Exercises:Exercise 4.3: Subcarrier Mapping: Unterschied zwischen den Versionen

Aus LNTwww
Wechseln zu:Navigation, Suche
(Die Seite wurde neu angelegt: „ {{quiz-Header|Buchseite=Mobile Kommunikation/Die Anwendung von OFDMA und SC-FDMA in LTE }} Datei:P_ID3160__Mob_A_4_3_v1.png|right|frame|Zwei SC–FDMA&nd…“)
 
 
Zeile 5: Zeile 5:
  
  
[[Datei:P_ID3160__Mob_A_4_3_v1.png|right|frame|Zwei SC–FDMA–Anordnungen]]
+
[[Datei:EN_Mob_A_4_3.png|right|frame|Zwei SC–FDMA–Anordnungen]]
 
Die Grafik zeigt zwei Übertragungsschemata, die im Zusammenhang mit  ''Long Term Evolution''  (LTE) eine Rolle spielen. Diese Blockschaltbilder werden hier neutral als „Anordnung  $\rm A$” bzw. „Anordnung  $\rm B$” bezeichnet.
 
Die Grafik zeigt zwei Übertragungsschemata, die im Zusammenhang mit  ''Long Term Evolution''  (LTE) eine Rolle spielen. Diese Blockschaltbilder werden hier neutral als „Anordnung  $\rm A$” bzw. „Anordnung  $\rm B$” bezeichnet.
 
* Mit den hellgrauen Blöcken ist der Übergang vom Zeit– in den Frequenzbereich dargestellt.
 
* Mit den hellgrauen Blöcken ist der Übergang vom Zeit– in den Frequenzbereich dargestellt.

Aktuelle Version vom 19. Mai 2020, 16:54 Uhr


Zwei SC–FDMA–Anordnungen

Die Grafik zeigt zwei Übertragungsschemata, die im Zusammenhang mit  Long Term Evolution  (LTE) eine Rolle spielen. Diese Blockschaltbilder werden hier neutral als „Anordnung  $\rm A$” bzw. „Anordnung  $\rm B$” bezeichnet.

  • Mit den hellgrauen Blöcken ist der Übergang vom Zeit– in den Frequenzbereich dargestellt.
  • Die dunkelgrauen Blöckenstehen stehen für den Übergang vom Frequenz– in den Zeitbereich.


Wir verweisen hier auf die folgenden Links:


Für die Stützstellenanzahl von DFT und IDFT werden mit  $K = 12$  und  $N = 1024$  realistische Zahlenwerte angenommen.

  • Der Wert  $K = 12$  ergibt sich aus der Tatsache, dass durch das  Subcarrier–Mapping  die Symbole auf eine gewisse Bandbreite „gemappt” werden. Der kleinste adressierbare Block ist bei LTE  $180 \ \rm kHz$. Mit dem Unterträgerabstand von  $15 \ \rm kHz$ ergibt sich  $K = 12$.
  • Mit der Stützstellenanzahl  $N$  der IDFT $($bei Anordnung  $\rm A)$  können somit bis zu  $J = N/K$  Nutzer gleichzeitig bedient werden. Für das  Subcarrier–Mapping  gibt es mit DFDMA, IFDMA und LFDMA drei verschiedene Ansätze.
  • Die beiden ersten Nutzer sind in der Grafik grün bzw. türkis eingezeichnet. In der Teilaufgabe (5) sollen Sie entscheiden, ob die Skizze für DFDMA, IFDMA oder LFDMA gilt.




Hinweis:


Fragebogen

1

Wofür gelten die skizzierten Anordnungen auf der Angabenseite?

Für den LTE–Downlink,
für den LTE–Uplink.

2

Welche Einheiten sind auf der Angabenseite dargestellt?

Anordnung  $\rm A$  zeigt den Sender des LTE–Uplinks.
Anordnung  $\rm B$  zeigt den Empfänger des LTE–Uplinks.
Beide Modelle gelten für Sender und Empfänger gleichermaßen.

3

Welche nicht eingezeichneten Blöcke sind noch erforderlich?

