Difference between revisions of "Aufgaben:Exercise 4.4Z: Physical Channels in LTE"

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[[File:P_ID3158__LTE_Z_4_4_version1.png|right|frame|Frequenz/Zeitbelegung der Kanäle  '''PDCCH'''  und  '''PDSCH''']]
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[[File:EN_LTE_Z_4_4_version1.png|right|frame|Frequency/time assignment of the channels  $\rm PDCCH$  and  $\rm PDSCH$]]
Die Aufgabe bezieht sich auf die beiden Theorieseiten 
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The task refers to the two pages 
* [[Mobile_Kommunikation/Bitübertragungsschicht_bei_LTE#Physikalische_Kan.C3.A4le_im_Uplink|Physikalsiche Kanäle im Uplink]],
+
* [[Mobile_Communications/Physical_Layer_for_LTE#Physical_channels_in_uplink|Physical channels in uplink]],
* [[Mobile_Kommunikation/Bitübertragungsschicht_bei_LTE#Physikalische_Kan.C3.A4le_im_Downlink|Physikalsiche Kanäle im Downlink]].
+
* [[Mobile_Communications/Physical_Layer_for_LTE#Physical_channels_in_downlink|Physical channels in downlink]].
  
  
Alle für die Aufgabe erforderlichen Informationen finden Sie auf diesen Seiten.
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All information required for the task can be found on these pages.
  
Die Grafik zeigt die Belegung der beiden Kanäle  '''PDCCH'''  und  '''PDSCH''' in Frequenz und Zeit:
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The diagram shows the assignment of the two channels  $\rm PDCCH$  and  $\rm PDSCH$  in frequency and time:
*Ein Frequenzblock umfasst  $180 \ \rm kHz$  und ist in zwölf  $15 \ \rm kHz$–Unterträger unterteilt.
+
*One frequency block comprises  $180 \ \rm kHz$  and is divided into twelve  $15 \ \rm kHz$ subcarriers
*Ein Subframe ist eine Millisekunde lang und umfasst  $14$  Symbole.
+
*A subframe is one millisecond long and includes  $14$  symbols.
*Rot eingezeichnet sind so genannte Referenzsymbole.
+
*Red marked are the so-called reference symbols.
  
  
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''Hinweise:''  
+
''Notes:''  
*Die Aufgabe gehört zum Kapitel [[Mobile_Kommunikation/Bitübertragungsschicht_bei_LTE|Bitübertragungsschicht bei LTE]].  
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*This task belongs to the chapter  [[Mobile_Communications/Physical_Layer_for_LTE|Physical Layer for LTE]].  
  
  
 
+
===Questionnaire===
===Fragebogen===
 
  
 
<quiz display=simple>
 
<quiz display=simple>
  
{Welche physikalische Kanäle gehören zum LTE–Uplink?
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{Which physical channels belong to the LTE uplink?
 
|type="[]"}
 
|type="[]"}
 
- PDCCH,
 
- PDCCH,
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+ PUSCH.
 
+ PUSCH.
  
{Welche der Kanäle übertragen Nutzdaten?
+
{Which of the channels transmit user data?
 
|type="[]"}
 
|type="[]"}
 
- PDCCH,
 
- PDCCH,
Line 46: Line 45:
 
+ PUSCH.
 
+ PUSCH.
  
{Welche Aussagen gelten für die Grafik auf der Angabenseite?
+
{Which statements apply to the graphic on the information page?
 
|type="[]"}
 
|type="[]"}
+ Dargestellt ist ein Übertragungsblock für den Downlink.
+
+ A transmission block for the downlink is shown.
+ Ein Block ist die kleinste adressierbare Einheit bei LTE.
+
+ A block is the smallest addressable unit for LTE.
+ Die Referenzsymbole dienen zur Schätzung der Kanalqualität.
+
+ The reference symbols are used to estimate the channel quality.
  
