rtrags), daß er mit
seiner UMTS-Karte in seiner Wohnung keine UMTS-Verbindung zustande
bekommt. Es ist dann oft nur GPRS möglich oder man
fällt nach anfänglicher UMTS-Verbindung, wegen
unzureichender Signalstärke, auf GPRS zurück. Die
Datenrate ist dann mager im Gegensatz zu dem was man erwartet hat und
der Frust ist groß.
Da die Reichweiten für
UMTS gering sind, ist ein dichtes Netz an UMTS-Sendemasten
zur
flächigen Abdeckung erforderlich.
In
bebauten Gebieten ist auch
noch eine starke Abschirmwirkung durch Häuser und Bauwerke
gegeben. Auch die eigenen Wände tragen zur Abschirmung bei
(besonders Stahlbetonwände oder alukaschierte
Wärmedämmung). Deshalb ist eine Anbringung der
Antenne außen vorteilhaft, jedoch nicht in jedem Fall
notwendig
(ausprobieren!).
Sichtverbindung
zum UMTS-Antennenmast ist für gute
Empfangsbedingungen nützlich, bei
großen Entfernungen unabdingbar.
Oft versperrt jedoch ein
Häusermeer
die Sicht auf den Mast. Eine Anbringung der Empfangsantenne auf dem
Dach (oder möglichst hoch an der Hauswand) ist daher manchmal
die
einzige Lösung, wenn sonst nichts geht. Da sind dann oft lange
Kabel
vom Erdgeschoß bis auf das Dach erforderlich und damit stellt
sich auch
schon gleich die Frage, ob durch die Kabelverluste der beste
Antennen-Standort
nicht wieder zunichte gemacht wird.
Kabellängen
bis 20m sind
trotz Kabeldämpfung durchaus noch sinnvoll.
Ein
günstiger
Antennenstandort wiegt die Kabelverluste meist bei weitem auf.
Um
größte Entfernungen zum nächsten UMTS-Mast
bewältigen zu können
ist es jedoch erforderlich, die Kabellänge der
UMTS-Antenne
und damit die Kabelverluste zu minimieren. Dafür stehen zwei
mögliche Lösungen zur Verfügung:
1) Ein
UMTS-USB-Gerät/Stick (z.B. Huawei E220 / E270, E160 / E176, ...)
über ein
langes USB-Kabel direkt in Antennennähe angebracht,
vermeidet die Schwächung des UMTS-Antennensignals (es gibt 5m
langeUSB-Aktiv-Kabel, von denen sich max. 4 Stk aneinanderreihen lassen
+ ein passives mit 5m ergibt insgesamt max. 25m).
2)
Die technisch beste Lösung ist ein UMTS-Router in
Antennennähe.
Dies
sind WLAN-Router mit einem Steckplatz für eine UMTS-Karte
oder einen UMTS-Stick (z.T. sind die UMTS-Geräte in den
Routern auch fest intern eingebaut). An
der UMTS-Karte/Stick/Router (achten sie darauf, nur ein Gerät
mit externem Antennenanschluß zu kaufen) kann eine externe
UMTS-Antenne angeschlossen
werden. Die
Internetverbindung erfolgt dann durch das UMTS-Gerät und wird vom
Router zum PC per WLAN weitergegeben (dafür
ist die WLAN-Antenne am Router zuständig - oft unsichtbar
eingebaut - diese hat nichts mit der
UMTS-Antenne zu tun).
Ein paar Beispiele für UMTS-Router: Linksys WRT54G3G, Lancom
3550
Wireless, LANCOM 3850 UMTS (für Cardbus, ExpressCard oder
USB),
Surf@home II (interne UMTS-Karte), WBR-3800
von LevelOne, Dovado UMR UMTS Router (für USB UMTS-Sticks),
T-Mobile web'n'walk Box IV, T-Mobile Internet Box TMD SB1-S, Bintec
R1200wu, Option Globesurfer 3G HSDPA, Ericsson W21, W25, EDIMAX, ...
Richtantenne
kontra Rundumantenne
Oft werden von den Kunden Rundumantennen gewünscht, da sie
doch nicht wüßten, wo der nächste
UMTS-Antennenmast steht.
