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Die Herausforderung „3G“ #####
Fortsetzung des Artikels von Teil 3
Die Herausforderung „3G“
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Modulation der Zukunft: OFDM
In Zukunft, also in der 4G-Technologie und danach, liegt der Schwerpunkt der Entwicklung in einer Technologie mit der Bezeichnung OFDM (Orthogonal Frequency Domain Modulation). Eines der Grundgesetze der Kommunikationstheorie, Shannon’s Gesetz, begrenzt die Datenkapazität entsprechend der verfügbaren Bandbreite, Leistung und der Signalpegel. Im Allgemeinen bedeutete eine Erhöhung der Datenraten eine Erhöhung der Bandbreite. Wenn man jedoch einen bestimmten Bandbreitenwert überschreitet, kommt ein neuer Effekt ins Spiel, der als „Verzögerungsstreuung“ (Delay Spread) bezeichnet wird. Er begrenzt, um wie viel die Bandbreite erhöht werden kann, um dies zu bewältigen. Einfach ausgedrückt, passiert folgendes: Die Bandbreite ist so groß, dass die Signale in der oberen Frequenz in der Bandbreite sowie diejenigen in der unteren Frequenz die Funkverbindung auf unterschiedliche Weise durchlaufen. Wenn sie am Empfänger ankommen, sind sie so unterschiedlich „gelaufen“, dass sie nicht zum ursprünglichen Signal zusammengesetzt werden können. Dieser Effekt tritt immer auf, er ist jedoch bei relativ geringen Bandbreiten so klein, dass er in Wirklichkeit keinen Unterschied ausmacht. Wenn man jedoch zelluläre Systeme (bei ungefähr 1 bis 2 GHz Frequenz) bis zu Bandbreiten über 20 MHz verschiebt, wird dieser Effekt wesentlich stärker.
OFDM überwindet dies durch viele gleichzeitig übermittelte schmale Kanäle. Diese individuellen „engen Funkkanäle“ werden von Teilnehmern gemeinsam genutzt, um Störungen zu verringern und die Kapazität zu maximieren. Zum Beispiel können 50 individuelle 1-MHz-Kanäle eine bessere Kapazität ergeben als ein einziger 50-MHz-Kanal, da die Verzögerungsstreuung sich nur auf jeden 1-MHz- Kanal auswirkt und die Datenkapazität nicht beeinträchtigt. Doch dann muss die Modulation spektral effizient und der Frequenzkanalplan so aufgebaut sein, dass sich individuelle Frequenzkanäle nicht überlappen oder gegenseitig stören. OFDM kombiniert viele der „vereinten engen Kanäle“, um viele Teilnehmer im Funkband zu unterstützen, so dass jeder User einen einzigartigen Satz enger Funkkanäle erhält. Dadurch kann jeder User die Funkstörung untereinander minimieren und die Verwendung von Funkfrequenzen maximieren, die gute Übertragungskennwerte bieten.
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