GSM-Standard

Um eine flächendeckende Versorgung mit mobilen Funkanwendungen zu erreichen, werden die zu versorgenden Gebiete in sogenannte Funkzellen eingeteilt, die jeweils von ortsfesten Funksendeanlagen (Basisstationen) abgedeckt werden. In der Regel werden von einem Standort aus drei Sektoren, die jeweils einen Winkel von 120° einschließen, mit jeweils einem oder mehreren Funkkanälen versorgt. An einem Antennenstandort sind dann drei gegeneinander versetzte Antennen angebracht.

Mobilfunkzellen

Basisstationen und Funkzellen

Die Basisstationen kommunizieren über hochfrequente elektromagnetische Felder mit den mobilen Endgeräten. Die Basisstationen sind über Kabel oder Richtfunk mit einer zentralen Vermittlungsstelle verbunden. Die abgestrahlte Leistung der Anlagen liegt typischerweise im Bereich von 10 bis 50 Watt. Sie richtet sich unter anderem nach der Größe der jeweiligen Funkzelle, deren typischer Radius von wenigen zehn Metern für sogenannte Picozellen bis zu 35 Kilometer für Makrozellen im ländlichen Raum reichen kann, und der Anzahl der Personen, die gleichzeitig telefonieren. Heute existiert vor allem in Städten eine gut ausgebaute Mobilfunk-Versorgung mit kleinzelligen Netzen. Zur Erhöhung der Kapazität und zur Schließung von Funklöchern werden auch weiterhin neue Basisstationen aufgebaut. In der Regel arbeiten neue Stationen aber mit moderneren Mobilfunktechniken wie LTE oder 5G.

Unterscheidung der Funkzellen

Da in einer Funkzelle meist mehrere Gespräche gleichzeitig geführt werden, müssen deren Funksignale voneinander unterscheidbar sein. Die Unterscheidung erfolgt zunächst über die Frequenz der hochfrequenten Felder.

Jeder Mobilfunknetzbetreiber erhält von der Bundesnetzagentur (früher: Regulierungsbehörde für Telekommunikation und Post RegTP) einen Frequenzbereich zugeteilt, der in mehrere schmale Frequenzbänder (Frequenzkanäle) unterteilt wird. Benachbarte Zellen nutzen unterschiedliche Frequenzbänder, da sich die Gespräche sonst gegenseitig stören würden.

Zeitschlitzverfahren

Um die Zahl der in einer Zelle gleichzeitig möglichen Gespräche zu erhöhen, wird das sogenannte Zeitschlitzverfahren angewandt. Eine Zeitdauer von 4,62 Millisekunden wird in 8 Zeitschlitze von je 0,577 Millisekunden unterteilt. Ein bestimmtes Handy sendet während eines Telefonats nur in einem der 8 Zeitschlitze Informationen an die Basisstation. Während der restlichen Zeitschlitze kann die Basisstation Informationen von anderen Handys empfangen. Für das einzelne Handy ergibt sich somit ein gepulstes Sendesignal mit einem Puls pro 4,62 Millisekunden. Dies entspricht einer Pulswiederholungsfrequenz von 217 Hz. Man spricht von einem niederfrequent gepulsten Hochfrequenzsignal. Die Pulsung der Basisstationssignale hängt von der Zahl der in einem Frequenzkanal jeweils zur gleichen Zeit geführten Telefongespräche ab und kann stark schwanken.