{Welche Aussagen stimmen ohne Berücksichtigung der Referenzsymbole?
+
{Which statements are correct without considering the reference symbols?
 
|type="[]"}
 
|type="[]"}
+ Im Beispiel beinhalten 6/7 der Symbole Nutzinformation.
+
+ The statement&nbsp; "6/7 of the symbols carry useful information"&nbsp; applies in this example.
- Die Aussage „6/7 der Symbole tragen Nutzinformation” gilt ganz allgemein.
+
- The statement&nbsp; "6/7 of the symbols carry useful information"&nbsp; applies generally.
  
{Wovon hängt die individuelle Datenrate eines Nutzers ab?
+
{What does the individual data rate of a user depend on?
 
|type="[]"}
 
|type="[]"}
+ Von der Anzahl der zugewiesenen Ressourcenblöcke,
+
+ From the number of resource blocks assigned,
+ von der insgesamt zur Verfügung stehenden Bandbreite,
+
+ from the total available bandwidth,
+ von der Kanalqualität für diesen Nutzer,
+
+ from the channel quality for this user,
+ von den Anforderungen aller Nutzer.
+
+ from the requirements of all users.
 
</quiz>
 
</quiz>
  
===Musterlösung===
+
===Solution===
 
{{ML-Kopf}}
 
{{ML-Kopf}}
  
'''(1)'''&nbsp; Richtig sind die <u>Lösungsvorschläge 3 und 4</u>:  
+
'''(1)'''&nbsp; Correct are the <u>solutions 3 and 4</u>:  
 
 
Die Zuordnung zu ''Downlink'' bzw. ''Uplink'' erkennt man am zweiten Buchstaben. Es bedeuten:
 
*PDCCH: ''Physical Downlink Control Channel,''
 
*PDSCH: ''Physical Downlink Shared Channel,''
 
*PUCCH: ''Physical Uplink Control Channel,''
 
*PUSCH: ''Physical Uplink Shared Channel.''
 
  
 +
The assignment to&nbsp; $\rm D$ownlink&nbsp; or&nbsp; $\rm U\hspace{-0.05cm}$plink&nbsp; can be recognized by the second letter.&nbsp; It means:
 +
*PDCCH:&nbsp;  Physical Downlink Control Channel,
 +
*PDSCH:&nbsp;  Physical Downlink Shared Channel,
 +
*PUCCH:&nbsp;  Physical Uplink Control Channel,
 +
*PUSCH:&nbsp;  Physical Uplink Shared Channel.
  
  
'''(2)'''&nbsp; Richtig sind die <u>Lösungsvorschläge 2 und 4</u>:
 
*Ein „C”  &nbsp; &rArr; &nbsp;  ''Control'' als dritter Buchstabe weist auf einen Kontrollkanal hin.
 
* Nutzdaten werden stets in den ''Shared Channels''  &nbsp; &rArr; &nbsp; „S” übertragen,
 
  
 +
'''(2)'''&nbsp; Correct are the <u>solutions 2 and 4</u>:
 +
*$\rm C$&nbsp; &rArr; &nbsp; "Control" as third letter indicates a control channel.
 +
*User data are always transferred to the "Shared Channels" &nbsp; &rArr; &nbsp; $\rm S$.
  
  
'''(3)'''&nbsp; <u>Alle Aussagen</u> sind zutreffend:
+
'''(3)'''&nbsp; <u>All statements</u> are correct:
*Ein Block im LTE–Downlink belegt im Frequenzbereich $180 \ \rm kHz$ (zwölf Unterträger zu je $15 \ \rm kHz$) und hat die Dauer $1 \ \rm ms$.
+
*A block in the LTE downlink occupies&nbsp; $180 \ \rm kHz$&nbsp; $($twelve subcarriers at&nbsp; $15 \ \rm kHz$ each$)$&nbsp; and has a duration of&nbsp; $1 \ \rm ms$.
*Die Belegung mit PDCCH und PDSCH zeigt, dass der Downlink betrachtet wird.
+
*The assignment with PDCCH and PDSCH shows that the downlink is being considered.
*Die Referenzsymbole werden benötigt, um die Kanalqualität zu schätzen und den ''Channel Quality Indicator'' (CQI) zu berechnen.
+
*The reference symbols are needed to estimate the channel quality and calculate the&nbsp; "Channel Quality Indicator"&nbsp; (CQI).
*Diese Referenzsymbole sind auf unterschiedliche Frequenzen bzw. Symbole (verschiedene Zeiten) verteilt, um die Kanalqualität möglichst umfassend schätzen zu können.
+
*These reference symbols are distributed over different frequencies or symbols&nbsp; (different times)&nbsp; in order to estimate the channel quality as comprehensively as possible.
  
