UMTS

UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) ist ein neues Mobilfunksystem, das höhere Datenraten als GSM-Netze erlaubt und welches seit einer für die Netzbetreiber kostspieligen Lizenzversteigerung im Jahr 2000 auch in Deutschland aufgebaut wird. Mit einer flächendeckenden Datenrate bis zu 384 KBit/s soll mobiles Internetsurfen schneller und viele andere Dienste wie Videoübertragung ermöglicht werden.

Eine kleine Einführung
"Elektrosmog"-Aspekte in Kurzform
Biologische Wirkungen von UMTS
Mehr Information und Referenzen

 

Eine kleine Einführung

Bei UMTS wird ein gegenüber GSM völlig unterschiedliches digitales Übertragungsverfahren eingesetzt, das Code Division Multiple Access-Verfahren (CDMA). Das ist ein Verfahren, bei welchem alle Teilnehmer eines Netzes auf der gleichen Frequenz arbeiten. Dabei wird die Trennung der einzelnen Kanäle mittels eines Codes durchgeführt, während dies im GSM-System durch unterschiedliche Frequenzen und Nutzung von verschiedenen Zeitschlitzen geschieht.

Der UMTS-Standard unterscheidet dabei noch zwischen zwei Betriebsarten, nämlich dem FDD-Betrieb (Frequency Division Duplex) und dem TDD-Betrieb (Time Division Duplex).
Im FDD-Betrieb werden für eine Verbindung zwei getrennte Frequenzen verwendet, nämlich eine für die Verbindung vom Mobilgerät zur Basisstation und eine von der Basisstation zum Mobilgerät. Im TDD-Betrieb dagegen wird für eine Verbindung nur eine Frequenz benötigt, die je nach Richtung jedoch in unterschiedlichen Zeiträumen genutzt wird.
Zumindest in der Anfangsphase wird nach Aussage der Netzbetreiber jedoch nur der FDD-Betrieb eingesetzt und wird auch danach das Hauptverfahren bleiben. Das TDD-Verfahren ist vor allem für nicht flächendeckende Netze (z. B. firmeninterne Hausnetze) vorgesehen.

Einige technische Daten

 
Mobilgerät
Basisstation
Sendefrequenz FDD-Betrieb
1920 - 1980 MHz
2110 - 2170 MHz
Sendefrequenz TDD-Betrieb
1900 - 1920 MHz und
2010 - 2025 MHz
Modulationsbandbreite
5 MHz (Chiprate von 3.84 Mcps)
Max. Sendeleistung

FDD: 125 mW (typisch)
TDD: 250 mW

20 - 40 Watt, je nach Anlagen
80 Watt maximal pro Antenne

Hinzu kommt der jeweilige Antennengewinn

Leistungsregelung:
80 dB Dynamik
(in Stufen von max. 3dB alle 667 µs)
25 dB Dynamik
( in Stufen von max. 3dB alle 667 µs)
"Pulsung"
FDD: Keine Pulsung (siehe unten)
TDD: TDMA-Struktur mit 15 Zeitschlitzen (je 667 µs Dauer) in einem 10ms langen Rahmen.

 

Gepulst oder nicht gepulst?

An dieser Frage entzünden sich immer wieder Diskussionen, die bis auf den Fall der zweifelsfrei gepulsten Betriebsweise TDD (siehe oben) nicht ohne weiteres beendet werden können. Denn bedingt durch die Art der Datenübertragung entsteht bei der Basisstation ähnlich zu einem amplitudenmodulierten Sender ein zeitlich schwankendes Sendesignal, dessen Aussehen von verschiedenen Faktoren wie etwa der Anzahl der mit ihr verbundenen Teilnehmer abhängt. Durch seinen unregelmässigen Verlauf wird ihm ein dem Rauschen ähnliches Verhalten zugeschrieben, doch kann man bei genauerer Betrachtung auch periodische Anteile erkennen. Hinzu kommen Effekte durch die schnelle Leistungsregelung, die zwar teilnehmerabhängig unregelmässig stark, aber mit einer festen Periodizität von 667 µs (1500 Hz) zu entsprechenden Signalanteilen führen kann.

 

Die nächsten Stufen von UMTS: HSDPA und HSUPA

Mit der UMTS-Erweiterung High Speed Downlink Packet Access (HSDPA) wird es ermöglicht, auch vielen Teilnehmern in einer UMTS-Zelle hohe Datenraten in ihrer Empfangsrichtung anzubieten. Die Datenraten beim UMTS-System sinken nämlich mit zunehmder Teilnehmerzahl, da sich die Kapazität der Zelle auf diese verteilen muss. Bei HSDPA werden verbesserte Modulations- und Codierungstechniken verwendet, die in aller Regel nur softwaremässige Änderungen an der Basisstation ohne Austausch der Technik erfordern und keinen relevanten Einfluss auf das Aussehen des hochfrequenten Sendesignal besitzen.

