Версия 15-136 HS для сетей с микросотовой структурой
На этапе перехода к 3-му поколению в США
были рассмотрены 7 вариантов систем, жестко увязанных с эволюционным развитием
существующего стандарта TDMA (IS-136). Из них был выбран один вариант IS-136
Н$0/Ч (IS — 136 High Speed Outdoor/Vehicular), который
основан на технологии EDGE. Главный аргумент в пользу такого выбора— возможность использования универсальной сетки частот с шагом
200 кГц и 8- канального TDMA кадра GSM.
Внедрение EDGE в
стандарт IS-136 предполагается осуществить в 2 этапа. На первом реализуется
вариант со скоростью передачи до 384 кбит/с, получивший название ЕВОЕ Compact, а на втором — EDGE Classic
со скоростью передачи до 2,048 Мбит/с. Требуемая ширина полосы частот в EDGE Compact составляет 600 кГц (три канала по 200 кГц), а в
EDGE Classic — 2,4 МГц' .
Предоставление услуг на этом этапе будет осуществляться с помощью двухрежимных
телефонов с изменяемой шириной полосы канала (30 кГц/200 кГц).
В версии стандарта
IS-136 HS ON вводятся два новых метода модуляции: квадратурная АМ с
двоичным смещением BOQAM (Binary Offset
QAM) и квадратурная АМ с четверичным смещением QOQAM (Quaternary
Offset QAM). Новые виды модуляции обладают повышенной
спектральной эффективностью, имеют меньший диапазон изменения огибающей по
сравнению с обычной квадратурной модуляцией (QAM) и предъявляют менее жесткие
требования к линейности выходных каскадов передатчика.
Формат кадра и механизм
повторной передачи в стандарте IS-136 HS 0% сходен с тем, который используется
в GSM. Некоторые отличия возникают в структуре канального интервала при
использовании новых видов модуляции BOQAM/QOQAM (табл. 5.7).
Таблица 5.7. Структура канального интервала в
стандарте 15-136 HS. О/V
Версия 15-136 HS для внутриофисной связи
Дальнейшее повышение пропускной
способности возможно за счет перехода на каналы с полосой частот 1,6 МГц, а
также использования режима временного дуплексного разноса (TDD). Скорость
передачи символов на несущую увеличится до 2,6 Мсим/с (BOQAM) или 5,2 Мсим/с
(QOQAM). Версия стандарта IS-136 HS I (Indoor Office) предназначена для передачи информации со скоростью
2,048 Мбит/с в микро — и пикосотовых зонах обслуживания.
Канальная архитектура в
IS-136 HSI (Indoor) построена аналогичным
образом, как в GSM, т.е. ее основным элементом является TDMA кадр, имеющий
длину 4,615 мс. Каждый кадр состоит из 12 000 символов, которые могут быть
распределены по 64 или 16 канальным интервалам (табл. 5.8). Возможен и
смешанный вариант, при котором в одном кадре, могут передаваться данные разной
длины. Асимметричный трафик, свойственный сети Internet,
может быть реализован путем выделения различного количества канальных
интервалов (КИ) в линиях “вниз” и “вверх”.
Таблица 5.8. Структура канального интервала в
стандарте 15-136 HS
В одном канальном
интервале 1/64 могут передаваться 187,5 символов, используемых для передачи
различных видов трафика без каких-либо ограничений. В интервале 1/16 число
передаваемых символов увеличивается до 750, что позволит организовать передачу мультимедийной информации со средней или высокой скоростью.
Что же касается интервала 1/8, то он предназначен для использования только в
сетях мобильной связи (версия стандарта IS-136 Н$0/Ч).
В стандарте IS-136 HSI
используются два типа мультикадров:
первый из которых включает 26 кадров, а второй — 51
кадр. Суперкадр (длина 6,12 с) может объединять 26
или 51 мультикадр, а гиперкадр
включает 2048 суперкадров (рис. 5.10).
Рис. 5.10. Временная канальная структура
IS-136 HS I
Для передачи трафика в
IS-136 HSI используются три типа пакетов: длинные пакеты: LB (Long Burst), короткие пакеты SB I
(Short Burst 1) и SB2 (Short Burst 2).
