Mobile Kommunikation/Gemeinsamkeiten von GSM und UMTS - Versionsgeschichte

Guenter am 19. Februar 2021 um 17:40 Uhr

2021-02-19T17:40:23Z

Guenter am 19. Februar 2021 um 17:13 Uhr

2021-02-19T17:13:33Z

Guenter am 19. Februar 2021 um 14:52 Uhr

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Guenter am 19. Februar 2021 um 14:08 Uhr

2021-02-19T14:08:16Z

Guenter am 12. August 2020 um 13:28 Uhr

2020-08-12T13:28:48Z

Guenter am 12. August 2020 um 13:26 Uhr

2020-08-12T13:26:33Z

Guenter am 12. August 2020 um 13:22 Uhr

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Guenter am 12. August 2020 um 12:57 Uhr

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Guenter am 12. August 2020 um 12:54 Uhr

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Guenter am 12. August 2020 um 12:25 Uhr

2020-08-12T12:25:13Z

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 Die nötige Komprimierung um den Faktor&nbsp; $8$&nbsp; ist Aufgabe der&nbsp; $\rm Sprachcodierung$&nbsp; $($hierunter versteht man eine Sonderform der&nbsp; [[Informationstheorie/Allgemeine_Beschreibung|$\rm Quellencodierung)$]], wofür in den 1990er Jahren mehrere Standards definiert wurden:
-*Der&nbsp; [[Beispiele_von_Nachrichtensystemen/Sprachcodierung#GSM_Fullrate_Vocoder_.E2.80.93_Vollraten.E2.80.93Codec| $\text{GSM Fullrate Vocoder}$]]&nbsp; (zu deutsch:&nbsp; GSM&ndash;Vollraten&ndash;Sprachcoder)&nbsp; basiert auf den drei Kompressionsverfahren&nbsp; [[Beispiele_von_Nachrichtensystemen/Sprachcodierung#Linear_Predictive_Coding_.E2.80.93_Kurzzeitpr.C3.A4diktion|$\rm LPC$]]&nbsp; (<i>Linear Predictive Coding</i>),&nbsp; [[Beispiele_von_Nachrichtensystemen/Sprachcodierung#Long_Term_Prediction_.E2.80.93_Langzeitpr.C3.A4diktion| $\rm LTP$]]&nbsp; (<i>Long Term Prediction</i>)&nbsp; und&nbsp; [[Beispiele_von_Nachrichtensystemen/Sprachcodierung#Regular_Pulse_Excitation_.E2.80.93_RPE.E2.80.93Codierung |$\rm RPE$]]&nbsp;  (<i>Regular Pulse Excitation</i>).&nbsp; Dieser Coder extrahiert aus jedem&nbsp; $20\ \rm ms$&ndash;Sprachrahmen&nbsp;  $74$&nbsp; Parameter mit einem Gesamtumfang von&nbsp; $260\ \rm Bit$, woraus sich die Datenrate&nbsp; $13\ \rm  kbit/s$&nbsp; ergibt.&nbsp; Beim Empfänger muss aus diesen&nbsp; $260\ \rm Bit$&nbsp; das Sprachsignal wieder synthetisiert werden.<br>
+*Der&nbsp; [[Beispiele_von_Nachrichtensystemen/Sprachcodierung#GSM_Fullrate_Vocoder_.E2.80.93_Vollraten.E2.80.93Codec| $\text{GSM Fullrate Vocoder}$]]&nbsp; (deutsch:&nbsp; GSM&ndash;Vollraten&ndash;Sprachcoder)&nbsp; basiert auf den drei Kompressionsverfahren&nbsp; [[Beispiele_von_Nachrichtensystemen/Sprachcodierung#Linear_Predictive_Coding_.E2.80.93_Kurzzeitpr.C3.A4diktion|$\rm LPC$]]&nbsp; ("Linear Predictive Coding"),&nbsp; [[Beispiele_von_Nachrichtensystemen/Sprachcodierung#Long_Term_Prediction_.E2.80.93_Langzeitpr.C3.A4diktion| $\rm LTP$]]&nbsp; ("Long Term Prediction")&nbsp; und&nbsp; [[Beispiele_von_Nachrichtensystemen/Sprachcodierung#Regular_Pulse_Excitation_.E2.80.93_RPE.E2.80.93Codierung |$\rm RPE$]]&nbsp;  ("Regular Pulse Excitation").&nbsp; Dieser Coder extrahiert aus jedem&nbsp; $20\ \rm ms$&ndash;Sprachrahmen&nbsp;  $74$&nbsp; Parameter mit einem Gesamtumfang von&nbsp; $260\ \rm Bit$, woraus sich die Datenrate&nbsp; $13\ \rm  kbit/s$&nbsp; ergibt.&nbsp; Beim Empfänger muss aus diesen&nbsp; $260\ \rm Bit$&nbsp; das Sprachsignal wieder synthetisiert werden.<br>
 *Der&nbsp; [[Beispiele_von_Nachrichtensystemen/Sprachcodierung#Halfrate_Vocoder_und_Enhanced_Fullrate_Codec| $\text{GSM Halfrate Vocoder}$]]&nbsp; (deutsch:&nbsp; GSM&ndash;Halbraten&ndash;Sprachcoder)&nbsp; wurde 1994 spezifiziert und bietet die Möglichkeit, ein auf&nbsp; $4\ \rm  kHz$&nbsp; bandbegrenztes Audiosignal bei nahezu gleicher Qualität in einem halben Verkehrskanal zu übertragen.&nbsp; Heutzutage spielt dieser Sprachcodec nur noch eine untergeordnete Rolle.<br>
-*Der&nbsp; [[Beispiele_von_Nachrichtensystemen/Sprachcodierung#Halfrate_Vocoder_und_Enhanced_Fullrate_Codec| $\text{Enhanced Fullrate Codec}$]]&nbsp; (kurz ''EFR&ndash;Codec'')&nbsp; wurde 1995 für das US&ndash;amerikanische DCS 1900&ndash;System entwickelt.&nbsp; Er arbeitet nach dem Codierungsverfahren&nbsp; <i>Algebraic Code Excited Linear Prediction</i>&nbsp; $\rm (ACELP)$&nbsp; und bietet gegenüber dem herkömmlichen Fullrate&ndash;Codec aufgrund des ACELP&ndash;Prinzips und wegen der verbesserten Fehlererkennung und &ndash;verschleierung eine deutlich höhere Sprachqualität.<br><br>
+*Der&nbsp; [[Beispiele_von_Nachrichtensystemen/Sprachcodierung#Halfrate_Vocoder_und_Enhanced_Fullrate_Codec| $\text{Enhanced Fullrate Codec}$]]&nbsp; ("EFR&ndash;Codec")&nbsp; wurde 1995 für das US&ndash;amerikanische DCS 1900&ndash;System entwickelt.&nbsp; Er arbeitet nach dem Codierungsverfahren&nbsp; "Algebraic Code Excited Linear Prediction"&nbsp; $\rm (ACELP)$&nbsp; und bietet gegenüber dem herkömmlichen Fullrate&ndash;Codec aufgrund des ACELP&ndash;Prinzips und wegen der verbesserten Fehlererkennung und &ndash;verschleierung eine deutlich höhere Sprachqualität.<br><br>
 Aus dem&nbsp; [[Beispiele_von_Nachrichtensystemen/Sprachcodierung#Algebraic_Code_Excited_Linear_Prediction| ACELP&ndash;Blockschaltbild]]&nbsp; im Buch &bdquo;Beispiele von Nachrichtensystemen&rdquo; erkennt man
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 == Adaptive Multi&ndash;Rate Codec ==
 <br>
-Der aufgrund seiner Flexibilität am weitesten verbreitete Sprachcoder ist der&nbsp; $\rm AMR&ndash;Codec$&nbsp; (<i>Adaptive Multi&ndash;Rate</i>), der niederfrequente Signale&nbsp; $($im Frequenzbereich zwischen&nbsp; $300\ \rm  Hz$&nbsp; und&nbsp; $3.4\ \rm  kHz)$&nbsp; nach dem ACELP&ndash;Prinzip verarbeitet.&nbsp; Dieser Codierer stellt acht verschiedene Modi zur Verfügung mit Datenraten
+Der aufgrund seiner Flexibilität am weitesten verbreitete Sprachcoder ist der&nbsp; $\rm AMR&ndash;Codec$&nbsp; ("Adaptive Multi&ndash;Rate"), der niederfrequente Signale&nbsp; $($im Frequenzbereich zwischen&nbsp; $300\ \rm  Hz$&nbsp; und&nbsp; $3.4\ \rm  kHz)$&nbsp; nach dem ACELP&ndash;Prinzip verarbeitet.&nbsp;
 [[Datei:P ID2201 Mob T 3 2 S5.png|right|frame|Modi des AMR– und des Wideband–AMR–Codecs|class=fit]]
 *zwischen&nbsp; $12.2\ \rm  kbit/s$&nbsp; $(244 \ \rm Bit$ pro &nbsp;$20\ \rm  ms$&ndash;Sprachrahmen$)$
 *und&nbsp;$4.75\ \rm  kbit/s$&nbsp; $(95 \ \rm Bit$ pro Sprachrahmen$)$.
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 Drei Modi spielen eine Sonderrolle (in der ersten Zeile der Tabelle dunkler hinterlegt), nämlich
-*$12.2 \ \rm kbit/s$ &ndash; der verbesserte GSM&ndash;Vollraten&ndash;Codec (EFR&ndash;Codec),<br>
+*$12.2 \ \rm kbit/s$&nbsp; &ndash; &nbsp; der verbesserte GSM&ndash;Vollraten&ndash;Codec ("EFR&ndash;Codec"),<br>
-*$7.4 \ \rm kbit/s$ &ndash; Kompression nach dem US&ndash;amerikanischen Standard IS&ndash;641, <br>
+*$7.4 \ \rm kbit/s$&nbsp; &ndash; &nbsp; Kompression nach dem US&ndash;amerikanischen Standard IS&ndash;641, <br>
-*$6.7 \ \rm kbit/s$ &ndash; EFR&ndash;Sprachübertragung des japanischen PDC&ndash;Systems.
+*$6.7 \ \rm kbit/s$&nbsp; &ndash; &nbsp; EFR&ndash;Sprachübertragung des japanischen PDC&ndash;Systems.
 <br Clear=all>
 {{BlaueBox|TEXT=
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 Der &nbsp; $\rm AMR&ndash;Codec$&nbsp; zeichnet sich durch folgende Eigenschaften aus:
 *Er passt sich flexibel an die aktuellen Gegebenheiten des Funkkanals und an die jeweilige Netzauslastung an,
-:*indem er entweder im Vollraten&ndash;Modus $($höhere Sprachqualität &nbsp; &#8658; &nbsp; Modus $\ge 7.4 \ \rm kbit/s)$
+#indem er entweder im Vollraten&ndash;Modus $($höhere Sprachqualität &nbsp; &#8658; &nbsp; Modus $\ge 7.4 \ \rm kbit/s)$
-:*oder im Halbraten&ndash;Modus $($also mit geringerer Datenrate &nbsp; &#8658; &nbsp; Modus  $\le 6.7 \ \rm  kbit/s)$&nbsp; arbeitet.
+#oder im Halbraten&ndash;Modus $($also mit geringerer Datenrate &nbsp; &#8658; &nbsp; Modus  $\le 6.7 \ \rm  kbit/s)$&nbsp; arbeitet.
 *Daneben gibt es noch etliche Zwischenstufen.<br>
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 Der AMR&ndash;Codec wird bei GSM und UMTS in gleicher Weise eingesetzt.
-*Ausschließlich bei UMTS Anwendung findet dagegen der&nbsp; $\rm Wideband&ndash;AMR$&nbsp; $\rm (W&ndash;AMR)$&nbsp; für breitbandigere Signale zwischen&nbsp; $50\ \rm  Hz$&nbsp; und&nbsp; $7\ \rm  kHz$.
+*Ausschließlich bei UMTS Anwendung findet dagegen der&nbsp; "Wideband&ndash;AMR"&nbsp; $\rm (W&ndash;AMR)$&nbsp; für breitbandigere Signale zwischen&nbsp; $50\ \rm  Hz$&nbsp; und&nbsp; $7\ \rm  kHz$.
 * Die Abtastung erfolgt hier mit&nbsp; $16\ \rm  kHz$ und die Quantisierung mit&nbsp; $14 \ \rm Bit$.
 *Die neun definierten Modi des W&ndash;AMR sind in der unteren Zeile der obigen Tabelle angegeben, die häufiger genutzten sind wieder dunkel hinterlegt.<br>

