Difference between revisions of "Aufgaben:Exercise 3.2Z: Components of the GSM System"

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Die Grafik zeigt die gesamte Übertragungsstrecke des GSM,  
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The diagram shows the entire transmission path of the GSM,  
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*im linken Teil den Sender,  
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*On the left side the transmitter,  
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*im rechten den Empfänger.
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*on the right side the receiver.
  
  
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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/–decoder ersetzt (Verkettung zweier Kanalcodes).
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The representation only refers to voice transmission. In GSM data transmission, only the uppermost block (speech encoder or decoder) is replaced by another channel encoder/decoder (concatenation of two channel codes).
  
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Behandelt werden In dieser Aufgabe einige grundlegende Eigenschaften von
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This task deals with some basic properties of
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*Sprachcoder und Sprachdecoder,
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*speech coder and speech decoder,
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*Faltungscoder und Faltungsdecoder,
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*Convolution encoder and convolution decoder,
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*Interleaver und De–Interleaver sowie
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*Interleaver and de-interleaver and
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*Verschlüsselung und Entschlüsselung.
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*Encryption and decryption.
  
  
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''Hinweise:''
 
  
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*Die Aufgabe gehört zum Kapitel  [[Mobile_Kommunikation/Gemeinsamkeiten_von_GSM_und_UMTS|Gemeinsamkeiten von GSM und
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*The task belongs to the chapter  [[Mobile_Kommunikation/Gemeinsamkeiten_von_GSM_und_UMTS|Gemeinsamkeiten von GSM und
 
  UMTS]].
 
  UMTS]].
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*Bezug genommen wird auch auf das Kapitel   [[Mobile_Kommunikation/Die_Charakteristika_von_GSM|Die Charakteristika von GSM]].
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*Reference is also made to the chapter   [[Mobile_Kommunikation/Die_Charakteristika_von_GSM|Die Charakteristika von GSM]].
  
  
  
  
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===Fragebogen===
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===Questionnaire===
  
 
<quiz display=simple>
 
<quiz display=simple>
  
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{Welche Aussagen treffen für die Sprachcodierung bzw. –decodierung zu?
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{Which statements apply to speech coding or decoding?
 
|type="[]"}
 
|type="[]"}
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+ Es handelt sich um Komponenten der Quellencodierung.
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+ They are components of source coding.
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- Es handelt sich um Komponenten der Kanalcodierung.
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- They are components of channel coding.
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- Durch den Sprachcoder wird Redundanz hinzugefügt.
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- The speech coder adds redundancy.
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+ Durch den Sprachcoder wird Redundanz entfernt.
+
+ The speech coder removes redundancy.
  
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{Welche Aussagen treffen für den Faltungscodierer bzw. –decodierer zu?
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{Which statements apply to the convolutional encoder/decoder?
 
|type="[]"}
 
|type="[]"}
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- Es handelt sich um Komponenten der Quellencodierung.
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- These are components of the source coding.
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+ Es handelt sich um Komponenten der Kanalcodierung.
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+ These are components of the channel coding.
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+ Durch den Faltungscodierer wird Redundanz hinzugefügt.
+
+ Redundancy is added by the convolutional encoder.
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- Durch den Faltungscodierer wird Redundanz entfernt.
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- Redundancy is removed by the convolutional encoder.
  
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{Welche Aussagen treffen für den Interleaver und De–Interleaver zu?
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{What statements apply to the interleaver and de-interleaver?
 
|type="[]"}
 
|type="[]"}
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- Der Interleaver fügt Redundanz hinzu.
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- The Interleaver adds redundancy.
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+ Der De–Interleaver dient dazu, Bündelfehler zu verteilen.
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+ The de-interleaver is used to distribute bundling errors.
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- Der Interleaver hat beim AWGN–Kanal die größte Bedeutung.
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- The interleaver is most important in the AWGN channel.
  
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{Welche Aussagen treffen für die Verschlüsselung und die Entschlüsselung zu?
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{What statements apply to encryption and decryption?
 
|type="[]"}
 
|type="[]"}
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+ Beide dienen der Datensicherheit im Sinne von Datenschutz.
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+ Both serve data security in the sense of data protection.
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- Diese Komponenten dienen der Fehlerkorrektur.
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- These components are used for error correction.
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- Die Verschlüsselung fügt Redundanz hinzu.
+
- The encryption adds redundancy.
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+ GSM verwendet meist eine symmetrische Verschlüsselung.
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+ GSM usually uses symmetric encryption.
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</quiz>
 
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===Musterlösung===
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===Sample Solution===
 
{{ML-Kopf}}
 
{{ML-Kopf}}
  
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'''(1)'''&nbsp; Richtig sind die <u>Antworten 1 und 4</u>:
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'''(1)'''&nbsp; The answers <u>1 and 4</u> are correct:
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*Ziel der Sprachcodierung ist die Datenkomprimierung  und damit die Redundanzminderung.  
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*The goal of speech coding is to compress data and thus reduce redundancy.  
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*Dies ist eine typische Aufgabe der Quellencodierung.  
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*This is a typical task of source coding.  
  
