Aufgaben:Exercise 4.8: HSDPA and HSUPA - Revision history

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Guenter at 14:13, 20 August 2019

2019-08-20T14:13:47Z

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 {{ML-Kopf}}
-'''(1)'''&nbsp; Correct is <u>solution suggestion 2</u>.:
+'''(1)'''&nbsp; Correct is&nbsp; <u>solution 2</u>:
-*For conventional UMTS, the data transfer rate is between&nbsp; $144 \ \rm kbit/s$&nbsp; and&nbsp; $2 \ \rm Mbit/s$.
+*For conventional UMTS,&nbsp; the data transfer rate is between&nbsp; $144 \ \rm kbit/s$&nbsp; and&nbsp; $2 \ \rm Mbit/s$.
-'''(3)'''&nbsp; <u>All statements are correct</u>. For further guidance on ''Node B Scheduling'', see [[Examples_of_Communication_Systems/Further_Developments_of_UMTS#HARQ_procedure_and_.22Node_B_Scheduling.22|"theory section"]].
+*Below&nbsp; $-2 \ \rm dB$,&nbsp; a&nbsp; usable transmission is only possible with HARQ.&nbsp; In contrast,&nbsp; for good channels&nbsp; $(E_{\rm B}/N_{0} > 2&nbsp; \ \rm dB)$,&nbsp; HARQ is not required.
-'''(4)'''&nbsp; The bitrate&nbsp; $R_{\rm B}\hspace{0.15cm} \underline{= 360 \rm kbit/s}$&nbsp; is larger than the bit rate of TFRC2 by a factor&nbsp; $(3/4)/(1/2) = 1.5$&nbsp; because of the larger code rate.
+'''(3)'''&nbsp; <u>All statements are correct</u>.&nbsp; For further guidance on&nbsp; "Node B Scheduling",&nbsp; see [[Examples_of_Communication_Systems/Further_Developments_of_UMTS#HARQ_procedure_and_.22Node_B_Scheduling.22|"theory section"]].
-'''(5)'''&nbsp;
+'''(4)'''&nbsp; The bit rate&nbsp; $R_{\rm B}\hspace{0.15cm} \underline{= 360 \ \rm kbit/s}$&nbsp; is larger than the bit rate of TFRC2 by a factor&nbsp; $(3/4)/(1/2) = 1.5$&nbsp; because of the larger code rate.
-*For&nbsp; $64$-QAM ($6 \ \rm bit$ per symbol)&nbsp; the value is three times: &nbsp; $R_{\rm B} \hspace{0.15cm}\underline{= 1440 \ \rm kbit/s}$.
 {{ML-Fuß}}

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 #In the HSUPA standard,&nbsp; there is the additional transport channel&nbsp; &raquo;'''Enhanced Dedicated Channel'''&laquo;&nbsp; $($'''E-DCH'''$)$. Among other things,&nbsp; this minimizes the negative impact of applications with very intensive or highly varying data volumes.
 #In HSPA,&nbsp; adaptive modulation and coding is used;&nbsp; the transmission rate is adjusted accordingly.
-#In good conditions,&nbsp; a&nbsp; $\text{16-QAM}$&nbsp; $(4$&nbsp; bit per symbol$)$&nbsp; or&nbsp; $\text{64-QAM}$&nbsp;   &nbsp;$(6$ bit per symbol$)$&nbsp; is used,&nbsp; in worse conditions only&nbsp; ${text{4-QAM (QPSK)}$.
+#In good conditions,&nbsp; a&nbsp; $\text{16-QAM}$&nbsp; $(4$&nbsp; bit per symbol$)$&nbsp; or&nbsp; $\text{64-QAM}$&nbsp;   &nbsp;$(6$ bit per symbol$)$&nbsp; is used,&nbsp; in worse conditions only&nbsp; $\text{4-QAM (QPSK)}$.
 #The maximum achievable bit rate depends on receiver performance,&nbsp; but also on&nbsp; "transport format and resource combinations"&nbsp; $\text{(TFRC)}$.
