Planungsmethoden für die Mobilkommunikation

Funknetzplanung unter realen physikalischen Ausbreitungsbedingungen

verfasst von: Dr. -Ing. Norbert Geng, Professor Dr.-Ing. Werner Wiesbeck

Verlag: Springer Berlin Heidelberg

Buchreihe : Digitale Bildcodierung

Enthalten in: Professional Book Archive

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Über dieses Buch

Die mobile Funkkommunikation ist einer der Wachstumsmärkte unserer Zeit. Für die Planung zellularer Mobilfunknetze werden dabei verläßtliche Werkzeuge benötigt, deren Benutzung und Weiterentwicklung nur bei Kenntnis aller Grundlagen und der verwendeten Lösungsverfahren erfolgreich sein kann. Der vorliegende Text versucht, diese grundlegenden Kenntnisse für einige der wesentlichen Teilaufgaben in der Funknetzplanung zu vermitteln. In der Vielzahl ausgezeichneter Bücher zu den primär nachrichtentechnischen Aspekten des Mobilfunks wird der Beschreibung und Analyse des Funkkanals zwischen den Antennentoren ein vergleichsweise geringer Rahmen beigemessen. Ziel des vorliegenden Buches ist es, diese Lücke zu füllen. Da sich die Charakterisierung des Funkkanals für verschiedene Funksysteme nicht oder nur wenig unterscheidet, lassen sich die meisten der erörterten Grundlagen und Verfahren auch auf andere Funksysteme, wie z.B. Rundfunk oder Richtfunk, anwenden.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

1. Einleitung

Zusammenfassung

Ziel dieses Buches ist eine Einführung in Planungsmethoden für Funksysteme, insbesondere für zellulare Mobilfunksysteme. In Deutschland sind dies zur Zeit das analoge zellulare C-Netz (seit 1985) sowie digitale zellulare Mobilfunknetze nach dem GSM-Standard (Global System for Mobile Communication, seit 1992) und dem DCS1800-Standard (Digital Cellular System im 1800MHz-Band, seit 1994). Die im Detail vermittelten Grundlagen zur Ausbreitung elektromagnetischer Wellen und zur Beschreibung des zeitvarianten und frequenzselektiven Funkkanals lassen sich auf beliebige Funksysteme, wie z.B. Mobilfunk, Richtfunk, Rundfunk oder Radarsysteme, anwenden. Insofern sollte der zur Illustration häufig herangezogene zellulare Mobilfunk lediglich als Anwendungsbeispiel gesehen werden.

Norbert Geng, Werner Wiesbeck

2. Grundlagen für die Modellierung der Wellenausbreitung

Zusammenfassung

Die Funkübertragung zwischen dem Eingang einer Sendeantenne und dem Ausgang einer Empfangsantenne wird, wie in Bild 2.1 am Beispiel einer Richtfunkstrecke und in Bild 2.2 schematisch angedeutet, durch eine Vielzahl von Einflußfaktoren und Phänomenen bestimmt. Die Vermittlung der Grundlagen für eine Modellierung dieser Phänomene einerseits und deren Zusammenwirken andererseits ist Ziel dieses Kapitels.

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3. Der zeitvariante und frequenzselektive Funkkanal

Zusammenfassung

Für vorgegebene Standorte, Antennenhöhen, Antenneneigenschaften, Sendeleistung und eine durch Geländehöhe, Landnutzung, Bebauung und Brechungsindexstruktur der Atmosphäre charakterisierte Umgebung läßt sich die Empfangsfeldstärke, die verfügbare Leistung am Empfangsantennenausgang oder die hieraus resultierende Funkfelddämpfung im Prinzip mit der in Abschn. 2.10 vorgeschlagenen Methodik ermitteln. Eine hierauf basierende Beschreibung der Mehrwegeausbreitung gilt aller-dings nur für die gegebene Ausbreitungssituation und die bei der Berechnung angesetzte Frequenz. Für andere Frequenzen ergeben sich mehr oder weniger starke Abweichungen, d.h. der Funkkanal ist frequenzselektiv (vgl. Babler 1972; Cox et al. 1975, 1977; Dersch u. Rüegg 1993; Fleury 1990; Lorenz 1985; Parsons u. Bajwa 1982). Die Ausbreitung müßte daher eigentlich für genügend viele Frequenzen in-nerhalb der interessierenden Bandbreite untersucht werden.