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 {{BlaueBox|TEXT=
 Ein&nbsp; $\text{wesentlicher Unterschied zwischen GSM und UMTS}$&nbsp; sind die unterschiedlichen Modulations&ndash; und Vielfachzugriffsverfahren:
-*Bei GSM&nbsp; <i>Gaussian Minimum Shift Keying</i>&nbsp; $\rm (GMSK)$&nbsp; zusammen mit&nbsp; $\rm FDMA$&nbsp; und&nbsp; $\rm TDMA$,
+*Bei GSM&nbsp; verwendet man "Gaussian Minimum Shift Keying"&nbsp; $\rm (GMSK)$&nbsp; zusammen mit&nbsp; $\rm FDMA$&nbsp; und&nbsp; $\rm TDMA$,
-*bei UMTS&nbsp; <i>Quaternary Phase Shift Keying</i>&nbsp; $\rm (QPSK)$&nbsp; sowie&nbsp; $\rm CDMA$&nbsp; und&nbsp; $\rm TDMA$.}}
+*bei UMTS&nbsp; dagegen "Quaternary Phase Shift Keying"&nbsp; $\rm (QPSK)$&nbsp; sowie&nbsp; $\rm CDMA$&nbsp; und&nbsp; $\rm TDMA$.}}
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 *Mit&nbsp; $J = 4$, ... , $512$&nbsp; ergeben sich  Bruttodatenraten zwischen&nbsp; $7.5 \ \rm kbit/s$&nbsp; und&nbsp; $960 \ \rm kbit/s$, die abhängig von den aktuellen Kanalbedingungen ausgewählt werden.<br>
-*Aufgrund der verschiedenartigen Übertragungstechnik ist bei UMTS der Block &bdquo;Burstbildung&rdquo; anders organisiert.&nbsp; Diese basiert auf dem <i>Transmission Time Interval </i>&nbsp; $\rm (TTI)$.&nbsp; Ein solches &bdquo;TTI&rdquo; hatte in der ursprünglichen UMTS&ndash;Spezifikation eine Dauer zwischen&nbsp; $10\ \rm  ms$&nbsp; und&nbsp; $80\ \rm  ms$.
+*Aufgrund der verschiedenartigen Übertragungstechnik ist bei UMTS der Block &bdquo;Burstbildung&rdquo; anders organisiert.&nbsp; Dieser basiert auf dem "Transmission Time Interval" &nbsp; $\rm (TTI)$.&nbsp; Ein solches "TTI" hatte in der ursprünglichen UMTS&ndash;Spezifikation eine Dauer zwischen&nbsp; $10\ \rm  ms$&nbsp; und&nbsp; $80\ \rm  ms$.
 *Um den Zeitverlust bei den erforderlichen Blockwiederholungen bei schlechten Kanalbedingungen zu verringern, wurde dieser TTI&ndash;Wert in späteren Releases bis auf&nbsp; $2\ \rm  ms$&nbsp; (für HSDPA) herabgesetzt.<br>

