Aufgaben:Aufgabe 4.2Z: MIMO–Anwendungen bei LTE - Versionsgeschichte

Guenter am 1. März 2021 um 14:31 Uhr

2021-03-01T14:31:00Z

Guenter am 2. September 2020 um 17:26 Uhr

2020-09-02T17:26:17Z

Guenter am 29. April 2019 um 14:04 Uhr

2019-04-29T14:04:53Z

← Nächstältere Version		Version vom 29. April 2019, 16:04 Uhr
Zeile 78:		Zeile 78:
	{{ML-Kopf}}		{{ML-Kopf}}
	'''(1)'''  Richtig sind die <u>Antworten 1 und 2</u>. Die folgenden Skizzen sollen folgende MIMO–Methoden erklären:		'''(1)'''  Richtig sind die <u>Antworten 1 und 2</u>. Die folgenden Skizzen sollen folgende MIMO–Methoden erklären:
	*Skizze A: Multi–User MIMO,		*Skizze  $\rm A$:  Multi–User MIMO,
	*Skizze B: Antennendiversität,		*Skizze  $\rm B$:  Antennendiversität,
	*Skizze C: Single–User MIMO,		*Skizze  $\rm C$:  Single–User MIMO,
	*Skizze D: Beamforming.		*Skizze  $\rm D$:  Beamforming.



Zeile 88:		Zeile 89:
	*zu unterschiedlichen Zeiten   ⇒   Zeitdiversität,		*zu unterschiedlichen Zeiten   ⇒   Zeitdiversität,
	*für unterschiedliche Frequenzen   ⇒   Frequenzdiversität		*für unterschiedliche Frequenzen   ⇒   Frequenzdiversität


	Die beiden anderen hier verwendeten Begriffe sind frei erfunden.		Die beiden anderen hier verwendeten Begriffe sind frei erfunden.



Zeile 96:		Zeile 99:
	*Aus diesem ergeben sich dann indirekt auch ein besseres SNR sowie verbesserte Übertragungsqualität durch robustere Systeme.		*Aus diesem ergeben sich dann indirekt auch ein besseres SNR sowie verbesserte Übertragungsqualität durch robustere Systeme.
	*Interferenzen, egal ob zwischen Zellen oder Symbolen, können durch MIMO dagegen nicht vermindert werden.		*Interferenzen, egal ob zwischen Zellen oder Symbolen, können durch MIMO dagegen nicht vermindert werden.



Zeile 102:		Zeile 106:
	*Durch Multi–User MIMO können mehr gleichzeitige Nutzer versorgt werden.		*Durch Multi–User MIMO können mehr gleichzeitige Nutzer versorgt werden.
	*Beamforming erhöht die Reichweite der Basisstationen.		*Beamforming erhöht die Reichweite der Basisstationen.



	Der Energieverbrauch wird durch MIMO–Technologie in keinem Fall niedriger, er steigt sogar an den Basisstationen wie auch am Endgerät an:		Der Energieverbrauch wird durch MIMO–Technologie in keinem Fall niedriger, er steigt sogar an den Basisstationen wie auch am Endgerät an:
	*Je mehr Antennen versorgt werden müssen, um so höher ist der Stromverbrauch. Aus diesem Grund gibt es momentan für Mobiltelefone noch das Limit von maximal zwei Antennen – die Batterielaufzeit wäre sonst zu kurz.		*Je mehr Antennen versorgt werden müssen, um so höher ist der Stromverbrauch.
			*Aus diesem Grund gibt es momentan für Mobiltelefone noch das Limit von maximal zwei Antennen – die Batterielaufzeit wäre sonst zu kurz.
	*An den Basisstationen fällt der höhere Stromverbrauch natürlich weniger ins Gewicht als bei der Vielzahl von Endgeräten.		*An den Basisstationen fällt der höhere Stromverbrauch natürlich weniger ins Gewicht als bei der Vielzahl von Endgeräten.
	*Es kann durchaus sein, dasss es durch MIMO und entsprechendes Controlling auch zu Verbesserungen hinsichtlich der Vorschläge 3, 4 und 5 kommt. Diese Verbesserungen sind dann allerdings indirekt.		*Es kann durchaus sein, dasss es durch MIMO und entsprechendes Controlling auch zu Verbesserungen hinsichtlich der Vorschläge 3, 4 und 5 kommt. Diese Verbesserungen sind dann allerdings indirekt.

Guenter am 29. April 2019 um 13:59 Uhr

2019-04-29T13:59:41Z

← Nächstältere Version		Version vom 29. April 2019, 15:59 Uhr
Zeile 6:		Zeile 6:
	Eine der vielen Neuerungen von LTE ist die Verwendung von Mehrantennenkonzepten. Bei der unter dem Namen  ''Multiple Input Multiple Output''  (MIMO) bekannten Technologie handelt es sich allerdings nicht um eine LTE–spezifische Entwicklung. Beispielweise nutzt auch WLAN diese Methode.		Eine der vielen Neuerungen von LTE ist die Verwendung von Mehrantennenkonzepten. Bei der unter dem Namen  ''Multiple Input Multiple Output''  (MIMO) bekannten Technologie handelt es sich allerdings nicht um eine LTE–spezifische Entwicklung. Beispielweise nutzt auch WLAN diese Methode.

	Das prinzipielle Konzept von MIMO wird in der  [[Mobile_Kommunikation/Technische_Neuerungen_von_LTE#Mehrantennensysteme\|Grafik im Theorieteil]]  verdeutlicht. Sowohl der Sender als auch der Empfänger sind hier mit mehreren Antennen ausgestattet. Damit lassen sich gleichzeitig auch mehrere Datenströme übertragen. LTE unterstützt neben  ''Single Input Single Output''  (SISO) auch 2x2–MIMO im Uplink und bis zu 4x4–MIMO im Downlink.		Das prinzipielle Konzept von MIMO wird in der  [[Mobile_Kommunikation/Technische_Neuerungen_von_LTE#Mehrantennensysteme\|Grafik im Theorieteil (Beispiel 2)]]  verdeutlicht. Sowohl der Sender als auch der Empfänger sind hier mit mehreren Antennen ausgestattet. Damit lassen sich gleichzeitig auch mehrere Datenströme übertragen. LTE unterstützt neben  ''Single Input Single Output''  (SISO) auch 2x2–MIMO im Uplink und bis zu 4x4–MIMO im Downlink.