-Of the ten specified TFRC classes, only a few are listed here arbitrarily:
+Of the ten specified TFRC classes,&nbsp; only a few are listed here arbitrarily:
-*$\text{TFRC2:}$ &nbsp; $\rm 4-QAM\ (QPSK)$&nbsp; with code rate&nbsp; $R_{\rm C} =1/2$ &nbsp; &rArr; &nbsp; bit rate $240 \rm kbit/s$,
+*$\text{TFRC2:}$ &nbsp; &nbsp; $\text{4-QAM (QPSK)}$ &nbsp; with code rate &nbsp; $R_{\rm C} =1/2$ &nbsp; &rArr; &nbsp; bit rate:&nbsp; $240 \hspace{0.15cm} \rm kbit/s$,
-Other TFRC classes are discussed in subtasks&nbsp; '''(4)'''&nbsp; and&nbsp; '''(5)'''&nbsp;.
+*$\text{TFRC8:}$ &nbsp; &nbsp; $\text{64-QAM}$ &nbsp; with code rate&nbsp; $R_{\rm C} =3/4$ &nbsp; &rArr; &nbsp; bit rate:&nbsp; $1080 \hspace{0.15cm} \rm kbit/s$.
+<u>Hints:</u>:&nbsp; This exercise belongs to the chapter&nbsp; [[Examples_of_Communication_Systems/Further_Developments_of_UMTS|"Further Developments of UMTS"]].
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 {Which standard allows the highest data rates?
 |type="[]"}
-- UMTS (Release&nbsp; $99$),
+- UMTS&nbsp; $($Release 99$)$,
 + HSDPA,
 - HSUPA.
-{What is meant by&nbsp; $\rm HARQ$&nbsp; and what does it achieve?
+{What is meant by&nbsp; "$\rm HARQ$"&nbsp; and what does it achieve?
 |type="[]"}
 + Transmission of a frame starts only after evaluation of the sent control data by the receiver.
-+ If the transmission is error-free, a positive acknowledgement is sent, otherwise a NACK&nbsp; (''Non Acknowledgement'').
++ If the transmission is error-free,&nbsp; a positive&nbsp; "acknowledgement"&nbsp; is sent,&nbsp; otherwise a NACK&nbsp; $($"Non acknowledgement"$)$.
-- The achievable data rate is lowered by HARQ, assuming the AWGN channel and equal&nbsp; $E_{\rm B}/N_{0}$.
+- The achievable data rate is lowered by HARQ,&nbsp; assuming the AWGN channel and equal&nbsp; $E_{\rm B}/N_{0}$.
-{What is meant by&nbsp; $\rm Node \ B \ Scheduling$&nbsp;? What can be achieved with it?
+{What is meant by&nbsp; "$\rm Node \ B \ Scheduling$"&nbsp;? What can be achieved with it?
 |type="[]"}
 + Assigning priorities to the individual data frames.
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 + Scheduling significantly increases the cell capacity.
-{What is the bit rate of&nbsp; $\rm TFRC3$&nbsp; $($QPSK, Coderate&nbsp; $R_{\rm C} =3/4)$&nbsp;?
+{What is the bit rate of&nbsp; $\rm TFRC3$&nbsp; $($QPSK,&nbsp; code rate&nbsp; $R_{\rm C} =3/4)$&nbsp;?
 |type="{}"}
 $R_{\rm B} \ = \ $ { 360 3% } $\ \rm kbit/s$
-{What is the bit rate of&nbsp; $\rm TFRC10$&nbsp; $($64-QAM, code rate&nbsp; $R_{\rm C} =1)$&nbsp;?
+{What is the bit rate of&nbsp; $\rm TFRC10$&nbsp; $($64-QAM,&nbsp; code rate&nbsp; $R_{\rm C} =1)$&nbsp;?
 |type="{}"}
 $R_{\rm B} \ = \ $ { 1440 3% } $\ \rm kbit/s$

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 [[File:P_ID1983__Bei_A_4_8.png|right|frame|Overview of HSDPA and HSUPA]]
-To achieve better quality of service, the UMTS Release&nbsp; $99$&nbsp; standard was further developed. The most important further developments were:
+To achieve better quality of service,&nbsp; the UMTS Release 99  standard was further developed.&nbsp;
-Collectively, these developments are known as&nbsp; '''High-Speed Packet Access'''&nbsp; (HSPA).
+*UMTS Release&nbsp;  6&nbsp; with&nbsp; $\rm HUDPA$&nbsp; $($2004$)$.
 The chart shows some of the features of HSDPA and HSUPA that particularly contribute to the increase in performance:
-*Both use&nbsp; ''Hybrid Automatic Repeat Request''&nbsp; (HARQ) and&nbsp; ''Node B Scheduling''.
+#Both use&nbsp; &raquo;'''Hybrid Automatic Repeat Request'''&laquo;&nbsp; $\rm (HARQ)$&nbsp; and&nbsp; &raquo;'''Node B Scheduling'''&laquo;.
