Coordinated Multi Point Transmission

CoMP (Coordinated Multi-Point Transmission) gilt als eine Schlüsseltechnologie für den zukünftigen Mobilfunk-Standard "LTE-Advanced"(Long Term Evolution). Durch den Einsatz des CoMP-Verfahrens lässt sich das Funkfrequenzspektrum in zukünftigen LTE-Netzen besser nutzen. Den Teilnehmern steht in Zukunft dank der CoMP-Technologie mehr Bandbreite zur Verfügung, zum Beispiel für den schnellen mobilen Internet-Zugriff. "Was sich auf den ersten Blick wie ein Wunder anhört, wird höhere Kapazitäten für den drastisch steigenden mobilen Internet-Verkehr in unseren Mobilfunk-Netzwerken ermöglichen", sagt Klaus-Jürgen Krath, Senior Vice President Radio Networks Development im Geschäftsbereich T-Mobile der Deutschen Telekom AG. Wenn Interferenzen vorhersehbar sind, können zukünftige Basisstationen die Nachrichten für mehrere User vor der Aussendung gemeinsam vorverarbeiten. Durch die Vorverarbeitung überlagern sich Signale am gewünschten User-Terminal konstruktiv, aber eliminieren sich an den Antennen anderer Nutzer. Ein Endgerät in einem CoMP-Netzwerk verhält sich damit gleichsam wie in einer isolierten Mobilfunk-Zelle, da es nicht mehr durch den Datenverkehr in den angrenzenden Zellen gestört wird. Insbesondere in den Überlappungsbereichen der Zellen, in denen die stärksten Interferenzen auftreten, lässt sich mit dem Verfahren eine erhebliche Verbesserung erreichen. Damit können in jeder Zelle eines Netzwerks alle verfügbaren Mobilfunk-Frequenzen uneingeschränkt wiederverwendet werden und es wird trotzdem die gleiche Kapazität erzielt wie in einem Mobilfunk-Netz ohne Interferenzen. Obwohl das Potenzial der CoMP-Konzepte anerkannt ist und diese als Schlüsseltechnologie in der aktuellen LTE-Advanced-Standardisierung betrachtet werden, bestanden bislang Bedenken hinsichtlich Komplexität, steigender Last auf dem Backhaul und beim Overhead, vor allem für den Downlink von der Basisstation zu den Endgeräten. 2009 demonstrierten die Deutsche Telekom und das Fraunhofer Heinrich-Hertz-Institut gemeinsam einen Versuch mit "Coordinated Multi-Point Transmission" in einem LTE-Advanced-Downlink-Testsystem. Dabei konnten T-Mobile, Deutsche Telekom Laboratories und das Fraunhofer Heinrich-Hertz-Institut (HHI) erstmals eine interferenzfreie Echtzeit-Downlink-Übertragung gleichzeitig von zwei Basisstationen auf zwei mobile Endgeräte in zwei sich überlappenden Mobilfunk-Zellen demonstrieren. Im Rahmen des CoMP-Test wurden zwei Basisstationen und zwei Terminals bei 2,6 GHz mit einer Bandbreite von 20 MHz für den Downlink und Uplink verwendet. An jeder Basisstation gab es zwei Sende-Antennen und an jedem Terminal zwei Empfänger-Antennen. Während das Übertragungsprotokoll im Wesentlichen auf dem geltenden LTE-Standard basierte, mussten zur Umsetzung des neuen Konzepts einige Änderungen vorgenommen werden: die Basisstationen wurden mit dem Global Positioning System (GPS) synchronisiert. Sie verwendeten Zellen-spezifische Referenz-Signale, die es mobilen Endgeräten ermöglichen, den Downlink-Kanal zu den Basisstationen in der Umgebung schätzen zu können. Die zurück gemeldeten Kanalinformationen wurden als normale Daten-Pakete über den Uplink übertragen. Dabei übertrugen die Endgeräte Informationen zu den Eigenschaften ihrer Funkkanäle an die Basisstationen der Funkzelle. Die Funkzellen tauschten wiederum Informationen sowie die Nutzerdaten über einen vermaschten High-Speed- Backbone mit geringer Latenzzeit untereinander aus. Mit den damit vorhandenen Daten und globalen Kanal-Informationen konnte jede Basisstation die zu sendenden Signale unabhängig von den anderen Basisstationen berechnen und über ihre lokalen Antennen übertragen. Der Overhead konnte durch Reduzierung des Wiederholungs-Zyklus des Kanal-Feedbacks reduziert werden. Die verbleibenden Interferenzen wurden durch eine optimale Kombination der beiden Antennensignale am mobilen Endgerät reduziert.