Mobilfunk:
Mobilfunk:
Beim Mobilfunk ist eine Zellstruktur nötig um hohe Verkehrswerte (Erl/km2) zu erreichen. Eine Zelle wird als Cluster bezeichnet und innerhalb eines Clusters darf jede Frequenz nur einmal verwendet werden.
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In der Praxis überlappen sich die Zellen um 15%.
Der maximale Zellenradius bei GSM beträgt 35km.
Leistungsüberlegung:
Reichweite ..
. C
Störreichweite ... R = å IN + N wobei N ..
. thermisches Rauschen ... 115dbm
carrier interference ratio CIR = C / R
typischer CIR Wert bei GSM = 15dB / Minimum 8dB
Teilnehmerzahl:
Die Teilnehmerzahl wird üblicherweise durch Interferenzen beschränkt.
Oder durch die Reichweite
Oder durch die Kapazität
Welche Möglichkeiten gibt es um höhere Verkehrswerte zu erreichen?
mehr Frequenzen (1800 – Band); weiter Bänder sind nicht vorhanden (für GSM)
kleinere Zellen:
Großzellen: 10km - 30k
Kleinzellen: 1km – 10km
Mikrozellen: »300m
Picozellen: »50m
Sektorisierung (Richtantennen mit 3 oder 6 Sektoren): Sektorantennen haben einen Gewinn in der Hauptstreurichtung verglichen mit einer Antenne mit Rundstrahlcharakteristik (isotroper Strahler)
Phänomene der Wellenausbreitung:
Dämpfung
Leistungsflussdichte in der Entfernung d von einem Kugelstrahler mit der Sendeleistung PS
Gewinn: g
EIRP (effective isotropically radiated power)
d.
h. die Sendeleistung, die man brauchen würde um mit einem isotropen Strahler die gleiche Leistungsflussdichte wie mit einer Richtantenne zu erhalten.
Abschattung (long term fading): durch große Hindernisse
Beugung: ist umso größer je größer das Verhältnis Wellenlänge zu den Abmessungen des Hindernisses ist. Über 5GHz vernachlässigbar
Absorption: Oberflächen, Stadt
Reflexionen: Oberfläche (Wasser, Felswand, ...
)
Schwund (short term fading): Auslöschung bei Mehrwegempfang durch Reflexion
Modulationen:
FDMA, CDMA, TDMA, SDMA(smart antenna arrays)
Netztopologie bei GSM:
Siehe Unterlagen und ONE – Handout.
Mobile Station
Leistungsklassen: 0,8W – 20W; üblicherweise 2W
dynamische Leistungsanpassung auf Anordnung der BSC
Sender und Empfänger sind um 2-3 Zeitschlitze verschoben
Die Sim enthält:
Seriennummer
IMSI … international mobile subscriber identifier
PIN
PUK … PIN unlocking code
AI … authentification identifier
Service Table … abonierte Dienste
Temporäre Daten: Aufenthaltsinfo, BCCH, Liste benachbarter Funkstationen,…
Aufbau eines Handys: prinzipiell Einchiplösung (Entwicklung teilweise in Linz: DICE)
BSS – Base Station Subsystem (besteht aus BSC und BTS)
BTS ... Base Transceiver Station
Zur Verfügung stellen der Luftschnittstelle
Mehrere Frequenzen
Frequency Hopping: nach jedem Rahmen folgt ein Frequenzwechsel (keine Auslöschungen)
Raum Diversity: 2 Antennen zum Empfang
Sendeleistung:
~20W
für jeden Zeitschlitz eigene Leistungsregelung (für Carrier Interference Ratio)
Rundstrahl- oder Sektorantennen (3/6 Sektoren): Gewinn 10dB
BSC ..
. Base Station Controller
Handover, location updaten, Aufruf der MS, Konzentration des Verkehrs (64kBit/s auf 16 kBit/s)
SSC – Switching Subsystem
MSC ... Mobile Switching Center
Digitale Vermittlungsstelle
Schnittstelle zu anderen Netzen
LR ..
