MIMO och beamforming
MIMO betyder att masten och telefonen använder många antenner samtidigt, och beamforming riktar signalen i en lob mot just din enhet i stället för att sprida den åt alla håll. Tillsammans höjer de både fart och kapacitet, och de är själva anledningen till att 3,5 GHz-bandet blir snabbt i städerna trots sin korta räckvidd. Här går vi igenom hur tekniken fungerar och varför den är så central för 5G.
Kort svar: många antenner som riktar signalen
Skillnaden mellan en gammaldags antenn och en modern 5G-mast handlar inte om mer effekt, utan om hur signalen formas. En vanlig antenn lyser som en glödlampa: ljuset sprids jämnt åt alla håll, och det mesta träffar ingen. Massive MIMO och beamforming gör i stället masten till en strålkastare som följer dig – signalen samlas i en riktad lob mot just din enhet, blir starkare där du står och stör mindre överallt annars.
MIMO står för Multiple Input Multiple Output och innebär att både masten och telefonen sänder och tar emot via flera antenner samtidigt. Med rätt mjukvara som koordinerar signalvägarna kan nätet då pressa in mer data på samma frekvens. Tekniken är inte ny – den fanns redan i 4G och sitter i vanliga wifi-routrar – men i 5G har den skalats upp till en helt annan nivå, och det är därför näten klarar dagens datamängder.
Kort svar
MIMO = många antenner i både mast och telefon som skickar flera dataströmmar samtidigt. Beamforming = signalen riktas i en lob mot din enhet i stället för att spridas åt alla håll. Tillsammans ger de mer fart och låter fler dela samma cell – grunden för 5G:s kapacitet, särskilt på 3,5 GHz.
Från MIMO till massive MIMO
Vanlig MIMO i 4G klarade sig med ett fåtal antenner i masten. Massive MIMO är samma idé kraftigt uppskalad: en kompakt panel med ett mycket stort antal antennelement, kopplad till många sändare och mottagare och tätt integrerad med nätets databehandling. Med så många element kan masten forma flera smala lober samtidigt och rikta var och en mot en egen enhet. Det är den här uppskalningen som har funnits med sedan 5G:s start och som bär det mesta av kapacitetslyftet.
I praktiken beskrivs panelerna ofta med hur många sändare och mottagare de har. En vanlig konfiguration har 32 sändare och 32 mottagare, och kraftfullare paneler har 64 av varje. Ju fler element, desto fler samtidiga lober och desto mer data kan masten dela ut på samma frekvens. De stora svenska näten byggs med utrustning från leverantörer som Ericsson och Nokia, och just den här typen av antennpaneler är standard på 5G i tätort.
Tre tekniker som arbetar tillsammans
En massive MIMO-panel använder flera samverkande tekniker för att höja både fart och kapacitet. De tre viktigaste är beamforming, spatial multiplexing och null forming.
| Teknik | Vad den gör | Vad du märker |
|---|---|---|
| Beamforming | Fokuserar signalen i en riktad lob mot din enhet i stället för att sprida den jämnt åt alla håll. | Starkare, renare signal och högre fart där du står |
| Spatial multiplexing | Skickar flera dataströmmar parallellt på samma frekvens, antingen till en enhet eller till flera. | Mer data per sekund och fler som ryms i samma cell |
| Null forming | Dämpar lobens styrka i riktning mot enheter som inte är målet, för att hålla störningen nere. | Stabilare uppkoppling när många är uppkopplade nära varandra |
Spatial multiplexing finns i två former. Vid single-user MIMO skickas flera dataströmmar samtidigt till en och samma enhet, vilket höjer farten för den användaren. Vid multi-user MIMO delas strömmarna i stället upp mellan olika enheter på samma frekvensresurs, så att masten betjänar flera abonnenter på en gång. Det är multi-user MIMO som lyfter kapaciteten när trafiken är hög, till exempel på en station eller en arena där hundratals telefoner kämpar om samma cell.
Därför är tekniken central för 5G på 3,5 GHz
Mycket av 5G:s fart kommer från högbandet 3,5 GHz 3,5 GHz n78, som har gott om bandbredd men en avgörande nackdel: signalen når bara hundratals meter från masten och dämpas snabbt av avstånd och väggar. Utan hjälp skulle bandet ge hisnande topphastigheter till ett fåtal som råkar stå precis vid masten – och inte mycket åt resten.
Det är här massive MIMO och beamforming kommer in. Genom att samla signalen i riktade lober i stället för att sprida den jämnt når masten längre på samma effekt, och genom att rikta en egen lob mot varje enhet kan den låta många dela samma cell samtidigt. Tekniken är alltså det som gör högbandet praktiskt användbart i stadsmiljö. I städer brukar Tre och Telia ligga högst i 5G-fart, eftersom båda har gott om utrymme i just 3,5 GHz-bandet där folk är som flest.