Vielfach werden kleine
UMTS-Rundumantennen angeboten. Diese
Antennen haben lediglich 2dBi
Antennengewinn und sind damit nur genauso gut und schlecht wie die
bereits im UMTS-Gerät eingebaute Antenne. Der einzige Vorteil
dieser ist, daß sie, bedingt durch das Antennenkabel, etwas
abgesetzt vom Gerät an günstiger Stelle
positioniert
werden können. Eine
solche Antenne ist nicht dafür geeignet in einer generell
schlechten Empfangslage eine Verbesserung zu erreichen.
Es ist noch darauf zu achten, daß lange dünne Kabel
an
der Antenne hohe Verluste mit sich bringen. Ein 2,7mm dünnes
RG174-Kabel hat bereits 2dB Verlust/m Länge. Da muß
ein
durchschlagender Erfolg zwangsläufig ausbleiben. Erheblich
besser
schneiden Kabel mit Schaumstoffdielektrikum ab (leider für
diese
kleinen Antennen kaum verwendet). Ein solches Kabel mit 2,8mm
Durchmesser hat dann nur noch 0,9dB/m Verlust und ein 5,4mm dickes nur
etwa 0,4dB/m.
Der Einsatz einer solchen
kleinen
Antenne ist daher nur dann sinnvoll, wenn z.B. außen
am
Fenster guter Empfang vorhanden ist, aber am Standort des
Computers keiner. So kann die Antenne durch das
längere
Kabel an diesem günstigen Standort positioniert werden.
Gleiches
gilt für den Einsatz im Auto. Eine kleine Antenne an die
Windschutzscheibe geklebt ist nützlich, wenn der PC tiefer
steht,
durch die Blechkarosserie abgeschirmt ist und keine Funkwellen
empfangen kann.
Leistungsfähige
UMTS-Rundumantennen gibt es nicht (Auch
wenn in letzter Zeit öfters welche angeboten werden.
Diese
Gewinnangaben sind jedoch nur für das schmale GSM1800-Band
gültig, für das gesamte breite UMTS-Band sind
Rundumantennen
mit hohen Gewinnen nicht möglich. Man hat dann für
GSM1800
gute Gewinne, aber auf dem UMTS-Band, wo man sie bräuchte,
nicht).
Eine Rundumantenne mit hohem
Antennengewinn
läßt sich nur für ein schmales Frequenzband
(wie z.B.
WLAN, GSM900 oder GSM1800) herstellen.
Im Gegensatz dazu haben
Richtantennen erheblich höhere Antennengewinne
und auch
die Ausrichtung auf den Sendemast ist denkbar einfach,
selbst
wenn man nicht weiß wo dieser steht, bzw. zu welchem von
mehreren man die Antenne ausrichten soll. Man dreht die Antenne einfach
langsam und solange rundum, bis sich die max. Empfangsstärke
einstellt. Achten
sie jedoch darauf, daß die
Signalpegel-Anzeigen für die UMTS-Karten oft sehr
unzulänglich funktionieren.
Orientieren sie sich besser daran, ob die Verbindung stabil bleibt oder
an der erreichbaren Datenrate. Unsere Kunden berichten uns immer
wieder, daß sich die Anzeige der Signalstärke kaum
oder auch gar nicht ändert, wenn die externe Antenne
angeschlossen wird, jedoch die Verbindung damit stabil bleibt und die
Datenrate sich deutlich erhöht (dieser Mangel der
Signalpegelanzeigen ist bereits von WLAN-Geräten bekannt).
Das Freeware-Programm
MWconn von Markus
Weber mit Pegelanzeige in dB und % ist eine wertvolle
Hilfe zum Suchen des
besten Antennenstandplatzes und Ausrichten der Antenne auf max.
Signalpegel. http://www.mwconn.com/.
