Mobile Kommunikation/Bitübertragungsschicht bei LTE - Versionsgeschichte

Maintenance script: Add English interlanguage link

2026-03-16T12:28:00Z

Add English interlanguage link

← Nächstältere Version		Version vom 16. März 2026, 14:28 Uhr
Zeile 272:		Zeile 272:

	{{Display}}		{{Display}}
			[[en:Mobile_Communications/Physical_Layer_for_LTE]]

Guenter am 25. September 2020 um 12:11 Uhr

2020-09-25T12:11:20Z

← Nächstältere Version		Version vom 25. September 2020, 14:11 Uhr
Zeile 240:		Zeile 240:
	[[Datei:P ID2293 LTE T 4 4 S6 v1.png\|right\|frame\|Funktionsweise des Schedulers im LTE-Uplink\|class=fit]]		[[Datei:P ID2293 LTE T 4 4 S6 v1.png\|right\|frame\|Funktionsweise des Schedulers im LTE-Uplink\|class=fit]]

	*bei gleichzeitig ausreichend guter Übertragungsqualität  $($englisch:   <i>Quality of Service</i>, ~~<br>~~$\rm QoS)$<br><br>		*bei gleichzeitig ausreichend guter Übertragungsqualität  $($englisch:   <i>Quality of Service</i>, $\rm QoS)$<br><br>

	abwägt.  Ein QoS–Kriterium ist zum Beispiel die  <i>Paketverzögerungsdauer</i>.  Der Scheduler versucht also, mit Hilfe von Algorithmen die Gesamtsituation zu optimieren.<br>		abwägt.  Ein QoS–Kriterium ist zum Beispiel die  <i>Paketverzögerungsdauer</i>.  Der Scheduler versucht also, mit Hilfe von Algorithmen die Gesamtsituation zu optimieren.<br>

Guenter am 25. September 2020 um 12:06 Uhr

2020-09-25T12:06:55Z

← Nächstältere Version		Version vom 25. September 2020, 14:06 Uhr
Zeile 249:		Zeile 249:

	{{BlaueBox\|TEXT=		{{BlaueBox\|TEXT=
	$\text{Fazit:}$  Basierend auf [SABM06]<ref name ='SABM06'>Schmidt, M.; Ahn, N.; Braun, V.; Mayer, H.P.: ''Performance of QoS and Channel-aware Packet Scheduling for LTE Downlink.'' Alcatel-Lucent, 2006. </ref>, [WGM07]<ref name ='WGM07'>Wang, X.; Giannakis, G.B.; Marques, A.G.: ''A Unified Approach to QoS – Guaranteed Scheduling or Channel-Adaptive Wireless Networks.'' Proceedings of the IEEE, Vol. 95, No. 12, Dec. 2007.</ref> und [MG08]<ref name ='MG08'></ref> ist zusammenfassend zu vermerken:		$\text{Fazit:}$  Basierend auf  [SABM06]<ref name ='SABM06'>Schmidt, M.; Ahn, N.; Braun, V.; Mayer, H.P.: ''Performance of QoS and Channel-aware Packet Scheduling for LTE Downlink.'' Alcatel-Lucent, 2006. </ref>,  [WGM07]<ref name ='WGM07'>Wang, X.; Giannakis, G.B.; Marques, A.G.: ''A Unified Approach to QoS – Guaranteed Scheduling or Channel-Adaptive Wireless Networks.'' Proceedings of the IEEE, Vol. 95, No. 12, Dec. 2007.</ref>  und  [MG08]<ref name ='MG08'></ref>  ist zusammenfassend zu vermerken:
	*Scheduler–Algorithmen sind aufgrund der vielen Optimierungskriterien, Parameter und möglichen Szenarien oft sehr kompliziert. Beim Entwurf geht man daher meist von einem optimalen System aus, bei dem jede Basisstation die Kanalübertragungsfunktionen zu jeder Zeit ausreichend genau kennt und Übertragungsverzögerungen unproblematisch sind.<br>		*Scheduler–Algorithmen sind aufgrund der vielen Optimierungskriterien, Parameter und möglichen Szenarien oft sehr kompliziert. Beim Entwurf geht man daher meist von einem optimalen System aus, bei dem jede Basisstation die Kanalübertragungsfunktionen zu jeder Zeit ausreichend genau kennt und Übertragungsverzögerungen unproblematisch sind.<br>

	*Aus diesen Randbedingungen werden mit Hilfe mathematischer Analysen verschiedene Ansätze erstellt  [WGM07]<ref name ='WGM07'></ref>, deren Effektivität allerdings nur über praktische Tests überprüft werden kann. Eine ausführliche Beschreibung solcher Tests findet sich beispielsweise in  [MG08]<ref name ='MG08'></ref>.<br>		*Aus diesen Randbedingungen werden mit Hilfe mathematischer Analysen verschiedene Ansätze erstellt  [WGM07]<ref name ='WGM07'></ref>, deren Effektivität allerdings nur über praktische Tests überprüft werden kann.  Eine ausführliche Beschreibung solcher Tests findet sich beispielsweise in  [MG08]<ref name ='MG08'></ref>.<br>

