Sende-Leistungsregelung

 
Die heutigen digitalen Mobilfunksysteme arbeiten mit einer Sende-Leistungsregelung (zumindest bei den Mobilgeräten), um die zwischen Basisstation und Mobilgeräten entstehenden Empfangsleistungsschwankungen teilweise auszugleichen. Ursachen für die Empfangsleistungschwankungen sind die unterschiedlichen Signaldämpfungen auf dem Funkübertragungsweg, welche stark von der Entfernung und der Umgebung des Mobilfunknutzers abhängen (mehr dazu).
Vereinfacht gesagt, führt die Sende-Leistungsregelung zu umso geringerer Sendeleistung, je besser der Empfang ist.

Bei Handys ist die Sendeleistungsregelung ein wesentlicher Aspekt um die Batterielaufzeit zu erhöhen und bei einem UMTS-System sogar ein unverzichtbarer technischer Bestandteil, um das Funktionieren des Systems überhaupt zu ermöglichen.


Die Leistungsregelung bei Mobilgeräten (Handys)

Die GSM-Mobilgeräte besitzen einen Bereich der Sende-Leistungsregelung von bis zu 30 dB (Faktor 1.000), wogegen die künftigen UMTS-Handys sogar einen Bereich von 80 dB (Faktor 100 Mio.) haben werden.
Durch permanente Messung der Empfangsleistung bei der Basisstation wird nach vorgegebenen Algorithmen das Mobilgerät laufend angewiesen, seine Sendeleistung entsprechend anzupassen. Dies passiert während des Gespräches ununterbrochen, der durch die begrenzte Dynamik der Leistungsregelung des Mobilgerätes verbleibende "Rest" muß durch die Dynamik des Basisstations-Empfängers ausgeglichen werden.

Details bei GSM
Beim GSM-System erfolgt die Einstellung der Sendeleistung durch die Basisstation in Abständen von 104 Rahmen (480 ms), intern setzt die Mobilstation diese Vorgaben in Stufen von 2 dB (Faktor 1,58) jeweils im Abstand von 13 Rahmen um, was einer Zeitdauer von 60 ms entspricht. Der komplette Dynamikbereich von max. 30 dB (15 Stufen) kann also in 0,9 s durchfahren werden.

Details bei UMTS
Beim UMTS-System arbeitet die Leistungsregelung wegen der technischen Notwendigkeit sowohl schneller wie auch stärker: Sie erfolgt alle 667 µs in Stufen zwischen 1 dB (Faktor 1,26) und 3 dB (Faktor 2).


Die Leistungsregelung und der SAR-Wert 

Der mittlerweile von der Herstellern angegebene SAR-Wert wird stets bei maximaler Sendeleistung gemessen. Die Unterschiede der gerätespezifischen SAR-Werte von Handys (etwa Faktor 8) sind dabei um Größenordnungen geringer sind als die Einflüsse durch die für alle Handytypen gleichartige Leistungsregelung.
Daran wird deutlich, dass eine Verringerung des maximal erlaubten SAR-Wertes bzw. die Minimierung dieser gerätespezifischen Werte eine allenfalls öffentlichkeitswirksame Maßnahme ist, wogegen eine spürbare Verminderung der persönlichen Strahlenbelastung am ehesten möglich ist durch das Aufsuchen eine "empfangsgünstigen" Ortes während des Handytelefonats, der auch mit einer geringen Sendeleistung einhergeht.

 
Die Verwendung von "strahlenmindernden" Zusatzteilen

Dem Ruf der Öffentlichkeit nach weniger "Strahlenbelastung" folgend, bieten etliche Zubehörhändler mittlerweile Zusatzteile an, welche die "Strahlenbelastung" von Handys verringern sollen. Sieht man einmal von den mehr der esoterischen Ecke zuzuordnenden etwa geldstückgroßen Wunderplättchen oder ähnlichem Unsinn ab, so gibt es dafür verschiedene metallische Zusatzteile oder abgeschirmte Taschen, welche die ausgesandten Wellen gesundheitsschonend abschwächen sollen.
Bei der Verwendung solcher Teile sollte man sich jedoch darüber im Klaren sein, dass die dadurch abgeschwächte Sendeleistung durch die Leistungsregelung wieder ausgeglichen wird, und zwar auf Anweisung der Basisstation. Diese weiss ja nichts von den Bemühungen des Handynutzers und nimmt einfach an, dass dieser sich z. B. weiter entfernt oder in einem Keller befindet.
Sofern man nicht schon ohne einem solchen Zubehörteil aufgrund schlechter Empfangsbedingungen mit maximaler Sendeleistung senden musste, bringt das also keinen Vorteil. Im Gegenteil, es wird ja auch das Empfangssignal mit abgeschwächt und als Resultat hat man ein Handy mit verschlechterten Eigenschaften und die erhöhte Sendeleistung bedingt auch eine schnellere Batterieentladung.

 

 
Die Leistungsregelung bei Basisstationen

GSM-Basisstationen benötigen aus technischen Gründen mindestens ein Sendesignal, welches konstant und mit maximaler Leistung arbeitet (dem sog. BCCH-Träger). Eventuelle weitere Sendekanäle arbeiten aber ebenso mit einer Leistungsregelung (max. 30 dB), welche zu einem je nach den damit kommunizierenden Handys in der Sendeleistung veränderlichem Ausgangssignal führt.
UMTS-Basisstationen besitzen keinen frequenzmässig getrennten Organisationskanal, sondern senden nur ein einzelnes (allerdings sehr breitbandiges) Sendesignal aus. Dieses wird in Abhängigkeit von der Anzahl der gerade verbundenen Nutzer und deren Abstand etc. in seiner Leistung geregelt.

 

 
Mehr Information und Referenzen

Mehr Information zum gepulsten GSM-Signal
Untersuchung zur Sendeleistung von Mobiltelefonen im Realbetrieb
Hier hat eine schwedische Forschergruppe hat für unterschiedliche Regionen Schwedens im großen Umfang ermittelt, wie sich diese Sendeleistung in Abhängigkeit von geografischen Faktoren verhält.

GSM-Recommendation 05.08: Radio subsystem link control
Darin werden die Leistungsregelungs-Mechanismen detailliert beschrieben (gezipptes Word-file, 253 KB)
Bestimmung der spezifischen Absorptionsrate (SAR-Werte), die während der alltäglichen Nutzung von Handys auftritt
Beschreibung einer abgeschlossenen Studie des Deutschen Mobilfunk-Forschungsprogramms, mit Link zum Download des Abschlussberichtes mit umfangreichen Informationen zur Leistungsregelung von Mobiltelefonen.

 

 
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Zuletzt geändert: 31.01.06