Antennen-Diversity

 
Aufgrund von Mehrwegeausbreitung empfängt eine Basisstation normalerweise von einem Mobiltelefon mehrere Signale auf unterschiedlichen Wegen, welche sich überlagern und zu einer Verschlechterung der Empfangsqualität führen können.
Nun kann man bei Verwendung mehrerer Empfangsantennen mittels einer Auswerteschaltung jeweils das bessere Empfangssignal auswählen, dies nennt man Antennen-Diversity. Dabei unterscheidet man zwischen "Raum-Diversity" und "Polarisations-Diversity".

Werden bei Funkanlagen die Signale verschiedener Sende- oder Empfangsantennen nicht anstatt, sondern gemeinsam verwendet, so spricht man von "Smart Antennas" ("Intelligente Antennen") und bei der zugehörigen Technik von "MIMO" (Multiple Input Multiple Output).

 

Raum-Diversity

Da beim Mehrwegeempfang die Überlagerungen stark ortsabhängig sind, kann man mit räumlich entfernten Empfangsantennen unterschiedlich gute Empfangssignale erhalten. Dies nutzt man beim Raum-Diversity, wo mehrere (normalerweise zwei) Antennen im Abstand der 10 ... 20 -fachen Wellenlänge aufgebaut sind und das jeweils beste Empfangssignal ausgewählt wird. Der Gewinn der Empfangsleistung beträgt etwa 4 - 6 dB (Faktor 2.5 - 4).

In dem nebenstehenden Bild sieht man eine Raum-Diversity Anlage mit omnidirektionalen Antennen. Die mittlere Antenne ist die Sendeantenne, die beiden äußeren sind die für Antennen-Diversity genutzten Empfangsantennen.

Polarisations-Diversity

Bei elektromagnetischen Wellen stehen die elektrischen und magnetischen Felder senkrecht aufeinander und breiten sich geradlinig in den Raum aus. Dabei bezeichnet man als Polarisation die Schwingungsrichtung des elektrischen Feldes, wobei man zwischen linearer- und zirkularer Polarisation unterscheidet. Bei der zirkularen Polarisation läuft die Schwingungsrichtung in Kreisform um, während diese bei der linearen Polarisation feststeht. Hier unterscheidet man grob zwischen horizontaler- und vertikaler Polarisation. Diese kann durch entsprechende Aufstellung der Sendeantenne bestimmt werden, wobei beim Mobilfunk mit vertikaler Polarisation gearbeitet wird.

Durch Reflexionen auf dem Übertragungsweg kann das vertikal polarisierte Sendesignal (ungewollt) gedreht werden, sodaß beim Empfänger auch Anteile mit horizontaler Polarisation ankommen. Außerdem wird ein Handy während des Gesprächs nicht zwangsläufig senkrecht gehalten, sodaß schon dessen Sendesignal nicht absolut vertikal polarisiert ist. Ein Empfänger, der nur das vertikal polarisierte Empfangssignal ausnutzt, hat dadurch eine verringerte Empfangsleistung.

Beim Polarisations-Diversity nutzt man bei der Basisstation zwei Empfangsantennen mit senkrecht zueinander stehenden Polarisationsebenen (= orthogonal polarisiert), wobei wie beim Raum-Diversity das jeweils bessere Sigal ausgewählt wird.
Die beiden Antennen müssen keine räumliche Trennung aufweisen und könnnen in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht sein. Der zu erzielende Gewinn der Empfangsleistung ist auch hier 4 - 6 dB.
Diese Art des Antennen-Diversity ist wegen des einfacheren Aufbaus die normalerweise bevorzugte Variante, zumindest bei der Verwendung von Sektorantennen.

 

Smart Antennas und MIMO

MIMO im Elektronik-Kompendium
Wikipedia zu MIMO

 

 
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Zuletzt geändert: 21.09.08