Das UMTS - Signal Was wir heute lernen Woher kommt UMTS

Präsentation zum Thema: "Das UMTS - Signal Was wir heute lernen Woher kommt UMTS"—  Präsentation transkript:

1 Das UMTS - Signal Was wir heute lernen Woher kommt UMTS
Was macht UMTS aus Wie ist es aufgebaut

2 Das UMTS - Signal Die Geschichte des UMTS - Signal GSM Kapazitäten:
- Anstieg der Teilnehmer Zahlen innerhalb von 4 Jahren um den Faktor 20 - Nur auf Sprachübertragung ausgelegt. -Datenübertragung mit 9,6 kbit/s Entwicklung der 3 Generation von der ITU entwickelt - für den Frequenzbereich um 2000MHz - Nationale Einzelstandards UMTS - ETSI - 3GPP GSM Kapazität GSM an sich hatte schon gute Übertragungseigenschaften für die Sprache. für EDV-Anwendungen gerade einmal Bit/s Datentransfer pro Sekunde - der CSD-Datendienst. 1 Mb dauert dabei 1 Stunde(Internet). Das ist viel zu teuer. Das machte die Entwicklung eines neuen Mobilfunkstandarts nötig. Entwicklung der 3rd Generation Wünsche für die 3rd Generation: Höhere Datenraten, schnellere Datenübertragung. 1992 entwickelte die ITU den IMT-2000(International Mobile Telekommunikation at 2000 Mhz). Die deutsche Variante. Um nationale Begebenheiten zu berücksichtigen( z.B.: einfache Implementierung in bestehende Systeme). Für Europa legte dann die ETSI (Europäisches Institut für Telekommunikationsnormen UMTS fest. UMTS Heute kümmert sich die 3GPP um die ständige Weiterentwicklung von UMTS. (3rd Generation Partnership Projekt) Folgt: Wünsche an UMTS

3 Das UMTS - Signal Wünsche an UMTS
Die Sprachqualität soll der im Festnetz entsprechen Datenübertragung, in geschlossenen Räumen, 2MBit/s Im Freien, für geringe Mobilität, 384 kBit/s Höhere Mobilität bis zu 144 kbit/s

4 Das UMTS - Signal Verkehrsarten - Simplex ( Richtungsverkehr)‏
- Halbduplex (Wechselverkehr)‏ - Vollduplex (Gegenverkehr)‏ Verkehrsarten Der Mensch an sich unterscheidet unbewusst zwischen verschiedenen Verkehrsarten beim Sprechen. Simplex Der Richtungsverkehr. Das führen wir gerade durch. Ich rede und ihr hört mir zu. Es gibt nur einen Sender und beliebig viele Empfänger. Halbduplex Der Wechselverkehr. Das ist die gängigste Betriebsart. Alle Teilnehmer senden und empfangen auf der selben Frequenz. Wenn ein Teilnehmer sendet, hören die anderen zu. Erst nach dem der Teilnehmer fertig ist kann ein anderer Sprechen. Das ist auch hier erwünscht. Wenn ihr Fragen habt, meldet euch und wir wechseln vom Simplex in den Halbduplex betrieb. Vollduplex Wird auch Gegensprechen genannt. Das Mobilteil sendet und empfängt auf 2 verschiedenen Frequenzen. Diese werden als Oberband und Unterband bezeichnet. Das bewirkt gleichzeitige Kommunikation. (z.b.: ein heftiger Streit)‏ Den bedingten Gegenverkehr lassen wir jetzt einmal aus. Er hängt nur von der Hardware des MT ab.

5 Das UMTS - Signal Der Frequenzbereich Herleitung an der Tafel
- Einteilen Der Frequenzachse - FDD Up / Down für Telefonie - TDD -MSS up and down für die Satellitenkommunikation Wir werde uns nun näher mit FDD beschäftigen.

6 Das UMTS - Signal FDD – Frequency Division Duplex Die Codierung im FDD: WCDMA-Technologie Bisher war die Kommunikation zwischen BS und MT sehr anfällig. Es muss also ein Code her. UMTS unterscheidet sich auch im FDD sehr vom GSM-Standart. Auf den oberen beiden Bildern sehen wir die Komunikationsarten von TDD. FDD nutzt dagegen CDMA. Jeder einzelne Teilnehmer bekommt eine einzigartige Codesequenz zugewiesen. Dann wird das Signal mittels Spreizungscode auf das Basisband moduliert. Durch die Standartisierte Chiprate entstehen 3,84Mcps. Durch die Spreizung wird allerdings die Sprektrale Leistungsdichte unter die Leistung des Rauschens gesenkt. Eine Übertrgaung ist dennoch möglich, da der Empfänger ja den Spreizungscode kennt. Unteranderm ist dadurch eine Rekonstruktion des Signals möglich. Die Spreizung erfolgt durch Faltung des Informationssignals mit dem Basisbandsignals erreicht. Bandbreite WCDMA = 5Mhz

7 Das UMTS - Signal Vorteile WCDMA
Datenraten von 144kbit/s und 384kbit/s Unter best. Vorraussetzungen: Datenrate von 2 Mbit/s Hohe Abhörsicherheit

8 Orthogonaler Spreizcode
Das UMTS - Signal Orthogonaler Spreizcode Schauen wir uns doch mal das Signal über der Frequenz an um uns zu verdeutlichen was das Spreizen bewirkt. Das Prinzip der Codespreizung: Wir denken uns nun mal ein mit Daten Moduliertes Signal mit der Datenrate 1/T_Data. Dieses Signal wird vor der Übertragung mit einem so genannten Spreizsignal multipliziert. Die Elemente des Spreizsignals werden hierbei als „Chips“ bezeichnet. Chiprate des S-signals 1/T_c (T_c <T_data). Das Verhältnis T_data / T_c wird als Prozessgewinn bezeichnet. Zur Rückgewinnung wird das Signal nochmals mit dem Spreizcode multipliziert.

9 Das UMTS - Signal Der Uplink
Zuerst ein paar Begriffe: DPDCH: Dedicated Physikal Data Channel Das ist der Datenkanal. DPCCH: Dedicated Physikal Control Channel Das ist der Controlkanal Diese Kanäle werden separat gespreizt und nach verschiedener Gewichtung unter dem Scramblingcode zusammen gefasst.

10 Das UMTS - Signal Maus pause

11 Das UMTS - Signal Der Uplink

12 Das UMTS - Signal Leistungsklassen für den Uplink
Die maximale Sendeleistung liegt zwischen 0,13W und 2W. Da das Mobilteil immer in Bewegung ist, muss eine Vereinbarung zur Leistungsregelung getroffen werden. Dafür gibt es 2 Verfahren. Open Loop: Dabei wird ein Referenzsignal gesendet und damit die Streckendämpfung bestimmt. Das ist leider eine sehr ungenaue Regelung. Inner Loop: Dabei wird eine SIR ( Signal to Interface Ratio) Messung durchgeführt. Das macht eine Regelung mit 1500 Schritten pro Sekunden möglich.

13 Das UMTS - Signal Tabelle zur Leistungsregelung

14 Das UMTS - Signal Leistungsregelung im Zeitbereich

15 Das UMTS - Signal Vielen Dank!

16 Das UMTS - Signal

17 Das UMTS - Signal

18 Das UMTS - Signal

19 Das UMTS - Signal

20 Das UMTS - Signal