Funk-Pfad-Verluste berechnen (Allgemein)

Sparco, Donnerstag, 26.04.2007, 13:29 (vor 6429 Tagen) @ KlaKla

Verblüffend: Die optimale Funktion von D- und E-Netz-Handys ist bereits bei 0,001 Mikrowatt pro Quadratmeter gewährleistet. Bei einer früheren Veranstaltung in Stapel stellten Anwesende fest, dass ihre E-Plus-Handys guten Empfang hatten.

Unter http://umtslink.at/cgi-bin/reframer.cgi?../Mobilfunk/ausbreitungs_modelle.htm (ganz unten) kann die Ausbreitungsdämpfung "praxisnah" berechnet werden.
Relativ gut geeignet ist das "COST-Walfisch-Ikegami Modell".

Man stellt fest, daß die Frequenz und die Höhe der BTS-Antenne deutlichen Einfluß auf die Ausbreitungsdämpfung hat.

Gerade die E- oder UMTS-Netze kämpfen damit..., hinzu kommt noch, daß E-Netz oder UMTS-Handys eine geringere max. Sendeleistung im Vergleich zu GSM-900 haben (betrifft den Uplink).

Ein Beispiel:
Übernimmt man die Standard-Einstellungen für das "Walfisch-Ikegami Modell ohne Sichverbindung" aus obigem Link, so erhält man etwa 132dB Ausbreitungsdämpfung unter Vorstadt-Bedingungen bei 1800 MHz (E-Netz) und 1000m Entfernung.

A) Für den Downlink:
Die BTS "sendet" mit 10W, 2dB für die Kabelverluste, ergibt 38dBm ERP; den mittleren Antennen-Gewinn nehme ich mal mit 10dB an, ergibt 48dBm EIRP.

Die min. Empfänger-Empfindlichkeit (bei gerade noch akzeptablen Bitfehlern) eines E-Netz-Handy soll bei ungefähr -104dBm liegen.

Die Rechnung lautet dann 48dBm-132dB = -84dBm
Das E-Netz Handy hat also eine Empfangsleistung von etwa -84dBm (Handy Antenne nicht berücksichtig) unter den eingestellten Parametern in 1000m Entfernung, das entspricht in etwa einer "empfangenen" Leistungsflußdichte von 0,0017µW/m² "am Handy".

In 2000m Entfernung wären dies etwa -95dBm (0,00014 µW/m²)

Fazit:
Für den Downlink ist L. v. Klitzing's Aussage noch OK, allerdings sind Probleme beim Telefonieren in Keller/Auto etc. zu erwarten, auch mit steigender Frequenz (UMTS) und größerer Distanz zur BTS kann es knapp werden.

B) Der Uplink:
Das Handy sendet mit max. 1W, kein nennenswerter Ant.-Gewinn, ergibt also "nur" 30dBm EIRP.

30dBm-132dB = -102dBm
OK, die -102dBm liegen noch über der Empf.-Empfindlichkeit einer GSM-BTS, die bei etwa
-110dBm liegen dürfte.

Fazit:
Der Uplink bereitet eher Probleme, denn hier kommt man schon sehr nahe an die Empfänger-Empfindlichkeit der BTS ran, besonders bei ungünstigen Bedingungen und größerem Abstand.

Allerdings, und sehr wichtig bei dieser Diskussion:
Die geforderten 0,001µW/m² können nicht für die komplette Funk-Zelle gelten.
Nahe am Sende-Mast muß es wesentlich mehr sein, um an der Zell-Grenze den geforderten Wert noch zu "gewährleisten".

-> Deshalb, ein wirklich immissionsarmer Mobilfunk ist m.E. nur mit einer Kombination aus Grundversorgung und Breitband-Hotspot möglich.

Für die Grundversorgung sollten unbedingt tiefere Träger-Frequenzen verwendet werden.
Gut wäre GSM 450 oder noch besser CDMA 450 (evtl. Flash OFDM) über hohe Sendeanlagen abgestrahlt.

Die Breitband-Hotspots könnten mit vermaschten WLAN's laufen.
Wer mobil surfen will, der sucht halt so einen Hot-Spot oder eine "Hot-Area" auf .

Generell würde ich eine Art "Video-Text" für Mobiltelefone über DVB-T laufen lassen, da ist noch genügend Overhead zur Verfügung. Wollen eh alle immer nur das gleiche, Wetter / Nachrichten / Sport-Ergebnisse ..., das könnte so nebenbei über DVB-T im Broadcast übertragen werden.
Für Tel. und besonders SMS reichen die Grundnetz-Sender auf 450 MHz, die Surfer begeben sich an einen Hot-Spot.

Gruß und schönen Tag noch...
Sparco