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Beamforming

Beamforming bezeichnet die optimierte Anordnung von Antennen bei WLAN-Geräten, um eine bessere Sendeleistung zum Empfänger zu erreichen. Eingeführt wurde die Technik im Jahr 2009 durch die IEEE mit dem WLAN-Standard 802.11n, der es Empfangsgeräten wie Tablet oder Notebook ermöglicht, jeweils die Antenne eines WLAN-Routers oder Repeaters zu nutzen, die die meiste Sendeenergie zur Verfügung stellt. Durch Beamforming bei Empfangsgeräten wird ebenso die Durchsatzleistung verbessert, indem die Antennen so optimiert angeordnet sind, z.B. dass eine Abschirmung der Empfangsleistung durch interne und externe Komponenten vermieden wird. Jedoch werden auch die Klangoptimierung von Audiogeräten und die akustische Vermessung von Objekten als Beamforming bezeichnet. Nachfolgend sind die häufigsten Anwendungsbeispiele für Beamforming aufgeführt.
  • Verbesserung der Sendeleistung von WLAN-Routern und der Empfangsleistung von Mobilgeräten
  • Lokalisierung und Bewertung von Schallquellen, besonders bei großen, beweglichen Objekten wie Flugzeugen oder Schiffen
  • Unterdrückung von Fremdgeräuschen bei Mikrofonen und Lautsprechern, z.B. bei Freisprecheinrichtungen und Kopfhörern
  • Optimierung der Antennenleistung moderner Fernsehsatelliten, da sich das Abstrahlungsprofil der Landfläche anpasst

Beamforming im Akustikdesign

Eine Technik zu Klangverbesserung von Notebooks, Funklautsprechern, Tablets und anderen Mobilgeräten wird ebenfalls Beamforming genannt. Dem Nutzer ist es aufgrund der kleinen Bauform der Geräte nicht möglich, zwischen verschiedenen Audiokanälen zu unterscheiden: Stereoeffekt oder Surround-Sound kommen nicht zum tragen. Zu einer deutlichen Qualitätssteigerung bei der Audiowiedergabe werden sogenannte Beamforming-optimierte Lautsprecher-Arrays eingesetzt, in denen sich mehrere Lautsprecher nebeneinander befinden und so den Eindruck einer voluminösen und weit entfernten Schallquelle vermitteln.

Funktionsweise von Akustik-Beamforming

Das Verfahren arbeitet mit Interferenzen, einer Überlagerung von zwei oder mehreren Schallwellen. Wenn der Ton simultan von den beiden äußeren Lautsprechern eines Arrays gesendet wird, erreicht er den Hörer mit einer minimalen Verzögerung, was zu einen disharmonischen Klang führt. Wird jedoch das Signal mit dem kürzeren Übertragungsweg verzögert, so erreichen die Schallwellen den Hörer gleichzeitig, es entsteht eine höhere Amplitude, der Schalldruck steigt an und die Klangqualität wird wesentlich verbessert. Bei einer gegenphasigen Überlagerung der Schallwellen führt die daraus folgende Interferenz zu einer Auslöschung der Schallwellen: Dieses Prinzip wird beispielsweise bei Kopfhörern zur aktiven Lärmkompensation genutzt, um Umgebungsgeräusche zu eliminieren. Durch die individuelle Ansteuerung der einzelnen Lautsprecher eines Arrays werden durch die zeitliche Verzögerung der Abstrahlung auch verschiedene Klangräume wie Konzertsaal oder Stadion simuliert.

Beamforming in der Vermessung

Die Möglichkeit des Beamformings, Strahlen zu steuern, wird auch in der akustischen Vermessung verwendet. Hier kommen ebenso spezielle Arrays zum Einsatz, auf denen akustische Antennen angebracht sind, die auf das zu vermessende Objekt gerichtet werden. In der Regel findet das Verfahren dann Anwendung, wenn eine Nahvermessung eines Objektes mit hohem logistischen oder finanziellen Aufwand verbunden ist: Beispielsweise wird Beamforming bei der Vermessung von startenden Flugzeugen oder fahrenden Zügen eingesetzt.
Zuletzt aktualisiert am 10.04.2013 von
Dieser Lexikonartikel basiert auf dem Artikel Beamforming der freien Enzyklopädie Wikipedia.
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