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ASU - Arbitrary Strength Unit

Was bedeutet der Begriff und wofür ist die Ermittlung des ASU wichtig?

Eine mögliche Variante den Empfangspegel (Signalstärke) darzustellen, ist der sogenannte ASU-Wert. Die freie Übersetzung "Universelle Signalstärke-Einheit" mach eigentlich schon klar, worum es im Kern geht: Eine halbwegs einheitliche Empfangsanzeige für Geräte, die mit mehreren Mobilfunkstandards arbeiten.

Der Wert für die ASU wird ganzzahlig ausgegeben. Es ist in jedem Standard, also 2G, 3G, LTE oder 5G möglich, aus dem ASU-Wert den Empfangspegel in dBm zu ermitteln. Dieser errechnete Wert entspricht dabei dem RSSI-Wert, allerdings nur mit einer maximalen Genauigkeit von ± 1 dB.

Die Formel für die Berechnung des RSSI aus der ASU ist aber für alle Mobilfunkstandards unterschiedlich und hängt von der minimalen Empfängerempfindlichkeit, wie sie in den Spezifikationen der 3GPP festgelegt wurde, ab. Zudem kann sich die Berechnung mit jedem neuen Release ändern, wenn zum Beispiel eine neue Technologie auf einem alten Standard einen besseren Empfänger voraussetzt. Beispielsweise im Zuges eines neuen LTE-Release, bei denen es ja bekanntlich auch mehrere gibt.

1. ASU bei GSM / GPRS / EDGE

Der ASU-Wert in diesem Standard wird auch als RX-Class bezeichnet und mit den Werten 0 … 31 für den Empfangspegel sowie dem Wert 99 (für unbekannt oder nicht unterstützt) ausgegeben. In der ersten Spezifizierung dieses Mobilfunkstandards wurde die minimale Empfängerempfindlichkeit im Empfangszeitschlitz auf -102 dBm festgelegt. Ein Zeitschlitz hat bei diesem Standard eine Breite von 0,575 ms, der gesamte Frame hat eine Länge von 4,6 ms. In einen Frame passen also 8 Zeitschlitze. Bei der Messung des RSSI wird auch hier die gesamte Leistung im Frame bewertet. Wenn beispielsweise nur in einem Zeitschlitz ein Empfangssignal vorhanden ist, so beträgt die gemessene Gesamtleistung im Frame somit nur noch 1/8. Bei einer Mindestleistung von -102 dBm in einem Zeitschlitz, bedeutet das dann eine Mindestgesamtframeleistung von -111 dBm (1/8 = -9 dB). Und genau auf diese Mindestgesamtframeleistung bezieht sich auch die Umrechnungsformel von ASU in RSSI, sie lautet:

Mit der Einführung von EDGE mussten die Empfänger qualitativ besser werden, somit wurde auch die minimale Empfindlichkeit optimiert. In der Spezifikation der 3GPP erfolgte vor diesem Hintergrund eine Absenkung des Wertes von -102 dBm auf -104 dBm. Damit sinkt natürlich auch der minimale RSSI auf -113 dBm (wieder -9 dB). Die Formel für aktuelle Mobiltelefone lautet demzufolge jetzt:

In beiden Fällen erfolgt die Umrechnung in einen Prozentwert (wie bei MWconn) dann derart:

2. ASU bei UMTS / HSDPA / HSPA+

In UMTS-Netzen (seit 2021 allerdings hierzulande abgeschaltet) ist der ASU-Wert eigentlich gleich der RSCP-Ebene (Received Signal Code Power) und wird im Wertebereich - 5 … 91 und 255 (für unbekannt oder nicht unterstützt) ausgegeben. Wenn das der Fall ist, kann der RSSI-Wert in dBm mit folgender Formel berechnet werden:

Da es bei der Prozentberechnung mit negativen Zahlen auch zu negativen Prozentwerten kommen würde, wird bei einer Ausgabe nach dieser Skalierung folgende Formel verwendet:

Allerdings halten sich viele Hersteller nicht an diese Skalierung bei der Anzeige des ASU-Wertes. So zum Beispiel erfolgt unter Android (auf Smartphones & Tablets), sowie bei den meisten Sticks / Modems zum Anschluss an den PC via USB-Schnittstelle, die Ausgabe des ASU-Wertes nach der alten 2G-Spezifikation. Dann kann die Berechnung des RSSI wieder mit der altbekannten Formel durchgeführt werden:

