Was ist Wideband Code Division Multiple Access (WCDMA)?
WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access) ist ein digitales Mobilfunkzugriffsverfahren, das als Basis der UMTS-Technologie (Universal Mobile Telecommunications System) dient. Es wurde entwickelt, um höhere Datenübertragungsraten und effizientere Nutzung des Funkspektrums im Vergleich zu vorherigen Mobilfunkgenerationen zu ermöglichen. Als eine Form von CDMA (Code Division Multiple Access) verwendet WCDMA eine breite Bandbreite (5 MHz) und codiert die Daten jedes Benutzers mit einem einzigartigen Code, um eine simultane Mehrfachnutzung desselben Frequenzbandes zu ermöglichen.
WCDMA ist das Zugriffsverfahren der dritten Mobilfunkgeneration (3G) in Europa, Asien und vielen anderen Regionen weltweit. Es bildet die Grundlage für verschiedene Dienste wie Sprachkommunikation, Videoanrufe, mobiles Internet und Multimediaübertragungen.
Grundprinzip von WCDMA
WCDMA basiert auf dem Prinzip der Code Division Multiple Access, bei dem mehrere Benutzer gleichzeitig auf demselben Frequenzband kommunizieren können. Jeder Benutzer erhält dabei einen eindeutigen Pseudozufalls-Code (Spreading-Code), der zur Codierung seiner Daten verwendet wird. Diese codierten Signale überlappen sich im Frequenzspektrum, können aber am Empfänger durch Korrelation mit dem jeweiligen Code wieder getrennt werden.
Im Gegensatz zu GSM, das auf Zeitmultiplexverfahren (TDMA) setzt, ermöglicht WCDMA eine gleichzeitige Nutzung der gleichen Frequenz und Zeit durch verschiedene Benutzer, ohne dass es zu direkten Kollisionen kommt.
Technische Merkmale von WCDMA
| Technisches Merkmal | Beschreibung |
|---|---|
| Bandbreite | 5 MHz pro Träger |
| Übertragungsraten | Bis zu 384 kbps (Release 99), bis zu mehreren Mbit/s mit HSPA |
| Duplex-Modus | FDD (Frequency Division Duplex) und TDD (Time Division Duplex) |
| Sprach- und Datendienste | Beide integriert auf einer gemeinsamen Plattform |
| Kanalcodierung | Convolutional Codes, Turbo-Codes |
| Spreading-Faktor | Variabel (4 bis 512) |
Hauptkomponenten in einem WCDMA-System
- Node B: Die Basisstation, die für die Funkübertragung mit mobilen Endgeräten zuständig ist.
- RNC (Radio Network Controller): Kontrolliert mehrere Node Bs und ist zuständig für Ressourcenmanagement, Mobilitätsmanagement und Handover-Steuerung.
- UE (User Equipment): Das Mobilgerät des Endbenutzers, z. B. Smartphone oder Datenkarte.
Funktionen und Vorteile von WCDMA
- Höhere Kapazität: Mehr Benutzer pro Zelle durch flexible Ressourcenverteilung über Codes statt Zeitschlitze.
- Gleichzeitige Sprach- und Datenverbindungen: Ermöglicht durch Paketvermittlung (PS) und leitungsvermittelte Dienste (CS).
- Handover-Funktion: Soft Handover zwischen Basisstationen durch gleichzeitige Verbindung zu mehreren Node Bs.
- Qualitätskontrolle: Dynamische Leistungsregelung und Codierungsanpassung basierend auf Kanalbedingungen.
- Kompatibilität: Rückwärtskompatibilität mit GSM-Netzen durch Dual-Mode-Geräte und Netzwerkarchitektur.
Downlink- und Uplink-Prozesse
Im Downlink (vom Netz zum Endgerät) werden alle Signale mit einem festen Scrambling-Code für jede Zelle versehen. Das Netzwerk verwaltet zentral die Signalverteilung an verschiedene Geräte. Im Uplink (vom Endgerät zum Netz) verwendet jedes Endgerät einen eigenen Scrambling-Code, sodass Signale am Node B korrekt zugeordnet werden können.
Häufig gestellte Fragen (FAQ)
Wie unterscheidet sich WCDMA von GSM?
WCDMA nutzt ein breitbandiges CDMA-Verfahren, während GSM auf TDMA basiert. Dadurch erlaubt WCDMA höhere Datenraten, effizientere Nutzung des Spektrums und bessere Unterstützung für parallele Sprach- und Datendienste.
Ist WCDMA kompatibel mit LTE?
WCDMA und LTE sind unterschiedliche Technologien, doch viele Mobilgeräte unterstützen beide, um einen nahtlosen Übergang zwischen 3G- und 4G-Netzen zu ermöglichen.
Wie schnell ist WCDMA?
Die Basistechnologie WCDMA (Release 99) bietet bis zu 384 kbps. Erweiterungen wie HSPA (High Speed Packet Access) ermöglichen Geschwindigkeiten von mehreren Mbit/s.
Was bedeutet „Spreading“ bei WCDMA?
Spreading bezeichnet den Prozess, bei dem die Nutzdaten mit einem Pseudozufalls-Code multipliziert werden, um die Signalbandbreite zu erhöhen und mehrere Benutzer gleichzeitig zu ermöglichen.
WCDMA und Weiterentwicklungen
WCDMA ist die Grundlage für spätere Verbesserungen wie:
- HSDPA (High Speed Downlink Packet Access): Erhöht die Downlink-Geschwindigkeit.
- HSUPA (High Speed Uplink Packet Access): Optimiert den Uplink.
- HSPA+: Noch höhere Datenraten mit MIMO und 64-QAM.
Diese Weiterentwicklungen ermöglichen eine stufenweise Erhöhung der Netzleistung, ohne die gesamte Netzwerkinfrastruktur ersetzen zu müssen.
WCDMA ist eine leistungsfähige und flexible Mobilfunktechnologie, die den Übergang von der zweiten zur dritten Generation geprägt hat. Sie kombiniert hohe Datenraten mit einer robusten Sprachübertragung und erlaubt eine effiziente Nutzung des Frequenzspektrums. Die Nutzung von Spreading Codes, die Integration von Sprach- und Datenübertragung sowie die Kompatibilität mit anderen Netzwerken machen WCDMA zu einer tragenden Säule moderner Mobilkommunikation.