Структура пакета выбрана
с таким расчетом, чтобы приемлемое качество связи обеспечивалось при значительном
разбросе задержки (delay spread).
Канальные интервалы 1/64 предполагается использовать для передачи коротких
сообщений, речи и других видов сообщений (пакеты SBI и SB 2), а интервалы 1/16
— для передачи длинных пакетов ЬВ. Пакеты могут различаться числом передаваемых
символов данных и длительностью обучающей последовательности (табл. 5.9). В
стандарте IS-136 HS 1 предложены два типа обучающих последовательностей
(короткая и длинная), что позволяет устранить зависимость качества приема от
импульсной характеристики канала, ожидаемого доплеровского сдвига частоты и
отношения сигнал/шум.
Таблица 5.9. Содержание полей коротких и
длинных пакетов (15-136 HS 1)
Канальное кодирование в 15-136 HS
Предложенная концепция высокоскоростной
версии стандарта IS-136 обладает высокой гибкостью и позволяет адаптироваться в
различных условиях эксплуатации за счет использования большого числа кодовых
скоростей и разных комбинаций методов модуляции и кодирования. В IS-136 HS
реализована идея мультискоростного режима работы, при
котором производится гибкий выбор длины канального интервала, скорости
кодирования и вида модуляции (табл. 5.10).
Таблица 5.10. Основные характеристики схем кодирования
в 15-136 HS (для одного канального интервала)
Результаты расчета частоты
появления ошибок на блок (BLER) для трех схем кодирования в радиоканале без
скачкообразной перестройки частоты приведены рис. 5.11. Оценка произведена для
транспортного средства, двигающегося со скоростью 3 км/ч, на частоте несущей
900 МГц.
Повышение достоверности
передачи осуществляется с использованием протокола управления радиоресурсами и доступа к среде И.С/МАС. В отличие от протокола И.С, используемого в GPRS, новый протокол
И.С/МАС включает не только адаптивную настройку радиолинии, но и автоматический
запрос повторной передачи в соответствии с алгоритмом ARQ.
Рис. 5.11 Зависимоть частоты появления ошибочных блоков от отношения
сигнал/помеха (С/I) для кодов ECS1,
ECS5, ECS8
6.1. Эволюция от cdmaOne к
cdma2000
Основные характеристики cdmaOne
Одно из важных требований, предъявляемых
к системам 2-го поколения — гибкость технологии и возможность ее эволюционного
развития за счет наращивания пропускной способности при сохранении существующей
инфраструктуры. Реализация новых требований в cdmaOne"
возможна как в существующем диапазоне частот 824-849/869-894 МГц, так и в
диапазоне 1900 МГц [20]. Основные технические параметры оборудования сетей cdmaOne определены в стандарте IS-95 и его модификациях.
Передача речи и данных в
cdmaOne осуществляется кадрами длительностью 20 мс.
Скорость передачи в процессе сеанса связи может изменяться от 1,2 до 9,6 кбит/с, однако в течение одного кадра
она остается неизменной. В случае, если число ошибок в
кадре превышает допустимое, то искаженный кадр стирается.
В cdmaOne
обеспечивается высококачественная передача речи с использованием нескольких
модификаций речевых кодеков: 8 и 13 кбит/с (QCELP — Qualcomm
CELP) или 8 кбит/с (EVRC, IS-127). Базовый вариант основан на использовании
алгоритма линейного предсказания с кодовым возбуждением CELP (code excited linear
prediction) и переменном скоростью передачи. В
зависимости от текущих параметров речи скорость может изменяться, принимая
четыре значения:1,2, 2,4, 4,8 и 9,6 кбит/с. Типовые оценки качества речи по
шкале MOS — 3,7 балла (9,6 кбит/с) и 3,0 балла (4,8 кбит/с). Вносимая
алгоритмом CELP задержка не более 30 мс. Качество передачи речи, достигаемое в
вокодере QCELP (13 кбит/с), очень близко к качеству проводных линий (4,02
балла).
Система на базе
стандарта IS-95 построена по методу прямого расширения спектра (DS- CDMA) на
основе кодовых псевдослучайных последовательностей, сформированных на базе
ансамбля ортогональных функций Уолша.