	*Prinzipiell kann die Gesamtübertragungsrate durch kanalabhängiges Scheduling (Ausnutzen von Frequenzselektivität) erhöht werden, allerdings verbunden mit großem Overhead, da Testsignale über die komplette Bandbreite gesendet werden müssen. Die Informationen sind an alle Endgeräte zu verteilen, wenn das komplette Optimierungspotential ausgenutzt werden soll.<br>		*Prinzipiell kann die Gesamtübertragungsrate durch kanalabhängiges Scheduling  (Ausnutzen von Frequenzselektivität)  erhöht werden, allerdings verbunden mit großem Overhead, da Testsignale über die komplette Bandbreite gesendet werden müssen.  Die Informationen sind an alle Endgeräte zu verteilen, wenn das komplette Optimierungspotential ausgenutzt werden soll.<br>

	*In verschiedenen Tests zeigten sich die eindeutigen und signifikanten Vorteile (Verdoppelung des Durchsatzes) von kanalbasiertem Scheduling, aber auch die zu erwartenden Verluste bei sich schneller bewegenden Nutzern. Mehr dazu in dem empfehlenswerten Dokument  [SABM06]<ref name ='SABM06'></ref>.}}<br>		*In verschiedenen Tests zeigten sich die eindeutigen und signifikanten Vorteile  (Verdoppelung des Durchsatzes)  von kanalbasiertem Scheduling, aber auch die zu erwartenden Verluste bei sich schneller bewegenden Nutzern.  Mehr dazu in dem empfehlenswerten Dokument  [SABM06]<ref name ='SABM06'></ref>.}}<br>

	Aufgrund vieler Vorteile ist Scheduling fester Bestandteil des vom 3GPP spezifizierten LTE–Release 8.<br>		Aufgrund vieler Vorteile ist Scheduling fester Bestandteil des vom 3GPP spezifizierten LTE–Release 8.<br>

Guenter am 25. September 2020 um 11:00 Uhr

2020-09-25T11:00:47Z

← Nächstältere Version		Version vom 25. September 2020, 13:00 Uhr
Zeile 238:		Zeile 238:
	*einer möglichst großen Gesamtübertragungsrate<br>		*einer möglichst großen Gesamtübertragungsrate<br>

	*bei gleichzeitig ausreichend guter Übertragungsqualität (englisch: ~~  <i>Quality of Service</i>, QoS)<br><br>~~		[[Datei:P ID2293 LTE T 4 4 S6 v1.png\|right\|frame\|Funktionsweise des Schedulers im LTE-Uplink\|class=fit]]

	~~abwägt. Ein QoS~~&~~ndash~~;~~Kriterium ist zum Beispiel die~~  <i>~~Paketverzögerungsdauer~~</i>~~. Der Scheduler versucht also~~, ~~mit Hilfe von Algorithmen die Gesamtsituation zu optimieren.~~<br>		*bei gleichzeitig ausreichend guter Übertragungsqualität  $($englisch:   <i>Quality of Service</i>, <br>$\rm QoS)$<br><br>

	~~Scheduling ist notwendig, um eine faire Ressourcenverteilung zu gewährleisten~~. Ein ~~konkretes~~ Beispiel ~~ist~~, ~~dass einem Nutzer, der momentan zwar einen schlechten Kanal und damit eine geringe Effizienz besitzt, trotzdem ausreichend viele Ressourcen zugeordnet werden müssen, da sonst~~ die ~~angestrebte (und ihm garantierte) Übertragungsqualität nicht eingehalten werden kann~~.<br>		abwägt.  Ein QoS–Kriterium ist zum Beispiel die  <i>Paketverzögerungsdauer</i>.  Der Scheduler versucht also, mit Hilfe von Algorithmen die Gesamtsituation zu optimieren.<br>

	Der Scheduler kontrolliert dazu einerseits die Auswahl des Modulationsverfahrens und andererseits das Subcarrier–Mapping. Die Funktionsweise des Schedulers wird anhand der ~~folgenden~~ Grafik für den Uplink verdeutlicht. Für den Downlink gelten ähnliche Aussagen.<br>		Scheduling ist notwendig, um eine faire Ressourcenverteilung zu gewährleisten.  Ein konkretes Beispiel ist, dass einem Nutzer, der momentan zwar einen schlechten Kanal und damit eine geringe Effizienz besitzt, trotzdem ausreichend viele Ressourcen zugeordnet werden müssen, da sonst die angestrebte (und ihm garantierte) Übertragungsqualität nicht eingehalten werden kann.<br>
			<br clear=all>
	~~[[Datei:P ID2293 LTE T 4 4 S6 v1.png\|center\|frame\|Funktionsweise des Schedulers im LTE-Uplink\|class=fit]]~~		Der Scheduler kontrolliert dazu einerseits die Auswahl des Modulationsverfahrens und andererseits das Subcarrier–Mapping.  Die Funktionsweise des Schedulers wird anhand der obigen Grafik für den Uplink verdeutlicht.  Für den Downlink gelten ähnliche Aussagen.<br>