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 *Verwendet man&nbsp;  '''Soft Handover'''&nbsp; und&nbsp; '''Soft Combining''', so profitiert die Mobilstation von beiden Signalen.
-:&rArr; &nbsp; An jedem Ort&nbsp; $(\rm A, \ B, \ C)$&nbsp; erhöht sich die Empfangsleistung. Es ergibt sich so ein vom Kanal&ndash;SNR abhängiger Diversitätsgewinn, zusätzlich ein Kohärenzgewinn von&nbsp; $\text{3 dB}$.
+:&rArr; &nbsp; An jedem Ort&nbsp; $(\rm A, \ B, \ C)$&nbsp; erhöht sich die Empfangsleistung. Es ergibt sich so ein vom Kanal&ndash;SNR abhängiger Diversitätsgewinn und zusätzlich ein Kohärenzgewinn von&nbsp; $\text{3 dB}$.
 <br clear=all>
-Diese Aussagen lassen sich auch auf das rechte Szenario übertragen, bei der die Basisstation mit gerichteten Antennen in drei Sektoren abstrahlt.&nbsp; Hierbei ist angenommen, dass der Abstrahlwinkel etwas größer ist als&nbsp; $120^\circ$,  wovon in der Praxis ausgegangen werden kann.}}<br>
+Diese Aussagen lassen sich auch auf das rechte Szenario übertragen, bei der die Basisstation mit gerichteten Antennen in drei Sektoren abstrahlt.&nbsp; Hierbei ist angenommen, dass der Abstrahlwinkel etwas größer ist als&nbsp; $120^\circ$,&nbsp;  wovon in der Praxis ausgegangen werden kann.}}<br>
-Im&nbsp; '''UMTS&ndash;Downlink'''&nbsp; werden die Daten im <i>Radio Network Controller</i>&nbsp; (RNC) gesplittet, über verschiedene Basisstationen ausgestrahlt und in der Mobilstation wieder zusammengesetzt&nbsp; (<i>Rake Processing</i>).
+Im&nbsp; '''UMTS&ndash;Downlink'''&nbsp; werden die Daten im "Radio Network Controller"&nbsp; $\rm (RNC)$&nbsp; gesplittet, über verschiedene Basisstationen ausgestrahlt und in der Mobilstation wieder zusammengesetzt&nbsp; ("Rake Processing").
-Im&nbsp; '''UMTS&ndash;Uplink'''&nbsp; werden die gesendeten Daten von allen beteiligten Basisstationen empfangen.&nbsp; Die Zusammenlegung der Daten&nbsp; (<i>Soft Combining</i>)&nbsp; findet im RNC statt.&nbsp; Dieser leitet anschließend die Daten an das <i>Core Network</i> (CN) weiter.&nbsp;
+Im&nbsp; '''UMTS&ndash;Uplink'''&nbsp; werden die gesendeten Daten von allen beteiligten Basisstationen empfangen.&nbsp; Die Zusammenlegung der Daten&nbsp; ("Soft Combining")&nbsp; findet im RNC statt.&nbsp; Dieser leitet anschließend die Daten an das "Core Network"&nbsp; $\rm (CN)$&nbsp; weiter.&nbsp;
 Man unterscheidet hierbei:
-*<b>Softer Handover</b>: &nbsp; Eine Basisstation&nbsp; (Node B)&nbsp; empfängt das Signal eines Teilnehmers über zwei Sektoren und macht &bdquo;Soft Combining&rdquo;.&nbsp; Es gibt einen Diversitätsgewinn sowie einen Kohärenzgewinn von&nbsp; $\text{3 dB}$.<br>
+*<b>Softer Handover</b>: &nbsp; Eine Basisstation&nbsp; ("Node B")&nbsp; empfängt das Signal eines Teilnehmers über zwei Sektoren und macht "Soft Combining".&nbsp; Es gibt einen Diversitätsgewinn sowie einen Kohärenzgewinn von&nbsp; $\text{3 dB}$.<br>
-*<b>Intra&ndash;RNC Handover</b>: &nbsp; Zwei Basisstationen decodieren das Signal, machen einen CRC&ndash;Check und melden ihr Ergebnis an den RNC (oder einen CRC&ndash;Fehler).&nbsp; Meldet nur eine Station einen CRC&ndash;Fehler, so verwendet man die anderen Daten.&nbsp; Es gibt keinen  Kohärenzgewinn und der Diversitätsgewinn ist geringer als bei &bdquo;Softer Handover&rdquo;.<br>
+*<b>Intra&ndash;RNC Handover</b>: &nbsp; Zwei Basisstationen decodieren das Signal, machen einen CRC&ndash;Check und melden ihr Ergebnis an den RNC (oder einen CRC&ndash;Fehler).&nbsp; Meldet nur eine Station einen CRC&ndash;Fehler, so verwendet man die anderen Daten.&nbsp; Es gibt keinen  Kohärenzgewinn und der Diversitätsgewinn ist geringer als bei "Softer Handover".<br>
 == Typisches Mobilfunkübertragungssystem==

