Grundlagen WCDMA/HSPA/HSPA+

UMTS-(Universal Mobile Telecommunication System)-Netze auf der Grundlage von WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access, Breitband-Codemultiplex) wurden weltweit als Mobilkommunikationssysteme der 3. Generation eingesetzt. UMTS bietet einen klaren Weiterentwicklungs-Pfad zu HSPA (High-Speed Packet Access, High-Speed-Paketzugriff). HSPA bezeichnet die Kombination von High-Speed-Downlink-Paketzugriff (HSDPA) und High-Speed-Uplink-Paketzugriff (HSUPA). HSDPA erlaubt Datenraten von bis zu 14,4 Mbit/s auf der Downlink-Verbindung. HSUPA ermöglicht Uplink-Datenraten von 5,76 Mbit/s. HSPA erhöht auch die Kapazität in UMTS-Netzen und bietet erhebliche Verringerungen der Latenzzeit.

Um das volle Potential des WCDMA 5 MHz-Betriebs vollständig auszunutzen, wurde die Leistungsfähigkeit von auf HSPA-basierenden Funknetzen bezüglich der Spektraleffizienz, der Spitzen-Datenrate und der Latenzzeit weiter verbessert. HSPA+, wie in 3GPP Release 7 spezifiziert, beinhaltet Downlink-MIMO-Betrieb, Modulation höherer Ordnung (Downlink 64QAM, Uplink 16QAM) und Protokollverbesserungen, die es insbesondere erlauben, dass eine große Zahl „immer eingeschalteter“ Teilnehmer im Netz unterstützt werden. Die Spitzendatenraten erreichen 28 Mbit/s auf der Downlink-Verbindung und 11,5 Mbit/s auf der Uplink-Verbindung mit Umlaufzeiten unter 50 ms.

3GPP Release 8 spezifiziert weitere Verbesserungen für HSPA+, wie z.B. Downlink-Zweiträger-Betrieb und die Kombination von MIMO und 64QAM-Modulation. Beide Funktionen erlauben eine maximale Datenrate von 42,2 Mbit/s auf der Downlink-Verbindung. Außerdem bieten leitungsvermittelte Sprachdienste über HSPA optimierte Unterstützung von Sprachdiensten in einem paketvermittelten HSPA-Funkzugangsnetz. Darüber hinaus wird die Latenzzeit weiter verbessert, indem gemeinsame E-DCH-Ressourcen im Zustand CELL_FACH zugewiesen werden und Schicht-2-Verbesserungen in der Uplink-Verbindung angewendet werden.

In 3GPP Release 9 wird hauptsächlich mit der Erhöhung der Datenrate fortgefahren. Die Zwei-Zellen-Funktion HSUPA unterstützt zwei Trägerfrequenzen in der Uplink-Richtung, was zu Uplink-Datenraten von 23 Mbit/s führt. Zusätzlich kann in Downlink-Richtung der Zweiträgerbetrieb mit der MIMO-Funktion kombiniert werden, wodurch Datenraten von bis zu 84,4 Mbit/s erreicht werden. Die Spektrum-Flexibilität wurde ebenfalls erhöht, da es die Dual-Band-Dual-Cell-HSDPA-Funktion ermöglicht, Ressourcen auf zwei Trägerfrequenzen in verschiedenen Frequenzbändern zuzuweisen. Die neueste Spezifikation 3GPP Release 10 enthält Vierträger-HSDPA, was es ermöglicht, vier Trägerfrequenzen für ein einziges Endbenutzer-Gerät zusammenzufassen und somit eine Bandbreite von 20 MHz abzudecken.

UMTS WCDMA/HSPA/HSPA+ wird im 3rd Generation Partnership Project (3GPP) spezifiziert. 3GPP Release 99 enthält die ersten WCDMA-Spezifikationen. HSDPA und HSUPA wurden in 3GPP Release 5 bzw. 3GPP Release 6 eingeführt. HSPA+ gehört zu 3GPP Release 7, 8, 9 und 10.

Einsatz-Szenario

Der Vorteil von HSPA und HSPA+ ist ihre ausgezeichnete Integration in die UMTS-Architektur. HSPA und HSPA+ arbeiten ebenfalls auf den vorhandenen UMTS-Frequenzbändern. Alle UMTS-Netze auf der ganzen Welt unterstützen HSDPA. HSPA und HSPA+ werden allen Anwendungen nutzen, bei denen große Datenmengen in beide Verbindungsrichtungen übertragen werden. Außerdem bietet UMTS eine hocheffiziente Unterstützung von CS-Sprachdiensten.

WCDMA/HSPA/HSPA+ bei Rohde & Schwarz

Rohde & Schwarz bietet eine komplette Produktpalette für WCDMA/HSPA/HSPA+: digitale Standards bei Universalgeräten, wie z. B. Vektorsignalgeneratoren und Signal- und Spektrumanalysatoren; spezielle Kommunikationstester und umfassende Konformitätstestsysteme. Leistungsfähige Netzwerk-Scanner in Kombination mit Drive-Test-Software vervollständigen das Messtechnik-Portfolio von Rohde & Schwarz für WCDMA/HSPA/HSPA+. Zukünftige Implementationen werden die neuesten 3GPP-Erweiterungen enthalten.

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