3G - UMTS
UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) ist ein Mobilfunksystem, das höhere Datenraten als 2G/GSM-Netze erlaubt und welches seit einer für die Netzbetreiber kostspieligen Lizenzversteigerung im Jahr 2000 auch in der Schweiz und Deutschland aufgebaut wird. Mit einer flächendeckenden Datenrate bis zu 384 KBit/s soll mobiles Internetsurfen schneller und viele andere Dienste wie Videoübertragung ermöglicht werden.
Eine kleine Einführung
Bei UMTS wird ein gegenüber GSM völlig unterschiedliches digitales Übertragungsverfahren eingesetzt, das Code Division Multiple Access-Verfahren (CDMA). Das ist ein Verfahren, bei welchem alle Teilnehmer eines Netzes auf der gleichen Frequenz arbeiten. Dabei wird die Trennung der einzelnen Kanäle mittels eines Codes durchgeführt, während dies im GSM-System durch unterschiedliche Frequenzen und Nutzung von verschiedenen Zeitschlitzen geschieht.
Der UMTS-Standard unterscheidet dabei noch zwischen zwei Betriebsarten, nämlich dem FDD-Betrieb (Frequency Division Duplex) und dem TDD-Betrieb (Time Division Duplex). Im FDD-Betrieb werden für eine Verbindung zwei getrennte Frequenzen verwendet, nämlich eine für die Verbindung vom Mobilgerät zur Basisstation und eine von der Basisstation zum Mobilgerät. Im TDD-Betrieb dagegen wird für eine Verbindung nur eine Frequenz benötigt, die je nach Richtung jedoch in unterschiedlichen Zeiträumen genutzt wird. Zumindest in der Anfangsphase wird nach Aussage der Netzbetreiber jedoch nur der FDD-Betrieb eingesetzt und wird auch danach das Hauptverfahren bleiben. Das TDD-Verfahren ist vor allem für nicht flächendeckende Netze (z. B. firmeninterne Hausnetze) vorgesehen.
Einige technische Daten
| Mobilgerät | Basisstation |
|
| Sendefrequenz FDD-Betrieb | 1920 - 1980 MHz und 2110 - 2170 MHz | |
| Sendefrequenz TDD-Betrieb | 1900 - 1920 MHz und 2010 - 2025 MHz | |
| Modulationsbandbreite | 5 MHz (Chiprate von 3.84 Mcps) | |
| Max. Sendeleistung | FDD: 125 mW (typisch) TDD: 250 mW | 20 - 40 Watt, je nach Anlagen 80 Watt maximal pro AntenneHinzu kommt der jeweilige Antennengewinn |
| Leistungsregelung | 80 dB Dynamik (in Stufen von max. 3dB alle 667 µs) |
25 dB Dynamik ( in Stufen von max. 3dB alle 667 µs) |
| "Pulsung" | FDD: Keine Pulsung (siehe unten) TDD: TDMA-Struktur mit 15 Zeitschlitzen (je 667 µs Dauer) in einem 10ms langen Rahmen. |
|
Gepulst oder nicht gepulst?
An dieser Frage entzünden sich immer wieder Diskussionen, die bis auf den Fall der zweifelsfrei gepulsten Betriebsweise TDD (siehe oben) nicht ohne weiteres beendet werden können. Denn bedingt durch die Art der Datenübertragung entsteht bei der Basisstation ähnlich zu einem amplitudenmodulierten Sender ein zeitlich schwankendes Sendesignal, dessen Aussehen von verschiedenen Faktoren wie etwa der Anzahl der mit ihr verbundenen Teilnehmer abhängt. Durch seinen unregelmässigen Verlauf wird ihm ein dem Rauschen ähnliches Verhalten zugeschrieben, doch kann man bei genauerer Betrachtung auch periodische Anteile erkennen. Hinzu kommen Effekte durch die schnelle Leistungsregelung, die zwar teilnehmerabhängig unregelmässig stark, aber mit einer festen Periodizität von 667 µs (1500 Hz) zu entsprechenden Signalanteilen führen kann.
Die nächsten Stufen von UMTS: HSDPA und HSUPA
Mit der UMTS-Erweiterung High Speed Downlink Packet Access (HSDPA) wird es ermöglicht, auch vielen Teilnehmern in einer UMTS-Zelle hohe Datenraten in ihrer Empfangsrichtung anzubieten. Die Datenraten beim UMTS-System sinken nämlich mit zunehmender Teilnehmerzahl, da sich die Kapazität der Zelle auf diese verteilen muss. Bei HSDPA werden verbesserte Modulations- und Codierungstechniken verwendet, die in aller Regel nur softwaremässige Änderungen an der Basisstation ohne Austausch der Technik erfordern und keinen relevanten Einfluss auf das Aussehen des hochfrequenten Sendesignal besitzen. Während HSDPA nur im Downlink (Empfangsrichtung der Teilnehmergeräte) eine Steigerung der Datenrate ermöglicht, ist das bei HSUPA (High Speed Uplink Packet Access) auch für den Uplink, also der Senderichtung der Teilnehmergeräte der Fall. Auch hierzu werden wie bei HSDPA verbesserte Modulations- und Codierungstechniken verwendet.