Aufgabe 4.4: Zellulare UMTS-Architektur

Zellulararchitektur von UMTS

Um ein flächendeckendes Netz mit geringer Sendeleistung und ausreichender Frequenzökonomie zu ermöglichen, werden bei UMTS – wie auch bei GSM – Funkzellen eingerichtet.

Für einfache Systemuntersuchungen geht man dabei von hexagonalen Zellen wie in der Grafik angedeutet aus. In Realität sind die Funkzellen unterschiedlich groß und zudem an die vorliegende Topologie und die Infrastruktur des Versorgungsgebietes angepasst.

Es gibt drei unterschiedliche Typen von Funkzellen mit einem hierarchischen Aufbau:

$\color{red}{\rm Makrozellen:}$ 4 bis 6 km Durchmesser, Geschwindigkeiten bis zu 500 km/h erlaubt.
$\color{red}{\rm Mikrozellen:}$ 1 bis 2 km Durchmesser, maximal zulässige Geschwindigkeit 120 km/h.
$\color{red}{\rm Pikozelle:}$ Durchmesser bis 100 m, viele Teilnehmer, extrem hohes Datenaufkommen.

Eine Makrozelle kann möglicherweise eine Vielzahl von Mikro– und Pikozellen überlagern. Für eine Mikrozelle beträgt die maximale Datenrate $384 \ \rm kbit/s$ für die maximale Geschwindigkeit von $120 \ \rm km/h$. Mit den maximal zulässigen Datenraten in einer Makrozelle und einer Pikozelle beschäftigt sich die Teilaufgabe (1).

Im Zusammenhang mit der zellularen Struktur von UMTS werden häufig Begriffe verwendet, die in dieser Aufgabe erklärt werden sollen:

Intrazellinterferenz und Interzellinterferenz,
Zellatmung,
Handover.

Hinweis:

Die Aufgabe bezieht sich auf UMTS–Netzarchitektur.

Fragebogen

Musterlösung

(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7)

	Intrazellinterferenzen entstehen, wenn mehrere Teilnehmer in der gleichen Zelle den gleichen Frequenzkanal benutzen.
	Interzellinterferenzen entstehen, wenn die gleiche Frequenz von Teilnehmern in verschiedenen Zellen benutzt wird.
	Im dargestellten Szenario kommt es zu Intrazellinterferenzen, wenn die Frequenzen $f_{1}$ und $f_{2}$ gleich sind.
	Im dargestellten Szenario kommt es zu Interzellinterferenzen, wenn die Frequenzen $f_{3}$ und $f_{4}$ gleich sind.

	UMTS ($2 \ \rm GHz$) hat größere Funkzellen als GSM ($900 \ \rm MHz$).
	Größere Datenrate in einer Makrozelle als in einer Mikrozelle.
	Größere Datenrate in einer Pikozelle als in einer Mikrozelle.

	Nimmt die Anzahl der aktiven Teilnehmer in der Zelle zu $\Rightarrow$ größere Interferenzleistung, wird der Zellenradius verkleinert.
	Richtig
	Die Versorgung der Teilnehmer am Rande einer ausgelasteten Zelle übernimmt eine weniger belastete Nachbarzelle.

	Ziel ist, den Übergang eines mobilen Teilnehmers von einer Zelle zur anderen als unterbrechungsfrei erscheinen zu lassen.
	Von Hard Handover spricht man dann, wenn die Verbindung schlagartig zu einer anderen Verbindung umgeschaltet wird.
	Bei Soft Handover erfolgt die Weitergabe eines Teilnehmers von einer Basisstation zu einer anderen allmählich.