Zur Spektrumseffizienz von Schicht-2 Relais im zellularen Mobilfunk

Diese Arbeit untersucht ein neues Aufbaukonzept, um die Kapazität und Reichweite von Zellen im zellularen Mobilfunk zu verbessern. Im Rahmen
dieses Konzeptes wird eine neue Stationsklasse eingeführt, die Relay Station (RS). Eine Funkzelle die mit RSs ausgestattet ist wird als Relay Enhanced Cell (REC) bezeichnet. Heutige multizellulare Netze bestehen aus vielen einzelnen Zellen. Jede Zelle wird von einem Access Point (AP) betrieben. Daher ist eine große Anzahl an APs notwendig, um ein flächendeckendes Mobilfunksystem aufzubauen. Die Fläche einer einzelnen Zelle wird dabei von zwei Planungskriterien bestimmt. Zum einen darf der Verkehr der Kunden innerhalb dieser Zelle die Kapazität des AP nicht überschreiten, und zum anderen darf die Qualität des angebotenen Dienst am Zellrand die Mindestanforderungen des Mobilfunkanbieters nicht unterschreiten. Das kritischere Kriterium von beiden bestimmt schließlich die Planung der Zellgröße. Eine RS wird ¨uber eine Funkverbindung an den AP, die zentrale Station der Zelle, oder über weitere RSs angebunden. Eine Mobile Station (MS) in einer REC kann sich entweder direkt mit einem AP verbinden oder über RSs eine Verbindung zum AP etablieren. Diese RSs werden vom Netzanbieter installiert und leiten den Verkehr der MSs weiter zum AP. Durch ihre feste Position sind die RSs in der Lage, gerichtete Empfangsantennen zu anderen RSs oder dem AP einzusetzen. Der Netzanbieter hat durch die RSs die Möglichkeit, seine Netze besser den aktuellen Anforderungen anzupassen. Er kann beispielsweise eine größere Zellfläche beim Rollout pro AP berücksichtigen, als durch den AP allein versorgt werden könnte, indem er die RSs am Zellrand eines APs aufstellt. Durch diese Maßnahme verringert sich die Zahl der notwendigen APs zur Versorgung einer gegebenen Fläche und damit die Investitions- und Betriebskosten. Alternativ kann der Netzanbieter die Kapazität und Effizienz seines Netzes steigern, indem er RSs innerhalb der vom AP versorgten Zellfläche aufbaut. Dies sorgt in der Zelle für eine homogene Verteilung der vorhandenen Übertragungskapazität, und führt dazu, dass sowohl die Kapazität der Zelle als auch die spektrale Effizienz des gesamten Netzes ansteigt.