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 == Zellulare Architektur ==
 <br>
-Charakteristisch für GSM und UMTS gleichermaßen ist die zellulare Netzstruktur, die man häufig durch Hexagone annähert&nbsp; (linke Grafik):
+Charakteristisch für GSM und UMTS gleichermaßen ist die zellulare Netzstruktur, die man häufig durch Hexagone annähert&nbsp; (mittlere Grafik):
 [[Datei:P ID2197 Mob T 3 2 S1 v2.png|right|frame| Zellulare Netzstruktur, idealisiert (links) und realistisch (rechts)|class=fit]]
 *Die Farben weiß, gelb und blau deuten unterschiedliche Frequenzen an&nbsp; $($hier: &nbsp; Reuse&ndash;Faktor &nbsp;$3)$, wodurch Interzellinterferenzen vermieden werden.
-*Die rechte Grafik zeigt ein realistischeres Layout mit nicht hexagonalen und auch unterschiedlich großen Zellen, je nach erwarteter Teilnehmerdichte und Geländetopologie.&nbsp; Die Basisstation liegt auch nicht immer in der Zellenmitte.<br>
+*Die rechte Grafik zeigt ein realistischeres Layout mit nicht hexagonalen und auch unterschiedlich großen Zellen, je nach erwarteter Teilnehmerdichte und Geländetopologie.&nbsp; Die Basisstationen liegen auch nicht immer in Zellenmitte.<br>
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 Im UMTS&ndash;Netz&nbsp; $(f_{\rm T} \approx 2 \ \rm GHz)$&nbsp; gibt es  verschiedene Typen von Funkzellen:
-*'''Makrozellen'''&nbsp; decken das komplette Versorgungsgebiet ab und folgen dem klassischen Design.&nbsp; Sowohl Überlappungen als auch &bdquo;Löcher&rdquo; zwischen den Zellen sollen minimiert werden.&nbsp; Eine Makrozelle hat meist viele Makro&ndash;Nachbarn: &nbsp; Bei exakt hexagonalen Zellen sechs, in Realität einige mehr.&nbsp; Die Basisstationen arbeiten mit hoher Leistung&nbsp; $\text{(20 bis 40 W)}$, sind sehr hoch aufgehängt und verwenden sektorisierte Antennen.&nbsp; In dünn besiedelten Regionen haben Makrozellen Durchmesser bis zu einigen Kilometern.&nbsp; In Innenstädten werden aber auch die Makrozellen zur Kapazitätssteigerung sehr klein gehalten, oft nur mit wenigen Hundert Meter Durchmesser.<br>
+*'''Makrozellen'''&nbsp; decken das komplette Versorgungsgebiet ab und folgen dem klassischen Design.&nbsp; Sowohl Überlappungen als auch &bdquo;Löcher&rdquo; zwischen den Zellen sollten vermieden werden.&nbsp; Eine Makrozelle hat meist viele Makro&ndash;Nachbarn: &nbsp; Bei exakt hexagonalen Zellen sechs, in Realität einige mehr oder weniger.&nbsp; Die Basisstationen arbeiten mit hoher Leistung&nbsp; $\text{(20 bis 40 W)}$, sind sehr hoch aufgehängt und verwenden sektorisierte Antennen.&nbsp; In dünn besiedelten Regionen haben Makrozellen Durchmesser bis zu einigen Kilometern.&nbsp; In Innenstädten werden aber auch die Makrozellen zur Kapazitätssteigerung sehr klein gehalten, oft nur mit wenigen Hundert Meter Durchmesser.<br>
-*'''Mikrozellen'''&nbsp; decken einen kleinen Teil einer Makrozelle ab und dienen in erster Linie zur lokalen Kapazitätssteigerung&nbsp; (Ausleuchtung von Funklöchern).&nbsp; Sie haben meist nur einen Makro&ndash;Nachbarn, können aber auch andere Micro/Pico/Femto&ndash;Nachbarn haben.&nbsp; Die Leistung ist mit&nbsp; $\text{(5 bis 10 W)}$&nbsp; etwas niedriger und die Geräte sind kleiner als in einer Makrozelle.&nbsp; Die meist nicht sektorisierten Antennen müssen aber ebenfalls ausreichend hoch&nbsp;  (an Mast oder Hauswand)&nbsp; positioniert werden.<br>
+*'''Mikrozellen'''&nbsp; decken einen kleinen Teil einer Makrozelle ab und dienen in erster Linie zur lokalen Kapazitätssteigerung&nbsp; (Ausleuchtung von Funklöchern).&nbsp; Sie haben meist nur einen Makro&ndash;Nachbarn, können aber auch andere Micro/Pico/Femto&ndash;Nachbarn haben.&nbsp; Die Leistung ist mit&nbsp; $\text{5 bis 10 W}$&nbsp; etwas niedriger und die Geräte sind kleiner als in einer Makrozelle.&nbsp; Die meist nicht sektorisierten Antennen müssen aber ebenfalls ausreichend hoch&nbsp;  (an Mast oder Hauswand)&nbsp; positioniert werden.<br>
-*'''Pikozellen'''&nbsp; versorgen kleine Gebiete&nbsp;  $(d \approx 100 \ \rm m)$&nbsp; mit sehr hohem Datenaufkommen&nbsp; (Beispiele: &nbsp; Flughäfen, Einkaufszentren, Stadien).&nbsp; Sie erlauben höhere Datenraten, allerdings zu Lasten der Bewegungsgeschwindigkeit.&nbsp; Die Geräte einer Pikozelle sind deutlich kleiner als die in einer Mikrozelle und arbeiten mit kleinerer Leistung von&nbsp; $\text{1 bis 5 W}$, sind aber flexibler bei der Montage.<br>
+*'''Pikozellen'''&nbsp; versorgen kleine Gebiete&nbsp;  $(d \approx 100 \ \rm m)$&nbsp; mit sehr hohem Datenaufkommen&nbsp; $($Beispiele: &nbsp; Flughäfen, Einkaufszentren, Stadien$)$.&nbsp; Sie erlauben höhere Datenraten, allerdings zu Lasten der Bewegungsgeschwindigkeit.&nbsp; Die Geräte einer Pikozelle sind deutlich kleiner als die in einer Mikrozelle und arbeiten mit kleinerer Leistung von&nbsp; $\text{1 bis 5 W}$, sind aber flexibler bei der Montage.<br>
-*'''Femtozellen'''&nbsp; werden oft privat und unkoordiniert administriert&nbsp; (Beispiel: &nbsp; WLAN Access Point), teilweise mit privatem Backhaul&nbsp; (eigene DSL&ndash;Leitung).&nbsp; Man spricht auch von einer &bdquo;Home Base Station&rdquo;.&nbsp; Sie werden &bdquo;Indoor&rdquo; betrieben und arbeiten mit kleiner Leistung&nbsp; $\text{(< 1 W)}$ .<br>
+*'''Femtozellen'''&nbsp; werden oft privat und unkoordiniert administriert&nbsp; $($Beispiel: &nbsp; WLAN Access Point$)$, teilweise mit privatem Backhaul&nbsp; $($eigene DSL&ndash;Leitung$)$.&nbsp; Man spricht auch von einer &bdquo;Home Base Station&rdquo;.&nbsp; Sie werden &bdquo;Indoor&rdquo; betrieben und arbeiten mit kleiner Leistung&nbsp; $\text{(< 1 W)}$ .<br>
 == Interferenzleistung und Zellatmung ==
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 [[Datei:P ID2198 Mob T 3 2 S2 v1.png|right|frame|Zur Verdeutlichung von Intra– und Interzellinterferenz|class=fit]]
 Man unterscheidet entsprechend der Grafik zwischen zwei Arten von Interferenzen:
-*'''Intrazellinterferenz'''&nbsp; entsteht durch die Verwendung des gleichen Frequenzkanals von mehreren Teilnehmern innerhalb der gleichen Zelle. Im obigen Beispiel ergibt sich dieser Fall für&nbsp; $f_1 = f_2$.<br>
+*'''Intrazellinterferenz'''&nbsp; entsteht durch die Verwendung des gleichen Frequenzkanals von mehreren Teilnehmern innerhalb der gleichen Zelle. Im der Skizze ergibt sich dieser Fall für&nbsp; $f_1 = f_2$.<br>
 *Zu&nbsp; '''Interzellinterferenz'''&nbsp; kommt es, wenn Teilnehmer benachbarter Zellen die gleiche Frequenz nutzen, im dargestellten Szenario beispielsweise dann, wenn&nbsp; $f_3 = f_4$&nbsp; gilt.
