Frequenznutzung

Durchbruch für mehr Datendurchsatz bei WLAN und LTE

Dem US-Unternehmen Kumu Networks könnte der Durchbruch bei der Entwicklung eines Chips mit der Full-Duplex-Technologie gelungen sein. Damit könnte unter anderem die Summendatenrate in Funkzellen fast verdoppelt werden.
AAA
Teilen (35)

Senden und empfangen auf einer Funkfrequenz per WLAN ist bald keine Utopie mehr.Senden und empfangen auf einer Funkfrequenz per WLAN ist bald keine Utopie mehr. Fünf Jahre nach seinem Start ist einem Medienbericht zufolge dem US-Startup Kumu Networks der Durchbruch beim praktischen Einsatz der Full-Duplex-Funktechnologie gelungen. Diese ermöglicht es beiden Beteiligten an einer mobilen Datenübertragung, auf derselben Frequenz zur selben Zeit gleichzeitig Daten zu senden und Daten von der jeweiligen Gegenstelle zu empfangen. Im Vergleich zu bisherigen Duplex-Technologien ("FDD", "frequency division duplex", bei der unterschiedliche Frequenzen in Upstream- und Downstream-Richtung verwendet werden, sowie "TDD", "time division duplex", bei der unterschiedliche Zeitschlitze auf derselben Frequenz für Upstream- und Downstream verwendet werden) kann Full Duplex im Optimalfall die Summendatenrate in einer Funkzelle verdoppeln.

Wie die EE Times berichtet, habe die Tochter der Stanford Information Networking Group (SING) die Grundlage dafür geschaffen, dass der Chiphersteller Globalfoundries möglicherweise noch in diesem, spätestens aber Anfang des nächsten Jahres mit der Produktion eines Full-Duplex-Bausteins für WLAN-Access-Points oder LTE-Basisstationen beginnen kann. Konkurrenz könnte Kumu Networks durch das Unternehmen GenXComm bekommen, das ebenfalls an der Entwicklung eines solchen Chips dran ist. GenXComm ist vor einiger Zeit als kommerzielles Unternehmen aus der University of Texas ausgegründet worden.

Unterdrückung des eigenen Signals

Haupthindernis für Full-Duplex-Funk ist, dass der Empfänger nicht nur das Signal der Gegenstelle empfängt, sondern zwangsläufig auch das eigene Sendesignal, da beide auf derselben Frequenz senden. Das eigene Sendesignal ist aber vielfach stärker und übertönt damit die Gegenstelle um das Milliarden- oder gar Billionenfache! Kernstück der neuen Technologie-Entwicklung von Kumu Networks ist daher eine Interferenz-Unterdrückung des eigenen Sendesignals um 132 Dezibel. Um anschaulich zu machen, wie gewaltig diese Unterdrückung ist, ein Beispiel aus der Akustik: Eine aus 1 Zentimeter Höhe fallende Stecknadel ist in 1 Meter Entfernung vom Aufschlagort etwa 15 Dezibel laut. Ein Formel-1-Bolide kommt bei Vollgas hingegen auf 147 Dezibel. 132 Dezibel Eigensignal-Unterdrückung bedeutet nun nicht weniger, als innerhalb des Rennwagens ein Mikrofon aufzustellen, und an dem vom Mikrofon aufgenommenen Signal den Rennwagenlärm so stark abzudämpfen, dass eine neben dem Rennwagen aus 1 Zentimeter Höhe fallende Stecknadel am Ende gleich laut ist wie der Rennwagen selber. Man könnte mit diesem Rennwagen also durch die Landschaft brausen, alle Umstehenden in einem Lärmteppich versenken, aber mit dem Eigensignal-Unterdrückungs-Mikrofon dennoch das Zirpen der Grillen am Wegesrand oder das Wegflattern der aufgeschreckten Vögel aufzeichnen. Unterdrückt wird dabei nicht nur der vom Mikrofon direkt aufgezeichnete Motorenlärm, sondern auch Echos des eigenen Lärms an Bäumen, Häusern und anderen Objekten.

Die Eigensignal-Unterdrückung um 132 Dezibel wird je zur Hälfte auf analoger Ebene und durch digitale Signal-Nachbearbeitung erreicht. Jede dieser beiden Stufen reduziert damit das Eigensignal auf weniger als ein Millionstel. Getestet wird die Technologie - derzeit noch nicht als integrierter Chip, sondern als diskrete Elektronik - bereits beim israelischen Mobilfunkanbieter Cellcom. Die Tests erfolgten in Mobilfunk-Basisstationen, die als Repeater das Signal einer entfernten Basisstation lokal verstärken. Durch Einsatz der Full-Duplex-Technologie konnte den Angaben zufolge die am Repeater effektiv zur Verfügung stehende Bitrate um über 50 Prozent gesteigert werden, ohne den Einsatz zusätzlicher Frequenzen oder zusätzlicher Antennen. Offen sei allerdings noch, ob der finale Chip in einer Strukturbreite von 130 oder von 45 Nanometer gefertigt werden soll, hieß es. Generell profitieren sowohl Mobilfunk- als auch WiFi-Basisstationen von der Full-Duplex-Technologie. WLAN-Access-Points könnten im 5-GHz-Band die Zahl der gleichzeitig unterstützten Kanäle vervierfachen, sagte Joel Brand, Vice President of Product Management bei Kumu, laut dem EE-Times-Bericht. Die neue Chip-Lösung von Kumu Networks werde durch 20 Patente gesichert und wurde bereits von einer handvoll Unternehmen, einschließlich der bereits genannten Cellcom, getestet.

Am Full-Duplex-Funkbetrieb im selben Frequenzblock arbeiten Forscher schon seit geraumer Zeit: Laut einem Bericht von heise.de schlug 2011 eine Entwicklung der Stanford Information Networking Group Wellen. Durch geschickte Signalverarbeitung konnte sie ein schwaches und spektral schmales 2,4-GHz-Signal senden und gleichzeitig auf derselben Frequenz empfangen. Der Chiphersteller Intel zeigte daraufhin 2015 auf dem Mobile World Congress (MWC) eine Variante für den 5G-Mobilfunk.

Teilen (35)

Mehr zum Thema WLAN