Polarisationsdiversität

Polarisationsdiversität bezeichnet eine Vielfalttechnik in der Funkkommunikation, bei der Signale über Antennen mit unterschiedlichen Polarisationszuständen übertragen und empfangen werden, um Ausfälle durch Fading zu verringern. Durch die Nutzung von mindestens zwei Polarisationsrichtungen (z. B. horizontal und vertikal, ggf. auch zirkular) werden die Signale unterschiedlichen Pfaden und Dämpfungen ausgesetzt; die Fading-Verläufe dieser Zweige sind häufig unterschiedlich, was eine robuste Signalempfangsstruktur ermöglicht.

Im System werden die Signale über mehrere polarisationstragende Zweige empfangen und je nach Methode kombiniert. Typische Verfahren sind Selektionskombination (SC) und Maximale-Verhältnis-Kombination (MRC). Polarisation kann auch als Teil eines MIMO-Systems genutzt werden, bei dem die Kanäle zwischen den beiden Polarisationsachsen gemodelt werden. Praktisch kommen oft zwei Antennen mit unterschiedlicher Polarisation zum Einsatz, häufig ergänzt durch weitere Antennen in komplexeren Setups.

Wesentliche Einflussfaktoren sind die Kreuzpolarisation (Cross-Polarization Discrimination, XPD) und die Korrelation der Zweige. Je geringer die Korrelation und je größer der XPD, desto größer ist der Gewinn durch Polarisationsdiversität. In ideal unkorrelierten Fällen kann die SNR-Verbesserung pro zusätzlichem Zweig etwa 3 dB betragen; in realen, korrelierten Umgebungen ist der Gewinn jedoch geringer und stark umgebungsabhängig.

Vorteile der Polarisationsdiversität liegen in erhöhter Robustheit gegenüber Mehrwegefading, besserer Ausfallsicherheit in mobilen Szenarien und oft moderaten Implementierungskosten, insbesondere bei vorhandener Mehrantennentechnik. Grenzen ergeben sich durch Polarisationsrotation, Mismatch zwischen Sende- und Empfangsantennen sowie durch Umgebungsfaktoren, die die Unabhängigkeit der Zweige vermindern.