  
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'''(2)'''&nbsp; Richtig sind die <u>Antworten 2 und 3</u>:
+
'''(2)'''&nbsp; The answers <u>2 and 3</u> are correct:
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*Faltungscodierung ist eine Form der Kanalcodierung, durch die der Empfänger (Decoder) in die Lage versetzt wird, Fehler zu erkennen und eventuell zu korrigieren.  
+
*Convolutional coding is a form of channel coding that enables the receiver (decoder) to detect and possibly correct errors.  
−
*Der Kanalcodierer fügt hierzu (sinnvolle) Redundanz hinzu, während der Sprachcodierer irrelevante Redundanz entfernt.  
+
*The channel coder adds (meaningful) redundancy to this, while the speech coder removes irrelevant redundancy.  
−
*Häufig werden beide Komponenten gemeinsam realisiert oder zumindest eng aufeinander abgestimmt.
+
*In many cases, both components are implemented together or at least closely coordinated
−
*Man spricht dann von &bdquo;gemeinsamer Quellen&ndash; und Kanalcodierung&rdquo;.  
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*This is called &bdquo;common source&ndash; and channel coding&rdquo;.  
  
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'''(3)'''&nbsp; Only the answer <u>2</u>is correct:
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*The convolution decoder has big problems if the transmission errors do not occur statistically independent, but bundled.
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*Task of Interleaver and De&ndash;interleaver is to break up such bundle errors and distribute them over a longer period of time.
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*The redundancy is not changed by this procedure.
 +
*In the AWGN&ndash;channel, bit errors occur statistically independently, so that interleaver and de&ndash;interleaver can be dispensed with.
  
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'''(3)'''&nbsp; Richtig ist allein die <u>Antwort 2</u>:
 
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*Der Faltungsdecoder hat große Probleme, wenn die Übertragungsfehler nicht statistisch unabhängig auftreten, sondern gebündelt.
 
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*Aufgabe von Interleaver und De&ndash;Interleaver ist es, solche Bündelfehler aufzubrechen und über einen größeren Zeitraum zu verteilen.
 
−
*Die Redundanz wird durch diese Prozedur nicht verändert.
 
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*Beim AWGN&ndash;Kanal treten Bitfehler statistisch unabhängig auf, so dass auf Interleaver und De&ndash;Interleaver verzichtet werden kann.
 
  
  
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'''(4)'''&nbsp; Richtig sind die <u>Antworten 1 und 4</u>:
+
'''(4)'''&nbsp; The answers <u>1 and 4</u> are correct:
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*Verschlüsselung und Entschlüsselung &ndash; das Gegenstück empfangsseitig &ndash; dienen nur dazu, die Nutzerdaten gegenüber unbefugtem Zugriff zu schützen.  
+
*Encryption and decryption &ndash; the counterpart on the receiving side &ndash; serve only to protect user data against unauthorized access.  
−
*Sie dienen aber nicht der Fehlerkorrektur und fügen auch keine Redundanz hinzu.  
+
*They are not used for error correction and do not add redundancy.  
−
*Man unterscheidet zwischen symmetrischer und asymmetrischer Verschlüsselung. GSM nutzt vorwiegend die erste Variante.  
+
*A distinction is made between symmetric and asymmetric encryption. GSM mainly uses the first variant.  
  
  

Revision as of 15:04, 27 June 2020


GSM system components

The diagram shows the entire transmission path of the GSM,

  • On the left side the transmitter,
  • on the right side the receiver.


The representation only refers to voice transmission. In GSM data transmission, only the uppermost block (speech encoder or decoder) is replaced by another channel encoder/decoder (concatenation of two channel codes).

This task deals with some basic properties of

  • speech coder and speech decoder,
  • Convolution encoder and convolution decoder,
  • Interleaver and de-interleaver and
  • Encryption and decryption.





Notes:



Questionnaire

1

Which statements apply to speech coding or decoding?

They are components of source coding.
They are components of channel coding.
The speech coder adds redundancy.
The speech coder removes redundancy.

2

Which statements apply to the convolutional encoder/decoder?

These are components of the source coding.
These are components of the channel coding.
Redundancy is added by the convolutional encoder.
Redundancy is removed by the convolutional encoder.

3

What statements apply to the interleaver and de-interleaver?

The Interleaver adds redundancy.
The de-interleaver is used to distribute bundling errors.
The interleaver is most important in the AWGN channel.

4

What statements apply to encryption and decryption?

Both serve data security in the sense of data protection.
These components are used for error correction.
The encryption adds redundancy.
GSM usually uses symmetric encryption.


Sample Solution

Solution

(1)  The answers 1 and 4 are correct:

  • The goal of speech coding is to compress data and thus reduce redundancy.
  • This is a typical task of source coding.


(2)  The answers 2 and 3 are correct:

  • Convolutional coding is a form of channel coding that enables the receiver (decoder) to detect and possibly correct errors.
  • The channel coder adds (meaningful) redundancy to this, while the speech coder removes irrelevant redundancy.
  • In many cases, both components are implemented together or at least closely coordinated
  • This is called „common source– and channel coding”.

(3)  Only the answer 2is correct:

  • The convolution decoder has big problems if the transmission errors do not occur statistically independent, but bundled.
  • Task of Interleaver and De–interleaver is to break up such bundle errors and distribute them over a longer period of time.
  • The redundancy is not changed by this procedure.
  • In the AWGN–channel, bit errors occur statistically independently, so that interleaver and de–interleaver can be dispensed with.


(4)  The answers 1 and 4 are correct:

  • Encryption and decryption – the counterpart on the receiving side – serve only to protect user data against unauthorized access.
  • They are not used for error correction and do not add redundancy.
  • A distinction is made between symmetric and asymmetric encryption. GSM mainly uses the first variant.


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