	Vorteile der MIMO–Technik sind:		Vorteile der MIMO–Technik sind:

Guenter am 29. April 2019 um 13:58 Uhr

2019-04-29T13:58:06Z

← Nächstältere Version		Version vom 29. April 2019, 15:58 Uhr
Zeile 3:		Zeile 3:
	}}		}}

	[[Datei:P_ID2311__Z_4_2.png\|right\|frame\|MIMO-Anwendungen bei LTE]]		[[Datei:P_ID2311__Z_4_2.png\|right\|frame\|Vier MIMO-Anwendungen bei LTE]]
	Eine der vielen Neuerungen von LTE ist die Verwendung von Mehrantennenkonzepten. Bei der unter dem Namen ''Multiple Input Multiple Output'' (MIMO) bekannten Technologie handelt es sich allerdings nicht um eine LTE–spezifische Entwicklung. Beispielweise nutzt auch WLAN diese Methode.		Eine der vielen Neuerungen von LTE ist die Verwendung von Mehrantennenkonzepten. Bei der unter dem Namen  ''Multiple Input Multiple Output''  (MIMO) bekannten Technologie handelt es sich allerdings nicht um eine LTE–spezifische Entwicklung. Beispielweise nutzt auch WLAN diese Methode.

	Das prinzipielle Konzept von MIMO wird in der [[Mobile_Kommunikation/Technische_Neuerungen_von_LTE#Mehrantennensysteme\|Grafik]] ~~im Theorieteil~~ verdeutlicht. Sowohl der Sender als auch der Empfänger sind hier mit mehreren Antennen ausgestattet. Damit lassen sich gleichzeitig auch mehrere Datenströme übertragen. LTE unterstützt neben ''Single Input Single Output'' (SISO) auch 2x2–MIMO im Uplink und bis zu 4x4–MIMO im Downlink.		Das prinzipielle Konzept von MIMO wird in der  [[Mobile_Kommunikation/Technische_Neuerungen_von_LTE#Mehrantennensysteme\|Grafik im Theorieteil]]  verdeutlicht. Sowohl der Sender als auch der Empfänger sind hier mit mehreren Antennen ausgestattet. Damit lassen sich gleichzeitig auch mehrere Datenströme übertragen. LTE unterstützt neben  ''Single Input Single Output''  (SISO) auch 2x2–MIMO im Uplink und bis zu 4x4–MIMO im Downlink.

	Vorteile der MIMO–Technik sind:		Vorteile der MIMO–Technik sind:
	*ein ''Diversitätsgewinn'' und ein ''Datenratengewinn'' bei mehreren Verbindungen,		*ein  ''Diversitätsgewinn''  und ein  ''Datenratengewinn''  bei mehreren Verbindungen,
	*ein ''höheres Signal–to–Noise Ratio'' (SNR) und ''Peak–SNR'' bei gleicher Sendeleistung, ~~oder~~		*ein  ''höheres Signal–to–Noise Ratio''  (SNR) und ein  ''höheres Peak–SNR''  bei gleicher Sendeleistung,
	*eine ''geringere erforderliche Sendeleistung'' bei gleichen Qualitätsanforderungen,		*eine  ''geringere erforderliche Sendeleistung''  bei gleichen Qualitätsanforderungen, oder
	*mehr Redundanz bei der Systemrealisierung und damit ein ''robusteres System''.		*mehr Redundanz bei der Systemrealisierung und damit ein  ''robusteres System''.


Zeile 18:		Zeile 18:

	Unter dem Namen „MIMO” werden vier verschiedene Mehrantennenverfahren mit verschiedenen Eigenschaften zusammengefasst, die in gewissen Situationen nützlich sein können:		Unter dem Namen „MIMO” werden vier verschiedene Mehrantennenverfahren mit verschiedenen Eigenschaften zusammengefasst, die in gewissen Situationen nützlich sein können:
	*Werden die weitgehend unabhängigen Kanäle eines MIMO-Systems von einem einzigen Nutzer belegt, so spricht man von '''Single–User MIMO'''. Dadurch erhöht sich für diesen Teilnehmer die Datenrate bei 2x2–MIMO fast um den Faktor 2 und bei 4x4–MIMO knapp um den Faktor 4.		*Werden die weitgehend unabhängigen Kanäle eines MIMO-Systems von einem einzigen Nutzer belegt, so spricht man von  '''Single–User MIMO'''. Dadurch erhöht sich für diesen Teilnehmer die Datenrate bei 2x2–MIMO fast um den Faktor 2 und bei 4x4–MIMO knapp um den Faktor 4.
	*Bei '''Multi–User MIMO''' überträgt man verschiedene Datenströme zu unterschiedlichen Nutzern. Dies ist besonders an Orten mit einer hohen Nachfrage nützlich, wie zum Beispiel an Flughäfen oder auch in Fußballstadien. Im Mittelpunkt steht also nicht die maximale Datenrate für einen Empfänger, sondern die Anzahl der Endgeräte, die gleichzeitig das Netz nutzen können.		*Bei  '''Multi–User MIMO'''  überträgt man verschiedene Datenströme zu unterschiedlichen Nutzern. Dies ist besonders an Orten mit einer hohen Nachfrage nützlich, wie zum Beispiel an Flughäfen oder auch in Fußballstadien. Im Mittelpunkt steht also nicht die maximale Datenrate für einen Empfänger, sondern die Anzahl der Endgeräte, die gleichzeitig das Netz nutzen können.
	*Von '''Beamforming''' spricht man dann, wenn im Falle von schlechten Übertragungsbedingungen die Sendeleistung mehrerer Antennen gebündelt und so gezielt Daten zu einem (besonders wichtigen) Teilnehmer übertragen werden, um dessen Empfangsqualität zu verbessern.		*Von  '''Beamforming'''  spricht man dann, wenn im Falle von schlechten Übertragungsbedingungen die Sendeleistung mehrerer Antennen gebündelt und so gezielt Daten zu einem (besonders wichtigen) Teilnehmer übertragen werden, um dessen Empfangsqualität zu verbessern.
	*Mit Hilfe von '''Antennendiversität''' erhöht man die Redundanz und gestaltet so die Übertragung robuster gegenüber Störungen. Gibt es zum Beispiel vier Kanäle, so übertragen diese bei dieser Anwendung alle die gleiche Nachricht. Fällt irgendwann ein Kanal aus, so sind immer noch drei Kanäle vorhanden, die die Nachricht transportieren können.		*Mit Hilfe von  '''Antennendiversität'''  erhöht man die Redundanz und gestaltet so die Übertragung robuster gegenüber Störungen. Gibt es zum Beispiel vier Kanäle, so übertragen diese bei dieser Anwendung alle die gleiche Nachricht. Fällt irgendwann ein Kanal aus, so sind immer noch drei Kanäle vorhanden, die die Nachricht transportieren können.






