Exercise 3.7: GSM System Components

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GSM–Systemkomponenten

Die Grafik zeigt die gesamte Übertragungsstrecke des GSM, im linken Teil den Sender, im rechten den Empfänger. Die Darstellung bezieht sich allein auf die Sprachübertragung. Bei der GSM–Datenübertragung wird nur der jeweils oberste Block (Sprachcoder bzw. –decoder) durch einen weiteren Kanalcoder bzw. –decoder ersetzt (Verkettung zweier Kanalcodes).

Die beiden jeweils untersten Systemkomponenten wurden bereits in den Aufgaben zum Kapitel Funkschnittstelle ausführlich behandelt.

In dieser Aufgabe werden dagegen einige grundlegende Eigenschaften abgefragt von

• Sprachcoder und Sprachdecoder,
• Faltungscodierer und Faltungsdecoder,
• Interleaver und De–Interleaver sowie
• Verschlüsselung und Entschlüsselung.

Hinweis:

• Die Aufgabe gehörtb zum Kapitel Gesamtes GSM–Übertragungssystem.

Fragebogen

1

Welche Aussagen treffen für die Sprachcodierung bzw. –decodierung zu?

	Es handelt sich um Komponenten der Quellencodierung.
	Es handelt sich um Komponenten der Kanalcodierung.
	Durch den Sprachcodierer wird Redundanz hinzugefügt.
	Durch den Sprachcodierer wird Redundanz entfernt.

2

Welche Aussagen treffen für den Faltungscodierer bzw. –decodierer zu?

	Es handelt sich um Komponenten der Quellencodierung.
	Es handelt sich um Komponenten der Kanalcodierung.
	Durch den Faltungscodierer wird Redundanz hinzugefügt.
	Durch den Faltungscodierer wird Redundanz entfernt.

3

Welche Aussagen treffen für den Interleaver und De–Interleaver zu?

	Der Interleaver fügt Redundanz hinzu.
	Der Interleaver dient dazu, Bündelfehler zu verteilen.
	Der Interleaver hat für den AWGN–Kanal die größte Bedeutung.

4

Welche Aussagen treffen für Verschlüsselung und Entschlüsselung zu?

	Beide dienen der Datensicherheit im Sinne von Datenschutz.
	Diese Komponenten dienen der Fehlerkorrektur.
	Die Verschlüsselung fügt Redundanz hinzu.
	GSM verwendet meist eine symmetrische Verschlüsselung.

Musterlösung

Solution

(1)  Richtig sind die Antworten 1 und 4:

• Ziel der Sprachcodierung ist die Datenkomprimierung und damit die Redundanzminderung.
• Dies ist eine typische Aufgabe der Quellencodierung.

(2)  Richtig sind die Antworten 2 und 3:

• Faltungscodierung ist eine Form der Kanalcodierung, durch die der Empfänger (Faltungsdecoder) in die Lage versetzt wird, Fehler zu erkennen und eventuell zu korrigieren.
• Der Kanalcodierer fügt hierzu (sinnvolle) Redundanz hinzu, während der Sprachcodierer irrelevante Redundanz entfernt.
• Häufig werden beide Komponenten gemeinsam realisiert oder zumindest eng aufeinander abgestimmt.
• Man spricht dann von „gemeinsamer Quellen– und Kanalcodierung”.

(3)  Richtig ist allein die Antwort 2:

• Der Faltungsdecoder hat große Probleme, wenn die Übertragungsfehler nicht statistisch unabhängig auftreten, sondern gebündelt.
• Aufgabe von Interleaver und De–Interleaver ist es, solche Bündelfehler aufzubrechen und über einen größeren Zeitraum zu verteilen.
• Die Redundanz wird durch diese Prozedur nicht verändert.
• Beim AWGN–Kanal treten Bitfehler statistisch unabhängig auf, so dass auf Interleaver und De–Interleaver verzichtet werden kann.

(4)  Richtig sind somit die Antworten 1 und 4:

• Verschlüsselung und Entschlüsselung – das Gegenstück empfangsseitig – dienen ausschließlich dazu, die Nutzerdaten gegenüber unbefugtem Zugriff zu schützen.
• Sie dienen nicht der Fehlerkorrektur und fügen auch keine Redundanz hinzu.
• Man unterscheidet zwischen symmetrischer und asymmetrischer Verschlüsselung. GSM nutzt vorwiegend die erste Variante.