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 Bei Interzellinterferenz&nbsp; (gleicher Frequenzkanal in benachbarten Zellen)&nbsp; lässt sich der störende Einfluss der Interferenzleistung auf die Übertragungsqualität begrenzen durch
-*[[Beispiele_von_Nachrichtensystemen/UMTS–Netzarchitektur#Was_versteht_man_unter_Zellatmung.3F| '''Zellatmung''']]: &nbsp; Nimmt bei UMTS die Anzahl der aktiven Teilnehmer signifikant zu, so wird der Zellenradius und damit auch die aktuelle Interferenzleistung verkleinert.&nbsp; Für die Versorgung der Teilnehmer am Rande einer ausgelasteten Zelle springt eine weniger belastete Nachbarzelle ein.<br>
+*[[Beispiele_von_Nachrichtensystemen/UMTS–Netzarchitektur#Was_versteht_man_unter_Zellatmung.3F| '''Zellatmung''']]: &nbsp; Nimmt bei UMTS die Anzahl der aktiven Teilnehmer signifikant zu, so wird der Zellenradius und damit auch die aktuelle Interferenzleistung verkleinert.&nbsp; Für die Versorgung der Teilnehmer am Rande einer ausgelasteten Zelle springt in diesem Fall eine weniger belastete Nachbarzelle ein.<br>
 *[[Beispiele_von_Nachrichtensystemen/Nachrichtentechnische_Aspekte_von_UMTS#Leistung_und_Leistungsregelung_in_UMTS| '''Leistungsregelung''']]: &nbsp;Überschreitet die Gesamtinterferenzleistung innerhalb einer Funkzelle einen vorgegebenen Grenzwert, so wird die Sendeleistung aller Teilnehmer entsprechend herabgesetzt, was aber ebenfalls  eine schlechtere Übertragungsqualität zur Folge hat.
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 [[Datei:P ID2498 Mob T 3 2 S3b neu v3.png|right|frame|Szenarien zum Near–Far–Effekt|class=fit]]
-*Senden beide Mobilstationen mit gleicher Leistung, so ist die Empfangsleistung des roten Nutzers &nbsp;$\rm A$&nbsp; an der Basisstation aufgrund des Pfadverlustes deutlich kleiner als die des blauen Nutzers &nbsp;$\rm B$&nbsp; (linkes Szenario).&nbsp; In großen Makrozellen kann der Unterschied bis zu&nbsp; $\text{100 dB}$&nbsp; ausmachen.&nbsp; Dadurch wird das rote Signal weitgehend durch das blaue verdeckt.<br>
+*Senden beide Mobilstationen mit gleicher Leistung, so ist die Empfangsleistung des roten Nutzers &nbsp;$\rm A$&nbsp; an der Basisstation aufgrund des höheren Pfadverlustes deutlich kleiner als die des blauen Nutzers &nbsp;$\rm B$&nbsp; (linkes Szenario).&nbsp; In großen Makrozellen kann der Unterschied bis zu&nbsp; $\text{100 dB}$&nbsp; ausmachen.&nbsp; Dadurch wird das rote Signal weitgehend durch das blaue verdeckt.<br>
 *Man kann den Near&ndash;Far&ndash;Effekt weitgehend vermeiden, wenn der weiter entfernte Nutzer &nbsp;$\rm A$&nbsp; mit höherer Leistung sendet als Nutzer &nbsp;$\rm B$, wie im rechten Szenario angedeutet.&nbsp; An der Basisstation ist dann die Empfangsleistung beider Mobilstationen (nahezu) gleich.<br><br>
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 Hierzu ist anzumerken:
-*Bei allen Systemen&nbsp; (GSM, UMTS und LTE)&nbsp; muss von einem Dynamikbereich an der Basisstation von&nbsp; $\text{80 dB}$&nbsp; ausgegangen werden, wobei die Änderungen bezüglich Pfadverlust und Abschattung eher langsam erfolgen und für diese eine Regelung im Sekundenbereich um um&nbsp; $&plusmn;\text{5 dB}$&nbsp; ausreicht.<br>
+*Bei allen Systemen&nbsp; (GSM, UMTS und LTE)&nbsp; muss von einem Dynamikbereich an der Basisstation von&nbsp; $\text{80 dB}$&nbsp; ausgegangen werden, wobei die Änderungen bezüglich Pfadverlust und Abschattung eher langsam erfolgen und für diese eine Regelung im Sekundenbereich um&nbsp; $&plusmn;\text{5 dB}$&nbsp; ausreicht.<br>
-*Bei GSM und LTE ist eine Regelung im Sekundenbereich ausreichend, da der Störabstand des zu detektierenden Nutzers zu den anderen Nutzern aufgrund der guten Eigenschaften von FDMA/OFDMA&nbsp; $\text{25 dB}$&nbsp; und mehr ist.&nbsp; Sehr schnelle Schwankungen des Fast&ndash;Fadings&nbsp; $($Dynamikbereich zwischen&nbsp; $\text{10 und 20 dB})$&nbsp; müssen nicht ausgeglichen werden.<br>
+*Bei GSM und LTE ist eine Regelung im Sekundenbereich ausreichend, da der Störabstand des zu detektierenden Nutzers zu den anderen Nutzern aufgrund der guten Eigenschaften von FDMA/OFDMA&nbsp; $\text{25 dB}$&nbsp; und mehr beträgt.&nbsp; Sehr schnelle Schwankungen des Fast&ndash;Fadings&nbsp; $($Dynamikbereich zwischen&nbsp; $\text{10 und 20 dB})$&nbsp; müssen nicht ausgeglichen werden.<br>
-*Bei UMTS muss dagegen auch das Fast-Fading kompensiert werden, da der Störabstand der Nutzer zueinander geringer ist als die Schwankungen des Fast&ndash;Fadings.&nbsp; Für UMTS wurde <i>Fast Power Control</i>&nbsp; spezifiziert, wodurch die Sendeleistung alle&nbsp; $\text{0.67 ms}$&nbsp; mit einer initialen Verzögerung von&nbsp; $\text{2 ms}$&nbsp; um&nbsp; $&plusmn;\text{1 dB}$&nbsp; verändert werden kann.<br>
+*Bei UMTS muss man dagegen auch das "Fast Fading" kompensieren, da der Störabstand der Nutzer zueinander geringer ist als Schwankungen durch "Fast Fading".&nbsp; Für UMTS wurde "Fast Power Control"&nbsp; spezifiziert, wodurch die Sendeleistung alle&nbsp; $\text{0.67 ms}$&nbsp; mit einer initialen Verzögerung von&nbsp; $\text{2 ms}$&nbsp; um&nbsp; $&plusmn;\text{1 dB}$&nbsp; verändert werden kann.<br>
-*Andernfalls würde die Basisstation von einem Nutzer, der bei Fast&ndash;Fading innerhalb von etwa&nbsp; $\text{10 ms}$&nbsp; von sehr schlechten auf eher gute Fadingbedingungen wechselt, plötzlich um&nbsp; $\text{10 bis 20 dB}$&nbsp; mehr Leistung empfangen.&nbsp; Alle anderen Nutzer in der Zelle würden dadurch extrem gestört.<br><br>
+*Andernfalls würde die Basisstation von einem Nutzer, der bei "Fast Fading" innerhalb von etwa&nbsp; $\text{10 ms}$&nbsp; von sehr schlechten auf eher gute Fadingbedingungen wechselt, plötzlich um&nbsp; $\text{10 bis 20 dB}$&nbsp; mehr Leistung empfangen.&nbsp; Alle anderen Nutzer in der Zelle würden dadurch extrem gestört.<br><br>
-Wie bereits erwähnt ist der Near&ndash;Far&ndash;Effekt und damit auch die Leistungsregelung ausschließlich ein Problem des Uplinks.
+Wie bereits oben erwähnt, ist der Near&ndash;Far&ndash;Effekt und damit auch die Leistungsregelung ausschließlich ein Problem des Uplinks.
 * Für den Downlink ist eine ausgeklügelte Leistungsregelung weniger essentiell.
-* Versorgt man aber die Nutzer nahe der Basisstation mit einer geringeren Leistung, so verringert sich dadurch auch die <i>Interzellinterferenz</i>.
+* Versorgt man aber die Nutzer nahe der Basisstation mit einer geringeren Leistung, so verringert sich dadurch auch die Interzellinterferenz.
 *Das heißt: &nbsp; Alle anderen Nutzer in der betrachteten Zelle werden dann durch den Datenverkehr zu dem nahen Nutzer weniger stark beeinträchtigt.<br>