Преобразование сигналов
на базовой станции осуществляется в несколько этапов. Вначале входной сигнал с переменной информационной скоростью
(1,2-9,6 кбит/с) преобразуется в кодированный поток данных с фиксированной
скоростью 19,2 кбит/с. Затем он расширяется по полосе и передается с чиповой" скоростью 1,2288 Мчип/с.
И, наконец, на третьем завершающем этапе выходной поток в каждом канале
разделяется на синфазную (I) и квадратурную (Q) составляющие. После
линейного сложения с весами образуются групповые I и Q составляющие сигналов,
которые передаются с использованием QPSK.
принципы формирования сигналов
В стандарте IS-95
используются три группы кодов: Уолша, короткие и длинные коды. Все эти коды
являются общими для базовых и мобильных станций, однако, выполняют разные
функции (табл. 6,1).
Таблица 6.1. Кодовые последовательности,
используемые в стандарта IS-95
С базовой станции могут
одновременно передаваться 64 канала, в том числе канал пилотсигнала,
синхроканал, 7 вызывных каналов (PCH) и 55 каналов
трафика (ТСН). Сигналы всех каналов ортогональны, что гарантирует отсутствие
взаимных помех между ними на одной станции. Внутрисистемные помехи в основном
возникают от передатчиков других базовых станций, работающих на той же частоте,
но с иным циклическим сдвигом псевдослучайной последовательности (ПСП).
Для
передачи пилот-сигнала используется нулевая функция
Уолша (W~), а для синхронизации — функция %. В синхроканал
данные поступают со скоростью 1,2 кбит/с, а на входе модулятора их скорость
увеличивается до 4,8 кбит/с. Так как скорость в синхроканале
в 4 раза меньше, чем в вызывном или информационном каналах (19,2 кбит/с), то,
соответственно, в нем обеспечивается более высокая помехоустойчивость.
Синхросообщение содержит данные о
точном системном времени, параметрах короткого и длинного кодов, скорости
передачи в вызывном канале, т.е. о всех параметрах,
необходимых для установления начальной синхронизации.
Все базовые станции (БС)
используют идентичные по структуре короткие коды, но с разным циклическим
сдвигом, кратным 64, т.е. всего в сети могут функционировать не более 511
базовых станций. Правильная работа БС в cdmaOne
гарантируется только в том случае, если их сигналы не накладываются друг на
друга. Чтобы выполнить это условие, необходима жесткая синхронизация, которая в
настоящее время обеспечивается с помощью спутниковой навигационной системы GPS.
В мобильной станции
возможен когерентный прием сигналов с захватом несущей и регулировкой мощности.
Прием сигналов базовых станций осуществляется с использованием КАКЕ приемника,
имеющего в своем составе несколько каналов параллельной обработки,
После завершения
процедуры синхронизации мобильная станция (МС) настраивается на канал
персонального вызова и постоянно контролирует его в ожидании поступления
сигнала вызова. Скорость передачи адаптивно изменяется от 1,2 до 9,6 кбит/с,
что позволяет гибко адаптировать трафик к условиям распространения радиоволн. В
МС используются два типа каналов: доступа АСН и трафика ТСН. Основные параметры
канального кодирования и модуляции, используемые в базовых и мобильных станциях
cdmaOne (18-95), приведены в
табл. 6.2.
Таблица 6.2. Параметры канального кодирования
и модуляции в IS-95 (чиповая скорость 1,2888 Мчип/с)
В мобильной станции
ортогональные функции Уолша также используются, но для
других целей, т.е. не для уплотнения каналов, а для повышения помехоустойчивости.
Каждой группе из 6 битов соответствует при передаче одна из 64
последовательностей Уолша, При передаче каждая МС использует длинный код с
индивидуальным циклическим сдвигом, что дает возможность базовой станции ее однозначно идентифицировать.
Все МС в сети используют
один и тот же длинный код. По величине его сдвига базовые станции различают
сигналы обслуживаемых абонентов. Маски длинных кодов в прямом и обратном
каналах совпадают. Стандарт IS-95 предполагает использование одной и той же частоты
во всех сотах сети. Все МС используют тот же короткий код, что и в базовой
станции. Однако циклический сдвиг фиксирован и одинаков для всех МС. Помехи,
создаваемые другими базовыми станциями, работающими в той же полосе частот, в
итоге и определяют предел пропускной способности.