-*With HSDPA, the high-speed transport channel&nbsp; '''HS-PDSCH'''&nbsp; (''High-Speed Physical Downlink Shared Channel'')&nbsp; was newly introduced, which is shared by multiple users and allows simultaneous transmission of the same data to many subscribers.
+#With HSDPA,&nbsp; the high-speed transport channel&nbsp; &raquo;'''HS-PDSCH'''&laquo;&nbsp; $($"High-Speed Physical Downlink Shared Channel"$)$&nbsp; was newly introduced,&nbsp; which is shared by multiple users and allows simultaneous transmission of the same data to many subscribers.
-*In the HSUPA standard, there is the additional transport channel&nbsp; ''Enhanced Dedicated Channel'''&nbsp; ('''E-DCH'''). Among other things, this minimizes the negative impact of applications with very intensive or highly varying data volumes.
+#In the HSUPA standard,&nbsp; there is the additional transport channel&nbsp; &raquo;'''Enhanced Dedicated Channel'''&laquo;&nbsp; $($'''E-DCH'''$)$. Among other things,&nbsp; this minimizes the negative impact of applications with very intensive or highly varying data volumes.
-*In HSPA, adaptive modulation and coding is used; the transmission rate is adjusted accordingly.
+#In HSPA,&nbsp; adaptive modulation and coding is used;&nbsp; the transmission rate is adjusted accordingly.
-*In good conditions, a&nbsp; $\rm 16-QAM$&nbsp; $(4$ bit per symbol$)$&nbsp; or&nbsp; $64$-QAM &nbsp;$(6$ bit per symbol$)$&nbsp; is used, in worse conditions only&nbsp; $\rm 4-QAM\ (QPSK)$.
+#In good conditions,&nbsp; a&nbsp; $\text{16-QAM}$&nbsp; $(4$&nbsp; bit per symbol$)$&nbsp; or&nbsp; $\text{64-QAM}$&nbsp;   &nbsp;$(6$ bit per symbol$)$&nbsp; is used,&nbsp; in worse conditions only&nbsp; ${text{4-QAM (QPSK)}$.
-*The maximum achievable bit rate depends on receiver performance, but also on&nbsp; ''transport format and resource combinations''&nbsp; $\text{(TFRC)}$.
+#The maximum achievable bit rate depends on receiver performance,&nbsp; but also on&nbsp; "transport format and resource combinations"&nbsp; $\text{(TFRC)}$.

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 '''(2)'''&nbsp; The <u>first two statements</u> are correct:
 *For a detailed description of the HARQ procedure, see the&nbsp; [[Examples_of_Communication_Systems/Further_Developments_of_UMTS#HARQ_procedure_and_.22Node_B_Scheduling.22|"theory section"]].
-*In contrast, statement 3 is not correct. The&nbsp; [[Examples_of_Communication_Systems/Further_Developments_of_UMTS#HARQ_procedure_and_.22Node_B_Scheduling.22 |"Diagram"]]&nbsp; in the theory part rather shows that for&nbsp; $10 \cdot {\rm lg} E_{\rm B}/N_{0} = 0 \ \rm dB$&nbsp; (AWGN channel) the data rate can be increased from&nbsp; $600 \ \rm kbit/s$&nbsp; to nearly&nbsp; $800 \ \rm kbit/s$&nbsp; .
+*In contrast, statement 3 is not correct. The&nbsp; [[Examples_of_Communication_Systems/Further_Developments_of_UMTS#HARQ_procedure_and_.22Node_B_Scheduling.22 |"diagram"]]&nbsp; in the theory part rather shows that for&nbsp; $10 \cdot {\rm lg} E_{\rm B}/N_{0} = 0 \ \rm dB$&nbsp; (AWGN channel) the data rate can be increased from&nbsp; $600 \ \rm kbit/s$&nbsp; to nearly&nbsp; $800 \ \rm kbit/s$&nbsp; .
 *Below&nbsp; $-2 \ \rm dB$&nbsp; usable transmission is possible exclusively with HARQ. In contrast, for good channels&nbsp; $(E_{\rm B}/N_{0} > 2&nbsp; \ \rm dB)$, HARQ is not required.

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 ''Hinweis:''
-*Die Aufgabe gehört zum Kapitel&nbsp; [[Beispiele_von_Nachrichtensystemen/Weiterentwicklungen_von_UMTS|Weiterentwicklungen von UMTS]].