  
  
'''(4)'''&nbsp; Die <u>Aussage 1</u> stimmt, da hier nur zwei der $14$ Spalten vom Kontrollkanal PDCCH belegt werden.  
+
'''(4)'''&nbsp; The <u>statement 1</u> is true because only two of the&nbsp; $14$&nbsp; columns are occupied by the control channel PDCCH. <br>However, this result cannot be generalized.&nbsp; Rather, the division between PDCCH  and PDSCH symbols is dependent on the user's requirements and therefore dynamic.
 +
*For many users with a low data rate, the PDCCH would include three or four symbols, because this requires more intensive tuning than for a few concurrent users with high data rates.
 +
*The information&nbsp; "How many PDCCH symbols"&nbsp; is communicated to the terminal device via the "Physical Control Format Indicator Channel" (PCFICH).
  
Verallgemeinern kann man dieses Ergebnis allerdings nicht. Vielmehr ist die Aufteilung zwischen PDCCH&ndash; und PDSCH–Symbolen abhängig von den Anforderungen des Nutzers und damit dynamisch.
 
*Bei vielen Nutzern mit niedriger Datenrate würde der PDCCH drei oder vier Symbole umfassen, weil hier eine intensivere Abstimmung nötig ist als bei wenigen gleichzeitigen Nutzern mit jeweils hoher Datenrate.
 
*Dem Endgerät wird die Information „Wie viele PDCCH–Symbole” über den ''Physical Control Format Indicator Channel'' (PCFICH) mitgeteilt.
 
  
  
  
'''(5)'''&nbsp; <u>Alle Aussagen</u> treffen zu:
+
'''(5)'''&nbsp; <u>All statements above</u> are correct:
*Die Datenrate eines jeden Nutzers hängt direkt von der Anzahl der ihm zugewiesenen Blöcke der Breite $180 \ \rm kHz$ ab.
+
*The data rate of each user depends directly on the number of blocks of width&nbsp; $180 \ \rm kHz$&nbsp; assigned to him.
*Die LTI–Gesamtfrequenzbreite liegt zwischen $1.4 \ \rm MHz$ und $20 \ \rm MHz$.  
+
*The total LTI frequency width is between&nbsp; $1.4 \ \rm MHz$&nbsp; and&nbsp; $20 \ \rm MHz$.  
*In das Frequenzband von $1.4 \ \rm MHz$ werden sechs Blöcke à $180 \ \rm kHz$ untergebracht.  
+
*In the frequency band of&nbsp; $1.4 \ \rm MHz$&nbsp; six blocks of&nbsp; $180 \ \rm kHz$&nbsp; are placed.  
*Der Overhead beträgt somit $(1.4 - 6 \cdot 0.18)/1.4 \approx 22.8 \%$.  
+
*The overhead is thus $(1.4 - 6 \cdot 0.18)/1.4 \approx 22.8 \%$.  
*Bei $20 \ \rm MHz$ Gesamtfrequenzbreite, also $100$ Blöcken, ist der Overhead $(20 - 100 \cdot 0.18)/26 = 10 \ \%$.
+
*At&nbsp; $20 \ \rm MHz$&nbsp; total frequency width, i.e.&nbsp; $100$&nbsp; blocks, the overhead is&nbsp; $(20 - 100 \cdot 0.18)/26 = 10 \%$.
*Je mehr Blöcke insgesamt zur Verfügung stehen, desto mehr kann jedem einzelnen Nutzer zugewiesen werden, wenn sein Kanal gut ist und wenn nicht gleichzeitig viele andere Nutzer ebenfalls große Ansprüche stellen.
+
*The more blocks are available in total, the more can be allocated to each individual user if his channel is good and if many other users do not also have high demands at the same time.
  
