit der Universität Stuttgart für die Steigerung der Übertragungsleistung bei Telefonanschlüssen anstrebt: Da 70 Prozent der Kosten auf das letzte Stückchen zwischen Verteilerkasten und Haushalt entfallen, will man dort beim vorhandenen Kupferkabel bleiben. Um trotzdem in wenigen Jahren VDSL, also Geschwindigkeiten von bis zu 100 Megabits je Sekunde zu erreichen, muss das Glasfaserkabel bis zum Verteilerkasten geführt werden. Dort wird ein vollautomatischer Schalter installiert, der die Datenpakete über die letzten 300 Meter ins Haus schickt und dabei zudem darauf achtet, dass es keinen Stau im Internet gibt. Mit einem derartigen Anschluss könnte man zugleich zwei bis drei Fernseh-Programme empfangen, im Internet surfen und telefonieren.