В cdmaOne
мобильная станция не излучает пилот-сигнал, а поэтому на базовой станции
осуществляется некогерентная обработка. Этот недостаток будет устранен в новом
стандарте cdma2000, где в прямом канапе передается три разных типа пилотсигнала, а в обратном — один.
Число абонентов в
системе CDMA зависит от уровня взаимных помех. Чтобы его снизить, вводится
управление излучаемой мощностью у мобильных станций. В стандарте IS-95
обеспечивается управление мощностью МС в динамическом диапазоне 84 дБ с шагом 1
дБ. Данные управления мощностью передаются регулярно со скоростью 800 бит/с. При передаче они добавляются к информационным символам.
В стандарте применяется
раздельная обработка многолучевых сигналов с последующим их сложением, что
обеспечивает отношение сигнал/шум 6-7 дБ. При раздельной обработке лучей
используется несколько параллельно работающих каналов, что позволяет
осуществить мягкий режим переключения мобильной станции при переходе из одной
зоны связи в другую.
Основные модификации cdmaOne
Технология стандарта CDMA непрерывно
развивается, при этом основные принципы (версия IS-95А) сохраняются неизменными.
Новые возможности
предоставляет версия стандарта IS-95В, в которой определены условия объединения
нескольких каналов CDMA, организуемых в прямом направлении (от базовой станции к мобильной). Скорость передачи в IS-95В увеличивается до
28,8 кбит/с за счет объединения 2 каналов со скоростью 14,4 кбит/с, или в перспективе, до 115,2 кбит/с (8 х
14,4 кбит/с). Давая, версия стандарта позволит еще до появления систем 3-го
поколения предоставлять услуги Internet и других мультимедийных приложений с асимметричным трафиком.
Более совершенная версия
стандарта IS-95С (рис. 6.1) направлена на повышение частотной эффективности и
увеличения емкости телефонной сети в 2 раза. Данное предложение основано на
введении квадратурного канала, по которому может передаваться такой же кодовый
ансамбль сигналов (т.е. 64 кода Уолша), что и по синфазному каналу. Несмотря на
эти изменения, система сохранит обратную совместимость со стандартами IS-95А и
IS-95В, и будет занимать прежнюю полосу частот, равную 1,25 МГц. По сравнению с
предыдущими версиями стандарта система позволит увеличить скорость передачи до
144 кбит/с. Предлагаемые усовершенствования обеспечивают возможность сокращения
энергопотребления терминала.
Рис. 6.1. Эволюция стандарта IS-95
Помимо этого
разрабатывается модификация стандарта IS-95-HDR, которая призвана расширить
возможности существующего стандарта IS-95 по высокоскоростной передаче данных. Новая версия дает возможность организовать канал передачи данных со
скоростью свыше 1 Мбит/с в прямом канале при значительно более низкой скорости
в обратном канале. Возможности, которые предоставит IS-95-HDR, в первую
очередь, ориентированы на асимметричный трафик сетей передачи данных.
Совместное использование IS-95С и IS-95-HDR позволит сблизить характеристики
существующих технологий с требованиями систем 3-го поколения.
Несмотря на то, что
предлагаемые усовершенствования продлят срок жизнеспособности cdmaOne, однако имеющиеся в радиоинтерфейсе
IS-95 ограничения не позволят обеспечить предоставление новых видов услуг.
Последующее развитие технологии СОМА будет происходить в рамках создания
семейства сетей IMT-2000.
Технология СОМА-450
Ранее уже говорилось о том, что на
пленуме MoU NMT (см. раздел 5.5) было принято решение
о замене аналогового стандарта NMT-450 на цифровой
GSM-400. Однако такое решение носило компромиссный характер, так как допускало
к использованию два варианта: GSM-400 и CDMA-450. Поэтому весьма вероятно, что
CDMA-450 будет использована в качестве промежуточной технологии на пути к
cdma2000.
Вариант CDMA-450 был
разработан совместно компаниями Hughes, Samsung и Qualcomm, входящими в
группу CDG (CDMA Development Group).
