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Relaisstation

Dieser Artikel behandelt die Verstärkerstation in der drahtlosen Signalübermittlung; für weitere Bedeutungen siehe Relais (Begriffsklärung).

Eine Relaisstation ermöglicht Übertragungen über größere Strecken als die, die mit einer direkten Verbindung möglich wären. In der drahtgebundenen Technik werden sogenannte Repeater eingesetzt.

Der Begriff selbst ist französischen Ursprungs (relais = Weitergabe). Er bezeichnete Stationen, an denen Reit- oder Kutschpferde ausgewechselt wurden, die Fracht oder die Reisenden also an eine neue, ausgeruhte Bespannung „weitergegeben“ wurden (siehe auch Relais (Post)).

Inhaltsverzeichnis

Anwendungen

Ein Relais (Relaisstelle oder Relaisfunkstelle, Repeater, Umsetzer) in der Funktechnik ist eine automatisch arbeitende Funkstation, üblicherweise auf einem exponierten Standort, die durch Umsetzung und Verstärkung der Signale von einer Eingabefrequenz (RX Frequenz) auf einer Ausgabefrequenz (TX Frequenz) Verbindungen von festen, portablen oder mobilen Funkstationen in unterschiedlichen Diensten, oft Telefonie (Sprechfunk) ermöglicht.

Gleichwellen-Relais nennt man Relaisstationen, die über eine Linkstrecke mit einer Basisstation verbunden sind, von der aus die von der Relaisstation empfangenen Informationen wieder über Linkstrecken auf andere Relaisstationen verteilt werden und diese die Informationen wieder über die Ausgabefrequenz ausgeben. Hierdurch erreicht man, dass die einzelnen Relaisstationen keinen zu großen Bereich abdecken, und somit ein zweiter Funkverkehrskreis in kurzer Entfernung zum ersten auf der gleichen Frequenz (Welle) funken kann, ohne dass sich die beiden Funkverkehrskreise stören.

In der Funktechnik hat sich bei der Übertragung von Funkwellen der Begriff Relais-Station durchgesetzt. Funkwellen werden bei ihrer Übertragung von den verschiedenen Medien wie Wasser oder Luft unterschiedlich stark gedämpft. Daher ist eine Relais-Station nötig, um die Reichweite zu erhöhen. Dies geschieht durch Verstärkung und ggf. Korrektur des ursprünglichen Signals, das anschließend weitergeleitet wird.

Relais werden oft im Amateurfunk, aber auch im nicht-öffentlichen beweglichen Landfunk (nöbL) und im Rundfunkdienst ( Füllsender, Fernsehumsetzer ) eingesetzt. Relais des nicht-öffentlichen beweglichen Landfunks arbeiten in den entsprechenden zugewiesenen Frequenzbereichen, also im UKW-Bereich.

Relais im Rundfunk

Unter einer Relaisstation versteht man im internationalen Rundfunk eine Sendeanlage, die das Programm eines Rundfunksenders an einem vom Heimatsender weit entfernten Standort aussendet. Der Zweck solcher Anlagen ist, durch die zusätzliche Ausstrahlung des Radiosignals eine verbesserte Empfangsqualität im Zielgebiet zu erreichen.

Eine häufige Anwendung sind Kurzwellensender, die von internationalen Auslandssendern betrieben werden. Jedoch kommen auch Fahrzeuge als Relaisstationen zum Einsatz. So werden häufig Fernsehübertragungen, beispielsweise von Sport- oder Großereignissen, an ein über dem Geschehen fliegendes Luftfahrzeug übertragen, von dem aus die Signale zur Sendezentrale weitergeleitet werden.

Als Beispiel für internationale Radiosender, die Relaisstationen einsetzen, seien der BBC World Service, die Voice of America (Betreiber der Anlagen ist das IBB), die Deutsche Welle, Radio France Internationale, Radio Exterior de España und Radio Nederland Wereldomroep genannt.

Das Rundfunkprogramm wird vom Heimatland des Auslandssenders meist über Satellit oder in SSB-Modulation zur Relaisstation übertragen.

Große Relaisstationen befinden sich z. B. in Ascension, Antigua, Bonaire, Kigali/Ruanda, Botswana, Trincomalee und Iranawila in Sri Lanka, Tanger/Marokko, Kranji/Singapur, Sines/Portugal und Udon Thani/Thailand.

Siehe auch: Liste bekannter Sendeanlagen

Der alte "deutsche" Name für Relaisfunkstellenempfänger war "Ballempfänger" (Nach dem Ball, der gefangen und weitergeworfen wird).

Relais im Amateurfunkdienst

Amateurfunkrelais arbeiten in Frequenzbändern von 10 m bis über 3 cm und in praktisch allen Betriebsarten. FM-Relais im 2-m- und 70-cm-Bereich dienen oft zur Verstärkung von Mobilstationen und sind im Amateurfunk am häufigsten vertreten.

Amateurfunkrelais stehen oft an exponierten Standorten (z. B. auf dem Brocken und der Zugspitze, aber auch z. B. auf Hochhäusern in Städten oder Fernmeldetürmen), um möglichst eine große Reichweite zu erzielen. Jede Relaisstation muss bei der Bundesnetzagentur lizenziert werden. Dabei wird der Standort und die Frequenzen der Relaisstationen in der Lizenz der Bundesnetzagentur festgeschrieben. Das durch die Lizenzierung einer Relaisfunkstelle zugewiesene Rufzeichen beginnt in Deutschland üblicherweise mit DA5, DB0 oder DO0.