	{{BlaueBox\|TEXT=		{{BlaueBox\|TEXT=

Guenter am 24. September 2020 um 12:32 Uhr

2020-09-24T12:32:17Z

Änderungen zeigen

Guenter am 23. September 2020 um 17:04 Uhr

2020-09-23T17:04:57Z

Guenter am 23. September 2020 um 16:42 Uhr

2020-09-23T16:42:50Z

Änderungen zeigen

Guenter am 30. April 2019 um 15:12 Uhr

2019-04-30T15:12:36Z

← Nächstältere Version		Version vom 30. April 2019, 17:12 Uhr
Zeile 223:		Zeile 223:
	[[Datei:P ID2292 LTE T 4 4 S5c v2.png\|left\|frame\|Durchsatz in Abhängigkeit des SNR\|class=fit]]		[[Datei:P ID2292 LTE T 4 4 S5c v2.png\|left\|frame\|Durchsatz in Abhängigkeit des SNR\|class=fit]]
	<br><br><br><br><br>		<br><br><br><br><br>
	Die linke Grafik aus [MG08]<ref name='MG08'>Myung, H.; Goodman, D.: ''Single Carrier FDMA – A New Air Interface for Long Term Evolution.''. West Sussex: John Wiley & Sons, 2008.</ref> gibt folgenden Sachverhalt wieder:		Die linke Grafik aus [MG08]<ref name='MG08'>Myung, H.; Goodman, D.: ''Single Carrier FDMA – A New Air Interface for Long Term Evolution''. West Sussex: John Wiley & Sons, 2008.</ref> gibt folgenden Sachverhalt wieder:
	*Mit 4–QAM bzw. QPSK (zwei bit/Symbol) erreicht man im LTE–Uplink bei den in  [MG08]  getroffenen Annahmen einen Durchsatz (englisch:   <i>Throughput</i> ) von knapp einem Mbit/s.<br>		*Mit 4–QAM bzw. QPSK (zwei bit/Symbol) erreicht man im LTE–Uplink bei den in  [MG08]  getroffenen Annahmen einen Durchsatz (englisch:   <i>Throughput</i> ) von knapp einem Mbit/s.<br>

Guenter am 30. April 2019 um 15:11 Uhr

2019-04-30T15:11:05Z

← Nächstältere Version		Version vom 30. April 2019, 17:11 Uhr
Zeile 243:		Zeile 243:
	*einer möglichst großen Gesamtübertragungsrate<br>		*einer möglichst großen Gesamtübertragungsrate<br>

	*bei gleichzeitig ausreichend guter Übertragungsqualität (englisch: <i>Quality of Service</i>, QoS)<br><br>		*bei gleichzeitig ausreichend guter Übertragungsqualität (englisch:   <i>Quality of Service</i>, QoS)<br><br>

	abwägt. Ein QoS–Kriterium ist zum Beispiel die <i>Paketverzögerungsdauer</i>. Der Scheduler versucht also, mit Hilfe von Algorithmen die Gesamtsituation zu optimieren.<br>		abwägt. Ein QoS–Kriterium ist zum Beispiel die  <i>Paketverzögerungsdauer</i>. Der Scheduler versucht also, mit Hilfe von Algorithmen die Gesamtsituation zu optimieren.<br>

	Scheduling ist notwendig, um eine faire Ressourcenverteilung zu gewährleisten. Ein konkretes Beispiel ist, dass einem Nutzer, der momentan zwar einen schlechten Kanal und damit eine geringe Effizienz besitzt, trotzdem ausreichend viele Ressourcen zugeordnet werden müssen, da sonst die angestrebte (und ihm garantierte) Übertragungsqualität nicht eingehalten werden kann.<br>		Scheduling ist notwendig, um eine faire Ressourcenverteilung zu gewährleisten. Ein konkretes Beispiel ist, dass einem Nutzer, der momentan zwar einen schlechten Kanal und damit eine geringe Effizienz besitzt, trotzdem ausreichend viele Ressourcen zugeordnet werden müssen, da sonst die angestrebte (und ihm garantierte) Übertragungsqualität nicht eingehalten werden kann.<br>
Zeile 257:		Zeile 257:
	*Scheduler–Algorithmen sind aufgrund der vielen Optimierungskriterien, Parameter und möglichen Szenarien oft sehr kompliziert. Beim Entwurf geht man daher meist von einem optimalen System aus, bei dem jede Basisstation die Kanalübertragungsfunktionen zu jeder Zeit ausreichend genau kennt und Übertragungsverzögerungen unproblematisch sind.<br>		*Scheduler–Algorithmen sind aufgrund der vielen Optimierungskriterien, Parameter und möglichen Szenarien oft sehr kompliziert. Beim Entwurf geht man daher meist von einem optimalen System aus, bei dem jede Basisstation die Kanalübertragungsfunktionen zu jeder Zeit ausreichend genau kennt und Übertragungsverzögerungen unproblematisch sind.<br>

	*Aus diesen Randbedingungen werden mit Hilfe mathematischer Analysen verschiedene Ansätze erstellt [WGM07]<ref name ='WGM07'></ref>, deren Effektivität allerdings nur über praktische Tests überprüft werden kann. Eine ausführliche Beschreibung solcher Tests findet sich beispielsweise in [MG08]<ref name ='MG08'></ref>.<br>		*Aus diesen Randbedingungen werden mit Hilfe mathematischer Analysen verschiedene Ansätze erstellt  [WGM07]<ref name ='WGM07'></ref>, deren Effektivität allerdings nur über praktische Tests überprüft werden kann. Eine ausführliche Beschreibung solcher Tests findet sich beispielsweise in  [MG08]<ref name ='MG08'></ref>.<br>