På landsbygden ser bilden annorlunda ut. Där avgörs täckningen mest av lågbandet 700 MHz, som når långt på egen hand och inte behöver lika mycket antennknep för att täcka stora ytor. Tre använder inte 700 MHz aktivt på 5G och är därför starkt i stad men svagare i ren glesbygd, medan Telia oftast har bredast täckning på landet, med Net4Mobility (Telenor och Tele2) som näst bästa alternativ i Norrlands glesbygd. Vill du gräva i hur banden skiljer sig finns en egen genomgång under frekvensband.
Läs vidare om tekniken bakom näten
Frekvensband
Lågband når långt, högband bär mer data men kort. Massive MIMO är just det som gör 3,5 GHz användbart i stad. Här är alla band de svenska näten kör på.
Så fungerar 5G
Utbyggnaden i tätort på 3,5 GHz, lågbandet för räckvidd och skillnaden mellan fristående 5G och 5G ovanpå 4G. Antenntekniken är navet i farten.
Mobilnätens teknik
Den samlade översikten över byggstenarna bakom fart, täckning och samtal: band, 5G-kärna, röst och antenner. Här hänger allt ihop.
Läs mer →De fyra näten
Telia, Telenor, Tele2 och Tre. Telenor och Tele2 delar nät via Net4Mobility. Hur mycket spektrum var och en äger avgör var de är snabba.
Läs mer →Vanliga frågor
Vad är MIMO?
MIMO står för Multiple Input Multiple Output och betyder att både masten och telefonen använder flera antenner samtidigt i stället för en enda. Med mjukvara som koordinerar de olika signalvägarna kan nätet skicka mer data på samma frekvens. Tekniken fanns redan i 4G och i vanliga wifi-routrar, men i 5G har den skalats upp rejält.
Vad är massive MIMO?
Massive MIMO är en kraftigt uppskalad version av MIMO. I stället för ett fåtal antenner sitter en kompakt panel med ett mycket stort antal antennelement i masten, kopplat till många sändare och mottagare. Det gör att basstationen kan forma flera riktade signallober och betjäna fler enheter samtidigt. Massive MIMO har funnits med sedan 5G:s start och är en av de viktigaste anledningarna till att 5G bär så mycket mer data än 4G.
Vad är beamforming?
Beamforming innebär att masten fokuserar radiosignalen i en riktad lob mot just din enhet i stället för att sprida den jämnt åt alla håll. Genom att samordna alla antennelement förstärks signalen där du står och försvagas där ingen behöver den. Resultatet är starkare och renare mottagning, vilket ger högre fart och stabilare uppkoppling – särskilt på de höga banden där signalen annars dämpas snabbt.
Varför är MIMO och beamforming så viktigt för 5G?
Mycket av 5G:s fart kommer från 3,5 GHz-bandet, som har gott om bandbredd men kort räckvidd och dämpas snabbt av avstånd och väggar. Massive MIMO och beamforming är just det som gör det bandet praktiskt användbart: genom att rikta signalen i en lob mot varje enhet når masten längre och kan låta många dela samma cell samtidigt. Utan tekniken skulle högbandet ge hög topphastighet men nå för få användare.
Vad är skillnaden mellan single-user och multi-user MIMO?
Vid single-user MIMO skickar masten flera dataströmmar samtidigt till en och samma enhet, vilket höjer farten för den användaren. Vid multi-user MIMO delas i stället strömmarna upp mellan olika enheter på samma frekvensresurs, så att masten betjänar flera abonnenter samtidigt. Multi-user MIMO är det som lyfter kapaciteten när många är uppkopplade på samma plats, till exempel på en station eller en arena.
Märks MIMO och beamforming i glesbygd?
Mest nytta gör tekniken där det är fart och trängsel som sätter gränsen, alltså i städer på 3,5 GHz. På landsbygden avgörs täckningen i stället mest av lågbandet 700 MHz, som når långt på egen hand. Tre använder inte 700 MHz aktivt på 5G och är därför starkt i stad men svagare i ren glesbygd, medan Telia oftast har bredast täckning på landet. Beamforming kan ändå hjälpa till att sträcka räckvidden något även på lägre band.
Behöver telefonen stöd för det här?
Modern teknik i masten ger nytta även för äldre telefoner, men du får ut mest av massive MIMO och beamforming med en nyare 5G-telefon som har flera antenner och stöd för flera dataströmmar. Telefonen och masten samarbetar: ju bättre enheten kan ta emot riktade lober och flera strömmar, desto högre fart blir möjlig. Det krävs inga inställningar – det sköts automatiskt av nätet och telefonen.