. Location Register
HLR ... Home location register
Teilnehmerdaten, Berechtigungen, Erreichbarkeit
VLR ..
. Visitor location register
Enthält alle im VLR-Bereich befindlichen MS
Temp. Daten (temp. Rufnummern)
Aktive Dienste
Location Area
Steuert die Zuordnung der TMSI (temp. Mobile subscriber identifier)
Sicherheitsfunktionen
AUC ..
. Authentication Center
Ereugt eine Zufallszahl die zusammen mit dem Autheticationsschlüssen als Eingabe für den AC- Algorithmus verwendet wird. Das Ergebnis ist eine Zahl (signed responce). Die Zufallszahl wird an die MS übermittelt und dirt wird der gleiche Prozess durchgeführt. Falls das gleiche Resultat herauskommt ist die Authentification erfolgreich.
EIR .
.. Equipment Identification REgister
black list, gray list, ...
Rufnummern:
MSISDN: +43699…
IMSI (International mobile subscriber identifier): auf der Sim; eindeutige Gerätekennung, falls mehrere Rufnummern verwendet werden für verschieden Dienste
MSRN (MS routing number): im HLR; gibt die momentane Erreichbarkeit an
TMSN (temporäre moblie subscriber number)
die auf der Luftschnittstelle verwendete Nummer
Sprachkodierung:
Full Rate
13 Bit lineare Quantisierung
8kHz -> 104kBit/s komprimiert auf 13kBit/s Nettobitrate
Zerlegung auf 20ms Abschnitte
260 Bit je Abschnitt (die 50 wichtigsten werden CRC gesichert)
codiert mit ADPCM; danach Fehlerschutzkodierung auf 22,8kBit/s
jeder 20ms Abschnitt wird auf 2 HF – Zeitschlitze aufgeteilt (Spreizung)
Half Rate
6,5kBit/s Nettobitrate
wird in Österreich nicht verwendet
Physikalische- und logische Kanäle:
Phsikalische Kanäle: Zeitschlitz, Frequenz und Frequenzabfolge (hopping); durch mapping werden logische Kanäle zugeteilt
Logische Kanäle: definiert durch Rahmen (Kodierung)
Verkehrskanäle
Voll- oder Halbdatenkanal (Datenkanal 9,6 kBit/s)
Organisationskanäle
BCCH (Broadcast Control Channel): Stationskennung, Syschronisationsinformation, Hopping Sequenz
CCCH (Common Control Cahnnel): zum Aufruf einer MS
DCCH (Dedicated Control Channel): z.
B.: SMS; Signalisierung
Luftschnittstelle:
Frequenzen
890 – 915 MHz -> Uplink
935 – 960 MHz -> Downlink
45 MHz Duplexabstand
200 kHz Kanalabstand -> Bandbreite ~ 200kHz
TDMA Rahmen: siehe Kopie
1 Burst ... 156,25 Bit
Bruttobitrate von 270,833kBit/s
Durch 8 Zeitschlitze minus Synchronisation -> 22,8kBit/s
Felder im TDMA – Rahmen:
TS ..
. Trainingssequenz: ist dem Empfänger bekannt -> ermöglicht Entzerrung
Information: 2 Blöcke zu je 57 Nutzbit
Flag – Bits: Status der Informationsblöcke (Info, Daten, HR, FR)
Guard Time: Schutzzeit von 8,25 Bits; ermöglich definiertes hinauf- und hinunterfahren der Leistung
Zwichen Sende- und Empfangsschlitz sine 3 Zeitschlitze Unterschied. Senden stört empfangen nicht. Nur ein Synthesizer (PLL) nötig.
Bursts
normal Burst
access Burst: bei Zugriff einer MS; erweiterte Guard-Time (Laufzeitkorrektur, TA ..
. Timing Advance noch nicht möglcih)
Synchronisation Burst: zur genauen Systemzeiteinstellung
Frequenzkorrekturbust: wegen Dopplerverschiebung
Dummy Burst: Feldstärkemessung
Fehlerschutz
Frequency Hopping
Space diversity
Redundanz im Signal
Interleaving
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