Während HSDPA nur im Downlink (Empfangsrichtung der Teilnehmergeräte) eine Steigerung der Datenrate ermöglicht, ist das bei HSUPA (High Speed Uplink Packet Access) auch für den Uplink, also der Senderichtung der Teilnehmergeräte der Fall. Auch hierzu werden wie bei HSDPA verbesserte Modulations- und Codierungstechniken verwendet.

 

 
"Elektrosmog"-Aspekte in Kurzform

Die Frequenzen des UMTS-Systems liegen im Bereich von 1.900 - 2.170 MHz und sind daher mit denen von GSM-1800 vergleichbar. Dass sie näher zur Frequenz des Mikrowellenherdes bei 2.455 MHz liegen und damit mehr bei der (schädlichen?) Resonanzfrequenz des Wasser seien, ist eine weitverbreitete Falschansicht: Die Resonanzfrequenz des Wasser liegt viel höher, nämlich bei ca. 20.000 MHz (mehr dazu).
Für einen störungsfreien Betrieb ist systembedingt eine Minimierung der Sendeleistungen notwendig, sodaß die maximalen Sendeleistungen der Handys im Bereich von 125 mW liegen werden (gegenüber 2 Watt bei GSM-900 und 1 Watt bei GSM-1800). Auch die Ausgangsleistungen der Basisstationen liegen unter denen des GSM-Systems.
Beim Verbindungsaufbau beginnt das Mobilgerät immer mit der geringsten Leistung, um diese dann bis zu der benötigten anzuheben (beim GSM-System ist dies umgekehrt).
Das Hauptverfahren FDD besitzt kein "gepulstes" Ausgangssignal, sondern ist bis auf unregelmässige Leistungsregelungseffekte und Einflüsse durch die Modulation konstant. Eine Leistungsregelung ist notwendig, um die durch die unterschiedlichen Positionen und Bewegungen der Teilnehmer entstehenden Funkfeldänderungen auszugleichen.

 

 
Biologische Wirkungen von UMTS

Wie bei allen Mobilfunktechnologien muss man auch bei UMTS zwischen biologischen bzw. gesundheitlichen Wirkungen durch die Felder der Mobilgeräte und durch die weitaus schwächeren Felder der Basisstationen unterscheiden.
Bezüglich Letzteren erregte im Oktober 2003 die niederländische "TNO-Studie" Aufsehen, welche vermehrte Überkeit und Kopfschmerzen durch ähnliche Felder zu finden glaubte, wie sie durch UMTS-Basisstationen erzeugt wurden. Verschiedene Nachfolgestudien konnten diese Ergebnisse jedoch nicht bestätigen (siehe diese Übersicht).
Bei UMTS-Mobilgeräten konzentrieren sich die Untersuchungen auf mögliche Genschädigungen, wofür eine allerdings unter Fälschungverdacht stehende Nachfolgestudie des REFLEX-Projektes entsprechende Hinweise fand. Studien zu anderen möglichen Schädigungen, wie etwa die der Fortpflanzung in einem Projekt des Deutschen Mobilfunk-Forschungsprogramms, führten bisher noch zu keinem signifikanten Ergebnis.

 

 
Mehr Information und Referenzen

Die neue Mobilfunkgeneration UMTS
Eine Fachinformaton des Bayerischen Staatsministeriums
UMTS - der neue Multimedia-Mobilfunk
Mehrere ausführliche Informationsseiten auf der Mobilfunk-Homepage des Bundeswirtschaftsministeriums
UMTSlink.at
Eine Homepage mit sehr ausführlichen Technikinformationen, mit einem besonders umfangreichen UMTS-Teil
3GPP-Homepage
Dieses "Third Generation Partnership Project" koordiniert die Erstellung der technischen Spezifikationen für UMTS, auf seiner Homepage finden sich alle diesbezüglichen Unterlagen.
Ein UMTS-Testsignal für bio-elektromagnetische Experimente
Anspruchsvolle Beschreibung der Eigenschaften des UMTS-Signals als Grundlage für die Definition eines Testsignals für biologische und medizinische Untersuchungen (510 KB, Auszug aus dem FGF Newsletter 3.01)

 

 
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Zuletzt geändert: 05.01.09