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 Nun sollen einige Komponenten von Mobilfunksystemen erklärt werden, die sowohl bei GSM als auch bei UMTS nötig sind.
 *Die Grafik zeigt die Komponenten des GSM&ndash;Senders;&nbsp; die angegebenen Raten gelten ebenfalls nur für GSM.
-*Für die GSM&ndash;Erweiterung&nbsp; [[Mobile_Kommunikation/Die_Charakteristika_von_GSM#GSM.E2.80.93Erweiterungen|GPRS]]&nbsp; erhält man andere Zahlenwerte.<br>
+*Für die GSM&ndash;Erweiterung&nbsp; [[Mobile_Kommunikation/Die_Charakteristika_von_GSM#GSM.E2.80.93Erweiterungen|$\rm GPRS$]]&nbsp; erhält man andere Zahlenwerte.<br>

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 == Interferenzleistung und Zellatmung ==
 <br>
-Benutzen mehrere Teilnehmer den gleichen Frequenzkanal, so kann es zu Interferenzen und damit zu einem sehr niedrigen Träger&ndash;zu&ndash;Interferenzabstand&nbsp; $($englisch: &nbsp; <i>Carrier&ndash;to&ndash;Interference Ratio</i>,&nbsp; $\rm CIR)$&nbsp; kommen, wodurch die Übertragungsqualität erheblich beeinträchtigt wird.&nbsp; Gravierend ist das Problem bei UMTS, das auf dem Vielfachzugriffsverfahren&nbsp; [[Modulationsverfahren/Aufgaben_und_Klassifizierung#FDMA.2C_TDMA_und_CDMA_.281.29| $\rm CDMA$]]&nbsp; (<i>Code Division Multiple Access</i>) basiert, da hier alle Teilnehmer den gleichen Frequenzkanal nutzen.<br>
+Benutzen mehrere Teilnehmer den gleichen Frequenzkanal, so kann es zu Interferenzen und damit zu einem sehr niedrigen Träger&ndash;zu&ndash;Interferenzabstand&nbsp; $($englisch: &nbsp; <i>Carrier&ndash;to&ndash;Interference Ratio</i>,&nbsp; $\rm CIR)$&nbsp; kommen, wodurch die Übertragungsqualität erheblich beeinträchtigt wird.&nbsp; Gravierend ist das Problem bei UMTS, das auf dem Vielfachzugriffsverfahren&nbsp; [[Modulationsverfahren/Aufgaben_und_Klassifizierung#FDMA.2C_TDMA_und_CDMA| $\rm CDMA$]]&nbsp; (<i>Code Division Multiple Access</i>) basiert, da hier alle Teilnehmer den gleichen Frequenzkanal nutzen.<br>
 [[Datei:P ID2198 Mob T 3 2 S2 v1.png|right|frame|Zur Verdeutlichung von Intra– und Interzellinterferenz|class=fit]]

