Difference between revisions of "Aufgaben:Exercise 4.3Z: Multiple-Access Methods in LTE"

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Beim 4G–Mobilfunksystem LTE gab es gegenüber dem 3G–System  [[Examples_of_Communication_Systems/Allgemeine_Beschreibung_von_UMTS|UMTS]]  nicht nur eine Veränderung der Modulationsart, sondern insbesondere auch hinsichtlich des Zugriffsverfahrens. Ein geeignetes Zugriffsverfahren zeichnet sich dadurch aus, dass möglichst viele Nutzer einer Funkzelle mit möglichst hoher Datenrate versorgt werden können. Entscheidend ist der Gesamtdurchsatz.
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In the case of the 4G mobile radio system LTE, there was a change not only in the type of modulation compared with the 3G system [[Examples_of_Communication_Systems/Allgemeine_Beschreibung_von_UMTS|UMTS]] , but also in the access procedure in particular.  A suitable access method is characterized by the fact that as many users of a radio cell as possible can be supplied with the highest possible data rate.  The total throughput is decisive.
  
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Die Grafik zeigt zwei Schaubilder  $\rm A$  und  $\rm B$  mit beispielhaften Frequenz–Zeit–Belegungen. Sie sollen entscheiden, welche Zugriffsverfahren durch diese beiden Schaubilder erklärt werden sollen.
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The figure shows two charts  $\rm A$  and  $\rm B$  with exemplary frequency-time assignments.  You should decide which access methods should be explained by these two diagrams.
  
  
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*Die Aufgabe gehört zum Kapitel  [[Mobile_Communications/Die_Anwendung_von_OFDMA_und_SC-FDMA_in_LTE|Anwendung von OFDMA und SC-FDMA in LTE]].
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*The task belongs to the chapter  [[Mobile_Communications/The_Application_of_OFDMA_and_SC-FDMA_in_LTE|The Application of OFDMA and SC-FDMA in LTE]].
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*Alle erforderlichen Informationen finden Sie auf der Seite  [[Mobile_Communications/Die_Anwendung_von_OFDMA_und_SC-FDMA_in_LTE#Gemeinsamkeiten_und_Unterschiede_von_OFDM_und_OFDMA|Gemeinsamkeiten und Unterschiede zwischen OFDM und OFDMA]]  sowie im Kapitel  [[Modulation_Methods/Aufgaben_und_Klassifizierung|Vielfachzugriffsverfahren]]  im Buch „Modulationsverfahren”.
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*All necessary information can be found on the page  [[Mobile_Communications/The_Application_of_OFDMA_and_SC-FDMA_in_LTE#Similarities_and_differences_of_OFDM_and_OFDMA|Similarities and differences of OFDM and OFDMA]]  as well as in the chapter  [[Modulation_Methods/Aufgaben_und_Klassifizierung|Multiple Access Methods]]  in the book  "Modulation Methods".
  
  
  
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===Fragebogen===
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===Questionnaire===
  
 
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{Welche Zugriffsverfahren werden bei LTE genutzt?
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{What access methods are used with LTE?
 
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- CDMA,
 
- CDMA,
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+ SC–FDMA.
 
+ SC–FDMA.
  
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{Welche der Aussagen treffen für das OFDMA–Verfahren zu?
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{Which of the statements apply to the OFDMA method?
 
|type="[]"}
 
|type="[]"}
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- Jeder Frequenzblock wird nur von einem Teilnehmer belegt.
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- Each frequency block is occupied by only one user.
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+ Es können mehrere Teilnehmer einen Frequenzblock belegen.
+
+ Several users can occupy one frequency block.
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- Alle Teilnehmer teilen sich das gesamte Frequenzband.
+
- All users share the entire frequency band.
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+ Obligatorisch ist zusätzlich die Anwendung von TDMA.
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+ The use of TDMA is also mandatory.
  
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{Welches Schaubild beschreibt OFDMA?
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{Which chart describes OFDMA?
 
|type="()"}
 
|type="()"}
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- Schaubild &nbsp;$\rm A$,
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- Chart&nbsp; $\rm A$.
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+ Schaubild &nbsp;$\rm B$.
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+ Chart&nbsp; $\rm B$.
  