	*Prinzipiell kann die Gesamtübertragungsrate durch kanalabhängiges Scheduling (Ausnutzen von Frequenzselektivität) erhöht werden, allerdings verbunden mit großem Overhead, da Testsignale über die komplette Bandbreite gesendet werden müssen. Die Informationen sind an alle Endgeräte zu verteilen, wenn das komplette Optimierungspotential ausgenutzt werden soll.<br>		*Prinzipiell kann die Gesamtübertragungsrate durch kanalabhängiges Scheduling (Ausnutzen von Frequenzselektivität) erhöht werden, allerdings verbunden mit großem Overhead, da Testsignale über die komplette Bandbreite gesendet werden müssen. Die Informationen sind an alle Endgeräte zu verteilen, wenn das komplette Optimierungspotential ausgenutzt werden soll.<br>

	*In verschiedenen Tests zeigten sich die eindeutigen und signifikanten Vorteile (Verdoppelung des Durchsatzes) von kanalbasiertem Scheduling, aber auch die zu erwartenden Verluste bei sich schneller bewegenden Nutzern. Mehr dazu in dem empfehlenswerten Dokument [SABM06]<ref name ='SABM06'></ref>.}}<br>		*In verschiedenen Tests zeigten sich die eindeutigen und signifikanten Vorteile (Verdoppelung des Durchsatzes) von kanalbasiertem Scheduling, aber auch die zu erwartenden Verluste bei sich schneller bewegenden Nutzern. Mehr dazu in dem empfehlenswerten Dokument  [SABM06]<ref name ='SABM06'></ref>.}}<br>

	Aufgrund vieler Vorteile ist Scheduling fester Bestandteil des vom 3GPP spezifizierten LTE–Release 8.<br>		Aufgrund vieler Vorteile ist Scheduling fester Bestandteil des vom 3GPP spezifizierten LTE–Release 8.<br>

Guenter am 30. April 2019 um 15:00 Uhr

2019-04-30T15:00:22Z

← Nächstältere Version		Version vom 23. September 2020, 19:04 Uhr
Zeile 87:		Zeile 87:
	== Physikalische Kanäle im Downlink==		== Physikalische Kanäle im Downlink==
	<br>		<br>
	Im Gegensatz zum Uplink verwendet LTE im Downlink – also bei der Übertragung von der Basisstation zum Endgerät – das Vielfachzugriffsverfahren  [[Mobile_Kommunikation/Die_Anwendung_von_OFDMA_und_SC-FDMA_in_LTE#Unterschiede_zwischen_OFDMA_und_SC.E2.80.93FDMA\|OFDMA]]. Entsprechend wurden vom 3GPP–Konsortium hierfür folgende physikalische Kanäle spezifiziert:		Im Gegensatz zum Uplink verwendet LTE im Downlink – also bei der Übertragung von der Basisstation zum Endgerät – das Vielfachzugriffsverfahren  [[Mobile_Kommunikation/Die_Anwendung_von_OFDMA_und_SC-FDMA_in_LTE#Unterschiede_zwischen_OFDMA_und_SC.E2.80.93FDMA\|$\rm OFDMA$]].  Entsprechend wurden vom 3GPP–Konsortium hierfür folgende physikalische Kanäle spezifiziert:
	*<i>Physical Downlink Shared Channel</i>  (PDSCH),<br>		*<i>Physical Downlink Shared Channel</i>  $\rm (PDSCH)$,<br>

	*<i>Physical Downlink Control Channel</i>  (PDCCH),<br>		*<i>Physical Downlink Control Channel</i>  $\rm (PDCCH)$,<br>

	*<i>Physical Control Format Indicator Channel</i>  (PCFICH),<br>		*<i>Physical Control Format Indicator Channel</i>  $\rm (PCFICH)$,<br>

	*<i>Physical Hybrid ARQ Indicator Channel</i>  (PHICH),<br>		*<i>Physical Hybrid ARQ Indicator Channel</i>  $\rm (PHICH)$,<br>

	*<i>Physical Broadcast Channel</i>  (PBCH),<br>		*<i>Physical Broadcast Channel</i>  $\rm (PBCH)$,<br>

	*<i>Physical Multicast Channel</i>  (PMCH).<br><br>		*<i>Physical Multicast Channel</i>  $\rm (PMCH)$.<br><br>

	Die Nutzdaten werden über den  ~~'''~~PDSCH~~'''~~  übertragen. Die Ressourcenzuweisung geschieht sowohl im Zeitbereich (mit einer Auflösung von einer Millisekunde) als auch im Frequenzbereich (Auflösung:  180 kHz). Aufgrund der Verwendung von OFDMA als Übertragungsverfahren hängt die individuelle Geschwindigkeit eines jeden Nutzers von der Anzahl der zugewiesenen Ressourcenblöcke (à 180 kHz) ab. Ein <i>eNodeB</i> vergibt die Ressourcen bezogen auf die Kanalqualität jedes einzelnen Nutzers.<br>		Die Nutzdaten werden über den  $\rm PDSCH$  übertragen.  Die Ressourcenzuweisung geschieht sowohl im Zeitbereich  $($mit einer Auflösung von einer Millisekunde$)$  als auch im Frequenzbereich  $($Auflösung:  $\text{180 kHz)}$.  Aufgrund der Verwendung von OFDMA als Übertragungsverfahren hängt die individuelle Geschwindigkeit eines jeden Nutzers von der Anzahl der zugewiesenen Ressourcenblöcke  $($à $\text{180 kHz)}$  ab.  Ein <i>eNodeB</i> vergibt die Ressourcen bezogen auf die Kanalqualität jedes einzelnen Nutzers.<br>

