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Unverständlich

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  1. Unverständlich

    Autor: tg-- 08.07.19 - 14:48

    Ich weiß nicht ob dem Professor hier ein Statement aus Bruchstücken entzogen werden soll, aber MIMO kann den Ausbau auf höheren Frequenzen nicht ersetzen, und hier ist warum:

    1. MIMO-Gains sind nicht linear und nehmen stark ab (das hat der Professor auch angesprochen).
    Kann man mit 2×2 MIMO noch über 190% spektrale Effizienz erreichen sind es bei 4×4 vielleicht 350% und bei 8×8 bestenfalls 650% (die X×Y Werte geben die Anzahl der aktiven Antennenelemente an, X ist der Sender, Y der Empfänger).

    2. Während MIMO-Gains nicht linear steigen, steigt die Antennenfläche linear - damit steigt auch die Windlast linear und das Gewicht annähernd linear.
    Die meisten Mobilfunktürme werden an ihrer statischen Grenze betrieben, mehr MIMO bedeutet neue, größere (bzw. massivere) Masten um die Windlast zu kompensieren.

    3. Antennenelemente für niedrigere Frequenzen sind größer als die für höhere (Wellenlänge/4 im Regelfall).
    Das bedeutet, dass eine 64×64 Antenne für 3,5 GHz etwa die gleiche Größe hat wie eine 4×4 Antenne für 900 MHz.

    4. MIMO ist nicht kostenlos; MIMO braucht für jeden aktiven Pfad einen eigenen Sender mit Verstärker, sowie einen eigenen Empfänger und eigene Filter.
    Filter für niedrige Frequenzen sind größer als die für hohe, außerdem muss die Funkleistung nahe der Antenne erzeugt werden was bei reichweitenstarken, bei niedrigerer Frequenz betriebenen, Sendern sehr große und schwere Funksender mit enorm hoher Stromaufnahme bedeutet.
    Diese Hardware ist bautechnisch auf den Türmen nicht mehr realisierbar.

    5. Die Hardware für 16×16 MIMO und höher wäre bei 2 GHz (und besonders darunter) so schwer, dass Reparaturen nur noch mit Krans durchgeführt werden könnten.
    Aktuelle Hardware für 1 Sektor und 4×4 MIMO für 900 MHz wiegt etwa 25-30 kg, dementsprechend würde ein Sendemodul für 16×16 MIMO etwa 100-120 kg wiegen - 3 davon müssen zumindest auf den Turm (und nochmal 3 für 800 MHz...).

    6. Den Mobilfunkern, und besonders den Ausrüstern, welche gemeinsam neue Standards entwickeln ist das völlig bewusst. Spektrale Effizienz ist ein Kernelement der Entwicklung und jedem ist bewusst wie MIMO funktioniert und wann es sinnvoll eingesetzt werden kann.

    Nicht ohne Grund tritt 5G von MIMO ein gutes Stück zurück und ersetzt es in weiten Teilen durch Beamforming (sowohl MIMO als auch Beamforming brauchen Antennenarrays und die Anzahl der Elemente und die Aufteilung zwischen MIMO und Beamforming bestimmen deren Gewinne).

    Warum also geht man zu höheren Frequenzen? Auch hier gibt es gute Gründe:
    1. Es stehen höhere Bandbreiten zur Verfügung. Im Gegensatz zu MIMO skalieren die Bandbreiten linear, d. h. doppelte Bandbreite = doppelter Durchsatz, 10-fache Bandbreite = 10-facher Durchsatz.

    2. Antennenarrays sind bautechnisch deutlich leichter zu realisieren, weil sie viel kleiner sein können. 64×64 bei 3,5 GHz sind kein Problem und 256×256 bei 27 GHz ganz und gar nicht.

    3. Höhere Frequenzen limitieren die Ausbreitung; MIMO-Gewinne sind bei weniger weiter Ausbreitung höher, die spektrale Effizienz steigt.

    4. Durch die limitierte Ausbreitung kann man auf schwächere Sender setzen - 64 Sender mit je 1 Watt für 3,5 GHz (und dafür mehr Sender) sind deutlich einfacher zu konstruieren und aufzubauen als 64 Sender mit je 20 Watt für einen typischen 800 MHz Sender.

    5. Es ist oft einfacher 10 Standorte in 15 Meter Höhe aufzubauen als einen mit 60 Meter.

    Fazit:
    MIMO ist eine nette Technik um spektrale Effizienz zu erhöhen.
    MIMO hat allerdings starke Limitierungen und ist in keiner Art und Weise ein Ersatz für höhere Bandbreiten und höhere Frequenzen.

    Es ist kurios, dass eine Entwicklung in Richtung niedrigerer Frequenzen vorhergesehen wird, wo alle Netzbetreiber auf höhere setzen und viel Geld investiert haben und sämtliche 5G Hardware aktuell nur ab 3,5 GHz bis 28 GHz verfügbar ist.

    Ein 5G Rollout auf 700 MHz wird zwar (auf politischen Druck hin) erfolgen, aber hier wird mangels anderer Möglichkeiten die 4×4 MIMO Lösung, wie bei LTE, der übliche Aufbau sein und 5G Sender sich kaum von LTE Sendern unterscheiden.

    In der Nähe anderweitig genutzten Spektrums ist MIMO gar aktiv kontraproduktiv, denn die Leistung - und damit die Störwahrscheinlichkeit - im Funkfeld ist auf dieser Frequenz durch MIMO deutlich höher (tatsächlich linear höher, doppelt MIMO = doppelte Leistung).

    Alles in allem ein äußerst kurioser Artikel.

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