Концепция построения CDMA-450 основана на структуре сигналов cdmaOne и cdma2000. Одна несущая в CDMA- 450 занимает
полосу 1,775 МГц (с учетом защитных полос), две несущие — полосу 3,025 МГц и
три — 4,275 МГц. Таким образом, в частотном диапазоне NMT-450 (2х4,5 МГц) можно
реализовать систему с 1-3 несущими при возможном параллельном функционировании
аналоговой сети NMT-450.
Расчеты, проведенные
группой CDG, показывают, что при меньшей мощности мобильных станций может быть
обеспечена большая, чем в GSM-400, зона покрытия (табл. 6.3). Пропускная
способность СОМА-450 при использовании одной несущей (полоса 1,775 МГц) и
вероятности блокирования вызова не более 2% составляет 44,7 Эрл/соту (мобильная связь) и 106,8 Эрл/соту
(WLL). В случае полнодиапазонной реализации CDMA-450,
т.е. с использованием трех несущих (общая полоса 4,275 МГц), пропускная
способность составит 165,9 Эрл/соту.
Таблица 6.3. Сравнительные характеристики покрытия для
сельской местности (варианты СОМА-450 и GSM-400).
Для сравнения отметим,
что пропускная способность в варианте GSM-400 с одной несущей (полоса 2,4 МГц)
и при той же вероятности блокирования вызовов — 24,6 Эрл/соту.
Для того чтобы достичь тех же показателей, что в СОМА-450, потребуется
применение специальных методов повышения помехоустойчивости, например,
применение адаптивных антенн или переход на половинную скорость передачи.
6.2. Принципы построения и архитектура
Отличительные особенности
В основе cdma2000 лежит принцип
эволюционного перехода от существующего стандарта IS-95 и его последующих
модификаций к широкополосной СОМА системе. В проекте системы cdma2000
выполняются все требования, предъявляемые к перспективным системам 3- го
поколения, а также обеспечивается обратная совместимость с системой cdmaOne. Отличительными особенностями cdma2000 являются:
широкий диапазон скоростей передачи информации от 1,2 кбит/с до 2,048 Мбит/с с возможностью гибкого изменения ширины спектра излучаемых
сигналов, использование когерентного приема на мобильных и базовых станциях,
введение быстродействующей схемы управления мощностью в прямом и обратном
каналах, а также работа с переменной длиной кадра 5 мс и 20 мс.
Архитектура системы
cdma2000 предусматривает возможность гибкого изменения конфигурации в
зависимости от требований оператора и выделенной полосы частот. Полоса частот
системы может изменяться от 1,25 МГц до 15 МГц в зависимости от региона
обслуживания и требований по частотной совместимости с другими сетями подвижной
связи.
Отличительными
особенностями предлагаемой архитектуры cdma2000 являются: — универсальность в
предоставлении широкого ассортимента услуг (передача речи, пакетной информации,
коммутируемых данных и мультимедиа) с возможностью выполнения требований
IМТ-2000 к качеству обслуживания для различных категорий пользователей;
— эффективность в построении системы
сигнализации за счет снижения затрат пропускной способности на ее реализацию
при передаче различных видов информации (речь, данные или одновременно речь и
данные);
— гибкость в обеспечении интерфейса
с существующими и перспективными IP-сетями или сетями с коммутацией каналов
ISDN;
— расширяемость в части введения новых
видов услуг и протоколов без предъявления дополнительных требований к
существующим сетям;
— наращиваемость пропускной способности
сети за счет введения новых сот секторных антенн и базовых станций;
— плавная
деградируемость в случае отказа отдельных элементов сети;
— согласованность с иерархической структурой
систем 3-го поколения, описанной в рекомендации ITU М.1225;
— эволюционный переход от существующих систем cdmaOne к перспективным сетям 3-го поколения.
При выборе концепции
построения системы cdma2000 одним из основных условий являлось обеспечение
обратной совместимости с существующими сетями 2-го поколения. Это
обстоятельство предопределило выбор в качестве чиповой
скорости R=I,2288 Мчип/с и ширины спектра по уровню 3
дБ — 1,25 МГц.
Дальнейшее расширение
спектра основано на N-кратном увеличении ширины спектра. В cdma2000 предложены
следующие пять значений ширины спектра: 1Х, ЗХ, 6Х, 9Х и 12Х, где Х = 1,25 МГц.
