Aufgaben:Aufgabe 3.3: Zellulare Mobilfunksysteme: Unterschied zwischen den Versionen
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'''(3)''' Die Skizze verdeutlicht den Rechengang bezüglich den „weißen Frequenzen”, wobei $d_{\rm min}$ durch den violetten Pfeil gegeben ist. | '''(3)''' Die Skizze verdeutlicht den Rechengang bezüglich den „weißen Frequenzen”, wobei $d_{\rm min}$ durch den violetten Pfeil gegeben ist. | ||
*Die Mobilstationen befinden sich dann in den Ecken der weißen Hexagone. | *Die Mobilstationen befinden sich dann in den Ecken der weißen Hexagone. |
Aktuelle Version vom 20. Februar 2021, 12:59 Uhr
Ein Charakteristikum von GSM und UMTS gleichermaßen ist die zellulare Netzstruktur, wobei für einfache Berechnungen die Zellen häufig durch Hexagone angenähert werden.
- Die Farben „Weiß”, „Gelb” und „Blau” in der Grafik stehen für unterschiedliche Frequenzen, wodurch der störende Einfluss von Interzellinterferenz vermindert werden kann.
- Schwarze Punkte kennzeichnen Basisstationen, die in diesem Modell im Abstand von $D = 10 \ \rm km$ gleichmäßig verteilt sind.
- Die beiden violetten Punkte im linken oberen Teil kennzeichnen zwei mobile Teilnehmer, deren Signale miteinander interferieren – siehe Teilaufgabe (2).
Hinweise:
- Die Aufgabe gehört zum Kapitel Gemeinsamkeiten von GSM und UMTS.
- Insbesondere gibt es in dieser Aufgabe Fragen bezüglich Zellatmung und Near–Far–Effekt.
Fragebogen
Musterlösung
(1) Richtig ist der Lösungsvorschlag 1:
- Aus der Farbgebung der Grafik auf der Angabenseite erkennt man den Reuse–Faktor $3$.
- Bei GSM benutzen benachbarte Zellen unterschiedliche Frequenzen.
- Bei dem auf CDMA basierenden UMTS–System wird dagegen in allen Zellen die gleiche Frequenz verwendet.
(2) Richtig ist der Lösungsvorschlag 2:
- Es kommt zwischen den eingezeichneten Mobilstationen zu Interzellinterferenzen, da die Teilnehmer unterschiedlicher Zellen den gleichen Frequenzkanal nutzen.
(3) Die Skizze verdeutlicht den Rechengang bezüglich den „weißen Frequenzen”, wobei $d_{\rm min}$ durch den violetten Pfeil gegeben ist.
- Die Mobilstationen befinden sich dann in den Ecken der weißen Hexagone.
- Der rote (horizontale) Pfeil kennzeichnet den Abstand $D = 10 \ \rm km$ zweier Basisstationen.
- Aufgrund einfacher geometrischer Überlegungen erhält man:
- $$\tan(30^{\circ}) = \frac{d_{\rm min}/2}{D/2} \hspace{0.3cm}\Rightarrow \hspace{0.3cm} d_{\rm min} = D \cdot \tan(30^{\circ}) \hspace{0.15cm} \underline {= 5.77\,{\rm km}}\hspace{0.05cm}.$$
(4) Richtig sind beide Lösungsvorschläge:
- Nimmt bei UMTS die Anzahl der aktiven Teilnehmer signifikant zu, so wird der Zellenradius und damit auch die aktuelle Interferenzleistung verkleinert.
- Für die Versorgung der Mobilteilnehmer am Rande einer ausgelasteten Zelle springt dann eine weniger belastete Nachbarzelle ein.
(5) Richtig sind die beiden ersten Lösungsvorschläge:
- Der Near–Far–Effekt bezeichnet das Problem des Uplinks. Die Basisstation empfängt von einem weiter entfernten Nutzer ein sehr viel schwächeres Signal als von einem nahen Teilnehmer.
- Um so größer ist dann auch dessen Bitfehlerrate, da das Signal des entfernteren Teilnehmers durch den nahen Teilnehmer weitgehend verdeckt wird.
- Man kann den Near–Far–Effekt zum Beispiel durch eine schnelle und präzise Leistungsregelung weitgehend ausgleichen, in dem der entferntere Teilnehmer mit größerer Leistung sendet.
- Allerdings bewirkt eine solche Leistungserhöhung auch größere Interferenzleistungen für alle anderen Nutzer, so dass stets ein Kompromiss gefunden werden muss.
- Durch den Einsatz so genannter Multi–User–Detektoren lässt sich der Near–Far–Effekt auch bei einheitlicher Sendeleistung ausreichend gut kompensieren.
- Dieser Empfängertyp wird vorwiegend bei der Basisstation eingesetzt – also im Uplink.
- Er wird aber auch im Downlink benutzt, zum Beispiel, um den BCH– oder den Pilotkanal zu subtrahieren.