Dienste und Infrastrukturen für mobile Netze · Basistechnologien · Michael Dyrna [7] Da die Wege des Signals unterschiedlich lang sind, unterscheidet sich auch die Signallaufzeit, und die Teilsignale   kommen   verschoben   und   ü berlagert   beim  Empfä nger   an.   Unter   konstruktiver   Ü  ber- lagerung   versteht  man,  wenn  sich  Teilsignale  ü berlagern,  die  ungefä hr  um  ein  Vielfaches  ihrer Wellenlä nge verschoben sind. Die Amplitude der Wellen des ü berlagerten Signals sind also ungefä hr so groß   wie die Summe der Amplituden der Teilsignale, was kaum problematisch ist. Ein wirkliches Problem  ist  die  sog.  destruktive  Ü  berlagerung.  Sie  entsteht,  wenn  die  Verschiebung  zweier  sich ü berlagernder  Wellen  ungefä hr  ein  Vielfaches  plus  1/2  der  Wellenlä nge  des  ursprü nglichen  Signals ist.  Es  addieren  sich  also  jeweils  der  positiver  Abschnitt  des  einen  Teilsignals  mit  dem  negativen Abschnitt des anderen Teilsignals und umgekehrt, so dass sich die Teilsignale gegenseitig auslöschen. Da sich das Signal in der Realität nicht nur in zwei, sondern in sehr viele Teilsignale aufspaltet, ist die aus  den  Ü  berlagerungen  des  Teilsignale  resultierende  Signalstä rke  praktisch  dem  mathematischen Chaos ü berlassen. Das heiß t, dass schon eine sehr kleine Ortsä nderung des Empfä ngers ein drastische Än  derung  des  empfangenen  Signalstä rke  hat.  (Diesen  Effekt  hö rt  man  zum  Beispiel  im  Autoradio beim Anfahren: Ein Vorfahren um wenige Zentimeter kann den Empfang signifikant verbessern oder verschlechtern.)   Der Effekt der schnell schwankenden Signalstä rke-Ä  nderung heiß t Fast Fading und ist bei der digita- len drahtlosen Übertragung ein Problem, da während eines extremen Einbruchs der Signalstärke keine Daten ü bertragen werden kö nnen. Als Lö sung muss entweder die Fehlerkorrektur aus einer hö heren Schicht  greifen,  oder  man  stellt  zwei  Antennen  mit  einem  gewissen  Abstand  zueinander  auf  und verarbeitet das jeweils stärkere Signal. Das    Problem    des    Delay    Spread entsteht    ebenfalls    durch    Mehrwegeausbreitung.    Da    die Geschwindigkeit  der  Signale  konstant  ist,  verhä lt  sich  die  Laufzeit  der  aufgespaltenen  Signale  pro- portional zum Weg, und so kann es passieren, dass die Laufzeiten sich extrem unterscheiden („ Zeit- Dispersion“ ). Ein ausgesandter Impuls kommt also als schwä chere teilweise extrem zeitlich versetzte Impulse beim Empfänger an. (Das ist weniger in dicht bebauten Ge bieten der Fall als eher in bergigen Gegenden.) Kommen die Unterschiede in die Größenordnung der Da   uer einer Bitübertragung, können sich  benachbarte  Bits  gegenseitig  stö rend  beeinflussen  („ Intersymbol-Interferenz“ );  eine  deutlich erhöhte Bitfehlerrate ist die Folge. Den  sog.  Doppler-Effekt  kennt  jeder,  an  dem  schon  einmal  ein  hupendes  Fahrzeug  mit  hoher  Ge- schwindigkeit  vorbei  gefahren  ist:  Die  Tonhö he  der  Hupe  ist  sehr  viel  hö her,  solange  das  Auto  auf einen  zufä hrt,  als  wenn  es  danach  von  einem  wegfä hrt.  Dieser  Effekt  der  Frequenz-Veränderung („Fre quenz-Dispersion“ )  des  Signals,  wenn  Sender  und  Empfä nger sich schnell aufeinander zu oder voneinander weg bewegen, tritt nicht nur bei Schall, sondern auch bei der Funkübertragung auf. Über    - schreitet   die   Frequenz-Dispersion   eine   gewisse   Toleranz-Schwelle   im   Empfä nger,   ist   eine   er- folgreiche  Ü  bertragung  nicht  mehr  mö glich.  Auß erdem  kann  der  Sender  auf  der  entstehenden  Fre- quenz  andere  Empfä nger  stö ren  bzw.  umgekehrt.  Aus  diesem  Grund  ist  die  Benutzung  von  Mobil- telefonen in schnellen Zügen schwer bis überhaupt nicht möglich. Neben  dem  Fast  Fading  gibt  es  noch  den  Effekt  des  Slow  Fading,  das  heiß t  den  lä ngerfristigen Schwund  eines  Signals.  Das  Slow  Fading  entsteht  im  wesentlichen  dadurch,  dass  sich  der  Abstand zwischen Sender und Empfä nger ä ndert, und ist normalerweise einfach dadurch auszugleichen, dass die Sendestärke erhöht bzw. verringert wird. 2. Modulation Um digitale Daten in eine Form zu bringen, die mittels Antennen über die Luftschnittstelle über   tragen werden kann, werden Modulationsverfahren verwendet. Unter Modulation versteht man allgemein die