Makrodiversität und Signalkombination in zellularen digitalen Mobilfunksystemen

Heutzutage existierende mobile Kommunikationssysteme erfordern angesichts der enorm hohen Teilnehmerzuwachsraten sowie der erwarteten Einführung zusätzlicher Dienste eine beachtliche Kapazitätssteigerung. Bereits jetzt herrschen in manchen Gebieten mit hohem Verkehrsaufkommen Engpässe hinsichtlich der Anzahl der bedienbaren Teilnehmer. Die vorliegende Arbeit befaßt sich mit dem Aspekt der Makrodiversität in digitalen zellularen Mobilfunksystemen. Dabei wird eine Funkzelle von mehreren räumlich weit entfernten Basisstationen versorgt, ohne die Anzahl der Basisstationsstandorte zu erhöhen. Gegenüber konventionellen Netzarchitekturen ohne Makrodiversität ergeben sich deutliche Qualitäts- und Kapazitätssteigerungen. Mit Hilfe eines Näherungsverfahrens zur Berechnung der Verteilungsfunktionen überlagerter lognormaler Fadingprozesse (Abschattungen und Beugungen in den Signalwegen) werden die erzielbaren Diversitätsgewinne unter zulässigen Idealisierungen analytisch/numerisch ermittelt. Einen zentralen Punkt nehmen die Untersuchungen zur Kombination der Empfangssignale der Basisstationen ein. Unter Berücksichtigung der Leitungskosten wird eine möglichst geringe Bitrate auf den Verbindungswegen zwischen den Basisstationen und der zentral angeordneten Kombinationseinheit gefordert. Es werden drei prinzipielle Kombinationsvarianten betrachtet, die eine Kombination entweder im Zuge der Demodulation/Entzerrung, im Zuge der Kanaldecodierung oder aber im Zuge der Sprachdecodierung vornehmen. Besonders vorteilhafte Eigenschaften weist die vorgeschlagene Signalkombination im Zuge der Metrikberechnung der Kanaldecodierung auf, wie exakte Analysen unter idealisierten Bedingungen zeigen. Am Beispiel des paneuropäischen GSM-Systems wird die Praxistauglichkeit der vorgeschlagenen Kombinationsstrukturen demonstriert.