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Mobilfunk-Messtechnik

GSM - Die Geburt eines Weltstandards

23. September 2013, 15:25 Uhr | Werner Mittermaier, Leiter Entwicklung Mobilfunk-Messtechnik, Rohde & Schwarz

Fortsetzung des Artikels von Teil 1

Ohne Simulation keine Marktzulassung

Rohde & Schwarz hatte schon in den frühen 80er-Jahren Erfahrungen auf dem Gebiet der Mobilfunk-Messtechnik gesammelt. So arbeitete die Firma mit der schwedischen Kommunikationstechnologiefirma Ericsson zusammen und lieferte für das skandinavische Mobiltelefonnetz NMT-Funkmessplätze. Auch für die deutschen Netze hatte Rohde & Schwarz Funkmessplätze im Programm. Der von der GSM gewünschte Simulator sollte aber eine weitaus höhere Komplexität haben. Um das System mit Basisstationen und Mobiltelefonen schon in der Designphase testen zu können, war ein Gerät notwendig, das in einem isolierten Raum das Netz simulieren konnte. Bis zu drei aktive Basis-Stationen mit unterschiedlichen Fading-Profilen und bis zu sieben weitere Nachbarzellen waren für das Testsystem vorgesehen.

Im Vergleich zu den bisherigen analogen Netzen waren die Anforderungen an den GSM-Standard groß. Neben logistischen Herausforderungen wie der Teilnehmerauthentifizierung und Kanalzugriffsverfahren mussten die Anlagen neue Verfahren wie Sprachkodierung, Frequenz- und Zeitmultiplexing bewältigen. Die digitalen Daten im GSM-Netz werden mit einer Mischung aus Frequenz- und Zeitmultiplexing übertragen. Sende- und Empfangsrichtung werden durch Frequenzmultiplexing getrennt. Das GSM-Frequenzband ist in mehrere Kanäle mit einem Abstand von 200 kHz unterteilt. Bei dem zuerst eingesetzten GSM 900 sind dafür im Bereich von 890–915 MHz 124 Kanäle für die Aufwärtsrichtung (Uplink) zur Basisstation und im Bereich von 935–960 MHz 124 Kanäle für die Abwärtsrichtung (Downlink) vorgesehen. Nach jedem Datenempfang schaltet das Mobiltelefon auf die um 45 MHz versetzte Sendefrequenz und sendet dort seine Daten an die Basisstation. Zur Erhöhung der Störfestigkeit gegen Interferenzen konnte das Frequenzpaar mit einer Frequenzsprungrate von 217 Sprüngen pro Sekunde periodisch gewechselt werden ("frequency hopping").

Die Kommunikationsdaten mehrerer Teilnehmer in einer Zelle und auf einer Frequenz werden durch Zeitmultiplexing getrennt. Die TDMA-Rahmendauer beträgt exakt 120/26 ms (circa 4,615 ms). Jeder der acht Zeitschlitze pro Rahmen dauert somit circa 0,577 ms. In diesen Zeitschlitzen können Datenpakete verschiedener Typen gesendet und empfangen werden. Da Downlink und Uplink in einem Rahmen um drei Zeitschlitze versetzt auftreten, genügt eine Antenne für beide Richtungen.