Editorial

ZTE: Aus Massive MIMO und Beamforming wird MUSA

Das von ZTE vorgestellte MUSA erlaubt es, die Antennen innerhalb eines Sektors durch elektronisches Beamforming genau auf die Empfänger auszurichten, ohne, dass Antennenelemente mechanisch nachgeführt werden müssen.
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Massive-MIMO-BasisstationMassive-MIMO-Basisstation Am Wettrennen um die Technologien für die nächste Generation (5G) des Mobilfunk-Standards beteiligt sich auch der chinesische Mobilfunk-Ausrüster ZTE. Auf dem Mobile World Congress Anfang März in Barcelona hatte ZTE bereits eine Massive-MIMO-Basisstation ausgestellt. Statt zwei, vier oder acht Antennen in einem Segment, wie derzeit üblich, waren es deren 256!

In der von der Massive-MIMO-Antenne versorgten Mobilfunkzelle waren zwölf herkömmliche LTE-Endgeräte aktiv, von denen jedes eine Datenrate von ca. 35 MBit/s im Downstream empfing. In Summe wurden so 400 MBit/s in einer Zelle erreicht. Zum Vergleich: Normalerweise sind mit 4x2-MIMO (vier Antennen auf Senderseite, zwei Antennen auf Empfängerseite) im Downstream Peak-Datenraten von 150 MBit/s möglich. Diese Datenrate wird von allen Endgeräten geteilt. Die Massive-MIMO-Antenne erhöhte die Gesamt-Datenrate in der Zelle somit auf das (knapp) dreifache, freilich auf Kosten der 64-fachen Komplexität, was die Zahl der Antennen auf Seite der Basisstation anbelangt!

Durchbruch: Gesamtkapazität wurde verdreifacht

12 Endgeräte mit 35 Mbps in einer Zelle12 Endgeräte werden von einer Massive-MIMO-Zelle gleichzeitig mit jeweils über 30 MBit/s versorgt. In den letzten Tagen hat ZTE abseits des Mobile World Congress erneut auf den erzielten technologischen Durchbruch per Pressemeldung aufmerksam gemacht: Inzwischen wird die Gesamtkapazität sogar mehr als verdreifacht. Der Technologie dahinter wurde das neue Label MUSA (Multi-User Shared Access) gegeben.

Letztendlich dürfte es sich bei MUSA aber um Beamforming handeln: Die vielen Subantennen der Basisstation senden ihr Signal zu jedem Endgerät mit einer zum Endgerät passenden Verzögerung aus. Beim jeweiligen Endgerät kommen die vielen für dieses Endgerät bestimmten Einzelsignale daher genau im Gleichklang an, so dass sie sich dort zu einem starken Gesamtsignal zusammenfügen. An den meisten anderen Stellen im Raum, wo die Laufzeiten nicht perfekt zu den Aussende­verzögerungen passen, löschen sich die vielen Einzelsignale hingegen größtenteils gegeneinander aus. Für jedes Endgerät werden die Einzelverzögerungen der zu diesem Endgerät gesendeten Einzelsignale genau angepasst. Letztendlich kann man sich das so vorstellen, dass zu jedem Endgerät auf Seiten der Basisstation eine perfekt an dieses Endgerät angepasste Antenne mit hoher Bündelung und ganz enger Richtcharakteristik verwendet wird.

Mit mechanischen Richtantennen lässt sich auch heute schon die Vielfach­nutzung einer Frequenz an einem Standort erreichen. Im Mobilfunk ist es bereits üblich, dass Basisstationen drei, sechs oder noch mehr Sektorantennen für unterschiedliche Richtungen tragen. Doch wird es mit zunehmender Sektoranzahl immer schwieriger, die Sektoren sauber voneinander zu trennen. An den Sektorgrenzen kommt es meist zu Bitraten-senkendem Doppelempfang. Das von ZTE vorgestellte MUSA erlaubt es nun, die Antennen innerhalb eines Sektors durch elektronisches Beamforming genau auf die Empfänger auszurichten, ohne dass Antennenelemente mechanisch nachgeführt werden müssen.

Technologien wie MUSA sind entscheidend, wenn 5G das Versprechen erfüllen soll, wirklich omnipräsente Mobilität und Vernetzung nicht nur von Smartphones, Tablets und Laptops, sondern auch vieler weiterer Geräte zu ermöglichen. Auf dem Weg zu 5G werden sich die Gesamtdatenraten, die eine Zelle abwickelt, gegenüber 4G vertausendfachen. Ohne effiziente Nutzung der knappen Ressource "Funkspektrum" ist dieses nicht erreichbar.

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