Bra att veta om radiokommunikation över UMTS / WCDMA och GSM

3G (kallas även UMTS och/eller WCDMA) 
Mobiltelefoner i ett 3G-nät kommunicerar med en eller flera basstationer. Begreppet NodeB är vad man kallar den tekniska sändarutrustningen på basstationer. Varje basstation har oftast mellan 1 - 4 st frekvenser som man sänder och tar emot på. Dessa frekvenser är 5 mhz breda och kallas UARFCN. Respektive basstation har sedan normalt 1-3 antenner som då kallas celler. Varje cell har ett individuellt sekvensnummer (512 möjliga) som kallas SC (Scrambling Code). Då flera SC hos mobiltelefonen upplevs ha lika god kvalitet sänds samma information från alla dessa celler. Mobilen adderar på så vis ihop signaler och får en total mottagen signal som därmed har mindre sannolikhet för fel.

Signalstyrka i 3G (UMTS/WCDMA)
Signalstyrka mäts i UMTS nät på styrkan i RSCP signalen. Varje cell har en pilotkanal som mobiltelefonen använder för att synkronisera mot. Denna pilotkanal kallas CPICH (Common Pilot Channel) och har alltid samma signalstyrka. När man vill mäta upp en radiosignal för att ta reda på täckning och kvalitet i ett UMTS nät utgår man från CPICH. Mottagen signalstyrka (radioenergi) från en cell benämns RSCP (Received Signal Code Power). RSCP är den energi man vill förstärka för att mobiltelefonen skall kunna ha en bra och stabil kommunikation. 

En annan viktig parameter är signal kvalitén som heter Ec/No. Detta är förutom en viktig variabel för att säkerställa kvalitet på samtal och dataöverföring så används signalkvalitén i ett UMTS/WCDMA beräkna handover mellan basstationer samt roaming till GSM. Mottagen kvalitet på radiosignalen från en cell benämns Ec/No. Signalkvaliteten är mycket viktig och avgör hur lätt mobiltelefonen har att avläsa radiosignalen som radiobasstationen skickar. För 3G (WCDMA) är den momentana lasten, dvs. hur många som samtidigt har ett pågående mobilsamtal till den cell du för tillfället är uppkopplad mot, direkt relaterad till Ec/No. Detta innebär att Ec/No förändras över tiden på så vis att Ec/No försämras då många samtidigt ringer och förbättras då få samtidigt ringer.

Signalstyrka i 2G (GSM)
GSM tillhör så den så kallade 2:a generationens mobila kommunikationssystem. 2G och 3G skiljer sig endel åt men har liknande tekniska lösning med basstation, frekvens och cell. GSM radiobasstationen kallas BTS, och via denna tilldelas alla anslutna mobiltelefoner en eller ett antal frekvenser. Tidsmässigt så delas frekvensen upp i tidsluckor. I GSM delas alltså resurserna bland användarna på tid och frekvens. Sändning och mottagning sker cykliskt. 

Varje cell har en pilotkanal som mobiltelefonen använder för att synkronisera mot. Denna pilotkanal kallas, BCCH (Broadcast Control Channel), som mobiltelefonerna synkroniserar mot samt får information ifrån. Mottagen energi och avkodad signal i GSM-nätet kallas RxLev.  Mottagen signalstyrka (radioenergi) från en cell benämns BCCH. RxLev är den absoluta energin mottagen av mobiltelefonen.

Radiotäckning
Det är många variabler som påverkar signalstyrka. Förutom hur långt bort närmaste basstation är belägen så finns det en mängd andra variabler som påverkar. Utomhus kan exempelvis terrängen, typ av växtlighet, årstid, luftfuktighet, berg, sjöar eller hus påverka täckningen. Inomhus beror den faktiska täckningen oftast på husets konstruktion, byggnadsmaterial, källare eller vind, typ av fönster (2-glas eller 3-glas med eller utan energiglas), plåttak, etc. Parallellt med detta så påverkas även RSCP av den momentana lasten. Vad som händer är att basstationen anpassar effekten som basstationen sänder med. När många användare befinner sig i cellens upptagningsområde så minskar uteffekten. Detta kallas cell-shrinking, dvs cellens geografiska yta som täcks varierar beroende på antal användare som befinner sig i cellens upptagningsområde. 

