Aufgaben:Aufgabe 5.6Z: Einträger–und Mehrträgersystem: Unterschied zwischen den Versionen

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In dieser Aufgabe soll ein Vergleich zwischen  
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In dieser Aufgabe soll ein Vergleich erfolgen zwischen  
*einem Einträgersystem ($N = 1$) und  
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*einem Einträgersystem  $(N = 1)$  ⇒   "Single–Carrier"  $\rm (SC)$,  und  
*einem Mehrträgersystem mit $N = 32$ Trägern erfolgen. Für beide Übertragungssysteme wird jeweils eine Datenbitrate von $R_{\rm B} = 1 \ \rm Mbit/s$ gefordert.
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*einem Mehrträgersystem mit  $N = 32$  Trägern ⇒   "Multi–Carrier"  $\rm (MC)$.  
  
Die Grafik zeigt die verwendeten Signalraumzuordnungen für den Fall von ''Single–Carrier'' (SC) bzw. ''Multi–Carrier'' (MC).
 
  
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Für beide Übertragungssysteme  (siehe Grafik)  wird jeweils eine Datenbitrate von  $R_{\rm B} = 1 \ \rm Mbit/s$  gefordert.
  
''Hinweise:''
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*Die Aufgabe gehört zum  Kapitel [[Modulationsverfahren/Allgemeine_Beschreibung_von_OFDM|Allgemeine Beschreibung von OFDM]].
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*Bezug genommen wird auch auf das Kapitel    [[Modulationsverfahren/Quadratur%E2%80%93Amplitudenmodulation|Quadratur-Amplitudenmodulation]].
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*Sollte die Eingabe des Zahlenwertes „0” erforderlich sein, so geben Sie bitte „0.” ein.
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Hinweise:  
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*Die Aufgabe gehört zum  Kapitel  [[Modulationsverfahren/Allgemeine_Beschreibung_von_OFDM|Allgemeine Beschreibung von OFDM]].
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*Bezug genommen wird auch auf das Kapitel    [[Modulationsverfahren/Quadratur%E2%80%93Amplitudenmodulation|Quadratur-Amplitudenmodulation]].
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{Welches Mapping verwendet das Einträgersystem?
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{Berechnen Sie die Symboldauer $T_{\rm SC}$ des Einträgersystems.
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{Welche der folgenden Aussagen treffen zu?
 
{Welche der folgenden Aussagen treffen zu?
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- Die Impulsinterferenzen sind unabhängig von der Symboldauer $T$.
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- Die Impulsinterferenzen sind unabhängig von der Symboldauer &nbsp;$T$.
+ Die Impulsinterferenzen nehmen mit steigender Symboldauer $T$ ab.
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+ Die Impulsinterferenzen nehmen mit steigender Symboldauer &nbsp;$T$&nbsp; ab.
- Die Impulsinterferenzen nehmen mit steigender Symboldauer  $T$zu.
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- Die Impulsinterferenzen nehmen mit steigender Symboldauer  &nbsp;$T$&nbsp; zu.
  
  
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===Musterlösung===
 
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{{ML-Kopf}}
'''1.''' Aus der Grafik auf der Angabenseite erkennt man sofort, dass das Einträgersystem auf BPSK basiert  ⇒  Lösungsvorschlag 2.
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'''(1)'''&nbsp;  Aus der Grafik auf der Angabenseite erkennt man sofort,&nbsp; dass das Einträgersystem auf binärer Phasenmodulation&nbsp; $\rm (BPSK)$&nbsp; basiert  &nbsp; ⇒  &nbsp; <u>Lösungsvorschlag 2</u>.
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'''(2)'''&nbsp;  Dagegen basiert das Mehrträgersystem auf &nbsp; $\rm 16–QAM$  &nbsp; ⇒  &nbsp; <u>Lösungsvorschlag 4</u>.
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'''(3)'''&nbsp;  Allgemein gilt bei einem OFDM&ndash;System mit&nbsp; $N$ Trägern&nbsp; und&nbsp; $M$&nbsp; Signalraumpunkten für die Symboldauer:
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:$$T = N \cdot {\rm{log}_2}\hspace{0.04cm}(M) \cdot T_{\rm{B}}.$$
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*Wegen &nbsp;$R_{\rm{B}} = 1 \ \rm Mbit/s$&nbsp; ist die Bitdauer bei BPSK gleich&nbsp; $T_{\rm{B}} = 1 \ \rm &micro; s$.
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*Daraus ergibt sich für die Symboldauer des Einträgersystems mit&nbsp; $N = 1$&nbsp; und&nbsp; $M = 2$:
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:$$ T_{\rm{SC}} = 1 \cdot {\rm{log}_2}\hspace{0.04cm}(2) \cdot T_{\rm{B}}\hspace{0.15cm}\underline {= 1\,\,{\rm &micro; s}}.$$
  
'''2.'''  Dagegen basiert das Mehrträgersystem auf 16–QAM  ⇒  Lösungsvorschlag 3.
 
