Datenkompression, Performance-Anwendungen & Fazit

Datenkompression
Unabhängig von der Umsetzung müssen die Ausrüster kosteneffiziente und stromsparende Lösungen bereitstellen, damit die Betreiber zu Systemen mit höherer Kapazität übergehen können. Diese effizienten Lösungen basieren auf kostengünstigen optischen Anschlüssen, weniger Links und einer verbesserten Spektraleffizienz im Fronthaul-Netzwerk. Eine Möglichkeit, diese Einsparungen zu erzielen, bietet die Datenkompression. Mit einer 2:1-Fronthaul-Kompression in C-RAN- und Small-Cell-Netzwerken können Datenraten von bis zu 4,9152 GBit/s unterstützt werden, während eine optische Verbindung nur 2,5 GBit/s unterstützt. Mit optischen Anschlüssen für niedrige Datenraten und weniger Links lassen sich sowohl die Kosten als auch der Stromverbrauch verringern. Darüber hinaus ist der Transport von 15-Bit-I- und Q-Mustern für bis zu drei Sektoren mit 2x2 MIMO und zwei LTE-Component-Trägern (1x10 MHz und 1x20 MHz) in einen System sehr einfach. Damit lassen sich wiederum fortschrittliche Interferenzunterdrückungs- und Lastmanagement-Techniken auf Basis der quantisierten I- und Q-Muster anwenden, was zu Kosten- und Stromeinsparungen auf der Systemebene im Funkzugangsnetzwerk führt. Nebenstehendes zeigt eine Systemarchitektur auf Basis einer C-RAN und Small-Cell mit I²Q-Datenkompression.

Performance-Anforderungen
Neben einer besseren Spektraleffizienz behalten die Funkprotokolle eine bestimmte Signalqualität bei (EVM), damit eine gewisse QoE im Netzwerk aufrechterhalten bleibt. Andererseits können die EVM-Anforderungen je nach Modulationsschema variieren. Um eine bessere QoE zu erzielen, sollte die Kompressionstechnik im Fronthaul-Netzwerk die EVM-Anforderungen des Funkprotokolls erfüllen. Darüber hinaus sollten die gewählten Kompressionsmethoden genügend Spielraum für andere Module in der Signalkette bieten, damit die Betreiber die EVM-Gesamtperformance und somit einen höheren Datendurchsatz im Netzwerk erzielen können. Das Bild im Teil 1 des Beitrages zeigt ein 3GPP-E-TM3.1-Downlink-Signalspektrum und die entsprechende EVM-Performance mit der I²Q-Datenkompression. Hier wird ein 20-MHz-LTE-A-Signal komprimiert und dekomprimiert mit einer EVM von weniger als 1 Prozent bei einer Kompressionsrate von 2:1. Damit steht genügend Spielraum für die restlichen Module in der Signalkette zur Verfügung, um die Gesamt-EVM-An-forderungen des Systems zu erfüllen.

Fazit
Verschiedene Organisationen und Mobilfunk-Netzbetreiber untersuchen derzeit eine Reihe von Datenkompressionstechniken, um in herkömmlichen und zukünftigen Funkzugangsnetzwerken zu Systemen mit höherer Kapazität überzugehen. Bei hoher EVM-Performance ist es möglich, Datenkompression in Funknetzen zu unterstützen und genügend Spielraum für andere Module in der Signalkette bereitzustellen. Basierend auf den verfügbaren I- und Q-Mustern in einer Kompressionslösung haben Systemarchitekten und OEMs die Gelegenheit, die Systemperformance in kommenden C-RAN- und Small-Cell-Netzwerken durch fortschrittliche Signalverarbeitung und Netzwerkressourcen-Teilung zu verbessern.