Zeile 27:		Zeile 31:
	''Hinweise:''		''Hinweise:''

	Die Aufgabe gehört zum Kapitel [[Mobile_Kommunikation/Technische_Neuerungen_von_LTE \|Technische Neuerungen von LTE]].		Die Aufgabe gehört zum Kapitel  [[Mobile_Kommunikation/Technische_Neuerungen_von_LTE \|Technische Neuerungen von LTE]].
	*In der nebenstehenden Grafik sind die oben aufgeführten MIMO–Anwendungen durch stark vereinfachende Schaubilder verdeutlicht.		*In der nebenstehenden Grafik sind die oben aufgeführten MIMO–Anwendungen durch stark vereinfachende Schaubilder verdeutlicht.
	*In der Teilaufgabe (1) sollen Sie die einzelnen Anwendungen den Skizzen zuordnen.		*In der Teilaufgabe '''(1)''' sollen Sie die einzelnen Anwendungen den Skizzen zuordnen.



	===Fragebogen===		===Fragebogen===
Zeile 37:		Zeile 43:
	{Welche Skizzen stehen für welche der bei LTE eingesetzten MIMO–Methoden?		{Welche Skizzen stehen für welche der bei LTE eingesetzten MIMO–Methoden?
	\|type="[]"}		\|type="[]"}
	+ Skizze A verdeutlicht Multi–User MIMO.		+ Skizze  $\rm A$  verdeutlicht Multi–User MIMO.
	- Skizze C verdeutlicht Multi–User MIMO.		+ Skizze  $\rm B$  verdeutlicht Antennendiversität.
	~~+ Skizze B verdeutlicht Antennendiversität~~.		- Skizze  $\rm C$  verdeutlicht Multi–User MIMO.
	- Skizze D verdeutlicht Antennendiversität.		- Skizze  $\rm D$  verdeutlicht Antennendiversität.

	{Welche Arten von Diversitäten gibt es allgemein?		{Welche Arten von Diversitäten gibt es allgemein?
Zeile 71:		Zeile 77:
	===Musterlösung===		===Musterlösung===
	{{ML-Kopf}}		{{ML-Kopf}}
	'''(1)'''  Richtig sind die <u>Antworten 1 und 3</u>. Die folgenden Skizzen sollen folgende MIMO–Methoden erklären:		'''(1)'''  Richtig sind die <u>Antworten 1 und 2</u>. Die folgenden Skizzen sollen folgende MIMO–Methoden erklären:
	*Skizze A: Multi–User MIMO,		*Skizze A: Multi–User MIMO,
	*Skizze B: Antennendiversität,		*Skizze B: Antennendiversität,

Guenter am 12. Dezember 2017 um 14:44 Uhr

2017-12-12T14:44:18Z

← Nächstältere Version		Version vom 12. Dezember 2017, 16:44 Uhr
Zeile 71:		Zeile 71:
	===Musterlösung===		===Musterlösung===
	{{ML-Kopf}}		{{ML-Kopf}}
	'''(1)'''  Richtig sind die <u>Antworten 1 und 3</u>. ~~Folgende~~ Skizzen sollen folgende MIMO–Methoden erklären:		'''(1)'''  Richtig sind die <u>Antworten 1 und 3</u>. Die folgenden Skizzen sollen folgende MIMO–Methoden erklären:
	*Skizze A: Multi–User MIMO,		*Skizze A: Multi–User MIMO,
	*Skizze B: Antennendiversität,		*Skizze B: Antennendiversität,
Zeile 78:		Zeile 78:


	'''(2)'''  Richtig sind die <u>Antworten 2, 3 und 5</u>. Diversität kann immer dann ausgenutzt werden, wenn die Übertragungsbedingungen		'''(2)'''  Richtig sind die <u>Antworten 2, 3 und 5</u>. Diversität kann immer dann ausgenutzt werden, wenn die Übertragungsbedingungen nutzbare Unterschiede aufweisen:
	*an unterschiedlichen Orten ~~$\Rightarrow$~~ Raumdiversität,		*an unterschiedlichen Orten   ⇒   Raumdiversität,
	*zu unterschiedlichen Zeiten ~~$\Rightarrow$~~ Zeitdiversität,		*zu unterschiedlichen Zeiten   ⇒   Zeitdiversität,
	*für unterschiedliche Frequenzen ~~$\Rightarrow$~~ Frequenzdiversität		*für unterschiedliche Frequenzen   ⇒   Frequenzdiversität

			Die beiden anderen hier verwendeten Begriffe sind frei erfunden.

	~~nutzbare Unterschiede aufweisen: Die beiden anderen hier verwendeten Begriffe sind frei erfunden.~~

	'''(3)'''  Richtig sind die <u>Antworten 1, 4 und 5</u>. Wie im Theorieteil ausführlich beschrieben, erzielt man durch MIMO–Technik einen Diversitätsgewinn. Aus diesem ergeben sich dann indirekt auch ein besseres SNR sowie verbesserte Übertragungsqualität durch robustere Systeme. Interferenzen, egal ob zwischen Zellen oder Symbolen, können durch MIMO dagegen nicht vermindert werden.		'''(3)'''  Richtig sind die <u>Antworten 1, 4 und 5</u>:
			*Wie im Theorieteil ausführlich beschrieben, erzielt man durch MIMO–Technik einen Diversitätsgewinn.
			*Aus diesem ergeben sich dann indirekt auch ein besseres SNR sowie verbesserte Übertragungsqualität durch robustere Systeme.
			*Interferenzen, egal ob zwischen Zellen oder Symbolen, können durch MIMO dagegen nicht vermindert werden.