	Im  ~~'''~~PDCCH~~'''~~  sind alle Informationen bezüglich der Zuweisung von Ressourcenblöcken bzw. Bandbreite sowohl für den Uplink als auch für den Downlink enthalten. Ein Endgerät erhält dadurch Informationen, wie viele Ressourcen zur Verfügung stehen.<br>		Im  $\rm PDCCH$  sind alle Informationen bezüglich der Zuweisung von Ressourcenblöcken bzw. Bandbreite sowohl für den Uplink als auch für den Downlink enthalten.  Ein Endgerät erhält dadurch Informationen, wie viele Ressourcen zur Verfügung stehen.<br>

	[[Datei:P ID2287 LTE T 4 4 S3a v2.png\|right\|frame\|Aufteilung zwischen PDCCH und PDSCH im LTE-Downlink]]		[[Datei:P ID2287 LTE T 4 4 S3a v2.png\|right\|frame\|Aufteilung zwischen PDCCH und PDSCH im LTE-Downlink]]
	Die Grafik zeigt beispielhaft die Aufteilung zwischen den Kanälen PDCCH und PDSCH:		Die rechte Grafik zeigt beispielhaft die Aufteilung zwischen den Kanälen PDCCH und PDSCH:
	*Der PDCCH kann pro Subframe bis zu vier Symbole belegen (in der Grafik: zwei).<br>		*Der PDCCH kann pro Subframe bis zu vier Symbole belegen (in der Grafik: zwei).<br>
	*Somit verbleiben für die Nutzdaten (also für den Kanal PDSCH) zwölf Zeitschlitze.		*Somit verbleiben für die Nutzdaten (also für den Kanal PDSCH) zwölf Zeitschlitze.


	Über den Kanal  ~~'''~~PCFICH~~'''~~  wird dem Endgerät mitgeteilt, wie viele Symbole den Kontrollinformationen des PDCCH zuzuordnen sind. Sinn dieser dynamischen Aufteilung zwischen Kontroll– und Nutzdaten ist folgender:		Über den Kanal  $\rm PCFICH$  wird dem Endgerät mitgeteilt, wie viele Symbole den Kontrollinformationen des PDCCH zuzuordnen sind.  Sinn dieser dynamischen Aufteilung zwischen Kontroll– und Nutzdaten ist folgender:
	*Einerseits können auf diese Weise viele Nutzer mit jeweils nur geringer Datenrate unterstützt werden. Dieses Szenario benötigt eine größere Abstimmung, das heißt, in diesem Fall müsste der PDCCH drei oder vier Symbole umfassen.<br>		*Einerseits können auf diese Weise viele Nutzer mit jeweils nur geringer Datenrate unterstützt werden.  Dieses Szenario benötigt eine größere Abstimmung, das heißt, in diesem Fall müsste der PDCCH drei oder vier Symbole umfassen.<br>

	*Andererseits kann man den durch PDCCH bedingten Overhead reduzieren, indem bei nur wenigen gleichzeitigen Nutzern diesen eine hohe Datenrate zugewiesen wird.		*Andererseits kann man den durch PDCCH bedingten Overhead reduzieren, indem bei nur wenigen gleichzeitigen Nutzern diesen eine hohe Datenrate zugewiesen wird.
Zeile 117:		Zeile 117:

	[[Datei:P ID2288 LTE T 4 4 S3b v1.png\|left\|frame\|Verteilung der Referenzsymbole im Downlink\|class=fit]]		[[Datei:P ID2288 LTE T 4 4 S3b v1.png\|left\|frame\|Verteilung der Referenzsymbole im Downlink\|class=fit]]
	<br><br><br><br><br><br><br>		<br><br><br><br><br><br><br><br>
	Über den PDCCH hinaus werden auch im Downlink Referenzsymbole benötigt, um die Kanalqualität zu schätzen und den  <i>Channel Quality Indicator</i>  (CQI)  zu berechnen. Diese Referenzsymbole sind auf die Unterträger (verschiedene Frequenzen) bzw. Symbole (unterschiedliche Zeiten) verteilt, wie die nebenstehende Grafik zeigt.		Über den PDCCH hinaus werden auch im Downlink Referenzsymbole benötigt, um die Kanalqualität zu schätzen und den  <i>Channel Quality Indicator</i>  $\rm (CQI)$  zu berechnen.  Diese Referenzsymbole sind auf die Unterträger (verschiedene Frequenzen) bzw. Symbole (unterschiedliche Zeiten) verteilt, wie die nebenstehende Grafik zeigt.
	<br clear=all>		<br clear=all>
	Zu den anderen physikalischen Kanäle des LTE–Downlinks ist anzumerken:		Zu den anderen physikalischen Kanäle des LTE–Downlinks ist anzumerken:
	*Die einzige Aufgabe des Downlink–Kanals  ~~'''~~PHICH~~'''~~  (<i>Physical Hybrid ARQ Indicator Channel</i> ) ist es zu signalisieren, ob ein im Uplink verschicktes Paket angekommen ist.<br>		*Die einzige Aufgabe des Downlink–Kanals  $\rm PHICH$  (<i>Physical Hybrid ARQ Indicator Channel</i> ) ist es zu signalisieren, ob ein im Uplink verschicktes Paket angekommen ist.<br>