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 == Geläufige Sprachcodierverfahren ==
 <br>
-Für die GSM&ndash;Sprachübertragung steht jedem Teilnehmer nur eine Netto&ndash;Datenrate von&nbsp; $13\ \rm  kbit/s$&nbsp; zur Verfügung $($mit Kanalcodierung&nbsp; $22.8\ \rm  kbit/s)$, während die PCM&ndash;Übertragung mit&nbsp; $8\ \rm  kHz$&nbsp; Abtastung und&nbsp; $13\ \rm Bit$&nbsp; Quantisierung eine Datenrate von&nbsp; $104\ \rm  kbit/s$&nbsp; erfordern würde.
+Für die GSM&ndash;Sprachübertragung steht jedem Teilnehmer nur eine Netto&ndash;Datenrate von&nbsp; $13\ \rm  kbit/s$&nbsp; zur Verfügung&nbsp; $($mit Kanalcodierung&nbsp; $22.8\ \rm  kbit/s)$, während die PCM&ndash;Übertragung mit&nbsp; $8\ \rm  kHz$&nbsp; Abtastung und&nbsp; $13\ \rm Bit$&nbsp; Quantisierung eine Datenrate von&nbsp; $104\ \rm  kbit/s$&nbsp; erfordern würde.
 Um das Abtasttheorem mit einer gewissen Toleranz einzuhalten, wird das Audiosignal durch Filterung auf den Frequenzbereich von&nbsp; $300\ \rm   Hz$&nbsp; bis&nbsp; $3.4\ \rm   kHz$&nbsp; begrenzt.<br>
-Die nötige Komprimierung um den Faktor&nbsp; $8$&nbsp; ist Aufgabe der&nbsp; '''Sprachcodierung'''&nbsp; (hierunter versteht man eine Sonderform der&nbsp; [[Informationstheorie/Allgemeine_Beschreibung|'''Quellencodierung''']]), wofür in den 1990er Jahren mehrere Standards definiert wurden:
+Die nötige Komprimierung um den Faktor&nbsp; $8$&nbsp; ist Aufgabe der&nbsp; $\rm Sprachcodierung$&nbsp; $($hierunter versteht man eine Sonderform der&nbsp; [[Informationstheorie/Allgemeine_Beschreibung|$\rm Quellencodierung)$]], wofür in den 1990er Jahren mehrere Standards definiert wurden:
-*Der&nbsp; [[Beispiele_von_Nachrichtensystemen/Sprachcodierung#GSM_Fullrate_Vocoder_.E2.80.93_Vollraten.E2.80.93Codec| '''GSM Fullrate Vocoder''']]&nbsp; (zu deutsch: <i>GSM&ndash;Vollraten&ndash;Sprachcoder</i>) basiert auf den drei Kompressionsverfahren&nbsp; [[Beispiele_von_Nachrichtensystemen/Sprachcodierung#Linear_Predictive_Coding_.E2.80.93_Kurzzeitpr.C3.A4diktion|'''LPC''']] (<i>Linear Predictive Coding</i>),&nbsp; [[Beispiele_von_Nachrichtensystemen/Sprachcodierung#Long_Term_Prediction_.E2.80.93_Langzeitpr.C3.A4diktion| '''LTP''']]&nbsp; (<i>Long Term Prediction</i>) und&nbsp; [[Beispiele_von_Nachrichtensystemen/Sprachcodierung#Regular_Pulse_Excitation_.E2.80.93_RPE.E2.80.93Codierung |'''RPE''']] (<i>Regular Pulse Excitation</i>). Dieser Coder extrahiert aus jedem&nbsp; $20\ \rm ms$&ndash;Sprachrahmen&nbsp;  $74$&nbsp; Parameter mit einem Gesamtumfang von&nbsp; $260\ \rm Bit$, woraus sich die Datenrate&nbsp; $13\ \rm  kbit/s$&nbsp; ergibt. Beim Empfänger muss aus diesen&nbsp; $260\ \rm Bit$&nbsp; das Sprachsignal wieder synthetisiert werden.<br>
+*Der&nbsp; [[Beispiele_von_Nachrichtensystemen/Sprachcodierung#GSM_Fullrate_Vocoder_.E2.80.93_Vollraten.E2.80.93Codec| $\text{GSM Fullrate Vocoder}$]]&nbsp; (zu deutsch:&nbsp; GSM&ndash;Vollraten&ndash;Sprachcoder)&nbsp; basiert auf den drei Kompressionsverfahren&nbsp; [[Beispiele_von_Nachrichtensystemen/Sprachcodierung#Linear_Predictive_Coding_.E2.80.93_Kurzzeitpr.C3.A4diktion|$\rm LPC$]]&nbsp; (<i>Linear Predictive Coding</i>),&nbsp; [[Beispiele_von_Nachrichtensystemen/Sprachcodierung#Long_Term_Prediction_.E2.80.93_Langzeitpr.C3.A4diktion| $\rm LTP$]]&nbsp; (<i>Long Term Prediction</i>)&nbsp; und&nbsp; [[Beispiele_von_Nachrichtensystemen/Sprachcodierung#Regular_Pulse_Excitation_.E2.80.93_RPE.E2.80.93Codierung |$\rm RPE$]]&nbsp;  (<i>Regular Pulse Excitation</i>).&nbsp; Dieser Coder extrahiert aus jedem&nbsp; $20\ \rm ms$&ndash;Sprachrahmen&nbsp;  $74$&nbsp; Parameter mit einem Gesamtumfang von&nbsp; $260\ \rm Bit$, woraus sich die Datenrate&nbsp; $13\ \rm  kbit/s$&nbsp; ergibt.&nbsp; Beim Empfänger muss aus diesen&nbsp; $260\ \rm Bit$&nbsp; das Sprachsignal wieder synthetisiert werden.<br>
-*Der&nbsp; [[Beispiele_von_Nachrichtensystemen/Sprachcodierung#Halfrate_Vocoder_und_Enhanced_Fullrate_Codec| '''GSM Halfrate Vocoder''']]&nbsp; (deutsch: <i>GSM&ndash;Halbraten&ndash;Sprachcoder</i>) wurde 1994 spezifiziert und bietet die Möglichkeit, ein auf&nbsp; $4\ \rm  kHz$&nbsp; bandbegrenztes Audiosignal bei nahezu gleicher Qualität in einem halben Verkehrskanal zu übertragen. Heutzutage spielt dieser Sprachcodec nur noch eine untergeordnete Rolle.<br>
+*Der&nbsp; [[Beispiele_von_Nachrichtensystemen/Sprachcodierung#Halfrate_Vocoder_und_Enhanced_Fullrate_Codec| $\text{GSM Halfrate Vocoder}$]]&nbsp; (deutsch:&nbsp; GSM&ndash;Halbraten&ndash;Sprachcoder)&nbsp; wurde 1994 spezifiziert und bietet die Möglichkeit, ein auf&nbsp; $4\ \rm  kHz$&nbsp; bandbegrenztes Audiosignal bei nahezu gleicher Qualität in einem halben Verkehrskanal zu übertragen.&nbsp; Heutzutage spielt dieser Sprachcodec nur noch eine untergeordnete Rolle.<br>
-*Der&nbsp; [[Beispiele_von_Nachrichtensystemen/Sprachcodierung#Halfrate_Vocoder_und_Enhanced_Fullrate_Codec| '''Enhanced Fullrate Codec''']]&nbsp; (kurz ''EFR&ndash;Codec'') wurde 1995 für das US&ndash;amerikanische DCS 1900&ndash;System entwickelt. Er arbeitet nach dem Codierungsverfahren&nbsp; <i>Algebraic Code Excited Linear Prediction</i>&nbsp; (ACELP) und bietet gegenüber dem herkömmlichen Fullrate&ndash;Codec aufgrund des ACELP&ndash;Prinzips und wegen der verbesserten Fehlererkennung und &ndash;verschleierung eine deutlich höhere Sprachqualität.<br><br>
+*Der&nbsp; [[Beispiele_von_Nachrichtensystemen/Sprachcodierung#Halfrate_Vocoder_und_Enhanced_Fullrate_Codec| $\text{Enhanced Fullrate Codec}$]]&nbsp; (kurz ''EFR&ndash;Codec'')&nbsp; wurde 1995 für das US&ndash;amerikanische DCS 1900&ndash;System entwickelt.&nbsp; Er arbeitet nach dem Codierungsverfahren&nbsp; <i>Algebraic Code Excited Linear Prediction</i>&nbsp; $\rm (ACELP)$&nbsp; und bietet gegenüber dem herkömmlichen Fullrate&ndash;Codec aufgrund des ACELP&ndash;Prinzips und wegen der verbesserten Fehlererkennung und &ndash;verschleierung eine deutlich höhere Sprachqualität.<br><br>
 Aus dem&nbsp; [[Beispiele_von_Nachrichtensystemen/Sprachcodierung#Algebraic_Code_Excited_Linear_Prediction| ACELP&ndash;Blockschaltbild]]&nbsp; im Buch &bdquo;Beispiele von Nachrichtensystemen&rdquo; erkennt man
 *die Segmentierung des digitalisierten Sprachsignals in Rahmen und Subblöcke,<br>
 *die LPC&ndash;Analyse durch ein digitales Filter&nbsp; $A(z)$&nbsp; im rot hinterlegten Block,<br>
-*die Langzeitprädiktion (LTP) mit Hilfe des adaptiven Codebuchs (blau umrahmt), und<br>
+*die Langzeitprädiktion&nbsp; $\rm (LTP)$&nbsp; mit Hilfe des adaptiven Codebuchs (blau umrahmt), und<br>
 *die Suche nach dem besten Eintrag im festen Codebuch (grün hervorgehoben).<br><br>
-Im Kapitel&nbsp;  [[Beispiele_von_Nachrichtensystemen/Sprachcodierung#Verschiedene_Sprachcodierverfahren|Verschiedene Sprachcodierverfahren]]&nbsp; des Buches &bdquo;Beispiele von Nachrichtensystemen&rdquo; wird unter anderem der EFR&ndash;Codec im Detail beschrieben. Die Datenrate von&nbsp; $12.2 \ \rm kbit/s$&nbsp; ist identisch mit dem höchsten Modus des AMR&ndash;Codecs, der auf der nächsten Seite kurz vorgestellt wird.
+Im Kapitel&nbsp;  [[Beispiele_von_Nachrichtensystemen/Sprachcodierung#Verschiedene_Sprachcodierverfahren|Verschiedene Sprachcodierverfahren]]&nbsp; des Buches &bdquo;Beispiele von Nachrichtensystemen&rdquo; wird unter anderem der EFR&ndash;Codec im Detail beschrieben.&nbsp; Die Datenrate von&nbsp; $12.2 \ \rm kbit/s$&nbsp; ist identisch mit dem höchsten Modus des AMR&ndash;Codecs, der auf der nächsten Seite kurz vorgestellt wird.
 == Adaptive Multi&ndash;Rate Codec ==
 <br>
-Der aufgrund seiner Flexibilität am weitesten verbreitete Sprachcoder ist der AMR&ndash;Codec (<i>Adaptive Multi&ndash;Rate</i>), der niederfrequente Signale $($im Frequenzbereich zwischen&nbsp; $300\ \rm  Hz$&nbsp; und&nbsp; $3.4\ \rm  kHz)$&nbsp; nach dem ACELP&ndash;Prinzip verarbeitet. Dieser Codierer stellt acht verschiedene Modi zur Verfügung mit Datenraten
+Der aufgrund seiner Flexibilität am weitesten verbreitete Sprachcoder ist der&nbsp; $\rm AMR&ndash;Codec$&nbsp; (<i>Adaptive Multi&ndash;Rate</i>), der niederfrequente Signale&nbsp; $($im Frequenzbereich zwischen&nbsp; $300\ \rm  Hz$&nbsp; und&nbsp; $3.4\ \rm  kHz)$&nbsp; nach dem ACELP&ndash;Prinzip verarbeitet.&nbsp; Dieser Codierer stellt acht verschiedene Modi zur Verfügung mit Datenraten
 [[Datei:P ID2201 Mob T 3 2 S5.png|right|frame|Modi des AMR– und des Wideband–AMR–Codecs|class=fit]]
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 {{BlaueBox|TEXT=
 $\text{Fazit:}$&nbsp;
-Der &nbsp;'''AMR&ndash;Codec'''&nbsp; zeichnet sich durch folgende Eigenschaften aus:
+Der &nbsp; $\rm AMR&ndash;Codec$&nbsp; zeichnet sich durch folgende Eigenschaften aus:
 *Er passt sich flexibel an die aktuellen Gegebenheiten des Funkkanals und an die jeweilige Netzauslastung an,
 :*indem er entweder im Vollraten&ndash;Modus $($höhere Sprachqualität &nbsp; &#8658; &nbsp; Modus $\ge 7.4 \ \rm kbit/s)$
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 Der AMR&ndash;Codec wird bei GSM und UMTS in gleicher Weise eingesetzt.
-*Ausschließlich bei UMTS Anwendung findet dagegen der&nbsp; '''Wideband&ndash;AMR'''&nbsp; (W&ndash;AMR) für breitbandigere Signale zwischen $50\ \rm  Hz$ und $7\ \rm  kHz$.
+*Ausschließlich bei UMTS Anwendung findet dagegen der&nbsp; $\rm Wideband&ndash;AMR$&nbsp; $\rm (W&ndash;AMR)$&nbsp; für breitbandigere Signale zwischen&nbsp; $50\ \rm  Hz$&nbsp; und&nbsp; $7\ \rm  kHz$.
 * Die Abtastung erfolgt hier mit&nbsp; $16\ \rm  kHz$ und die Quantisierung mit&nbsp; $14 \ \rm Bit$.
 *Die neun definierten Modi des W&ndash;AMR sind in der unteren Zeile der obigen Tabelle angegeben, die häufiger genutzten sind wieder dunkel hinterlegt.<br>