Därav kan "radiotäckning" påverkas av faktorer som tid på dygnet, veckodag, årstid, väder, etc. Förutom detta så påverkas även täckningen av antalet användare och momentana lasten i cellen, vilket skiljer sig geografiskt och i tid.

Inomhustäckning
När det gäller inomhustäckning så påverkas detta naturligtvis av signalstyrkan utomhus som beskrivs ovan. Dock är det stora problemet med inomhustäckning att signalen försvagas av alla hinder som signalen skall passera.

Ett exempel: Man kan jämföra dämpningen av signalstyrkan med att lyssna på musik från en radio. ”Signalstyrkan” motsvarar hur högt man spelar på radion och ”Dämpningen” upplever man när man flyttar sig från ett rum till ett annat. Är man tillräckligt långt borta eller har tjocka väggar så hör man ej musiken eller hör den dåligt.

Olika byggnader dämpar signalen olika mycket. Äldre typer av fastigheter som är byggda i trä samt 2-glas fönster har en så pass låg dämpning att det kan jämföras med att sitta i en bil. Moderna nybyggda fastigheter byggs ofta i betong element, har gasfyllda 3-glas energifönster samt därtill plåtbeklädnad på tak. I dessa fall så kan dämpningen vara i princip hur stor som helst.

För att komma till rätta med bristande täckning så är det billigaste sättet att installera en förstärkare med aktiv förstärkning av signalen. Via en utomhus antenn hämtar man iun en signal ifrån en cell som då förstärks och bidrar med täckning i en yta (oftast inomhus) som har bristande täckning. Detta är en lämplig lösning för mindre installationer och om det finns tillräcklig kapacitet på den cellen som skall förstärkas. Denna typ av lösning är vanlig att bygga för att uppnå fullgod täckning i lokaler. Som alternativ kan man även använda en extern antenn. Detta kräver dock att man har en extern antennutgång på sin telefon eller 3G dongel. Nu för tiden är det ovanligt med mobiltelefoner som har extern antennutgång men däremot så är det mer vanligt att det finns på 3g donglarna.

Roaming mellan UMTS och GSM
Roaming är en teknisk term som beskriver den tekniska förmågan för en terminal (mobiltelefon) att kunna byta mellan två basstationer i olika nät utan att uppkopplingen bryts. Användare kan få sina terminaler omkopplade mellan UMTS- respektive GSM-näten och detta styrs av teleoperatörernas konfiguration av näten. Täckningen mellan de olika näten varierar därmed kan samtalen kopplas om mellan UMTS/GSM beroende på radiotäckning, signalkvalitet samt därtill hur operatören valt att konfigurera sina specifika nät. Oftast så uppmärksammas inte användaren att den under aktivt samtal flyttas mellan dessa tekniker.

Som exempel: En användare som befinner sig i en del av ett UMTS nät med mycket dåliga signal/kvalitetsförhållande kopplas om till GSM förutsatt att operatören har den typ av teknik tillgänglig. Användaren kommer att ligga kvar i GSM nätet under en kortare eller längre period. Återgång till UMTS sker först när nätoperatörens fördefinierade gränsvärden uppfylls/överskrids eller beroende på hur signal/kvalitetsförhållande på GSM respektive UMTS är. Roamingen är helt styrd av operatörerna och är alltså beroende av en kombination av fördefinierade gränsvärden och/eller signal/kvalitetsförhållande i de olika näten.

CAW Interior (Kontor), Tavastgatan 29A, 118 24 Stockholm E-post:sales@caw-interior.com Telefon: 08-55 60 97 64