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5G in 5 Abschnitten: Über die Zukunft des Mobilfunkstandards

12. Oktober 2015, 16:09 Uhr | James Kimery, Director of RF and Communications, National Instruments

Fortsetzung des Artikels von Teil 2

Spektrumverfügbarkeit

➎ mm-Wellen-Kommunikation
Auch die Spektrumverfügbarkeit gewinnt zunehmend an Bedeutung. Das Shannon-Theorem besagt, dass die Kanalkapazität eine Funktion von Bandbreite und Signal-Rausch-Verhältnis ist. Da sich die aktuellen Signalverarbeitungstechniken beim Signal-Rausch-Abstand bereits der von Shannon vorgebenen Grenze nähern, ist eine höhere Bandbreite notwendig, um die Netzwerkkapazität spürbar zu steigern. Bis vor Kurzem haben sich Forscher hauptsächlich auf eine Spektrumverfügbarkeit in Frequenzbändern von unter 6 GHz konzentriert, da die Kommunikation bei Frequenzen über 6 GHz als nicht durchführbar galt. Doch neue Studien zeigen, dass die Kommunikation bei Frequenzen im mm-Wellen-Bereich – besonders bei 28 GHz, 38 GHz, 60 GHz und 72 GHz – möglich und für den kommerziellen Einsatz vielversprechend ist. Obwohl die Übertragung bei diesen Frequenzen einem größeren Pfadverlust unterliegt, gleichen die Forscher diesen mit einer hohen Verstärkung, Phased-Array-Antennen an der Basisstation und erweiterten Signalverarbeitungstechniken aus. Das Potenzial der mm-Wellen-Kommunikation ist beeindruckend, da das verfügbare Spektrum in den mm-Wellen-Bändern erheblich ist. Bei einigen Frequenzen können Netzbetreiber pro Einsatz ein kontinuierliches Spektrum von bis zu 2 GHz umsetzen – im Vergleich zu heute verfügbaren 20 MHz. Bei einem größeren Spektrum ist es durchaus vorstellbar, dass sich die Netzwerkkapazität um das Tausendfache erhöht.

Die Nachfrage nach Wireless-Daten und der Zukunft von 5G entwickelt sich gerade erst, doch eines ist sicher: Wenn nicht Industrie, Regierung und das Spektrum regulierende Organisationen sich darüber einigen können, wie und wann das Spektrum neu zugeordnet werden soll, bleibt kein Spektrum unter 6 GHz verfügbar. Das Spektrum neu zu ordnen ist keine einfache Aufgabe, da die Netzbetreiber bereits Milliarden Dollar in das Erfassen des bestehenden Spektrums investiert haben und Änderungen weder einfach noch günstig sind. Die Netzansprüche der Nutzer, die Forderung nach einer kürzeren Zeit vom Prototyp zum Einsatz in der Praxis und die Anforderungen an die zeitliche Fertigstellung der Lösung sowie eine schnellere Markteinführung, haben sich außeror-dentlich erhöht: Forscher müssen also die richtigen Werkzeuge für die richtigen Aufgaben wählen – nahtlos integrierte Hard- und Softwarelösungen.