Zuständig für die Relaisstation ist der Relaisverantwortliche, der die Station meist mit hohem ehrenamtlichen Einsatz betreut. Einige Amateurfunkrelais sind mittels einer USV gepuffert oder arbeiten autark mit Solarstrom, sodass sie auch bei einem Stromausfall noch für Notfunkzwecke zur Verfügung stehen.

Amateurfunk-Relais können zur Erhöhung der Reichweite untereinander mit Richtfunk oder über das Internet (siehe Echolink) verbunden werden.

Einige Amateurfunk-Relais werden auch live im Internet als Audiostream übertragen.

Eine weitere Variante von Amateurfunkrelais sind Satelliten-Relais, oft sind diese in Amateurfunksatelliten eingebaut, aber auch als zusätzliche Anwendung in kommerzielle Satelliten.

Spezielle Relais für digitale Betriebsarten wie Packet Radio werden Digipeater genannt. Sowohl die Digipeater als auch die Relaisstationen für Sprache werden mittlerweile zu Netzwerken verbunden. Den Zusammenschluss mehrerer Digipeatern nennt man Packet-Radio-Netz.


Relais im Mobilfunk

Auch im Mobilfunkbereich werden Repeater bzw. Relaisstationen eingesetzt, um Gebiete (besser) zu versorgen. Ein Repeater zeichnet sich dadurch aus, dass er das abgestrahlte Signal originär nicht selbst erzeugt (im Sinne einer Basisbandmodulation), sondern im Wesentlichen das Signal aus einer externen Quelle (Basisstation und Handy) empfängt, verstärkt und weiterleitet. Eine Signalbeeinflussung findet in der Regel nur durch Filterung statt, um Störungen oder ungewünschte Nachbarkanäle auszufiltern (z. B. bei GSM den Wettbewerber). Modulation, Frequenz und Phase wird nicht direkt beeinflusst. Repeater sind meist Vollduplexgeräte, die gleichzeitig senden und empfangen. Die Selektion der beiden Verkehrsrichtungen Uplink und Downlink erfolgt durch Duplexer. Dies ist nur möglich, wenn das Mobilfunknetz unterschiedliche Frequenzen für Up- und Downlink hat (z. B. bei FDMA-Systemen wie GSM).

Man kann Breitbandrepeater und kanalselektive Repeater unterscheiden. Der kanalselektive Repeater besitzt in der Regel mehr Leistung als der Breitbandrepeater. Er muss mindestens soviele Kanäle verstärken können, wie die Basisstation hat, an die er angebunden wird. Breitbandrepeater verstärken entweder das komplette Band (z. B. GSM900-Band) oder den Teil des Bandes, der dem Netzbetreiber zugewiesen wurde. Ein Vorteil von Breitbandrepeatern ist, dass im Falle eines Wechsels der Kanäle bei der Basisstation keine Umprogrammierung des Repeaters erfolgen muss.

Es gibt mehrere Einsatzszenarien:

Die Versorgung erfolgt aktiv, d. h. der Repeater/die Relaisstation enthält Verstärker und weitere aktive Elemente wie Überwachungs- und Steuerrechner, Alarmierungseinrichtung etc.

Bei Mobilfunkrepeatern sind derzeit zwei Technologien im Einsatz:
1. Kabel- oder HF-versorgt und -verteilt
Hier wird das Quellsignal über eine oder mehrere (Anbinde-)Antennen aufgenommen, über Koaxialkabel verteilt und über eine oder mehrere Antennen oder ein Strahlkabel abgestrahlt. Dies ist bei Systemen möglich, bei denen die aktiven Elemente (Relaisstationen) maximal ca. 1000 m voneinander entfernt sind (Parameter: frequenzabhängige Kabeldämpfung).
2. Optisch versorgt und verteilt
Auch in diesem Fall wird das Quellsignal wie bei Kabelsystemen von Antennen aufgenommen. Alternativ können auch direkt eine oder mehrere Basisstationen (BTS) über den Antennenanschluss der BTS an ein optisches Verteilsystem angeschlossen werden, wenn der zu erwartende Verkehr in der Mobilfunkzelle eine eigene BTS erfordert (z. B. in Messehallen). Die Weitbereichsverteilung erfolgt jedoch nicht, wie im ersten Fall, über Koaxkabel, sondern optisch in einer Glasfaser. Ein Laser wird mit dem HF-Signal moduliert (siehe Modulation) und sendet die Laserstrahlung über Monomode-Glasfasern zu einer Empfangsstelle. Hier erfolgt die Rückwandlung vom Laserlicht in HF (Demodulation). Das HF-Signal wird gefiltert, verstärkt und abgestrahlt. Mit optischen Verteilsystemen können HF-Signale aufgrund geringer Dämpfung auf dem LWL-Kabel bis zu 20 km weit (kostengünstig) übertragen werden. Dies ist mit Koaxkabeln nicht mehr möglich. Beispiele für Installationen sind die Tunnelversorgung der ICE-Neubaustrecken, sowie die U-Bahn-Versorgung (z. B: U-Bahn in Berlin) und WM-Stadionversorgung (z. B. Allianz-Arena). Inzwischen sind erste Systeme am Markt, die den Glasfaserlink digital, also als Datenverbindung nutzen. Hierzu wird das Signal demoduliert, digitalisiert, über die Faser übertragen und ein Träger erneut moduliert.