6.3. Antennensysteme Rx1/Tx Rx1 Tx Rx2 Rx2 „BTS“ „BTS“ NTM 2005/06, Rur, Mobil-Funkkanal, 1 Rx1/Tx Rx1 TMA Tx ~ 10λ ~ 3m (900 MHz) Rx2 Rx2 TMA Antennen- zuleitung Diplexer Rx1 Rx2 Rx1 Rx2 Tx Tx Combiner * Combiner PA BS-Controller PA BS-Controller „BTS“ „BTS“ * Minimalabstand: 3·200 kHz, Achtung: keine Kanäle auf IM3-Produkten (2f1-f2)

6.3. Fading Mobilfunkkanal NTM 2005/06, Rur, Mobil-Funkkanal, 2 „Long Term“ Fading wegen Abschattung (Shadowing) abhängig von Geländekontour zwischen Sender und Empfänger „Short Term“ Fading wegen Mehrweg wegen Reflexionen in der Nähe von Sender und Empfänger wird oft auch Rayleigh-Fading genannt Gegenmassnahmen: 2 Rx-Antennen (UL), Interleaving Variation wegen Rayleigh fading (Distanz λ/2 ... λ) Pe [lin] Pe,median Rayleigh- Verteilung fading margin Distanz R P(Pe) Pe,min Variation wegen Shadowing globaler Mittelwert

log-Normal- Verteilung 6.3. Orts-Zeit-Wahrscheinlichkeit NTM 2005/06, Rur, Mobil-Funkkanal, 3 „Long Term“ Fading (log-normal Fading) Gauss-/Normal- Verteilung bzw. log-Normal- Verteilung Pe [dB] Pe,median t P(Pe[dB]) Pe,min P(Pe<Pe,min) unterschiedliche Standard-Abweichung σ pro Geländetyp Stadt: 7dB, Stadt-Vorstadt: 6dB, Land-Wald-offenes Gelände: 5dB 75% Orts-Zeit-Wahrscheinlichkeit an der Zellgrenze ~ 90% gemittelt über Zelle (ohne Beweis), Shadowing = 0.675*σ 90% Orts-Zeit-Wahrscheinlichkeit an der Zellgrenze ~ 98% gemittelt über Zelle (ohne Beweis), Shadowing = 1.285*σ

6.3. Ausbreitungsmodelle NTM 2005/06, Rur, Mobil-Funkkanal, 4 Modelle dienen der Standortplanung und Versorgungsprognose wirtschaftliches Ziel: akzeptable Versorgung mit „wenig“ BS max. Ausbreitungsdämpfung A aus Linkbudget => Reichweite R viele empirische, halb-empirische und theoretische Modelle verschiedene Ziele (Pico/Micro/Makrozellen-, Richtfunkplanung) CAD-Tools berechnen A für Flächenelemente zwischen Tx und Rx allgemeine Form: A [dB] = a + b * log10( R [km] ) Freifeld-Dämpfung: Af [dB] = 32.4+20*log10(F [MHz])+20*log10(R [km]) A ~35 dB/Dekade a (@ 1km) R [km] 1 x 10x a b

7.3. Okumura - Hata - Modell NTM 2005/06, Rur, Mobil-Funkkanal, 5 Ausbreitungsmessungen Ende 1960 durch Okumura in Japan Ableitung von Formeln aus den Messkurven durch Hata Ausbreitungsdämpfung A = Funktion( Frequenz F, hBS, hMS und R) geeignet als erste Überblicksrechnung (nur Makrozellen) Gültigkeitsbereich Frequenz F: 150...1000 MHz Senderhöhe hBS: 30...200 m Empfängerhöhe hMS: 1...10 m Entfernung R: 1...20 km Rundstrahler (idealisiert) A hBS hMS R Fläche = π·R2 R

Vorstadt bzw. „suburban area“ 6.3. Okumura - Hata - Modell NTM 2005/06, Rur, Mobil-Funkkanal, 6 Annahmen hMS~1.5 m, log = log10, R [km], F [MHz], A [dB], hBS [m] Stadt bzw. „urban area“ Au = 69.55+26.16∙log(F)-13.82∙log(hBS)+[44.9-6.55·log(hBS)]·log(R) Vorstadt bzw. „suburban area“ Asu = Au - 2·(log(F/28))2 - 5.4 Land bzw. „rural area“ Aru = Au - 4.78·(log(F))2 + 18.33·log(F) - 35.94 offenes Gelände bzw. „open area“ Aop = Au - 4.78·(log(F))2 + 18.33·log(F) - 40.94

6.3. Beispiele Beispiel 1 Beispiel 2 NTM 2005/06, Rur, Mobil-Funkkanal, 7 Beispiel 1 hMS ~ 1.5 m, F = 925 MHz, hBS = 30m, Gebäudedämpfung 20 dB max. Ausbreitungsdämpfung Amax = 122 dB (siehe Linkbudget oben) Stadt: A = 126.7 + 35.2·log10(R) => R ≤ 0.73 km Modellgrenze!, Mikrozellen in Innenstädten wegen Verkehrslast! Vorstadt: A = 116.7 + 35.2·log10(R) => R ≤ 1.4 km Land (Shadowing 6.5 dB, Gebäudedäm. 15 dB, Interferenz 0 dB): R ≤ 6.4 km Beispiel 2 2 vergleichbare Systeme mit verschiedener Empfindlichkeit => ΔA Ausbreitungsdämpfung System 1: A1 = a + 35·log10(R1) Ausbreitungsdämpfung System 2: A1 - ΔA = a + 35·log10(R2) ΔA = 35·log10(R1/R2) => R1 / R2 = 10(ΔA/35) ΔA 2 dB 3 dB 4 dB 5 dB 6 dB Radien R1/R2 1.14 1.22 1.30 1.39 1.48 Flächen F1/F2 1.30 1.50 1.69 1.93 2.19

6.3. Beispiele Die Versorgungsfläche nimmt mit steigender Frequenz ab. NTM 2005/06, Rur, Mobil-Funkkanal, 8 Die Versorgungsfläche nimmt mit steigender Frequenz ab. Beispiel: Stadtgebiet, hBS = 30m F = 925 MHz: A = 126.7 + 35.2·log10(R) F = 450 MHz: A = 118.5 + 35.2·log10(R) => 8 dB Gewinn, dafür 3-4 dB mehr Verluste (Gebäude, Mobilantenne) => 1.5 bis 2 mal weniger BS Je höher der „Sender“, desto grösser das Versorgungsgebiet. Beispiel: Stadtgebiet, F = 450 MHz hBS = 30m: A = 118.5 + 35.2·log10(R) hBS = 50m: A = 115.5 + 33.8·log10(R) => 3 - 4 dB Gewinn