MIMO Antenne von FORSIS

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Staplerterminal Resistiv WLAN IP65 Min

MIMO Antenne nach IEEE802.11n Standard

Der neue WLAN Standard IEEE 802.11n ist am 12.09.2009 verabschiedet worden. Die FORSIS GmbH nutzt diesen WLAN Standard speziell bei der mobilen FORSIS Baureihe MOBILE. Die FORSIS Variante setzt den n-Standard um, und ist gleichzeitig robust und nach Schutzklasse IP65 konzipiert.

Bei der Realisierung der Antenne nach IEEE802.11n war eindeutig die spezielle Auslegung in Richtung des sogenannten MIMO- (Multiple-Input-Multiple-Output) Datenübertragungsverfahren das Ziel.

MIMO-Systeme bieten höhere Datenübertragungsraten, größere Reichweiten und sind nicht nur „immun" gegenüber der Mehrwegeausbreitung, sondern nutzen diese sogar aus. Somit ist ein MIMO-System insbesondere für den Einsatz in industriellen Innenbereichen, ohne direkte Sichtverbindung zwischen einem PC und einem Router, am besten geeignet.

Spezifikation der MIMO Antenne

Die Antenne wurde als ein MIMO-Antennensystem bestehend aus drei separaten Dual-Band-Antennen realisiert. Alle Einzelantennen sind auf einer Leiterplatte platziert und in einem chemischen Fertigungsverfahren hergestellt. Die gesamte Antenne wird in einem robusten Polycarbonat-ABS (PC-ABS) Gehäuse untergebracht. Die komplette Antenne sollte an einem vorgegebenen PC-Gehäuse leicht zu montieren sein und einen einfachen Anschluss von Koaxialkabeln ermöglichen.

Somit wird die optimale Ausleuchtung des Umfeldes erreicht, um die Vorteile der höheren Reichweite und größeren Datenübertragungsrate bestmöglich zu unterstützen.

Es sollen folgende Standards unterstützt werden:

  • IEEE 802.11a
  • IEEE 802.11b
  • IEEE 802.11g
  • IEEE 802.11n 

Basis Information zum MIMO Standard

WLANs auf Basis des neuen IEEE-Standards 802.11n versprechen drastisch höhere Durchsatzraten von bis zu 600 Mbit/s. Minimal wird eine Datenrate von 100 Mbit/s garantiert. Dabei hängt der Durchsatz nicht allein von der Taktrate des Interface ab, sondern wird durch zusätzlichen Protokoll-Overhead und Sendewiederholungen, die auf schlechte Signalqualitäten zurückzuführen sind, maßgeblich beeinflusst. Diese Raten werden durch eine noch komplexere Technologie als bei bisherigen WLANs und das Zusammenspiel einer Vielzahl unterschiedlicher Funktionen erreicht.

Datenrate

Die maximale Datenrate von bis zu 600 MBit/s erzielt 802.11n durch neue Modulationsverfahren, sowie die (optionale) Verwendung eines 40 Megahertz breiten Übertragungskanals. Ferner werden zwei bis maximal vier Antennen verwendet. Letzteres ermöglicht es, einen Funkkanal im selben Frequenzbereich räumlich mehrfach zu nutzen und somit eine parallele Datenübertragung zu garantieren. Hierdurch wird nicht nur die Geschwindigkeit, sondern auch die Reichweite erhöht. Dieser Mechanismus wird als „Multiple Input, Multiple Output" (MIMO) bezeichnet

Wie arbeitet MIMO?

MIMO ist eine der Innovationen bei der funkgestützten Datenübertragung. Der Begriff Multipath beschreibt das Phänomen der unterschiedlichen Ausbreitungswege eines Funksignals, hervorgerufen durch Reflektionen an Wänden, Einrichtungsgegenständen und Menschen. Dabei trifft das ausgesendete Signal mehrfach, zeitlich verzögert und mit unterschiedlichen Signalstärken beim Empfänger ein; dort werden die empfangenen Signale überlagert und erscheinen als Verwischung des ausgesendeten Signals. Die Standards 802.11a/b/g versuchen die Effekte der Multipath-Übertragung auszufiltern, indem der Empfänger nur das stärkste Signal auswertet. Die in 802.11n festgeschriebene MIMO-Technologie nutzt nun erstmals die Übermittlung der Signale über mehrere Pfade für die WLAN-Übertragung und erreicht dadurch mehrere simultane Datenübermittlungen.

Verwendet man mehrere Antennen (im Abstand einer halben Wellenlänge der Trägerfrequenz), erhält der Empfänger zusätzliche Information über die Einfallsrichtung der Funkwellen. Obwohl die Signale im selben Funkkanal arbeiten, lässt sich dadurch die räumliche Signatur (Spatial Signature) zweier Signale voneinander unterscheiden. So wird die Kanalkapazität gesteigert. Wird das Sendesignal von zwei (oder mehr) Antennen ausgestrahlt, kann durch eine zeitliche Verzögerung eine Richtwirkung an den Antennen erreicht werden. Dieses Verfahren wird als Beamforming bezeichnet. Peilt man mehrere Empfänger mittels Beamforming an, spricht man von räumlichem Multiplexgewinn (Spatial Multiplexing).

HS

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