	'''(4)'''  ~~Bei der letzten Teilaufgabe richtig~~ sind die <u>Antworten 1, 2 und 6</u>:
			'''(4)'''  Richtig sind die <u>Antworten 1, 2 und 6</u>:
	*Durch Single–User MIMO werden höhere Datenraten für den einzelnen Nutzer erreicht.		*Durch Single–User MIMO werden höhere Datenraten für den einzelnen Nutzer erreicht.
	*Durch Multi–User MIMO können mehr gleichzeitige Nutzer versorgt werden.		*Durch Multi–User MIMO können mehr gleichzeitige Nutzer versorgt werden.
Zeile 94:		Zeile 98:


			Der Energieverbrauch wird durch MIMO–Technologie in keinem Fall niedriger, er steigt sogar an den Basisstationen wie auch am Endgerät an:
	Der Energieverbrauch wird durch MIMO–Technologie in keinem Fall niedriger, er steigt sogar ~~sowohl~~ an den Basisstationen ~~als~~ auch am Endgerät an. Je mehr Antennen versorgt werden müssen, um so höher ist der Stromverbrauch. Aus diesem Grund gibt es momentan für Mobiltelefone noch das Limit von maximal zwei Antennen – die Batterielaufzeit wäre sonst zu kurz. An den Basisstationen fällt der höhere Stromverbrauch natürlich weniger ins Gewicht als bei der Vielzahl von Endgeräten.		*Je mehr Antennen versorgt werden müssen, um so höher ist der Stromverbrauch. Aus diesem Grund gibt es momentan für Mobiltelefone noch das Limit von maximal zwei Antennen – die Batterielaufzeit wäre sonst zu kurz.
	Es kann durchaus sein, dasss es durch MIMO und entsprechendes Controlling auch zu Verbesserungen hinsichtlich der Vorschläge 3, 4 und 5 kommt. Diese Verbesserungen sind dann allerdings indirekt.		*An den Basisstationen fällt der höhere Stromverbrauch natürlich weniger ins Gewicht als bei der Vielzahl von Endgeräten.
			*Es kann durchaus sein, dasss es durch MIMO und entsprechendes Controlling auch zu Verbesserungen hinsichtlich der Vorschläge 3, 4 und 5 kommt. Diese Verbesserungen sind dann allerdings indirekt.

	{{ML-Fuß}}		{{ML-Fuß}}

Guenter am 12. Dezember 2017 um 14:37 Uhr

2017-12-12T14:37:02Z

← Nächstältere Version		Version vom 12. Dezember 2017, 16:37 Uhr
Zeile 6:		Zeile 6:
	Eine der vielen Neuerungen von LTE ist die Verwendung von Mehrantennenkonzepten. Bei der unter dem Namen ''Multiple Input Multiple Output'' (MIMO) bekannten Technologie handelt es sich allerdings nicht um eine LTE–spezifische Entwicklung. Beispielweise nutzt auch WLAN diese Methode.		Eine der vielen Neuerungen von LTE ist die Verwendung von Mehrantennenkonzepten. Bei der unter dem Namen ''Multiple Input Multiple Output'' (MIMO) bekannten Technologie handelt es sich allerdings nicht um eine LTE–spezifische Entwicklung. Beispielweise nutzt auch WLAN diese Methode.

	Das prinzipielle Konzept von MIMO wird in der [[Mobile_Kommunikation/Technische_Neuerungen_von_LTE#Mehrantennensysteme\|Grafik]] ~~auf Seite 4a dieses Kapitels~~ verdeutlicht. Sowohl der Sender als auch der Empfänger sind hier mit mehreren Antennen ausgestattet. Damit lassen sich gleichzeitig auch mehrere Datenströme übertragen. LTE unterstützt neben ''Single Input Single Output'' (SISO) auch 2x2–MIMO im Uplink und bis zu 4x4–MIMO im Downlink.		Das prinzipielle Konzept von MIMO wird in der [[Mobile_Kommunikation/Technische_Neuerungen_von_LTE#Mehrantennensysteme\|Grafik]] im Theorieteil verdeutlicht. Sowohl der Sender als auch der Empfänger sind hier mit mehreren Antennen ausgestattet. Damit lassen sich gleichzeitig auch mehrere Datenströme übertragen. LTE unterstützt neben ''Single Input Single Output'' (SISO) auch 2x2–MIMO im Uplink und bis zu 4x4–MIMO im Downlink.

	Vorteile der MIMO–Technik sind:		Vorteile der MIMO–Technik sind:
Zeile 17:		Zeile 17:
	Meist können nicht alle Vorteile gleichzeitig ausgenutzt werden. Abhängig von der Kanalbeschaffenheit kann es auch passieren, dass man nicht einmal die Wahl hat, welchen dieser Vorteile man nutzen will.		Meist können nicht alle Vorteile gleichzeitig ausgenutzt werden. Abhängig von der Kanalbeschaffenheit kann es auch passieren, dass man nicht einmal die Wahl hat, welchen dieser Vorteile man nutzen will.