Варианты МС-СОМА и О5-СОМА
В проекте cdma2000 предлагаются два
варианта построения системы: с многочастотной несущей МС-CDMA
(Multi Carrier CDMA) и с
прямым расширением спектра DS-CDMA (Direct Sequence CDMA).
В варианте многочастотной
CDMA модулированные символы уплотняются на нескольких несущих с шириной спектра
1,25 МГц на каждой поднесущей. Число поднесущих N может изменяться в
зависимости
от ширины спектра (N=l,
3, 6, 9 и 12). На каждой поднесущей информация
передается с чиповой скоростью 1,2288 Мчип/с.
Такой принцип построения
cdma2000 позволяет эффективно использовать весь рабочий диапазон с шириной
полосы 5, 10, 15 или 20 МГц. В качестве примера на рис. 6.2 приведены три
способа использования полосы частот при различных вариантах построения системы
cdma2000.
Рис.6.2. Варианты
использования полосы частот 10 МГц при различных вариантах
построения системы
Например,
в полосе 10 МГц можно разместить 7 каналов по 1,25 МГц (вариант MC- CDMA) или 1
канал с шириной спектра 1,25 МГц и 2 канала с шириной спектра 3,75 МГц (вариант
DS-CDMA) или 1 канал с шириной спектра 1,25 МГц и 1 канал с шириной спектра 7,5
МГц (вариант DS-CDMA). Для обеспечения совместимости с другими системами по краям
спектра введены защитные интервалы шириной 625 кГц.
Предлагаемый подход к
проектированию широкополосной системы обеспечивает не только совместимость с
существующими системами, но и позволяет гибко использовать полосы частот в
эфире, реализуя различные стратегии развертывания сети.
Система cdma2000
обеспечивает непрерывный режим передачи, что позволяет снизить пиковую мощность
излучаемого сигнала, минимизировать уровень помех и обеспечить возможность
работать с низкими скоростями передачи.
Длина кадра составляет 5
и 20 мс при передаче управляющей информации и 20 мс при передаче данных и речи.
Перемежение и повторение данных осуществляется по всей длине кадра, что
обеспечивает улучшение качества обслуживания за счет временного разнесения.
Использование более коротких кадров могло бы снизить задержку при передаче
речи, но это привело бы к снижению показателей помехоустойчивости вследствие
более короткого интервала перемежения.
Во втором варианте
сигнал передается с расширением спектра на одной несущей с чиповой
скоростью, кратной 1,2288 Мчип/с, при этом может быть
получен следующий ряд скоростей R=N x 1,2288 Мчип/с, где Х =1, 3, 6, 9, 12.
Базовая скорость в проекте cdma2000 принята равной R= 3,6864 Мчип/с (N=3).
6.3. Сравнительный анализ cdma2000 и WCDMA
Ранее уже говорилось о конкурентной
борьбе, которая развернулась на этапе гармонизации проектов cdma2000 и WCDMA, и
чем окончилось противостояние между компаниями Ericsson
и Qualcomm. Принятое в конце 1999 г. компромиссное
решение открыло дорогу к 3-му поколению сразу двум технологиям. Североамериканский
проект cdma2000 окончательно дорабатывается в рамках стандарта IMT-МС (вариант МС-CDMA), а работы по WCDMA и UTRA разделились на два
направления. Первый стандарт IMT-DS базируется на технических решениях WCDMA
FDD и UTRA FDD (для парных полос частот), а второй IMT-ТС (для непарных полос
частот) основан на технических решениях европейского проекта UTRA TDD и
китайского проекта TD-SCDMA.
Ключевое отличие
cdma2000 и WCDMA, которое стало предметом острой полемики,— разные чиповые скорости 3,6884 и 3,84 Мчип/с.
Выбор чиповой скорости в проекте cdma2000 произведен
из условия обеспечения обратной совместимости с cdmaOne
(Зх1,2288 Мчип/с) и
возможности использования на переходном этапе к IMT-2000 двухрежимных
терминалов типа cdma2000/cdmaOne. В отличие от cdmaOne, разрабатываемый в Европе и Японии стандарт WCDMA
не преследует целей обеспечения совместимости с существующими сетями связи,
хотя заложенные в нем решения базируются на использовании единых базовых сетей
GSM MAP, ANSI-41 и Ip-сетей.
