MIMO: mehr Antennen, mehr Leistung

MIMO ist die Abkürzung für Multiple Input / Multiple Output. Diese Technologie bezeichnet beim Datenfunk den Einsatz von mehreren Antennen sowohl in Endgeräten als auch in Sendestationen.

Durch MIMO wird die Geschwindigkeit der Verbindung verbessert, ohne auf einen breiteren Funkkanal zurückgreifen zu müssen. MIMO wird im mobilen Bereich bei  den Funktechniken HSPA+ und LTE eingesetzt, die Mehrfachantennen befinden sich an den Basisstationen und Sendemasten (Sender) einerseits und in Surfsticks oder Routern oder anderen MIMO-fähigen Endgeräten andererseits , diese sind dann die Empfänger. Im stationären Bereich nutzt man MIMO mit der Funktechnik WLAN, hier wird die Mehrfach-Antennentechnik vorzugsweise an Routern (als Sender)  beziehungsweise WLAN-fähigen Endgeräten (als Empfänger) eingesetzt.

Diese Vorteile bringt MIMO

Derzeit werden maximal zwei Empfangsantennen in Surfsticks verwendet, ihnen entsprechen dann bei den Funktechniken HSPA+ und LTE zwei Antennen an der Basisstation, die senden.  Die Abkürzung hierfür ist 2x2 MIMO. Bei MIMO werden in diesem Fall die zwei Datenströme räumlich getrennt und am anderen Ende von zwei Antennen getrennt empfangen.

Theoretisch sind Modems für den Empfang von Daten denkbar, die bis zu acht Antennen nutzen ebenso wie Modems, die mehrere Antennen auch zum Senden verwenden. Solche Systeme werden zur Weiterentwicklung des Datenfunks derzeit entwickelt.

Mit MIMO lässt sich die Qualität einer Datenfunkverbindung verbessern, es treten weniger Fehler auf.  Außerdem kann man die Geschwindigkeit der Datenübertragung deutlich erhöhen. MIMO-Systeme können wesentlich mehr Bit pro Sekunde pro genutztem Hertz Bandbreite übertragen und haben somit eine höhere spektrale Effizienz als Systeme, bei denen jeweils eine Antenne fürs Senden und Empfangen genutzt wird. Bildlich gesagt fließen über einen gleich großen Kanal mehr Daten als bei einem System mit einer Antenne.

Vorstufen: SIMO, MISO

Sind keine Mehrfachantennen verbaut, spricht man von SISO (Single Input / Single Output). Es gibt auch Zwischenstufen, hier ist entweder nur der Empfänger- oder nur der Sendebereich mit Mehrfachantennen ausgerüstet. Es gibt also SIMO (Single Input / Multiple Output): hier wird nur mit mehreren Antennen gesendet, aber mit einer Einzelantenne empfangen. Bei MISO (Multiple Input / Single Output) wird nur der Empfangsbereich aufgewertet und nutzt mehrere Antennen parallel.

Die Zukunft von MIMO

Für LTE-Datenfunksysteme wurden schon 8x8-MIMO-Antennensysteme erprobt, auch werden Systeme entwickelt, bei denen Mehrfachantennen-Systeme – aus Nutzersicht – nicht nur beim Empfang sondern auch beim Senden eingesetzt werden. Im WLAN-Bereich werden derzeit die ersten 4x4-MIMO-Systeme gebaut.

Für das Mehrfachantennen-System gibt es physikalische Grenzen. Bei mobilen Endgeräte müssen die Antennen erstens irgendwo untergebracht werden und zwar separat verbaut mit einem gewissen Abstand. Zweitens verbrauchen auch Antennensysteme Energie. Schließlich stellt sich für die Mobilfunkbetreiber- und Nutzer auch die Frage der Wirtschaftlichkeit –  acht Sendeantennen pro Basisstation kosten mehr als eine, auch acht Antennen pro Endgerät kosten mehr als eine.