	Unter dem Namen „MIMO” werden vier verschiedene Mehrantennenverfahren mit verschiedenen Eigenschaften zusammengefasst, die in gewissen Situationen nützlich sein können.		Unter dem Namen „MIMO” werden vier verschiedene Mehrantennenverfahren mit verschiedenen Eigenschaften zusammengefasst, die in gewissen Situationen nützlich sein können:
	*Werden die weitgehend unabhängigen Kanäle eines MIMO-Systems von einem einzigen Nutzer belegt, so spricht man von ~~$\color{red}{\rm~~ Single–User \ MIMO}$. Dadurch erhöht sich für diesen Teilnehmer die Datenrate bei 2x2–MIMO fast um den Faktor 2 und bei 4x4–MIMO knapp um den Faktor 4.		*Werden die weitgehend unabhängigen Kanäle eines MIMO-Systems von einem einzigen Nutzer belegt, so spricht man von '''Single–User MIMO'''. Dadurch erhöht sich für diesen Teilnehmer die Datenrate bei 2x2–MIMO fast um den Faktor 2 und bei 4x4–MIMO knapp um den Faktor 4.
	*Bei ~~$\color{red}{\rm~~ Multi–User \ MIMO}$ überträgt man verschiedene Datenströme zu unterschiedlichen Nutzern. Dies ist besonders an Orten mit einer hohen Nachfrage nützlich, wie zum Beispiel an Flughäfen oder auch in Fußballstadien. Im Mittelpunkt steht also nicht die maximale Datenrate für einen Empfänger, sondern die Anzahl der Endgeräte, die gleichzeitig das Netz nutzen können.		*Bei '''Multi–User MIMO''' überträgt man verschiedene Datenströme zu unterschiedlichen Nutzern. Dies ist besonders an Orten mit einer hohen Nachfrage nützlich, wie zum Beispiel an Flughäfen oder auch in Fußballstadien. Im Mittelpunkt steht also nicht die maximale Datenrate für einen Empfänger, sondern die Anzahl der Endgeräte, die gleichzeitig das Netz nutzen können.
	*Von ~~$\color{red}{\rm~~ Beamforming}$ spricht man dann, wenn im Falle von schlechten Übertragungsbedingungen die Sendeleistung mehrerer Antennen gebündelt und so gezielt Daten zu einem (besonders wichtigen) Teilnehmer übertragen werden, um dessen Empfangsqualität zu verbessern.		*Von '''Beamforming''' spricht man dann, wenn im Falle von schlechten Übertragungsbedingungen die Sendeleistung mehrerer Antennen gebündelt und so gezielt Daten zu einem (besonders wichtigen) Teilnehmer übertragen werden, um dessen Empfangsqualität zu verbessern.
	*Mit Hilfe von ~~$\color{red}{\rm~~ Antennendiversität}$ erhöht man die Redundanz und gestaltet so die Übertragung robuster gegenüber Störungen. Gibt es zum Beispiel vier Kanäle, so übertragen diese bei dieser Anwendung alle die gleiche Nachricht. Fällt irgendwann ein Kanal aus, so sind immer noch drei Kanäle vorhanden, die die Nachricht transportieren können.		*Mit Hilfe von '''Antennendiversität''' erhöht man die Redundanz und gestaltet so die Übertragung robuster gegenüber Störungen. Gibt es zum Beispiel vier Kanäle, so übertragen diese bei dieser Anwendung alle die gleiche Nachricht. Fällt irgendwann ein Kanal aus, so sind immer noch drei Kanäle vorhanden, die die Nachricht transportieren können.


	~~''Hinweis:''~~

	Die Aufgabe gehört zum ~~Themengebiet von~~ [[Mobile_Kommunikation/Technische_Neuerungen_von_LTE \|Technische Neuerungen von LTE]]. In der nebenstehenden Grafik sind die oben aufgeführten MIMO–Anwendungen durch stark vereinfachende Schaubilder verdeutlicht. In der Teilaufgabe (1) sollen Sie die einzelnen Anwendungen den Skizzen zuordnen.		''Hinweise:''

			Die Aufgabe gehört zum Kapitel [[Mobile_Kommunikation/Technische_Neuerungen_von_LTE \|Technische Neuerungen von LTE]].
			*In der nebenstehenden Grafik sind die oben aufgeführten MIMO–Anwendungen durch stark vereinfachende Schaubilder verdeutlicht.
			*In der Teilaufgabe (1) sollen Sie die einzelnen Anwendungen den Skizzen zuordnen.

	===Fragebogen===		===Fragebogen===

Guenter: Guenter verschob die Seite Aufgaben:4.2Z MIMO–Anwendungen bei LTE nach Aufgaben:Aufgabe 4.2Z: MIMO–Anwendungen bei LTE

2017-12-12T14:10:02Z

Guenter verschob die Seite Aufgaben:4.2Z MIMO–Anwendungen bei LTE nach Aufgaben:Aufgabe 4.2Z: MIMO–Anwendungen bei LTE

← Nächstältere Version		Version vom 12. Dezember 2017, 16:10 Uhr
(kein Unterschied)

Mohamed: /* Musterlösung */

2017-11-19T12:07:25Z

Musterlösung

← Nächstältere Version		Version vom 19. November 2017, 14:07 Uhr
Zeile 68:		Zeile 68:
	===Musterlösung===		===Musterlösung===
	{{ML-Kopf}}		{{ML-Kopf}}
	'''(1)'''		'''(1)'''  Richtig sind die <u>Antworten 1 und 3</u>. Folgende Skizzen sollen folgende MIMO–Methoden erklären:
	'''(2)'''		*Skizze A: Multi–User MIMO,
	'''(3)'''		*Skizze B: Antennendiversität,
	'''(4)'''		*Skizze C: Single–User MIMO,
	~~'''(~~5~~)''' ~~		*Skizze D: Beamforming.
	~~'''(6)''' ~~
	~~'''(7)''' ~~
			'''(2)'''  Richtig sind die <u>Antworten 2, 3 und 5</u>. Diversität kann immer dann ausgenutzt werden, wenn die Übertragungsbedingungen
			*an unterschiedlichen Orten $\Rightarrow$ Raumdiversität,
			*zu unterschiedlichen Zeiten $\Rightarrow$ Zeitdiversität,
			*für unterschiedliche Frequenzen $\Rightarrow$ Frequenzdiversität


			nutzbare Unterschiede aufweisen: Die beiden anderen hier verwendeten Begriffe sind frei erfunden.

			'''(3)'''  Richtig sind die <u>Antworten 1, 4 und 5</u>. Wie im Theorieteil ausführlich beschrieben, erzielt man durch MIMO–Technik einen Diversitätsgewinn. Aus diesem ergeben sich dann indirekt auch ein besseres SNR sowie verbesserte Übertragungsqualität durch robustere Systeme. Interferenzen, egal ob zwischen Zellen oder Symbolen, können durch MIMO dagegen nicht vermindert werden.