Einige Modems vermischen auch diese beiden Spezifikationen. Sie beziehen sich auf die minimale Empfängerempfindlichkeit von UMTS (RSSI = -116 dBm) und nutzen trotzdem die alte 2G-Skalierung. Die Formel für die Berechnung lautet dann wie folgt:

In beiden Fällen erfolgt die Umrechnung in einen Prozentwert dann wieder so durchzuführen:

Letztendlich muss das UE (z.B. Router), welches den ASU-Wert ausgibt, etwas beobachtet werden, dann findet sich auch recht schnell die zu verwendende Formel für die Umrechnung in den RSSI.

ASU bei LTE

Bei LTE ist die Sache (derzeit) wieder etwas anders. Nicht immer wurde bei 4G der ASU mit berechnet. Erst mit einem Update auf Android 4.x war dieser Umstand gefixt, der allerdings in der Skalierung komplett von den bisherigen Anzeigen abweicht.

Die größte Änderung ist die Tatsache, dass sich der ASU bei LTE nicht mehr auf den RSSI, sondern auf den RSRP bezieht. Somit ist die minimale Leistung, auf welche sich die Formel bezieht, auch deutlich niedriger. Bei einem RSSI von -120 dBm (minimale Empfängerempfindlichkeit gemäß 3GPP) und einem RSRQ von -3 dB, ergibt sich ein RSRP von -140 dBm. Und genau dieser Wert ist auch die Bezugsformel für die Umrechnung.

Die Skalierung des ASU reicht bei 4G von 0 … 95. Die 0 ergibt sich aus dem minimalen Wert, die 95 lässt sich auch aus der Netzspezifikation ablesen. Der maximale Leistungspegel (RSSI) am Antennenanschluss eines UE-Empfängers liegt bei -25 dBm. Bei einem RSRQ von -3 dB ergibt sich daraus dann ein maximaler RSRP von -45 dBm. Dieser Wert entspricht nun dem bestmöglichen Empfang. Die Formel zur Umwandlung des ASU bei LTE lautet also:

Die Anzeigegenauigkeit beträgt hier ± 0,5 dB, ist natürlich auch von der Qualität des Empfängers selbst abhängig.

Leider wird auch hier von den Hardwareherstellern nicht immer der korrekte Wert angegeben. Die meisten Endgeräte zeigen bereits bei einem RSRP von -51 dBm (ASU = 89) den maximal möglichen Empfangspegel  (daher 100%) an. Übertragen auf eine Balkenanzeige, wird ab einem ASU von 65 bereits das Maximum suggeriert. Daher ist es durchaus möglich, dass Sie nicht die volle Datenübertragungsrate erreichen, obwohl der LTE-Router mit allen Balken "vollen Empfang" suggeriert.

ASU bei 5G

Leider haben wir hierzu noch keine offiziellen Informationen gefunden. Daher gehen wir zunächst von der gleichen Berechnung aus, wie noch bei 4G. Wer näheres weiß - wir freuen hier uns über jeden Tipp!

Empfangspegel-Vergleichstabellen

Im Folgenden, haben wir für Sie noch einige nützliche Tabellen zusammengestellt, wo die eben beschriebenen Umrechnungen in die verschiedenen Werte anschaulich dargestellt werden. Die Bewertung mit den Farben, sowie die Kommentare zur Verfügbarkeit, stammen aus Erfahrungswerten der täglichen Arbeit in der Praxis und entstammen keiner Dokumentation. Sie dienen in erster Linie dazu, auf einfache Weise ermitteln zu können, bei welchen Werten theoretisch welche Datenübertragungsraten erreicht werden können. Also als erster Ansatz für mögliche nötige (oder nicht nötige) Optimierungen. Nach den Tabellen für 4G LTE, folgen noch zwei weitere für 3G und 2G-Mobilfunkstandards.

Bei den Angaben zu möglichen Datenraten wurde nur der technische Aspekt betrachtet. Eine mögliche Zellaus- bzw. Überlastung durch andere Teilnehmer wurden nicht berücksichtigt.

ASU Tabelle für UMTS / HSDPA / HSPA+ (ASU Ausgabeklassen 0 ... 31)

ASU Tabelle für GSM GPRS und EDGE