Sogar
bei Bahn-Fahrten im ICE hat sich unsere UMTS-BQsmart-Richtantenne
bestens bewährt. Einer unserer Kunde berichtete
uns, daß er mit unserer Richtantenne erheblich weniger
Verbindungsabbrüche während seiner Fahrt hat, als mit
einer Rundumantenne. Dabei stellt er die Antenne lediglich ans Fenster
mit Ausrichtung nach außen. Diese leistungsstarke Antenne
kann mit einem UMTS-Mast auf viel größere Entfernung
Verbindung aufnehmen als eine 2dBi-Rundumantenne. Und auf
größere Entfernung finden sich erheblich mehr
UMTS-Masten als im Nahbereich einer 2dBi-Antenne..
Welche
UMTS-Antenne ist wofür geeignet?
UMTS-Antennen
sollten das Frequenzband, angefangen von GSM1800 bis hinauf zu 2200MHz,
abgedecken können (unsere
UMTS-Antennen tun dies auch).
Eine
UMTS-Antenne ist damit auch für GPRS auf dem GSM1800-Band
geeignet (z.B.
e-Plus, O2, aber auch D1 und D2 nutzen inzwischen neben dem GSM900- das
GSM1800-Band), nicht
jedoch für GPRS auf dem GSM900 Band
(dafür sind Dual-Band Antennen erforderlich, diese haben aber
wieder etwas niedrigere Antennengewinne).
HSDPA,
HSUPA, HSOPA sind Standards innerhalb UMTS, damit
sind UMTS-Antennen
auch für HSDPA usw. geeignet.
Es sind nicht alle Antennen-Typen ausreichend breitbandig, um auf dem
gesamten Frequenzband einen gleichmäßig hohen Gewinn
zu
haben . Der
angegebene Gewinn wird dann nur in Bandmitte erreicht.
| Quad-Antennen
sind gut breitbandige Antennen mit kompakten Abmessungen bei
guten
Gewinnen. Es gibt sie in unterschiedlichen Baugrößen
als
MonoQuad, BiQuad, DoppelBiQuad und für sehr hohe Gewinne
auch
Arrays damit. |
| Yagi-Antennen decken
den Frequenzbereich nur ungenügend ab
und von dem angegebenen
hohen Gewinn hat man nur wenig da dieser zu
den Bandrändern hin erheblich abfällt (und
übertragen wird an den Bandrändern und nicht in
Bandmitte!). Sie sind eher als GSM900 oder GSM1800 Antenne
geeignet. |
| Logarithmisch
periodische Antennen sind ausgezeichnete
Breitbandantennen mit
gleichmäßig
hohem Gewinn über das gesamte Frequenzband (die
Antennenelemente sind in logaritmischem Abstand angebracht und werden
von der Antennenspitze zum Ende hin immer länger). Diese sind
unter den leistungsfähigsten UMTS-Antennen, die
derzeit
auf dem breiten Markt angeboten werden. Der Gewinn solcher ist
physikalisch auf max. ca. 11dBi begrenzt (mehr geht nicht, auch wenn
manche mehr dranschreiben). Fälschlicherweise
werden diese Antennen oft als Yagi-Antennen bezeichnet, weil sie
ähnlich aussehen (sogar von angeblichen
Fachhändlern!?), sind aber was völlig
anderes. |
| Parabolantennen
- die leistungsfähigsten! Bei diesen Antennen konzentriert der Parabolspiegel die Strahlung im Brennpunkt. In diesem muß dann eine geeignete Antenne angebracht sein. Dies muß eine !kleine! Richtantenne sein, die den Spiegel gut ausleuchtet (breit genug strahlt). Der Gewinn einer Parabolantenne steigt mit der Parabolfläche und sinkt mit der Wellenlänge. Gewinn=(D*PI/Lambda)^2*Wirkungsgrad. (Wirkungsgrade: Hornstrahler >80% ansonst 50-70%). Werte von 22dBi bei 80cm Schüsseln sind für UMTS möglich. |