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{Was gilt hinsichtlich der Ressourcenzuteilung?
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{What applies to the allocation of resources?
 
|type="[]"}
 
|type="[]"}
−
+ Die OFDMA–Ressourcenzuteilung ist flexibler als bei OFDM.
+
+ The resource allocation of OFDMA is more flexible than the allocation of OFDM.
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+ Um diese Flexibilität nutzen zu können, ist eine Abstimmung zwischen  Basisstation ($eNodeB$) und  Endgerät notwendig.
+
+ In order to use this flexibility, a coordination between base station ("eNodeB") and terminal is necessary.
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- Den Vorzug erhält stets ein Kanal mit schlechten Bedingungen.
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- Preference is always given to a channel with poor conditions.
  
 
</quiz>
 
</quiz>
  
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===Musterlösung===
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===Solution===
 
{{ML-Kopf}}
 
{{ML-Kopf}}
  
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'''(1)'''&nbsp; Richtig sind die <u>Lösungsvorschläge 3 und 4</u>. LTE nutzt
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'''(1)'''&nbsp; Correct are the <u>solutions 3 and 4</u>.&nbsp; LTE uses
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*''Orthogonal Frequency Division Multiple Access'' (OFDMA) im Downlink,
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*Orthogonal Frequency Division Multiple Access&nbsp; $\rm (OFDMA)$&nbsp; in downlink,
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*''Single Carrier Frequency Division Multiple Access'' (SC–TDMA) im Uplink.
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*Single Carrier Frequency Division Multiple Access&nbsp; $\rm (SC–FDMA)$&nbsp; in uplink.
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*Code Division Multiple Access&nbsp; $\rm (CDMA)$&nbsp; is used in the 3G mobile system&nbsp; [[Examples_of_Communication_Systems/Allgemeine_Beschreibung_von_UMTS#.23_.C3.9CBERBLICK_ZUM_VIERTEN_HAUPTKAPITEL_.23|UMTS]].
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*In&nbsp; [[Examples_of_Communication_Systems/Allgemeine_Beschreibung_von_DSL#.23_.C3.9CBERBLICK_ZUM_ZWEITEN_HAUPTKAPITEL_.23|DSL]], Orthogonal Frequency Division Multiple Access''&nbsp; $\rm (OFDMA)$&nbsp; is used. 
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*In this context, however, this is to be understood more as a modulation method than as a multiple access method.
  
  
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*Das Vielzugriffsverfahren ''Code Division Multiple Access'' wird beim 3G–Mobilfunksystem [[Examples_of_Communication_Systems/Allgemeine_Beschreibung_von_UMTS#.23_.C3.9CBERBLICK_ZUM_VIERTEN_HAUPTKAPITEL_.23|UMTS]] eingesetzt.
 
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*Bei [[Examples_of_Communication_Systems/Allgemeine_Beschreibung_von_DSL#.23_.C3.9CBERBLICK_ZUM_ZWEITEN_HAUPTKAPITEL_.23|DSL]] verwendet man ''Orthogonal Frequency Division Multiple Access''.
 
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*Dieses ist aber in diesem Zusammenhang eher als Modulationsverfahren zu verstehen, nicht als Vielfachzugriffsverfahren.
 
  
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'''(2)'''&nbsp; Correct are the <u>answers 2 and 4</u>:
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*Several users can occupy one frequency block.
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*TDMA is additionally possible.
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*The answer 1 corresponds to "CDMA", and answer 3 applies to "OFDM".
  
  
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'''(2)'''&nbsp; Richtig sind die <u>Antworten 2 und 4</u>:
 
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*Es können mehrere Teilnehmer einen Frequenzblock belegen.
 
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*TDMA ist zusätzlich möglich.
 
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*Der Vorschlag 1 entspricht CDMA, der Vorschlag 3 trifft für OFDM zu.
 
  
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'''(3)'''&nbsp; According to the solution of task&nbsp; '''(2)'''&nbsp;
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*the <u>second proposal</u> is applicable &nbsp; &rArr; &nbsp; chart &nbsp;$\rm B$.
  
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'''(3)'''&nbsp; Entsprechend der Musterlösung zur Aufgabe '''(2)''' ist der <u>zweite Vorschlag</u> zutreffend &nbsp; &rArr; &nbsp;  Schaubild &nbsp;$\rm B$.
 