	*Über den Broadcast–Kanal  ~~'''~~PBCH~~'''~~  (<i>Physical Broadcast Channel</i> ) versenden die Basisstationen ungefähr alle 40 Millisekunden an alle mobilen Endgeräte in der Funkzelle Systeminformationen mit Betriebsparameter sowie Synchronisationssignale, die zur Anmeldung im Netz benötigt werden.<br>		*Über den Broadcast–Kanal  $\rm PBCH$  (<i>Physical Broadcast Channel</i> ) versenden die Basisstationen ungefähr alle 40 Millisekunden an alle mobilen Endgeräte in der Funkzelle Systeminformationen mit Betriebsparameter sowie Synchronisationssignale, die zur Anmeldung im Netz benötigt werden.<br>

	*Einen ähnlichen Zweck hat der Multicast–Kanal  ~~'''~~PMCH~~'''~~  (<i>Physical Multicast Channel</i> ), worüber Informationen für sogenannte Multicast–Übertragungen – zu mehreren Empfängern gleichzeitig – gesendet werden. Es kann sich dabei zum Beispiel um das in einem zukünftigen Release geplanten mobilen Fernsehen via LTE oder um Ähnliches handeln.<br>		*Einen ähnlichen Zweck hat der Multicast–Kanal  $\rm PMCH$  (<i>Physical Multicast Channel</i> ), worüber Informationen für sogenannte Multicast–Übertragungen – zu mehreren Empfängern gleichzeitig – gesendet werden.  Es kann sich dabei zum Beispiel um das in einem zukünftigen Release geplanten mobilen Fernsehen via LTE oder um Ähnliches handeln.<br>

	== Abläufe in der physikalischen Ebene==		== Abläufe in der physikalischen Ebene==

← Nächstältere Version		Version vom 30. April 2019, 17:00 Uhr
Zeile 171:		Zeile 171:
	== Hybrid Adaptive Repeat and Request ==		== Hybrid Adaptive Repeat and Request ==
	<br>		<br>
	Jedes Kommunikationssystem benötigt zur Sicherstellung einer ausreichenden Übertragungsqualität ein Schema zur erneuten Übertragung verloren gegangener Daten aufgrund ~~auftretender~~ Übertragungsfehler. In LTE wurde hierfür <i>Hybrid Adaptive Repeat and Request</i> (HARQ) spezifiziert. Dieses Verfahren wird auch bei [[Beispiele_von_Nachrichtensystemen/Weiterentwicklungen_von_UMTS#HARQ.E2.80.93Verfahren_und_Node_B_Scheduling\| UMTS]] in ähnlicher Form eingesetzt.<br>		Jedes Kommunikationssystem benötigt zur Sicherstellung einer ausreichenden Übertragungsqualität ein Schema zur erneuten Übertragung verloren gegangener Daten aufgrund aufgetretener Übertragungsfehler. In LTE wurde hierfür  <i>Hybrid Adaptive Repeat and Request</i>  (HARQ)  spezifiziert. Dieses Verfahren wird auch bei  [[Beispiele_von_Nachrichtensystemen/Weiterentwicklungen_von_UMTS#HARQ.E2.80.93Verfahren_und_Node_B_Scheduling\| UMTS]]  in ähnlicher Form eingesetzt.<br>

	Der auf der <i>Stop–and–wait</i>–Technik basierende Ablauf ist Folgender:		Der auf der  <i>Stop–and–wait</i>–Technik basierende Ablauf ist Folgender:
	*Nachdem ein Endgerät ein Paket von der Basisstation erhalten hat, wird es decodiert und es wird ein Feedback über den [[Mobile_Kommunikation/Bit%C3%BCbertragungsschicht_bei_LTE#Physikalische_Kan.C3.A4le_im_Uplink_.281.29\| PUCCH]] gesendet.<br>		*Nachdem ein Endgerät ein Paket von der Basisstation erhalten hat, wird es decodiert und es wird ein Feedback über den  [[Mobile_Kommunikation/Bit%C3%BCbertragungsschicht_bei_LTE#Physikalische_Kan.C3.A4le_im_Uplink_.281.29\| PUCCH]]  gesendet.<br>

	*Im Falle einer fehlgeschlagenen Übertragung (&bdquo;NACK”) wird das Paket erneut gesendet. Erst wenn die Übertragung erfolgreich war (Feedback: &bdquo;ACK”), wird das nächste Paket verschickt.<br><br>		*Im Falle einer fehlgeschlagenen Übertragung (&bdquo;NACK”) wird das Paket erneut gesendet. Erst wenn die Übertragung erfolgreich war (Feedback:  &bdquo;ACK”), wird das nächste Paket verschickt.<br><br>

	Um trotz der Stop–and–wait–Prozedur eine kontinuierliche Datenübertragung zu gewährleisten, benötigt LTE mehrere gleichzeitige HARQ–Prozesse. In LTE werden sowohl im Uplink als auch im Downlink jeweils acht parallele Prozesse verwendet.<br>		Um trotz der Stop–and–wait–Prozedur eine kontinuierliche Datenübertragung zu gewährleisten, benötigt LTE mehrere gleichzeitige HARQ–Prozesse. In LTE werden sowohl im Uplink als auch im Downlink jeweils acht parallele Prozesse verwendet.<br>