			'''(4)'''  Bei der letzten Teilaufgabe richtig sind die <u>Antworten 1, 2 und 6</u>:
			*Durch Single–User MIMO werden höhere Datenraten für den einzelnen Nutzer erreicht.
			*Durch Multi–User MIMO können mehr gleichzeitige Nutzer versorgt werden.
			*Beamforming erhöht die Reichweite der Basisstationen.



			Der Energieverbrauch wird durch MIMO–Technologie in keinem Fall niedriger, er steigt sogar sowohl an den Basisstationen als auch am Endgerät an. Je mehr Antennen versorgt werden müssen, um so höher ist der Stromverbrauch. Aus diesem Grund gibt es momentan für Mobiltelefone noch das Limit von maximal zwei Antennen – die Batterielaufzeit wäre sonst zu kurz. An den Basisstationen fällt der höhere Stromverbrauch natürlich weniger ins Gewicht als bei der Vielzahl von Endgeräten.
			Es kann durchaus sein, dasss es durch MIMO und entsprechendes Controlling auch zu Verbesserungen hinsichtlich der Vorschläge 3, 4 und 5 kommt. Diese Verbesserungen sind dann allerdings indirekt.

	{{ML-Fuß}}		{{ML-Fuß}}

Mohamed: /* Fragebogen */

2017-11-19T11:56:43Z

Fragebogen

← Nächstältere Version		Version vom 19. November 2017, 13:56 Uhr
Zeile 31:		Zeile 31:

	<quiz display=simple>		<quiz display=simple>
	{~~Multiple-Choice Frage~~
			{Welche Skizzen stehen für welche der bei LTE eingesetzten MIMO–Methoden?
	\|type="[]"}		\|type="[]"}
	- ~~Falsch~~		+ Skizze A verdeutlicht Multi–User MIMO.
	+ ~~Richtig~~		- Skizze C verdeutlicht Multi–User MIMO.
			+ Skizze B verdeutlicht Antennendiversität.
			- Skizze D verdeutlicht Antennendiversität.

			{Welche Arten von Diversitäten gibt es allgemein?
			\|type="[]"}
			- Interferenzdiversität,
			+ Raumdiversität,
			+ Zeitdiversität,
			- Rayleigh–Diversität,
			+ Frequenzdiversität.

	{~~Input-Box Frage~~		{Welche Vorteile ergeben sich durch den Einsatz von MIMO direkt?
	\|type="{}"}		\|type="[]"}
	~~$\alpha$ = { 0~~.~~3 }~~		+ Ein Diversitätsgewinn,
			- Verminderung der Interzellinterferenzen,
			- Verminderung der Intersymbolinterferenzen,
			+ ein größeres Signal–to–Noise–Ratio (SNR),
			+ eine robustere Systemrealisierung.

			{Welche (direkten) Vorteile ergeben sich für LTE durch MIMO?
			\|type="[]"}
			+ Höhere Datenraten für einzelne Nutzer,
			+ größere Reichweiten der Basisstationen,
			- ein geringerer Energieverbrauch an den Basisstationen,
			- ein geringerer Energieverbrauch bei den Endgeräten,
			- verbessertes Quality–of–Service (QoS),
			+ eine größere Anzahl gleichzeitiger Nutzer.

	</quiz>		</quiz>

← Nächstältere Version		Version vom 1. März 2021, 16:31 Uhr
Zeile 4:		Zeile 4:

	[[Datei:P_ID2311__Z_4_2.png\|right\|frame\|Vier MIMO-Anwendungen bei LTE]]		[[Datei:P_ID2311__Z_4_2.png\|right\|frame\|Vier MIMO-Anwendungen bei LTE]]
	Eine der vielen Neuerungen von LTE ist die Verwendung von Mehrantennenkonzepten.  Bei der unter dem Namen  ''Multiple Input Multiple Output''  $\rm (MIMO)$  bekannten Technologie handelt es sich allerdings nicht um eine LTE–spezifische Entwicklung.  Beispielweise nutzt auch WLAN diese Methode.		Eine der vielen Neuerungen von LTE ist die Verwendung von Mehrantennenkonzepten.  Bei der unter dem Namen  "Multiple Input Multiple Output"  $\rm (MIMO)$  bekannten Technologie handelt es sich allerdings nicht um eine LTE–spezifische Entwicklung.  Beispielweise nutzt auch WLAN diese Methode.

	Das prinzipielle Konzept von MIMO wird in der  [[Mobile_Kommunikation/Technische_Neuerungen_von_LTE#Mehrantennensysteme\|Grafik im Theorieteil (Beispiel 2)]]  verdeutlicht.  Sowohl der Sender als auch der Empfänger sind hier mit mehreren Antennen ausgestattet.  Damit lassen sich gleichzeitig auch mehrere Datenströme übertragen.  LTE unterstützt neben  ''Single Input Single Output''  $\rm (SISO)$  auch 2x2–MIMO im Uplink und bis zu 4x4–MIMO im Downlink.		Das prinzipielle Konzept von MIMO wird in der  [[Mobile_Kommunikation/Technische_Neuerungen_von_LTE#Mehrantennensysteme\|Grafik im Theorieteil (Beispiel 2)]]  verdeutlicht.  Sowohl der Sender als auch der Empfänger sind hier mit mehreren Antennen ausgestattet.  Damit lassen sich gleichzeitig auch mehrere Datenströme übertragen.  LTE unterstützt neben  "Single Input Single Output"  $\rm (SISO)$  auch 2x2–MIMO im Uplink und bis zu 4x4–MIMO im Downlink.