  
  
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'''(4)'''&nbsp; Correct are the <u>solution proposals 1 and 2</u> in contrast to proposal 3:  
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'''(4)'''&nbsp; Richtig sind die <u>Lösungsvorschläge 1 und 2</u> im Gegensatz zum Vorschlag 3:  
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*Since OFDMA resource allocation is not only limited to the time domain, but also optimally includes the frequency domain, OFDMA is more flexible than OFDM.&nbsp;
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*Da bei OFDMA die Ressourcenzuteilung sich nicht nur auf den Zeitbereich beschränkt, sondern hier auch der Frequenzbereich optimal einbezogen wird, ist OFDMA flexibler als OFDM. Natürlich werden die Teilnehmer mit den besten Randbedingungen bei der Ressourcenverteilung bevorzugt.
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*Of course, the users with the best boundary conditions for resource allocation are preferred.
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*Angewendet wird also das eher unsolidarische Prinzip „Wem es schon gut geht, dem wird gegeben”. Dieses findet man häufig auch in der Politik vor.  
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*The rather unsolidary principle "If you're already doing well, you'll be given" is therefore applied. This is often found in politics as well.  
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*Unbestritten ist allerdings, dass auf diese Weise der Gesamtdurchsatz der Zelle maximiert wird, was die Optimierungsgrundlage für die Netzbetreiber ist.  
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*It is undisputed, however, that in this way the total throughput of the cell is maximized, which is the basis for optimization for the network operators.  
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*Würde man die gesamte Leistung einem Teilnehmer mit extrem schlechten Bedingungen zur Verfügung stellen, so ginge der Gesamtdurchsatz gegen Null.
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*If the entire power were to be made available to a user with extremely poor conditions, the total throughput would be close to zero.
  
 
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[[Category:Exercises for Mobile Communications|^4.3 Use of OFDMA and SC-FDMA
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[[Category:Mobile Communications: Exercises|^4.3 Use of OFDMA and SC-FDMA
  
 
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Latest revision as of 12:47, 22 September 2021


Frequency-time assignments

In the case of the 4G mobile radio system LTE, there was a change not only in the type of modulation compared with the 3G system UMTS , but also in the access procedure in particular.  A suitable access method is characterized by the fact that as many users of a radio cell as possible can be supplied with the highest possible data rate.  The total throughput is decisive.

The figure shows two charts  $\rm A$  and  $\rm B$  with exemplary frequency-time assignments.  You should decide which access methods should be explained by these two diagrams.




Notes:


Questionnaire

1

What access methods are used with LTE?

CDMA,
OFDM,
OFDMA,
SC–FDMA.

2

Which of the statements apply to the OFDMA method?

Each frequency block is occupied by only one user.
Several users can occupy one frequency block.
All users share the entire frequency band.
The use of TDMA is also mandatory.

3

Which chart describes OFDMA?

Chart  $\rm A$.
Chart  $\rm B$.

4

What applies to the allocation of resources?

The resource allocation of OFDMA is more flexible than the allocation of OFDM.
In order to use this flexibility, a coordination between base station ("eNodeB") and terminal is necessary.
Preference is always given to a channel with poor conditions.


Solution

Solution

(1)  Correct are the solutions 3 and 4.  LTE uses

  • Orthogonal Frequency Division Multiple Access  $\rm (OFDMA)$  in downlink,
  • Single Carrier Frequency Division Multiple Access  $\rm (SC–FDMA)$  in uplink.
  • Code Division Multiple Access  $\rm (CDMA)$  is used in the 3G mobile system  UMTS.
  • In  DSL, Orthogonal Frequency Division Multiple Access  $\rm (OFDMA)$  is used.
  • In this context, however, this is to be understood more as a modulation method than as a multiple access method.


(2)  Correct are the answers 2 and 4:

  • Several users can occupy one frequency block.
  • TDMA is additionally possible.
  • The answer 1 corresponds to "CDMA", and answer 3 applies to "OFDM".


(3)  According to the solution of task  (2) 

  • the second proposal is applicable   ⇒   chart  $\rm B$.


(4)  Correct are the solution proposals 1 and 2 in contrast to proposal 3:

  • Since OFDMA resource allocation is not only limited to the time domain, but also optimally includes the frequency domain, OFDMA is more flexible than OFDM. 
  • Of course, the users with the best boundary conditions for resource allocation are preferred.
  • The rather unsolidary principle "If you're already doing well, you'll be given" is therefore applied. This is often found in politics as well.
  • It is undisputed, however, that in this way the total throughput of the cell is maximized, which is the basis for optimization for the network operators.
  • If the entire power were to be made available to a user with extremely poor conditions, the total throughput would be close to zero.

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