WLAN-Router D-Link DIR895L (Bild: D-Link)

MIMO erklärt: Schneller im WLAN mit mehreren Antennen

WLAN-Funklöcher in der eigenen Wohnung hat fast jeder. Router mit MIMO-Technik können das Problem beheben. Sie funken über mehrere Antennen.

Manch einer stockt seinen Mobilfunkvertrag auf, weil zuhause das WLAN nicht funktioniert. Warum das? Wenn auf dem Sofa oder im Bett das Smartphone den Kontakt zum WLAN-Router verliert, werden die YouTube-Daten über das LTE-Netz geleitet. Wie das heimische WLAN optimiert werden kann, ist bekannt, in der Umsetzung aber nicht immer einfach: Router in die Wohnungsmitte rücken, einen wenig belegten Funkkanal nutzen, über 5 GHz funken. Was auch helfen kann: eine Funkverbindung über mehrere Antennen, Multiple Input, Multiple Output genannt oder kurz MIMO.

Im Router wird gerechnet

Dabei wird über jede der Sendeantennen das gleiche Signal verschickt, während alle Empfangsantennen die Signale aller Sendeantennen aufnehmen. Dabei nehmen die Signale durch Reflexionen am Mobiliar leicht unterschiedliche Wege, so dass sie auf dem Empfangsgerät zeitlich unterschiedlich ankommen. Daraus lässt sich nicht nur die räumliche Anordnung von Sender und Empfänger schließen, sondern auch noch das Empfangssignal optimieren, indem das Signal-Rausch-Verhältnis des Funksignals verbessert wird.

Dieser Effekt verstärkt sich, wenn auch auf der Empfangsseite mehrere Antennen eingesetzt werden. Gleichzeitig wird damit die sogenannte destruktive Interferenz verhindert, zu der es kommen kann, wenn die wellenförmigen Signale am Ende ihrer unterschiedlichen Wege sich gegenseitig auslöschen. Doch dieses Fading ist so gut wie ausgeschlossen, wenn die Empfangsantennen einen gewissen Abstand haben. Durch eine derart stabilisierte Verbindung wird auch der Funkkanal schneller wieder frei.

Bis zu 1.700 Mbit/s schnelle Downloads

Die auswändigen Rechnungen erfordern leistungsfähigere Prozessoren, was nicht nur das Gerät in der Anschaffung verteuert, sondern auch zu einem höheren Energieverbrauch führt. Der Gewinn jedoch ist eine stabilere WLAN-Verbindung in den eigenen vier Wänden. Die MIMO-Technik wurde mit dem WLAN-Standard IEEE 802.11n eingeführt, ist aber auch Teil nachfolgender Standards wie IEEE 802.11ac.

In der einfachsten Form (MIMO 2×1) wird das Signal mit zwei Antennen gesendet und mit einer empfangen. Zwischen großen Geräten (Router, Laptop) wird aber meist nur paarweise kommuniziert: 2×2, 3×3, 4×4. Dabei lassen sich im besten Fall folgende Übertragungsraten erreichen:

WLAN IEEE 802.11n

  • MIMO 4×4 600 Mbit/s
  • MIMO 3×3 450 Mbit/s
  • MIMO 2×2 300 Mbit/s
  • MIMO 1×1 150 Mbit/s

WLAN IEEE 802.11 ac

  • MIMO 4×4 1.700 Mbit/s
  • MIMO 3×3 1.300 Mbit/s
  • MIMO 2×2 867 Mbit/s
  • MIMO 1×1 433 Mbit/s

MIMO auch in LTE-Netzen

In kleinen Geräten wie Smartphones finden sich meist nicht mehr als zwei WLAN-Antennen. Das hat auch bauliche Gründe, vor allem aber soll Energie gespart werden.

In Mobilfunknetzen wird ebenfalls die MIMO-Technik genutzt. Im aktuellen LTE-Standard ist derzeit MIMO 2×2 möglich. Damit sich zwei Datenströme nicht überlagern, reicht es auf kurzen Distanzen (zum Beispiel im WLAN der eigenen Wohnung) , wenn die Antennen etwas Abstand zueinander haben. Da im Mobilfunk aber über längere Strecken gefunkt wird, kommt hier eine andere Technik zum Einsatz: Die beiden Sendeantennen werden in der Basisstation einfach um 90 Grund versetzt montiert.

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