	Vorteile der MIMO–Technik sind:		Vorteile der MIMO–Technik sind:
	*ein  ''Diversitätsgewinn''  und ein  ''Datenratengewinn''  bei mehreren Verbindungen,		*ein  '''Diversitätsgewinn'''  und ein  '''Datenratengewinn'''  bei mehreren Verbindungen,
	*ein  ''höheres Signal–to–Noise Ratio''  (SNR) und ein  ''höheres Peak–SNR''  bei gleicher Sendeleistung,		*ein  '''höheres Signal–to–Noise Ratio'''  (SNR) und ein  '''höheres Peak–SNR'''  bei gleicher Sendeleistung,
	*eine  ''geringere erforderliche Sendeleistung''  bei gleichen Qualitätsanforderungen, und		*eine  '''geringere erforderliche Sendeleistung'''  bei gleichen Qualitätsanforderungen, und
	*mehr Redundanz bei der Systemrealisierung und damit ein  ''robusteres System''.		*mehr Redundanz bei der Systemrealisierung und damit ein  '''robusteres System'''.


Zeile 19:		Zeile 19:
	Unter dem Namen „MIMO” werden vier verschiedene Mehrantennenverfahren mit verschiedenen Eigenschaften zusammengefasst, die in gewissen Situationen nützlich sein können:		Unter dem Namen „MIMO” werden vier verschiedene Mehrantennenverfahren mit verschiedenen Eigenschaften zusammengefasst, die in gewissen Situationen nützlich sein können:
	*Werden die weitgehend unabhängigen Kanäle eines MIMO-Systems von einem einzigen Nutzer belegt, so spricht man von  '''Single–User MIMO'''.  Dadurch erhöht sich für diesen Teilnehmer die Datenrate bei 2x2–MIMO fast um den Faktor  $2$  und bei 4x4–MIMO knapp um den Faktor  $4$.		*Werden die weitgehend unabhängigen Kanäle eines MIMO-Systems von einem einzigen Nutzer belegt, so spricht man von  '''Single–User MIMO'''.  Dadurch erhöht sich für diesen Teilnehmer die Datenrate bei 2x2–MIMO fast um den Faktor  $2$  und bei 4x4–MIMO knapp um den Faktor  $4$.
	*Bei  '''Multi–User MIMO'''  überträgt man verschiedene Datenströme zu unterschiedlichen Nutzern.  Dies ist besonders an Orten mit ~~einer hohen~~ Nachfrage nützlich, ~~wie~~ zum Beispiel an Flughäfen oder auch in Fußballstadien.  Im Mittelpunkt steht ~~also~~ nicht die maximale Datenrate für einen Empfänger, sondern die Anzahl der Endgeräte, die gleichzeitig das Netz nutzen können.		*Bei  '''Multi–User MIMO'''  überträgt man verschiedene Datenströme zu unterschiedlichen Nutzern.  Dies ist besonders an Orten mit hoher Nachfrage nützlich, zum Beispiel an Flughäfen oder auch in Fußballstadien.  Im Mittelpunkt steht nicht die maximale Datenrate für einen Empfänger, sondern die Anzahl der Endgeräte, die gleichzeitig das Netz nutzen können.
	*Von  '''Beamforming'''  spricht man dann, wenn im Falle von schlechten Übertragungsbedingungen die Sendeleistung mehrerer Antennen gebündelt und so gezielt Daten zu einem (besonders wichtigen) Teilnehmer übertragen werden, um dessen Empfangsqualität zu verbessern.		*Von  '''Beamforming'''  spricht man dann, wenn im Falle von schlechten Übertragungsbedingungen die Sendeleistung mehrerer Antennen gebündelt und so gezielt Daten zu einem (besonders wichtigen) Teilnehmer übertragen werden, um dessen Empfangsqualität zu verbessern.
	*Mit Hilfe von  '''Antennendiversität'''  erhöht man die Redundanz und gestaltet so die Übertragung robuster gegenüber Störungen.  Gibt es zum Beispiel vier Kanäle, so übertragen diese bei dieser Anwendung alle die gleiche Nachricht.  Fällt irgendwann ein Kanal aus, so sind immer noch drei Kanäle vorhanden, die die Nachricht transportieren können.		*Mit Hilfe von  '''Antennendiversität'''  erhöht man die Redundanz und gestaltet so die Übertragung robuster gegenüber Störungen.  Gibt es zum Beispiel vier Kanäle, so übertragen diese bei dieser Anwendung alle die gleiche Nachricht.  Fällt irgendwann ein Kanal aus, so sind immer noch drei Kanäle vorhanden, die die Nachricht transportieren können.
Zeile 33:		Zeile 33:
	Die Aufgabe gehört zum Kapitel  [[Mobile_Kommunikation/Technische_Neuerungen_von_LTE \|Technische Neuerungen von LTE]].		Die Aufgabe gehört zum Kapitel  [[Mobile_Kommunikation/Technische_Neuerungen_von_LTE \|Technische Neuerungen von LTE]].
	*In der nebenstehenden Grafik sind die oben aufgeführten MIMO–Anwendungen durch stark vereinfachende Schaubilder verdeutlicht.		*In der nebenstehenden Grafik sind die oben aufgeführten MIMO–Anwendungen durch stark vereinfachende Schaubilder verdeutlicht.
	*In der Teilaufgabe '''(1)''' sollen Sie die einzelnen Anwendungen den Skizzen zuordnen.		*In der Teilaufgabe  '''(1)'''  sollen Sie die einzelnen Anwendungen den Skizzen zuordnen.

← Nächstältere Version		Version vom 2. September 2020, 19:26 Uhr
Zeile 4:		Zeile 4:

	[[Datei:P_ID2311__Z_4_2.png\|right\|frame\|Vier MIMO-Anwendungen bei LTE]]		[[Datei:P_ID2311__Z_4_2.png\|right\|frame\|Vier MIMO-Anwendungen bei LTE]]
	Eine der vielen Neuerungen von LTE ist die Verwendung von Mehrantennenkonzepten. Bei der unter dem Namen  ''Multiple Input Multiple Output''  (MIMO) bekannten Technologie handelt es sich allerdings nicht um eine LTE–spezifische Entwicklung. Beispielweise nutzt auch WLAN diese Methode.		Eine der vielen Neuerungen von LTE ist die Verwendung von Mehrantennenkonzepten.  Bei der unter dem Namen  ''Multiple Input Multiple Output''  $\rm (MIMO)$  bekannten Technologie handelt es sich allerdings nicht um eine LTE–spezifische Entwicklung.  Beispielweise nutzt auch WLAN diese Methode.