Vor Anordnung  $\rm A$  benötigt man einen Seriell–Parallel–Wandler.
Nach Anordnung  $\rm B$  benötigt man einen Parallel–Seriell–Wandler.

4

Wie viele Nutzer  $(J)$  kann man mit  $K = 12$  und  $N = 1024$  gleichzeitig bedienen?

$J \ = \ $

5

Welches Mapping liegt der Grafik auf der Angabenseite zugrunde?

Distributed Mapping  (DFDMA),
Interleaved Mapping  (IFDMA),
Localized Mapping  (LFDMA).

6

Welche DFT (IDFT) lassen sich als FFT (IFFT) realisieren?

Die DFT im linken Bereich von Anordnung  $\rm A$.
Die IDFT im rechten Bereich von Anordnung  $\rm A$.
Die DFT im linken Bereich von Anordnung  $\rm B$.
Die IDFT im rechten Bereich von Anordnung  $\rm B$.


Musterlösung

(1)  Richtig ist der Lösungsvorschlag 2:

  • Beide Anordnungen zeigen Single Carrier Frequency Division Multiple Access (SC–FDMA), erkennbar an den DFT– und IDFT–Blöcken.
  • Der Vorteil gegenüber Orthogonal Frequency Division Multiple–Access (OFDMA) ist das günstigere Peak–to–Average Power–Ratio (PAPR).
  • Ein großes PAPR führt dazu, dass man die Verstärker unterhalb der Sättigungsgrenze und damit bei schlechterem Wirkungsgrad betreiben muss, um zu starke Signalverzerrungen zu verhindern.
  • Ein niedrigeres PAPR bedeutet gleichzeitig eine längere Batterielaufzeit, ein für Smartphones äußerst wichtiges Kriterium.
  • Deshalb wird SC–FDMA im LTE–Uplink eingesetzt. Für den Downlink ist der hier genannte Aspekt weniger bedeutend.


(2)  Richtig sind die Lösungsvorschläge 1 und 2:

  • Während bei OFDMA die zu übertragenden Datensymbole direkt die verschiedenen Unterträger erzeugen, wird bei SC–FDMA ein Block von Datensymbolen mittels DFT zuerst in den Frequenzbereich transformiert.
  • Um mehrere Nutzer übertragen zu können, muss $N > K$ gelten. Ein Eingangsblock eines Nutzers besteht somit aus $K$ Bit. Damit ist offensichtlich, dass die Anordnung  $\rm A$  für den Sender gilt.
  • Die Anordnung  $\rm B$  beschreibt dagegen den Empfänger des LTE–Uplinks und nicht den Sender.


(3)  Beide Aussagen sind zutreffend:

  • Die Maßnahmen sind erforderlich, um einen kontinuierlichen Bitstrom am Sender verarbeiten zu können bzw. auch beim Empfänger einen kontinuierlichen Bitstrom zu gewährleisten.


(4)  Die DFT erzeugt aus $K$ Eingangswerten ebenfalls $K$ Spektralwerte.

  • Durch das Subcarrier–Mapping ändert sich dadurch nichts.
  • Durch weitere Nutzer werden ebenfalls jeweils $K$ (Bit) der insgesamt $N$ (Bit) belegt.
  • Damit können $J = N/K = 1024/12 = 85.333$   ⇒   $J \ \underline{= 85}$ Nutzer versorgt werden.


(5)  Richtig ist der Lösungsvorschlag 3:

  • Die Grafik entspricht der derzeitigen 3gpp–Spezifikation, die Localized Mapping vorsieht.
  • Hierbei werden die $K$ Modulationssymbole benachbarten Unterträgern zugeordnet.


(6)  Richtig sind die Lösungsvorschläge 2 und 3:

  • Die Realisierung von DFT bzw. IDFT als (inverse) Fast Fourier Transform ist nur möglich, wenn die Stützstellenzahl eine Zweierpotenz ist.
  • Also zum Beispiel für $N = 1024$, nicht aber für $K = 12$.