+*Die Aufgabe gehört zum Kapitel&nbsp; [[Examples_of_Communication_Systems/Weiterentwicklungen_von_UMTS|Weiterentwicklungen von UMTS]].
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 '''(2)'''&nbsp; Die <u>beiden ersten Aussagen</u> sind richtig:
-*Eine detaillierte Beschreibung des HARQ–Verfahrens finden Sie im&nbsp; [[Beispiele_von_Nachrichtensystemen/Weiterentwicklungen_von_UMTS#HARQ.E2.80.93Verfahren_und_Node_B_Scheduling|Theorieteil]].
+*Eine detaillierte Beschreibung des HARQ–Verfahrens finden Sie im&nbsp; [[Examples_of_Communication_Systems/Weiterentwicklungen_von_UMTS#HARQ.E2.80.93Verfahren_und_Node_B_Scheduling|Theorieteil]].
-*Nicht richtig ist dagegen die Aussage 3. Das&nbsp; [[Beispiele_von_Nachrichtensystemen/Weiterentwicklungen_von_UMTS#HARQ.E2.80.93Verfahren_und_Node_B_Scheduling|Diagramm]]&nbsp; im Theorieteil zeigt vielmehr, dass für&nbsp; $10 \cdot {\rm lg} E_{\rm B}/N_{0} = 0 \ \rm dB$&nbsp; (AWGN–Kanal) die Datenrate von&nbsp; $600 \ \rm kbit/s$&nbsp; auf nahezu&nbsp; $800 \ \rm kbit/s$&nbsp; vergrößert werden kann.
+*Nicht richtig ist dagegen die Aussage 3. Das&nbsp; [[Examples_of_Communication_Systems/Weiterentwicklungen_von_UMTS#HARQ.E2.80.93Verfahren_und_Node_B_Scheduling|Diagramm]]&nbsp; im Theorieteil zeigt vielmehr, dass für&nbsp; $10 \cdot {\rm lg} E_{\rm B}/N_{0} = 0 \ \rm dB$&nbsp; (AWGN–Kanal) die Datenrate von&nbsp; $600 \ \rm kbit/s$&nbsp; auf nahezu&nbsp; $800 \ \rm kbit/s$&nbsp; vergrößert werden kann.
 *Unterhalb von&nbsp; $-2 \ \rm dB$&nbsp; ist ausschließlich mit HARQ eine brauchbare Übertragung möglich. Bei guten Kanälen&nbsp; $(E_{\rm B}/N_{0}  > 2&nbsp; \ \rm dB)$ ist HARQ dagegen nicht erforderlich.
-'''(3)'''&nbsp; <u>Alle Aussagen sind richtig</u>. Weitere Hinweise zum ''Node B Scheduling'' finden Sie im [[Beispiele_von_Nachrichtensystemen/Weiterentwicklungen_von_UMTS#HARQ.E2.80.93Verfahren_und_Node_B_Scheduling|Theorieteil]].
+'''(3)'''&nbsp; <u>Alle Aussagen sind richtig</u>. Weitere Hinweise zum ''Node B Scheduling'' finden Sie im [[Examples_of_Communication_Systems/Weiterentwicklungen_von_UMTS#HARQ.E2.80.93Verfahren_und_Node_B_Scheduling|Theorieteil]].

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 '''(1)'''&nbsp; Richtig ist der <u>Lösungsvorschlag 2</u>.:
-*Die Datenübertragungsrate beträgt beim herkömmlichen UMTS zwischen $144 \ \rm kbit/s$ und $2 \ \rm Mbit/s$.
+*Die Datenübertragungsrate beträgt beim herkömmlichen UMTS zwischen&nbsp; $144 \ \rm kbit/s$&nbsp; und&nbsp; $2 \ \rm Mbit/s$.
-*Für den HSDPA (die Abkürzung steht für ''High–Speed Downlink Packet Access'') werden Datenraten zwischen $500 \ \rm kbit/s$ und $3.6 \ \rm Mbit/s$ angegeben, und als Grenzwert sogar $14.4 \ \rm Mbit/s$.
+*Für den HSDPA (die Abkürzung steht für ''High–Speed Downlink Packet Access'') werden Datenraten zwischen&nbsp; $500 \ \rm kbit/s$&nbsp; und&nbsp; $3.6 \ \rm Mbit/s$&nbsp; angegeben, und als Grenzwert sogar&nbsp; $14.4 \ \rm Mbit/s$.