	Das prinzipielle Konzept von MIMO wird in der  [[Mobile_Kommunikation/Technische_Neuerungen_von_LTE#Mehrantennensysteme\|Grafik im Theorieteil (Beispiel 2)]]  verdeutlicht. Sowohl der Sender als auch der Empfänger sind hier mit mehreren Antennen ausgestattet. Damit lassen sich gleichzeitig auch mehrere Datenströme übertragen. LTE unterstützt neben  ''Single Input Single Output''  (SISO) auch 2x2–MIMO im Uplink und bis zu 4x4–MIMO im Downlink.		Das prinzipielle Konzept von MIMO wird in der  [[Mobile_Kommunikation/Technische_Neuerungen_von_LTE#Mehrantennensysteme\|Grafik im Theorieteil (Beispiel 2)]]  verdeutlicht.  Sowohl der Sender als auch der Empfänger sind hier mit mehreren Antennen ausgestattet.  Damit lassen sich gleichzeitig auch mehrere Datenströme übertragen.  LTE unterstützt neben  ''Single Input Single Output''  $\rm (SISO)$  auch 2x2–MIMO im Uplink und bis zu 4x4–MIMO im Downlink.

	Vorteile der MIMO–Technik sind:		Vorteile der MIMO–Technik sind:
	*ein  ''Diversitätsgewinn''  und ein  ''Datenratengewinn''  bei mehreren Verbindungen,		*ein  ''Diversitätsgewinn''  und ein  ''Datenratengewinn''  bei mehreren Verbindungen,
	*ein  ''höheres Signal–to–Noise Ratio''  (SNR) und ein  ''höheres Peak–SNR''  bei gleicher Sendeleistung,		*ein  ''höheres Signal–to–Noise Ratio''  (SNR) und ein  ''höheres Peak–SNR''  bei gleicher Sendeleistung,
	*eine  ''geringere erforderliche Sendeleistung''  bei gleichen Qualitätsanforderungen, ~~oder~~		*eine  ''geringere erforderliche Sendeleistung''  bei gleichen Qualitätsanforderungen, und
	*mehr Redundanz bei der Systemrealisierung und damit ein  ''robusteres System''.		*mehr Redundanz bei der Systemrealisierung und damit ein  ''robusteres System''.


	Meist können nicht alle Vorteile gleichzeitig ausgenutzt werden. Abhängig von der Kanalbeschaffenheit kann es auch passieren, dass man nicht einmal die Wahl hat, welchen dieser Vorteile man nutzen will.		Meist können nicht alle Vorteile gleichzeitig ausgenutzt werden.  Abhängig von der Kanalbeschaffenheit kann es auch passieren, dass man nicht einmal die Wahl hat, welchen dieser Vorteile man nutzen will.

	Unter dem Namen „MIMO” werden vier verschiedene Mehrantennenverfahren mit verschiedenen Eigenschaften zusammengefasst, die in gewissen Situationen nützlich sein können:		Unter dem Namen „MIMO” werden vier verschiedene Mehrantennenverfahren mit verschiedenen Eigenschaften zusammengefasst, die in gewissen Situationen nützlich sein können:
	*Werden die weitgehend unabhängigen Kanäle eines MIMO-Systems von einem einzigen Nutzer belegt, so spricht man von  '''Single–User MIMO'''. Dadurch erhöht sich für diesen Teilnehmer die Datenrate bei 2x2–MIMO fast um den Faktor 2 und bei 4x4–MIMO knapp um den Faktor 4.		*Werden die weitgehend unabhängigen Kanäle eines MIMO-Systems von einem einzigen Nutzer belegt, so spricht man von  '''Single–User MIMO'''.  Dadurch erhöht sich für diesen Teilnehmer die Datenrate bei 2x2–MIMO fast um den Faktor  $2$  und bei 4x4–MIMO knapp um den Faktor  $4$.
	*Bei  '''Multi–User MIMO'''  überträgt man verschiedene Datenströme zu unterschiedlichen Nutzern. Dies ist besonders an Orten mit einer hohen Nachfrage nützlich, wie zum Beispiel an Flughäfen oder auch in Fußballstadien. Im Mittelpunkt steht also nicht die maximale Datenrate für einen Empfänger, sondern die Anzahl der Endgeräte, die gleichzeitig das Netz nutzen können.		*Bei  '''Multi–User MIMO'''  überträgt man verschiedene Datenströme zu unterschiedlichen Nutzern.  Dies ist besonders an Orten mit einer hohen Nachfrage nützlich, wie zum Beispiel an Flughäfen oder auch in Fußballstadien.  Im Mittelpunkt steht also nicht die maximale Datenrate für einen Empfänger, sondern die Anzahl der Endgeräte, die gleichzeitig das Netz nutzen können.
	*Von  '''Beamforming'''  spricht man dann, wenn im Falle von schlechten Übertragungsbedingungen die Sendeleistung mehrerer Antennen gebündelt und so gezielt Daten zu einem (besonders wichtigen) Teilnehmer übertragen werden, um dessen Empfangsqualität zu verbessern.		*Von  '''Beamforming'''  spricht man dann, wenn im Falle von schlechten Übertragungsbedingungen die Sendeleistung mehrerer Antennen gebündelt und so gezielt Daten zu einem (besonders wichtigen) Teilnehmer übertragen werden, um dessen Empfangsqualität zu verbessern.
	*Mit Hilfe von  '''Antennendiversität'''  erhöht man die Redundanz und gestaltet so die Übertragung robuster gegenüber Störungen. Gibt es zum Beispiel vier Kanäle, so übertragen diese bei dieser Anwendung alle die gleiche Nachricht. Fällt irgendwann ein Kanal aus, so sind immer noch drei Kanäle vorhanden, die die Nachricht transportieren können.		*Mit Hilfe von  '''Antennendiversität'''  erhöht man die Redundanz und gestaltet so die Übertragung robuster gegenüber Störungen.  Gibt es zum Beispiel vier Kanäle, so übertragen diese bei dieser Anwendung alle die gleiche Nachricht.  Fällt irgendwann ein Kanal aus, so sind immer noch drei Kanäle vorhanden, die die Nachricht transportieren können.