  
'''3.''' Allgemein gilt bei einem System mit N Trägern und M Signalraumpunkten für die Symboldauer:
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'''(4)'''&nbsp;  In gleicher Weise erhält man für das Mehrträgersystem mit&nbsp; $N = 32$&nbsp; und&nbsp; $M = 16$:
$$T = N \cdot {\rm{log}_2}\hspace{0.04cm}(M) \cdot T_{\rm{B}}.$$
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:$$T_{\rm{MC}} = 32 \cdot {\rm{log}_2}\hspace{0.04cm}(16) \cdot T_{\rm{B}}\hspace{0.15cm}\underline {= 128\,\,{\rm &micro; s}}.$$
Wegen $R_B = 1 Mbit/s$ ist die Bitdauer bei der BPSK gleich $T_B = 1 μs$. Daraus ergibt sich für die Symboldauer des Einträgersystems mit N = 1 und M = 2:
 
$$ T_{\rm{SC}} = 1 \cdot {\rm{log}_2}\hspace{0.04cm}(2) \cdot T_{\rm{B}}\hspace{0.15cm}\underline {= 1\,\,{\rm \mu s}}.$$
 
  
'''4.''' In gleicher Weise erhält man für das Mehrträgersystem mit N = 32 und M = 16:
 
$$T_{\rm{MC}} = 32 \cdot {\rm{log}_2}\hspace{0.04cm}(16) \cdot T_{\rm{B}}\hspace{0.15cm}\underline {= 128\,\,{\rm \mu s}}.$$
 
  
'''5.'''  Bei großer Symboldauer ist der relative Anteil, der vom Vorgängersymbol ins betrachtete Symbol hineinreicht und damit Impulsinterferenzen (ISI) bewirkt, kleiner als bei kleiner Symboldauer. Richtig ist demzufolge der Lösungsvorschlag 2.
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'''(5)'''&nbsp; Richtig ist der <u>Lösungsvorschlag 2</u>, weil:
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*Bei großer Symboldauer ist&nbsp; '''der relative Anteil''',&nbsp; der vom Vorgängersymbol ins betrachtete Symbol hineinreicht und damit Impulsinterferenzen (ISI) bewirkt,&nbsp; '''kleiner'''&nbsp; als bei kleiner Symboldauer.  
  
 
{{ML-Fuß}}
 
{{ML-Fuß}}

Aktuelle Version vom 10. Januar 2022, 13:07 Uhr

Zwei Signalraumbelegungen

In dieser Aufgabe soll ein Vergleich erfolgen zwischen

  • einem Einträgersystem  $(N = 1)$  ⇒   "Single–Carrier"  $\rm (SC)$,  und
  • einem Mehrträgersystem mit  $N = 32$  Trägern ⇒   "Multi–Carrier"  $\rm (MC)$.


Für beide Übertragungssysteme  (siehe Grafik)  wird jeweils eine Datenbitrate von  $R_{\rm B} = 1 \ \rm Mbit/s$  gefordert.



Hinweise:


Fragebogen

1

Welches Mapping verwendet das Einträgersystem?

ASK,
BPSK,
4-QAM
16-QAM

2

Welches Mapping verwendet das Mehrträgersystem?

ASK,
BPSK,
4-QAM,
16-QAM

3

Berechnen Sie die Symboldauer  $T_{\rm SC}$  des Einträgersystems.

$T_{\rm SC} \ = \ $

$\ \rm µ s$

4

Berechnen Sie die Symboldauer  $T_{\rm MC}$  des Mehrträgersystems.

$T_{\rm MC} \ = \ $

$\ \rm µ s$

5

Welche der folgenden Aussagen treffen zu?

Die Impulsinterferenzen sind unabhängig von der Symboldauer  $T$.
Die Impulsinterferenzen nehmen mit steigender Symboldauer  $T$  ab.
Die Impulsinterferenzen nehmen mit steigender Symboldauer  $T$  zu.


Musterlösung

(1)  Aus der Grafik auf der Angabenseite erkennt man sofort,  dass das Einträgersystem auf binärer Phasenmodulation  $\rm (BPSK)$  basiert   ⇒   Lösungsvorschlag 2.


(2)  Dagegen basiert das Mehrträgersystem auf   $\rm 16–QAM$   ⇒   Lösungsvorschlag 4.


(3)  Allgemein gilt bei einem OFDM–System mit  $N$ Trägern  und  $M$  Signalraumpunkten für die Symboldauer:

$$T = N \cdot {\rm{log}_2}\hspace{0.04cm}(M) \cdot T_{\rm{B}}.$$
  • Wegen  $R_{\rm{B}} = 1 \ \rm Mbit/s$  ist die Bitdauer bei BPSK gleich  $T_{\rm{B}} = 1 \ \rm µ s$.
  • Daraus ergibt sich für die Symboldauer des Einträgersystems mit  $N = 1$  und  $M = 2$:
$$ T_{\rm{SC}} = 1 \cdot {\rm{log}_2}\hspace{0.04cm}(2) \cdot T_{\rm{B}}\hspace{0.15cm}\underline {= 1\,\,{\rm µ s}}.$$


(4)  In gleicher Weise erhält man für das Mehrträgersystem mit  $N = 32$  und  $M = 16$:

$$T_{\rm{MC}} = 32 \cdot {\rm{log}_2}\hspace{0.04cm}(16) \cdot T_{\rm{B}}\hspace{0.15cm}\underline {= 128\,\,{\rm µ s}}.$$


(5)  Richtig ist der Lösungsvorschlag 2, weil:

  • Bei großer Symboldauer ist  der relative Anteil,  der vom Vorgängersymbol ins betrachtete Symbol hineinreicht und damit Impulsinterferenzen (ISI) bewirkt,  kleiner  als bei kleiner Symboldauer.