	{{GraueBox\|TEXT=		{{GraueBox\|TEXT=
	$\text{Beispiel 2:}$  Die Grafik verdeutlicht die Funktionsweise bei acht gleichzeitigen HARQ–Prozessen: Der erste Prozess scheitert in diesem Beispiel im ersten Versuch bei der Übertragung von Paket 1. Der Empfänger teilt dieses &bdquo;Fail” dem Sender durch ein &bdquo;NACK” mit. Dagegen ist der zweite parallel ablaufende Prozess mit seinem ersten Paket erfolgreich: &bdquo;Pass”.<br>		$\text{Beispiel 2:}$  Die Grafik verdeutlicht die Funktionsweise bei acht gleichzeitigen HARQ–Prozessen:

	~~[[Datei:P ID2289 LTE T 4 4 S4a v4.png\|center\|frame\|HARQ in LTE mit acht gleichzeitigen Prozessen\|class=fit]]~~

			[[Datei:P ID2289 LTE T 4 4 S4a v4.png\|center\|frame\|HARQ in LTE mit acht gleichzeitigen Prozessen\|class=fit]]
			*Der erste Prozess scheitert in diesem Beispiel im ersten Versuch bei der Übertragung von Paket 1.
			*Der Empfänger teilt dieses &bdquo;Fail” dem Sender durch ein &bdquo;NACK” mit.
			*Dagegen ist der zweite parallel ablaufende Prozess mit seinem ersten Paket erfolgreich:   &bdquo;Pass”.<br>
	*Im nächsten Schritt (also nachdem die anderen sieben HARQ–Prozesse gesendet haben) sendet der erste HARQ aufgrund der Quittierung &bdquo;NACK” sein zuletzt verschicktes Paket nochmals.<br>		*Im nächsten Schritt (also nachdem die anderen sieben HARQ–Prozesse gesendet haben) sendet der erste HARQ aufgrund der Quittierung &bdquo;NACK” sein zuletzt verschicktes Paket nochmals.<br>

Zeile 193:		Zeile 195:
	== Modulation bei LTE ==		== Modulation bei LTE ==
	<br>		<br>
	LTE verwendet das Modulationsverfahren [[Modulationsverfahren/Quadratur%E2%80%93Amplitudenmodulation#Allgemeine_Beschreibung_und_Signalraumzuordnung_.281.29\| Quadratur–Amplitudenmodulation]] (englisch: <i>Quadrature Amplitude Modulation</i>, QAM). Dabei stehen sowohl im Uplink als auch im Downlink verschiedene Varianten zur Verfügung, nämlich		LTE verwendet das Modulationsverfahren  [[Modulationsverfahren/Quadratur%E2%80%93Amplitudenmodulation#Allgemeine_Beschreibung_und_Signalraumzuordnung_.281.29\| Quadratur–Amplitudenmodulation]]  (englisch:   <i>Quadrature Amplitude Modulation</i>, QAM). Dabei stehen sowohl im Uplink als auch im Downlink verschiedene Varianten zur Verfügung, nämlich

	*4–QAM (identisch mit QPSK)  ⇒  2 bit pro Symbol,<br>		*4–QAM (identisch mit QPSK)  ⇒  2 bit pro Symbol,<br>
Zeile 208:		Zeile 210:
	[[Datei:P ID2290 LTE T 4 4 S5a v2.png\|center\|frame\|Mögliche QAM-Signalraumkonstellationen in LTE\|class=fit]]		[[Datei:P ID2290 LTE T 4 4 S5a v2.png\|center\|frame\|Mögliche QAM-Signalraumkonstellationen in LTE\|class=fit]]

	Je nach Umgebungsbeschaffenheit ~~bzw. je nach~~ Entfernung zur Basisstation wählt der [[Mobile_Kommunikation/Bitübertragungsschicht_bei_LTE#Scheduling_bei_LTE\|Scheduler]] das passende QAM–Verfahren (siehe Grafik):		Je nach Umgebungsbeschaffenheit und Entfernung zur Basisstation wählt der  [[Mobile_Kommunikation/Bitübertragungsschicht_bei_LTE#Scheduling_bei_LTE\|Scheduler]]  das passende QAM–Verfahren (siehe Grafik):
	[[Datei:P ID2291 LTE T 4 4 S5b v1.png\|right\|frame\|Modulationsverfahren, je nach Abstand von der Basisstation]]		[[Datei:P ID2291 LTE T 4 4 S5b v1.png\|right\|frame\|Modulationsverfahren, je nach Abstand von der Basisstation]]
	*64–QAM ermöglicht die besten Datenraten, ist aber auch am anfälligsten gegenüber Übertragungsstörungen und wird daher nur in der Nähe der Basisstationen verwendet.<br>		*64–QAM ermöglicht die besten Datenraten, ist aber auch am anfälligsten gegenüber Übertragungsstörungen und wird daher nur in der Nähe der Basisstationen verwendet.<br>
Zeile 214:		Zeile 216:
	*Je schwächer die Verbindung ist, desto einfacher muss das Modulationsverfahren sein, desto geringer wird aber auch die spektrale Effizienz (in bit/s pro Hertz).<br>		*Je schwächer die Verbindung ist, desto einfacher muss das Modulationsverfahren sein, desto geringer wird aber auch die spektrale Effizienz (in bit/s pro Hertz).<br>