-*HSUPA (''High–Speed Uplink Packet Access'') bezieht sich dagegen auf den Aufwärtskanal, der stets eine kleinere Datenrate als der Downlink aufweist. In der Praxis werden Datenraten bis $800 \ \rm kbit/s$ erreicht, der theoretische Grenzwert liegt bei $5.8 \ \rm Mbit/s$.
+*HSUPA (''High–Speed Uplink Packet Access'') bezieht sich dagegen auf den Aufwärtskanal, der stets eine kleinere Datenrate als der Downlink aufweist. In der Praxis werden Datenraten bis&nbsp; $800 \ \rm kbit/s$&nbsp; erreicht, der theoretische Grenzwert liegt bei&nbsp; $5.8 \ \rm Mbit/s$.
 '''(2)'''&nbsp; Die <u>beiden ersten Aussagen</u> sind richtig:
-*Eine detaillierte Beschreibung des HARQ–Verfahrens finden Sie im [[Beispiele_von_Nachrichtensystemen/Weiterentwicklungen_von_UMTS#HARQ.E2.80.93Verfahren_und_Node_B_Scheduling|Theorieteil]].
+*Eine detaillierte Beschreibung des HARQ–Verfahrens finden Sie im&nbsp; [[Beispiele_von_Nachrichtensystemen/Weiterentwicklungen_von_UMTS#HARQ.E2.80.93Verfahren_und_Node_B_Scheduling|Theorieteil]].
-*Nicht richtig ist dagegen die Aussage 3. Das [[Beispiele_von_Nachrichtensystemen/Weiterentwicklungen_von_UMTS#HARQ.E2.80.93Verfahren_und_Node_B_Scheduling|Diagramm]] im Theorieteil zeigt vielmehr, dass für $10 \cdot {\rm lg} E_{\rm B}/N_{0} = 0 \ \rm dB$ (AWGN–Kanal) die Datenrate von $600 \ \rm kbit/s$ auf nahezu $800 \ \rm kbit/s$ vergrößert werden kann.
+*Nicht richtig ist dagegen die Aussage 3. Das&nbsp; [[Beispiele_von_Nachrichtensystemen/Weiterentwicklungen_von_UMTS#HARQ.E2.80.93Verfahren_und_Node_B_Scheduling|Diagramm]]&nbsp; im Theorieteil zeigt vielmehr, dass für&nbsp; $10 \cdot {\rm lg} E_{\rm B}/N_{0} = 0 \ \rm dB$&nbsp; (AWGN–Kanal) die Datenrate von&nbsp; $600 \ \rm kbit/s$&nbsp; auf nahezu&nbsp; $800 \ \rm kbit/s$&nbsp; vergrößert werden kann.
-*Unterhalb von $-2 \ \rm dB$ ist ausschließlich mit HARQ eine brauchbare Übertragung möglich. Bei guten Kanälen $(E_{\rm B}/N_{0}  > 2 \ \rm dB)$ ist HARQ dagegen nicht erforderlich.
+*Unterhalb von&nbsp; $-2 \ \rm dB$&nbsp; ist ausschließlich mit HARQ eine brauchbare Übertragung möglich. Bei guten Kanälen&nbsp; $(E_{\rm B}/N_{0}  > 2&nbsp; \ \rm dB)$ ist HARQ dagegen nicht erforderlich.
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-'''(4)'''&nbsp; Die Bitrate $R_{\rm B}\hspace{0.15cm} \underline{= 360 \ \rm kbit/s}$ ist wegen der größeren Coderate um den Faktor (3/4)/(1/2) = $1.5$ größer als die Bitrate von TFRC2.
-'''(5)'''&nbsp; Mit der  Coderate $R_{\rm C} =1$ würde sich bei QPSK $(2 \ \rm bit \ pro \ Symbol)$ die Bitrate $480 \ \rm kbit/s$ ergeben.
+'''(5)'''&nbsp;
-Bei $64$–QAM ($6 \ \rm bit$ pro Symbol) ist der Wert dreimal so groß: $R_{\rm B} \hspace{0.15cm}\underline{= 1440 \ \rm kbit/s}$.
+*Bei&nbsp; $64$–QAM ($6 \ \rm bit$ pro Symbol)&nbsp; ist der Wert dreimal so groß: &nbsp; $R_{\rm B} \hspace{0.15cm}\underline{= 1440 \ \rm kbit/s}$.
 {{ML-Fuß}}