 
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[[Category:Exercises for Mobile Communications|^4.4 Physical Layer in LTE^]]
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[[Category:Mobile Communications: Exercises|^4.4 Physical Layer in LTE^]]

Latest revision as of 14:37, 23 March 2021


Frequency/time assignment of the channels  $\rm PDCCH$  and  $\rm PDSCH$

The task refers to the two pages 


All information required for the task can be found on these pages.

The diagram shows the assignment of the two channels  $\rm PDCCH$  and  $\rm PDSCH$  in frequency and time:

  • One frequency block comprises  $180 \ \rm kHz$  and is divided into twelve  $15 \ \rm kHz$ subcarriers
  • A subframe is one millisecond long and includes  $14$  symbols.
  • Red marked are the so-called reference symbols.




Notes:


Questionnaire

1

Which physical channels belong to the LTE uplink?

PDCCH,
PDSCH,
PUCCH,
PUSCH.

2

Which of the channels transmit user data?

PDCCH,
PDSCH,
PUCCH,
PUSCH.

3

Which statements apply to the graphic on the information page?

A transmission block for the downlink is shown.
A block is the smallest addressable unit for LTE.
The reference symbols are used to estimate the channel quality.

4

Which statements are correct without considering the reference symbols?

The statement  "6/7 of the symbols carry useful information"  applies in this example.
The statement  "6/7 of the symbols carry useful information"  applies generally.

5

What does the individual data rate of a user depend on?

From the number of resource blocks assigned,
from the total available bandwidth,
from the channel quality for this user,
from the requirements of all users.


Solution

(1)  Correct are the solutions 3 and 4:

The assignment to  $\rm D$ownlink  or  $\rm U\hspace{-0.05cm}$plink  can be recognized by the second letter.  It means:

  • PDCCH:  Physical Downlink Control Channel,
  • PDSCH:  Physical Downlink Shared Channel,
  • PUCCH:  Physical Uplink Control Channel,
  • PUSCH:  Physical Uplink Shared Channel.


(2)  Correct are the solutions 2 and 4:

  • $\rm C$  ⇒   "Control" as third letter indicates a control channel.
  • User data are always transferred to the "Shared Channels"   ⇒   $\rm S$.


(3)  All statements are correct:

  • A block in the LTE downlink occupies  $180 \ \rm kHz$  $($twelve subcarriers at  $15 \ \rm kHz$ each$)$  and has a duration of  $1 \ \rm ms$.
  • The assignment with PDCCH and PDSCH shows that the downlink is being considered.
  • The reference symbols are needed to estimate the channel quality and calculate the  "Channel Quality Indicator"  (CQI).
  • These reference symbols are distributed over different frequencies or symbols  (different times)  in order to estimate the channel quality as comprehensively as possible.


(4)  The statement 1 is true because only two of the  $14$  columns are occupied by the control channel PDCCH.
However, this result cannot be generalized.  Rather, the division between PDCCH and PDSCH symbols is dependent on the user's requirements and therefore dynamic.

  • For many users with a low data rate, the PDCCH would include three or four symbols, because this requires more intensive tuning than for a few concurrent users with high data rates.
  • The information  "How many PDCCH symbols"  is communicated to the terminal device via the "Physical Control Format Indicator Channel" (PCFICH).



(5)  All statements above are correct:

  • The data rate of each user depends directly on the number of blocks of width  $180 \ \rm kHz$  assigned to him.
  • The total LTI frequency width is between  $1.4 \ \rm MHz$  and  $20 \ \rm MHz$.
  • In the frequency band of  $1.4 \ \rm MHz$  six blocks of  $180 \ \rm kHz$  are placed.
  • The overhead is thus $(1.4 - 6 \cdot 0.18)/1.4 \approx 22.8 \%$.
  • At  $20 \ \rm MHz$  total frequency width, i.e.  $100$  blocks, the overhead is  $(20 - 100 \cdot 0.18)/26 = 10 \%$.
  • The more blocks are available in total, the more can be allocated to each individual user if his channel is good and if many other users do not also have high demands at the same time.