	*Sehr robust ist 4–QAM mit nur zwei ~~Bit~~ pro Symbol (je eines für Real– und Imaginärteil). Diese kann man auch noch für deutlich größere Entfernungen anwenden als beispielsweise 16–QAM.<br>		*Sehr robust ist 4–QAM mit nur zwei bit pro Symbol (je eines für Real– und Imaginärteil). Diese kann man auch noch für deutlich größere Entfernungen anwenden als beispielsweise 16–QAM.<br>

	*Aufgrund der genau gleichen Signalraumkonstellation bezeichnet man die 4–QAM häufig auch als <i>Quaternary Phase Shift Keying</i> (QPSK). Die vier Signalraumpunkte sind zum einen quadratisch angeordnet (QAM–Prinzip). Sie liegen aber auch auf einem Kreis (Kennzeichen der PSK).<br>		*Aufgrund der genau gleichen Signalraumkonstellation bezeichnet man die 4–QAM häufig auch als  <i>Quaternary Phase Shift Keying</i>  (QPSK). Die vier Signalraumpunkte sind zum einen quadratisch angeordnet (QAM–Prinzip). Sie liegen aber auch auf einem Kreis (Kennzeichen der PSK).<br>


	[[Datei:P ID2292 LTE T 4 4 S5c v2.png\|left\|frame\|Durchsatz in Abhängigkeit des SNR\|class=fit]]		[[Datei:P ID2292 LTE T 4 4 S5c v2.png\|left\|frame\|Durchsatz in Abhängigkeit des SNR\|class=fit]]
	~~<br><br>~~<br><br><br><br><br>		<br><br><br><br><br>
	Die linke Grafik aus [MG08]<ref name='MG08'>Myung, H.; Goodman, D.: ''Single Carrier FDMA – A New Air Interface for Long Term Evolution.''. West Sussex: John Wiley & Sons, 2008.</ref> gibt folgenden Sachverhalt wieder:		Die linke Grafik aus [MG08]<ref name='MG08'>Myung, H.; Goodman, D.: ''Single Carrier FDMA – A New Air Interface for Long Term Evolution.''. West Sussex: John Wiley & Sons, 2008.</ref> gibt folgenden Sachverhalt wieder:
	*Mit 4–QAM bzw. QPSK (zwei bit/Symbol) erreicht man im LTE–Uplink bei den in [MG08] getroffenen Annahmen einen Durchsatz (englisch: <i>Throughput</i> ) von knapp einem Mbit/s.<br>		*Mit 4–QAM bzw. QPSK (zwei bit/Symbol) erreicht man im LTE–Uplink bei den in  [MG08]  getroffenen Annahmen einen Durchsatz (englisch:   <i>Throughput</i> ) von knapp einem Mbit/s.<br>

	*Erst ab einer gewissen Signalstärke (englisch: <i>Signal–to–Noise Ratio</i>, SNR) verwendet man eine höherstufige QAM, zum Beispiel 16–QAM (4 bit/Symbol) oder 64–QAM (8 bit/Symbol).<br>		*Erst ab einer gewissen Signalstärke (englisch:   <i>Signal–to–Noise Ratio</i>, SNR) verwendet man eine höherstufige QAM, zum Beispiel 16–QAM (4 bit/Symbol) oder 64–QAM (8 bit/Symbol).<br>

	*Ist das SNR hinreichend groß, so werden mit zunehmender Stufenzahl um so bessere Ergebnisse hinsichtlich des Datendurchsatzes erzielt.		*Ist das SNR hinreichend groß, so werden mit zunehmender Stufenzahl um so bessere Ergebnisse hinsichtlich des Datendurchsatzes erzielt.
			<br clear=all>

	Anzumerken ist, dass in den Kontrollkanälen stets die niederratige QPSK (4–QAM) verwendet wird, da diese Informationen		Anzumerken ist, dass in den Kontrollkanälen stets die niederratige QPSK (4–QAM) verwendet wird, da diese Informationen
	*einerseits auf Grund ihrer geringen Größe keine hohen Datenraten benötigen, und<br>		*einerseits auf Grund ihrer geringen Größe keine hohen Datenraten benötigen, und<br>
Zeile 234:		Zeile 235:
	*andererseits auf Grund ihrer Wichtigkeit (nahezu) fehlerfrei empfangen werden sollten.<br><br>		*andererseits auf Grund ihrer Wichtigkeit (nahezu) fehlerfrei empfangen werden sollten.<br><br>

	Eine Ausnahme bildet der Kanal [[Mobile_Kommunikation/Bit%C3%BCbertragungsschicht_bei_LTE#Physikalische_Kan.C3.A4le_im_Uplink\| PUSCH]] im Uplink, der sowohl Nutz– als auch Kontrolldaten überträgt. Aus diesem Grund wird hier für beide Signale die gleiche Modulationsart verwendet.		Eine Ausnahme bildet der Kanal  [[Mobile_Kommunikation/Bit%C3%BCbertragungsschicht_bei_LTE#Physikalische_Kan.C3.A4le_im_Uplink\| PUSCH]]  im Uplink, der sowohl Nutz– als auch Kontrolldaten überträgt. Aus diesem Grund wird hier für beide Signale die gleiche Modulationsart verwendet.
	<br clear=all>		<br clear=all>