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 {{BlaueBox|TEXT=
 $\text{Fazit:}$&nbsp; Bei &nbsp;$\rm GSM$&nbsp; und &nbsp;$\rm UMTS$&nbsp; sind insbesondere folgende Probleme gemeinsam zu lösen:
 *eine geeignete Kanalschätzung und Rückmeldung an den Sender,<br>
 *eine funktionierende Trägerphasen&ndash; und Systemtakterkennung,<br>

@@ Zeile 121: / Zeile 121: @@
 <br>
 Nun sollen einige Komponenten von Mobilfunksystemen erklärt werden, die sowohl bei GSM als auch bei UMTS nötig sind.
-*Die Grafik zeigt die Komponenten des GSM&ndash;Senders; die angegebenen Raten gelten ebenfalls nur für GSM.
+*Die Grafik zeigt die Komponenten des GSM&ndash;Senders;&nbsp; die angegebenen Raten gelten ebenfalls nur für GSM.
 *Für die GSM&ndash;Erweiterung&nbsp; [[Mobile_Kommunikation/Die_Charakteristika_von_GSM#GSM.E2.80.93Erweiterungen|GPRS]]&nbsp; erhält man andere Zahlenwerte.<br>
-Für UMTS ergibt sich eine ähnliche Struktur, wenn auch nicht die exakt gleiche. Zudem sind die Bitraten der UMTS&ndash;Datenübertragung deutlich höher, während für die Sprachübertragung von vergleichbaren Raten wie für GSM ausgegangen werden kann.<br>
+Für UMTS ergibt sich eine ähnliche Struktur, wenn auch nicht die exakt gleiche.&nbsp; Zudem sind die Bitraten der UMTS&ndash;Datenübertragung deutlich höher, während für die Sprachübertragung von vergleichbaren Raten wie für GSM ausgegangen werden kann.<br>
 [[Datei:P ID2199 Mob T 3 2 S4 v2.png|center|frame|Komponenten der Sprach– und Datenkommunikation bei GSM|class=fit]]
-Betrachten wir zunächst die &nbsp;'''GSM&ndash;Sprachübertragung''', also den oberen Zweig der Grafik:
+Betrachten wir zunächst die &nbsp;$\rm GSM&ndash;Sprachübertragung$, also den oberen Zweig der Grafik:
-*Die Datenrate eines auf&nbsp; $4\ \rm  kHz$&nbsp; begrenzten PCM&ndash;Sprachsignals ergibt sich bei Abtastung mit&nbsp; $8\ \rm  kHz$&nbsp; und Quantisierung mit&nbsp; $13\ \rm Bit$&nbsp; zu&nbsp; $104 \ \rm  kbit/s$. Durch die Sprachcodierung werden bei GSM für jeden&nbsp; $20\ \rm   ms$&ndash;Rahmen genau&nbsp; $260\ \rm Bit$&nbsp; extrahiert. Es wird also ein Bitstrom mit&nbsp; $13 \ \rm   kbit/s$&nbsp; erzeugt.<br>
+*Die Datenrate eines auf&nbsp; $4\ \rm  kHz$&nbsp; begrenzten PCM&ndash;Sprachsignals ergibt sich bei Abtastung mit&nbsp; $8\ \rm  kHz$&nbsp; und Quantisierung mit&nbsp; $13\ \rm Bit$&nbsp; zu&nbsp; $104 \ \rm  kbit/s$.&nbsp; Durch die Sprachcodierung werden bei GSM für jeden&nbsp; $20\ \rm   ms$&ndash;Rahmen genau&nbsp; $260\ \rm Bit$&nbsp; extrahiert.&nbsp; Es wird also ein Bitstrom mit&nbsp; $13 \ \rm   kbit/s$&nbsp; erzeugt.<br>
-*Aufgabe der gestrichelt eingezeichneten <i>Voice Activity Detection</i>&nbsp; ist es zu entscheiden, ob der aktuelle Sprachrahmen tatsächlich ein Sprachsignal enthält oder eine Sprachpause, während der die Leistung des Sendeverstärkers heruntergefahren werden kann.<br>
+*Aufgabe der gestrichelt eingezeichneten &bdquo;Voice Activity Detection&rdquo;&nbsp; ist es zu entscheiden, ob der aktuelle Sprachrahmen tatsächlich ein Sprachsignal enthält oder eine Sprachpause, während der die Leistung des Sendeverstärkers heruntergefahren werden kann.<br>
-*Durch Kanalcodierung (CRC und Faltungscode) wird gezielt Redundanz hinzugefügt, um eine Fehlerkorrektur beim Empfänger zu ermöglichen. Dadurch erhöht sich die Brutto&ndash;Datenrate auf&nbsp; $22.8 \ \rm   kbit/s$, wobei die wichtigeren Bits des Sprachcoders besonders geschützt werden.<br>
+*Durch Kanalcodierung&nbsp; $\rm (CRC$ und Faltungscode$)$&nbsp; wird gezielt Redundanz hinzugefügt, um eine Fehlerkorrektur beim Empfänger zu ermöglichen.&nbsp; Dadurch erhöht sich die Brutto&ndash;Datenrate auf&nbsp; $22.8 \ \rm   kbit/s$, wobei die wichtigeren Bits des Sprachcoders besonders geschützt werden.<br>
-*Der ''Interleaver''&nbsp; verwürfelt die Bitfolge des Kanalcoders und vermindert so den Einfluss von Bündelfehlern. Hierzu werden die&nbsp; $456$&nbsp; Eingangsbit auf vier Zeitrahmen zu je&nbsp; $114\ \rm Bit$&nbsp; aufgeteilt und verschachtelt. Aufeinanderfolgende Bits werden immer in acht verschiedenen Bursts übertragen.<br>
+*Der &bdquo;Interleaver&rdquo;&nbsp; verwürfelt die Bitfolge des Kanalcoders und vermindert so den Einfluss von Bündelfehlern.&nbsp; Hierzu werden die&nbsp; $456$&nbsp; Eingangsbit auf vier Zeitrahmen zu je&nbsp; $114\ \rm Bit$&nbsp; aufgeteilt und verschachtelt.&nbsp; Aufeinanderfolgende Bits werden immer in acht verschiedenen Bursts übertragen.<br>
-Bei der&nbsp; '''GSM&ndash;Datenübertragung'''&nbsp; (unterer Zweig der Grafik) ist die Nutzdatenrate auf&nbsp; $9.6 \ \rm   kbit/s$&nbsp; beschränkt, um der Kanalcodierung mehr Raum zu geben. Hier ist die resultierende Coderate mit&nbsp; $192/456 = 0.421$&nbsp; kleiner als im oberen Zweig&nbsp; $(260/456 = 0.57)$.<br>
+Bei der&nbsp; $\rm GSM&ndash;Datenübertragung$&nbsp; (unterer Zweig der Grafik)&nbsp; ist die Nutzdatenrate auf&nbsp; $9.6 \ \rm   kbit/s$&nbsp; beschränkt, um der Kanalcodierung mehr Raum zu geben.&nbsp; Hier ist die resultierende Coderate mit&nbsp; $192/456 = 0.421$&nbsp; kleiner als im oberen Zweig&nbsp; $(260/456 = 0.57)$.<br>
-Auch das Interleaving ist für Daten anders organisiert als für Sprache. Einheitlich für beide Zweige ist aber die effektive Datenrate von&nbsp; $22.8 \ \rm   kbit/s$&nbsp; nach dem Interleaver. Die restliche Beschreibung gilt für &nbsp;'''Sprache und Daten'''&nbsp; gleichermaßen:
+Auch das Interleaving ist für Daten anders organisiert als für Sprache.&nbsp; Einheitlich für beide Zweige ist aber die effektive Datenrate von&nbsp; $22.8 \ \rm   kbit/s$&nbsp; nach dem Interleaver.&nbsp; Die restliche Beschreibung gilt für &nbsp;'''Sprache und Daten'''&nbsp; gleichermaßen:
-*Nach dem Interleaving folgt die&nbsp; ''Verschlüsselung''&nbsp; zum Zwecke der Authentifizierung der Teilnehmer und zur Sicherung der Funkschnittstelle gegenüber &bdquo;Abhören&rdquo;. UMTS bietet noch einige weitere&nbsp; [[Beispiele_von_Nachrichtensystemen/Allgemeine_Beschreibung_von_UMTS#Sicherheitsaspekte| Sicherheitsmaßnahmen]].<br>
+*Nach dem Interleaving folgt die&nbsp; &bdquo;Verschlüsselung&rdquo;&nbsp; zum Zwecke der Authentifizierung der Teilnehmer und zur Sicherung der Funkschnittstelle gegenüber &bdquo;Abhören&rdquo;. UMTS bietet noch einige weitere&nbsp; [[Beispiele_von_Nachrichtensystemen/Allgemeine_Beschreibung_von_UMTS#Sicherheitsaspekte| Sicherheitsmaßnahmen]].<br>
-*Der nächste Block ist die&nbsp; ''Burstbildung'':&nbsp; Die&nbsp; $456\ \rm  Bit$&nbsp; nach Kanalcodierung, Interleaving und Verschlüsselung werden durch Hinzufügen von Signalisierungsbits, <i>Guard Period</i>, usw. auf&nbsp; $625\ \rm  Bit$&nbsp; erweitert, die innerhalb von vier Zeitschlitzen&nbsp; $(4 \cdot T_{\rm Z})$&nbsp; übertragen werden.<br>
+*Der nächste Block ist die&nbsp; &bdquo;Burstbildung&rdquo;:&nbsp; Die&nbsp; $456\ \rm  Bit$&nbsp; nach Kanalcodierung, Interleaving und Verschlüsselung werden durch Hinzufügen von Signalisierungsbits, &bdquo;Guard Period&rdquo;, usw. auf&nbsp; $625\ \rm  Bit$&nbsp; erweitert, die innerhalb von vier Zeitschlitzen&nbsp; $(4 \cdot T_{\rm Z})$&nbsp; übertragen werden.<br>
 *Daraus resultiert die Gesamtdatenrate von&nbsp; $625/(4 &middot; 5769\ \rm  &micro;s) \approx 270.833 \ \rm   kbit/s$, so dass für jeden der acht per TDMA verschalteten GSM&ndash;Nutzer eine Bruttodatenrate von etwa&nbsp; $33.854 \ \rm   kbit/s$&nbsp; zur Verfügung steht.
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 {{BlaueBox|TEXT=
-Ein&nbsp; '''wesentlicher Unterschied zwischen GSM und UMTS'''&nbsp; sind die unterschiedlichen Modulations&ndash; und Vielfachzugriffsverfahren:
+Ein&nbsp; $\text{wesentlicher Unterschied zwischen GSM und UMTS}$&nbsp; sind die unterschiedlichen Modulations&ndash; und Vielfachzugriffsverfahren:
-*Bei GSM&nbsp; <i>Gaussian Minimum Shift Keying</i>&nbsp; (GMSK) zusammen mit FDMA und TDMA,
+*Bei GSM&nbsp; <i>Gaussian Minimum Shift Keying</i>&nbsp; $\rm (GMSK)$&nbsp; zusammen mit&nbsp; $\rm FDMA$&nbsp; und&nbsp; $\rm TDMA$,
-*bei UMTS&nbsp; <i>Quaternary Phase Shift Keying</i>&nbsp; sowie CDMA und TDMA.}}
+*bei UMTS&nbsp; <i>Quaternary Phase Shift Keying</i>&nbsp; $\rm (QPSK)$&nbsp; sowie&nbsp; $\rm CDMA$&nbsp; und&nbsp; $\rm TDMA$.}}
-Hierauf wird in den Kapiteln&nbsp; [[Mobile_Kommunikation/Die_Charakteristika_von_GSM#Systemarchitektur_und_Basiseinheiten_von_GSM|Systemarchitektur und Basiseinheiten von GSM]]&nbsp; bzw.&nbsp; [[Mobile_Kommunikation/Die_Charakteristika_von_UMTS#Anforderungen_an_Mobilfunksysteme_der_dritten_Generation|Anforderungen an Mobilfunksysteme der dritten Generation]]&nbsp; noch genauer eingegangen. Weiter ist noch zu beachten:<br>
+Hierauf wird in den Kapiteln&nbsp; [[Mobile_Kommunikation/Die_Charakteristika_von_GSM#Systemarchitektur_und_Basiseinheiten_von_GSM|Systemarchitektur und Basiseinheiten von GSM]]&nbsp; bzw.&nbsp; [[Mobile_Kommunikation/Die_Charakteristika_von_UMTS#Anforderungen_an_Mobilfunksysteme_der_dritten_Generation|Anforderungen an Mobilfunksysteme der dritten Generation]]&nbsp; noch genauer eingegangen. Weiter ist zu beachten:<br>
-*Das auf CDMA basierende&nbsp; '''UMTS'''&nbsp; ist durch die Chiprate von&nbsp; $R_{\rm C} = 3.84 \ \rm Mchip/s$&nbsp; gekennzeichnet, woraus die Bitrate&nbsp; $R_{\rm B} = R_{\rm C}/J$&nbsp; gemäß dem gewählten Spreizfaktor&nbsp; $J$&nbsp; berechnet werden kann.
+*Das auf CDMA basierende&nbsp; $\rm UMTS$&nbsp; ist durch die Chiprate von&nbsp; $R_{\rm C} = 3.84 \ \rm Mchip/s$&nbsp; gekennzeichnet, woraus die Bitrate&nbsp; $R_{\rm B} = R_{\rm C}/J$&nbsp; gemäß dem gewählten Spreizfaktor&nbsp; $J$&nbsp; berechnet werden kann.
 *Mit&nbsp; $J = 4$, ... , $512$&nbsp; ergeben sich  Bruttodatenraten zwischen&nbsp; $7.5 \ \rm kbit/s$&nbsp; und&nbsp; $960 \ \rm kbit/s$, die abhängig von den aktuellen Kanalbedingungen ausgewählt werden.<br>
-*Aufgrund der verschiedenartigen Übertragungstechnik ist bei UMTS der Block &bdquo;Burstbildung&rdquo; anders organisiert. Diese basiert auf dem <i>Transmission Time Interval </i>&nbsp; (TTI). Ein solches TTI hatte in der ursprünglichen UMTS&ndash;Spezifikation eine Dauer zwischen&nbsp; $10\ \rm  ms$&nbsp; und&nbsp; $80\ \rm  ms$.
+*Aufgrund der verschiedenartigen Übertragungstechnik ist bei UMTS der Block &bdquo;Burstbildung&rdquo; anders organisiert.&nbsp; Diese basiert auf dem <i>Transmission Time Interval </i>&nbsp; $\rm (TTI)$.&nbsp; Ein solches &bdquo;TTI&rdquo; hatte in der ursprünglichen UMTS&ndash;Spezifikation eine Dauer zwischen&nbsp; $10\ \rm  ms$&nbsp; und&nbsp; $80\ \rm  ms$.
 *Um den Zeitverlust bei den erforderlichen Blockwiederholungen bei schlechten Kanalbedingungen zu verringern, wurde dieser TTI&ndash;Wert in späteren Releases bis auf&nbsp; $2\ \rm  ms$&nbsp; (für HSDPA) herabgesetzt.<br>
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 {{BlaueBox|TEXT=
-$\text{Fazit:}$&nbsp; Bei &nbsp;'''GSM'''&nbsp; und &nbsp;'''UMTS'''&nbsp; sind insbesonderefolgende Probleme gemeinsam zu lösen:
+$\text{Fazit:}$&nbsp; Bei &nbsp;$\rm GSM$&nbsp; und &nbsp;$\rm UMTS$&nbsp; sind insbesondere folgende Probleme gemeinsam zu lösen:
 *eine geeignete Kanalschätzung und Rückmeldung an den Sender,<br>
 *eine funktionierende Trägerphasen&ndash; und Systemtakterkennung,<br>