Telekommunikation: Mobilfunktechnik der nächsten Generation
Bell Labs mit Feldtest von High-Speed-Mobilfunktechnik LTE
Zusammen mit der den T-Labs der Deutschen Telekom, dem Fraunhofer-Heinrich-Hertz-Institut und Kathrein testen die Bell Labs von Alcate-Lucent in Berlin die neue Mobilfunktechnik Long-Term Evolution (LTE).
Der Forschungsarm Bell Labs von Alcatel-Lucent führt die Feldversuche in Kooperation mit den T-Labs, dem Heinrich-Hertz-Institut und dem Antennenhersteller Kathrein durch. Dabei kommt eine neue Technologie namens Coordinated Multipoint Transmission (CoMP) zum Einsatz.
Sie soll in LTE-Netzen und via 3G-Mobilfunk eine höhere Übertragungsrate und eine durchgehend hohe Servicequalität sicherstellen. Mit LTE lassen sich je nach Distanz zwischen Mobilfunkgerät und Basisstation Datenraten von derzeit etwa 170 bis 200 MBit/s beim Herunterladen erzielen.
Durch die Koordination und Kombination von Signalen mehrerer Antennen ermöglicht CoMP es, Videos und Fotos in hoher Qualität zu versenden oder andere bandbreitenintensive Dienste zu nutzen. Dies funktioniert unabhängig davon, ob sich ein Nutzer sich im Zentrum oder am äußersten Rand einer LTE-Funkzelle befindet.
Die CoMP-Lösung baut auf Forschungsresultaten der Bell Labs auf und nutzt insbesondere das von der Einrichtung entwickelte Network-MIMO-Verfahren (Multiple Input-Multiple Output). Dieses reduziert Interferenzen in Funknetzen und erhöht die Effizienz, indem es die Übertragung und den Empfang von Signalen an mehreren Zugangspunkten koordiniert.
Testgebiet Berlin
Die Feldtests führte ein Bell-Labs-Team aus Stuttgart in der Berliner Innenstadt im Rahmen des Forschungsprojekts EASY-C (Enablers for Ambient Services and Systems) durch. Es handelt sich um die weltweit ersten Feldtests der CoMP-Technologie, die bislang ausschließlich in Laborumgebungen getestet wurde.
Das Versuchssystem in Berlin verwendet zwei Basisstationen und zwei Terminals bei 2,6 GHz mit einer Bandbreite von 20 MHz für den Downlink und Uplink. Es gibt an jeder Basisstation zwei Sende-Antennen und an jedem Terminal zwei Empfänger-Antennen.
Die Signale von einem Mobilfunkgerät wurden von zwei aktiven Antennen (»Remote Radio Heads«) empfangen, die auf Gebäuden in einer Entfernung von 500 Metern montiert waren. Von dort wurden sie über Glasfaserverbindungen zu einer Zentraleinheit weitergeleitet, die das Modem und die Steuerungselemente einer LTE-Basisstation (eNodeB) von Alcatel-Lucent enthielten. Dort wurden die Signale kombiniert, um so die Signalstärke zu erhöhen.
Bis zu vier Datenströme auf identischen Frequenzen
Während das Übertragungsprotokoll im Wesentlichen auf dem aktuellen LTE-Standard basiert, mussten zur Umsetzung des neuen Konzepts einige Änderungen vorgenommen werden: Die Basisstationen werden mit dem Global Positioning System (GPS) synchronisiert. Sie verwenden Zellen-spezifische Referenz-Signale, die es mobilen Endgeräten ermöglichen, den Downlink-Kanal zu den Basisstationen in der Umgebung schätzen zu können.
Die zurück gemeldeten Kanalinformationen werden als normale Daten-Pakete über den Uplink übertragen. Ohne diese Rückmeldungen könnten nach Angaben des Heinrich-Hertz-Instituts die mobilen Endgeräte die Störungen nur teilweise durch eine optimale Kombination der Empfangssignale ihrer Mehrfachantennen reduzieren.
Maximal vier Datenströme werden gleichzeitig in den beiden Zellen auf identischen Frequenzen übertragen, ohne sich gegenseitig zu stören, und erzielen damit eine deutlich höhere spektrale Effizienz.
Bei dem Versuch wurden an den meisten Standorten innerhalb einer Funkzelle Datenraten von über 5 MBit/s gemessen.
Die Konfiguration dieser Lösung unterscheidet sich vom üblichen MIMO-Verfahren vor allem in der Positionierung der Antennen. Im MIMO-Verfahren werden die eingesetzten Antennen an einem einzigen Standort errichtet. CoMP hingegen verbindet Antennen, die sich an unterschiedlich nahe gelegenen Standorten befinden.
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