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Elektromagnetische Felder

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Elektromagnetische Felder

UMTS

Seit 2004 sind in Deutschland Mobilfunknetze der dritten Generation (3G) in Betrieb. Sie basieren auf dem digitalen Übertragungsstandard UMTS (Universal Mobile Telecommunication System). Der für die Netze reservierte Frequenzbereich liegt zwischen 1920 und 2170 MHz, also etwas oberhalb dem der E-Netze. Andere Mobilfunkfrequenzen können ebenfalls verwendet werden. 3G wird manchmal auch als WCDMA bezeichnet. Die Abkürzung leitet sich von den Anfangsbuchstaben des von UMTS verwendeten Kanalzugriffsverfahrens Wide Code Division Multiple Access ab.

Grafische Darstellung von Mobilfunkzellen MobilfunkzellenMobilfunkzellen

Funktionsweise

Wie bei der GSM-Technik werden die zu versorgenden Gebiete in sogenannte Funkzellen eingeteilt, die jeweils von ortsfesten Funksendeanlagen (Basisstationen) versorgt werden. An einer Basisstation sind oftmals drei Antennen angebracht, die drei Sektoren, die jeweils einen Winkel von 120° einschließen, mit jeweils einem Funkkanal versorgen.

In UMTS-Netzen werden Daten anders als in GSM-Netzen übertragen: Einzelnen Verbindungen werden keine festgelegten Frequenzkanäle und Zeitschlitze zugewiesen, sondern alle Netzteilnehmer nutzen das zur Verfügung stehende Frequenzband gleichzeitig. Üblich ist eine Kanalbandbreite von 5 MHz. Die einzelnen Datenströme werden durch einen individuellen Code gekennzeichnet und auf die Breite des zur Verfügung stehenden Frequenzbandes gespreizt. Der Empfänger entschlüsselt mit dem bekannten Code aus dem empfangenen Signalgemisch den für ihn bestimmten Datenstrom.

Höhere Datenübertragungsrate macht UMTS-Netze multimediafähig

Mit UMTS kann eine deutlich höhere Datenübertragungsrate als mit GSM und den darauf aufsetzenden Datenübertragungsverfahren GPRS (General Packet Radio Service) und EDGE (Enhanced Data Rates for GSM Evolution) erreicht werden. UMTS-Netze sind multimediafähig, das heißt, sie können Bild, Ton und Daten übertragen. Die Netze werden aber auch für die klassische Mobiltelefonie genutzt.

Frequenzduplex-Verfahren

Um die von der Basisstation gesendeten Daten von den vom Handy gesendeten zu unterscheiden, wird nach Angaben der Hersteller bevorzugt das sogenannte Frequenzduplexverfahren eingesetzt. Das heißt, für die Verbindung von der Basisstation zum Handy wird ein anderes Frequenzband verwendet als für die Gegenrichtung. Das Signal besitzt einen dem Rauschen ähnlichen Charakter.

Möglich ist auch das sogenannte Zeitduplexverfahren. Hier wird für beide Verbindungsrichtungen zeitlich abwechselnd das gleiche Frequenzband genutzt. Das Signal wird gepulst. Dieses Verfahren ist derzeit nur für kleinere Netze, wie zum Beispiel firmeninterne Hausnetze vorgesehen.

Sendeleistung

Für den störungsfreien Betrieb eines UMTS-Netzes muss die Sendeleistung feinstufig und schnell geregelt werden. Dies gilt sowohl für die Basisstationen als auch für die mobilen Endgeräte. Um gegenseitige Störungen zu minimieren, arbeiten die Mobilteile mit möglichst niedrigen Sendeleistungen.

Während des Verbindungsaufbaus wird die Sendeleistung in schneller Abfolge nur so weit gesteigert, bis eine stabile Verbindung zwischen Endgerät und Basisstation besteht. Verglichen mit GSM-Netzen verhalten sich Endgeräte in UMTS-Netzen damit genau umgekehrt: In GSM-Netzen wird zu Beginn eines Verbindungaufbaus eine hohe Sendeleistung verwendet. Erst nach dem Verbindungsaufbau wird die Sendeleistung auf ein erforderliches Maß reduziert.

Erweiterungen

Mit den auf UMTS aufbauenden Mobilfunkstandards HSPA (High Speed Packet Access) und HSPA+ sind noch höhere Datenübertragungsraten als mit der ursprünglichen UMTS-Technik möglich. Die Verbesserungen basieren vor allem auf der Einführung höherwertiger Modulationsverfahren und verbesserten Antennentechnologien.

Stand: 02.01.2017

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