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4. Wellenausbreitungsmodelle

Zusammenfassung

Für die Planung von Funksystemen werden Modelle zur Ermittlung des Ausbrei-tungsverhaltens elektromagnetischer Wellen benötigt. Deren Einsatzbereich reicht von der Planung der Flächenversorgung (vielfach als Coverage bezeichnet), über die Abschätzung der Frequenzselektivität des Funkkanals durch Mehrwegeausbreitung (Kap. 3) bis hin zur Analyse der Interferenzen im Netz (Kap. 5). Sie sollten daher sowohl Aussagen

- über die mittlere Empfangsleistung (meist nur Prognose für die Mittenfrequenz ⇒ schmalbandige Analyse) als auch
- über das zeitvariante und frequenzselektive Verhalten des Funkkanals (z.B. PDP, und Dopplerspektrum ⇒ breitbandige Analyse) ermöglichen. Erschwerend kommt hinzu, daß die Umgebung, in der die Ausbrei-tungsmodelle eingesetzt werden sollen, sehr stark variiert. Da die relevanten Ein-flußfaktoren in ausgedehnten ländlichen Gebieten, in urbanen (städtischen) Bereichen und bei der Ausbreitung innerhalb von Gebäuden (Inhaus, Indoor) erheblich differieren, ist es bislang noch nicht gelungen, ein allumfassendes Modell zu entwickeln. Abhängig vom Frequenzbereich, der Ausbreitungsumgebung (Land, Stadt, Inhaus) und dem Verwendungszweck (Rundfunk, Mobilfunk, Richtfunk etc.) existiert daher eine Vielzahl verschiedener Modelle. Im Mobilfunk wird die Umgebung dabei vielfach durch die Begriffe Makro-, Mikro- und Piko-Zelle unterschieden (Tabelle 4.1). Das vorliegende Kapitel beschränkt sich auf eine kleine Auswahl von Ausbreitungsmodellen, die nicht nur, aber insbesondere auch, für die Planung von Mobilfunksystemen eingesetzt werden können.

Norbert Geng, Werner Wiesbeck

5. Frequenz- und Kapazitätsplanung

Zusammenfassung

Ziel der Netzplanung in der Mobilkommunikation ist es, in einem vorgegebenen geographischen Gebiet eine genügend große Zahl von Teilnehmern in ausreichender Qualität zu versorgen. Die Versorgung eines größeren Gebiets mit nur einer einzigen Basisstation und einem oder einiger weniger Frequenzkanäle (Trägerfrequenzen) ist wegen des stets vorhandenen Rauschens und der begrenzten Sendeleistung nicht möglich. Außerdem wäre wegen der endlichen, dem Funksystem zur Verfügung stehenden, Bandbreite die Zahl der gleichzeitig möglichen Gesprächsverbindungen, d.h. die Systemkapazität (Abschn. 5.3), in den meisten Fällen viel zu gering.

Norbert Geng, Werner Wiesbeck

Backmatter

Titel: Planungsmethoden für die Mobilkommunikation
verfasst von: Dr. -Ing. Norbert Geng
Professor Dr.-Ing. Werner Wiesbeck
Verlag: Springer Berlin Heidelberg
Electronic ISBN: 978-3-642-58980-5
Print ISBN: 978-3-642-63812-1
DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-642-58980-5

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Funknetzplanung unter realen physikalischen Ausbreitungsbedingungen

Über dieses Buch

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

1. Einleitung

2. Grundlagen für die Modellierung der Wellenausbreitung

3. Der zeitvariante und frequenzselektive Funkkanal

4. Wellenausbreitungsmodelle

5. Frequenz- und Kapazitätsplanung

Erratum to: Grundlagen für die Modellierung der Wellenausbreitung

Erratum to: Der zeitvariante und frequenzselektive Funkkanal

Erratum to: Wellenausbreitungsmodelle

Erratum to: Frequenz- und Kapazitätsplanung

Backmatter