Rahmenbedingungen von Funktechnologien

In GSM- bzw. UMTS-basierten Netzen variiert die Ausdehnung der Funkzellen in Abhängigkeit der Teilnehmerdichte. D.h. die Reichweite zur Übertragung der Daten wird von der Anzahl gleichzeitig in einer Zelle kommunizierender Teilnehmer beeinflusst. Je mehr Teilnehmer in einer Zelle kommunizieren, umso mehr Störinterferenz, sogenanntes Rauschen, wird erzeugt. Damit steigt die notwendige Sendeleistung, um das Hintergrundrauschen zu überwinden. Jedes Empfangsgerät hat aber nur eine begrenzte Sendeleistung. Muss diese hochgeregelt werden, sinkt die Reichweite des Empfangsgerätes und somit auch die mögliche Entfernung zur Basisstation. Dies hat zur Folge, dass sich die Größe der Zelle verkleinert.

Zusätzlich hängt die maximal mögliche Entfernung eines Teilnehmers von dem verwendeten Spreizfaktor ab. Beim UMTS-Übertragungsverfahren werden die Daten mit einem sogenannten Spreading Factor gespreizt, um sie robuster gegen schmalbandige Störer zu machen. Die Spreizung erfolgt über eine logische Verknüpfung der Nutzdaten mit einem Spreading Code. Je kleiner der Spreizfaktor desto höher die Symbolrate und damit die benötigte Datenrate. Bei kleineren Spreizfaktoren muss jedoch, um eine korrekte Übertragung zu gewährleisten, wiederum die Sendeleistung erhöht werden. Verfahren zur Lösung dieser Probleme sind in den einzelnen UMTS-Standards nicht vorgeschrieben. Somit hängt die Determinierung der Zellgrenzen und somit die Reichweiten vor allem von der eingesetzten Technik der jeweiligen Netzbetreiber ab.

Darüber hinaus hängt sowohl die mögliche Reichweite als auch die erzielbare Datenrate aller Funktechnologien vom Frequenzbereich, der Breite des jeweils genutzten Frequenzbandes und der Zahl der benutzten Frequenzkanäle ab. Je höher der benutze Frequenzbereich umso niedriger ist die Reichweite zur Signalübertragung. Je breiter das Frequenzband und je größer die Zahl der benutzten Frequenzkanäle umso höher ist auch die erzielbare Datenrate.

Im Gegenzug teilen sich alle in einer Funkzelle gleichzeitig aktiven Nutzer die zur Verfügung stehende Datenrate. Diese Eigenschaft als Shared Medium ist allen Funktechnologien zueigen und sorgt dafür, dass eine große Zahl innerhalb einer Funkzelle zu versorgender Teilnehmer die in der praktischen Anwendung erzielbaren Datenraten potentiell senkt. Letztendlich beeinflussen auch die Anzahl und Beschaffenheit von Hindernissen sowie die Leistungsfähigkeit der Endgeräte die real erreichbaren Datenraten.

I.d.R. wird daher eine Basisstation zur Versorgung einer Funkzelle in mehrere Zellsektoren geteilt, um die Kapazitäten bedarfsgerecht zu erhöhen. Als Fazit bleibt dennoch festzuhalten, dass die in der praktischen Anwendung maximal erreichbaren Nettodatenraten im Schnitt nur etwa 50 % der theoretischen Maximalraten betragen. Somit bleiben auch die Weiterentwicklungen der Funktechnologien hinter der Leistungsfähigkeit leitungsgebundener Technologien zurück.