| Angenommene
Werte für eine Beispielrechnung: Max. erlaubte EIRP = 24dBm Ausgangsleistung des UMTS-Geräts = 21dBm Verluste im Antennenkabel: 14m Microcell5+ = 14*0,43dB = 6,02dB Stecker =0,5dB Pigtail =1,5dB 24dBm - 21dBm + 6,02dB + 0,5dB +1,5dB = 11,02 Man kann an dieses Gerät daher max. eine 11dBi Antenne bei 14m langem Kabel und Pigtail anschließen, ohne die erlaubte EIRP zu überschreiten. |
| Welche
Alternativen gibt es um bei
großer Entfernung zum UMTS-Sendemast, UMTS zu empfangen und
trotzdem im erlaubten Bereich für die Sendeleistung zu bleiben? Keine! |
| UMTS-Frequenzbänder für Europa [MHz] | Dienste |
| 1710 - 1785 | DCS-1800 Uplink (Digital Cellular System = GSM 1800) |
| 1805 - 1880 | DCS-1800 Downlink |
| 1880 - 1900 | DECT – Digital Enhanced Cordless Telecommunications |
| 1900 - 1920 | UTRA-TDD (5MHz-Bänder) |
| 1920 – 1980 | UTRA-FDD Uplink (5MHz Bänder) |
| 1980 - 2010 | MSS Uplink (Mobile Satellite Service) |
| 2010 - 2020 | UTRA-TDD unlizenzierter Betrieb (2x 5MHz Bänder) |
| 2020 - 2025 | UTRA-TDD (1x 5MHz Band) |
| 2110 - 2170 | UTRA-FDD Downlink (12x 5MHz Bänder) |
| 2170 - 2200 | MSS Downlink (Mobile Satellite Service) |
| WLAN (gehört nicht mehr zum UMTS-Band) | |
| 2412
-2472 |
WLAN 13 Kanäle (IEEE802.11b, IEEE802.11g) |
| 5150 – 5350 | WLAN (IEEE802.11a/h) |
| 5470 – 5725 | WLAN (IEEE802.11a/h) |
| Zulässige
Sendeleistungen Angaben ohne Gewähr |
Teilweise bestehen Unterschiede in verschiedenen Ländern | |
| Funksystem | Frequenz [MHz] |
Leistung |
| GSM900 Handy | 870-960 |
bis 2W |
| GSM900 Basisstation | 870-960 |
10W - 40W (10W typisch) |
| GSM1800 Handy | 1710-1880 |
bis 2W |
| GSM1800 Basisstation | 1710-1880 |
10W - 40W (10W typisch) |
| DECT (Schnurlostelefon) | 1880-1900 |
250mW = 24dBm |
| UMTS Basisstation | 1900-2170 |
20W |
| UMTS Handy u. PC-Karten | 1900-2170 |
250mW = 24dBm |
| Garagentoröffner u.dgl. | 2402 - 2480 | ca. 10mW = 10dBm |
| Bluetooth | 2402 - 2480 | 1mW, 2,5mW, oder 100mW / 0, 4, 20dBm / Klasse 3, 2, 1 |
| WLAN 802.11b/g | 2412 -2472 | 100mW = 20dBm |
| WLAN 802.11a/h | 5150 – 5350 | 200mW (für Indoor), 5150 - 5250: 0,25
mW/25kHz in jedem 25 kHz-Band, 5250 - 5350: 10mW/1MHz in jedem 1 MHz-Band |
| WLAN 802.11a/h | 5470 – 5725 | 1W (für Indoor und Outdoor), 50 mW/MHz in jedem 1 MHz-Band |
| Beispiel
für Sendeleistung
und Empfangsempfindlichkeit von UMTS-Geräten (Sendeleistung sind die positiven Werte, Empfangsempfindlichkeit sind die negativen Werte) Zu der angegebenen Sendeleistung kommt der Gewinn der eingebauten 2dBi Antenne noch hinzu. Z.B. EIRP für UMTS B1 = 21,5+2=23,5dBm.
Bei UMTS-Sticks liegen die Sendeleistungen etwas niedriger. Mit einer leistungsfähigen Antenne ist man damit nicht gleich außerhalb der Legalität. Hier ein Link zum UMTS-Stick-Test-Ergebnis der Zeitschrift Connect (die Sendeleistung gängiger Sticks wurde mit 13-15dBm festgestellt): http://www.connect.de/themen_spezial/606563/con_0609_Tabelle_Messwerte.jpg |