Для разделения сигналов
базовых станций в cdma2000 используются короткие коды длиной 2" с разными
циклическими сдвигами, что требует их взаимной синхронизации. Асинхронный
принцип построения сети WCDMA делает ее независимой от внешнего источника
синхронизации. Такая возможность обеспечивается за счет использования разных
кодов Голда (для разделения базовых станций).
Начальная синхронизация мобильных станций
в системе cdma2000 обеспечивается по общему пилотсигналу,
излучаемому каждой базовой станцией. Так как все БС в сети синхронны, то
никакой дополнительной синхронизации не потребуется. После захвата пилотсигнала мобильная станция определяет все параметры,
необходимые для когерентной демодуляции сигнала и обеспечения хэндовера.
Процедура начального
поиска в системе WCDMA более сложная, так как осуществляется в три этапа.
Однако с точки зрения быстродействия она обладает преимуществом, т.к. на каждом
этапе область неопределенности сравнительно невелика. Время установления
начальной синхронизации в cdma2000 несколько выше из-за большой априорной
неопределенности [72].
Между рассматриваемыми
технологиями есть и много общего. Прежде всего, для увеличения пропускной
способности в них используется мультикодовая
передача, позволяющая выделить одному пользователю сразу несколько каналов. Оба
стандарта предусматривают динамическое управление мощностью в прямом и обратном
каналах связи, хотя в проекте WCDMA используется более
быстродействующая схема управления мощностью. Повышение помехоустойчивости
обеспечивается за счет разнесения на передаче, использования сверточных и турбо-кодов и др. Более подробно особенности
каждой из двух технологий будут рассмотрены в последующих разделах книги.
Краткие сравнительные характеристики системы cdma2000 и WCDMA приведены в табл. 6.4.
Таблица 6.4. Сравнительные характеристики cdma2000 и
WCDMA
Услуги верхних уровней
Технология cdma2000 имеет открытую
архитектуру с гибко изменяемой конфигурацией и протоколами, которые охватывают
физический, канальный и верхние уровни. Обобщенная диаграмма функционально
взаимосвязанных физического, канального и более высоких уровней приведена на
6.3. Рассмотрим подробнее функции, обеспечиваемые на каждом из перечисленных
выше уровней.
Рис. 6.3. Канальная архитектура системы
cdma2000
Основной задачей верхних уровней является
обработка потоков данных конечного пользователя, служебных сообщений и
сигнализации. Различают три основные категории услуг:
— речевые услуги,
включающие доступ в сети общего пользования (ТфОП),
радиотелефонную связь между мобильными станциями, IP телефонию;
— услуги передачи данных
(IP, ISDN, В-ISDN, SMS, мультимедиа);
— передача управляющей и
контрольной информации (сигнализация).
Иерархическая структура
cdma2000 ориентирована на обеспечение широкополосных видов услуг, включая
мультимедиа. Предоставление таких услуг потребует объединения нескольких или
даже всех видов обслуживания (т.е. речи, пакетной информации и потоков с коммутацией
каналов), которые будут передаваться по одному радиоканалу.
Механизм управления
имеет гибкую структуру, позволяющую динамически изменять показатели
обслуживания (QoS) для каждого активного сеанса
связи. Наличие гибкой архитектуры обеспечивает возможность совместимости
системы cdma2000 с существующими сетями. Речевой трафик от совместимых
вокодеров (например, EVRC) может переноситься непосредственно на основной канал
(fundamental channel) без
предоставления дополнительных возможностей 1.АС и МАС уровней. В случае
передачи речевого трафика в пакетном режиме (IP телефония) система cdma2000
также сможет предоставлять все услуги канального уровня. И, наконец, в случае
передачи речевого трафика сетей с коммутацией каналов будет реализован режим с
динамическим изменением показателей качества обслуживания QoS.
При передаче данных
возможны два основных вида обслуживания: передача пакетной информации и
передача коммутируемых данных. В первом случае используются протоколы,
ориентированные на режим работы как с установлением,
так и без установления соединения, включая протоколы ТСР и UDP и межсетевой
протокол без установления соединения CLIP (Connectionless
Internetworking Protocol).
Протоколы сигнализации,
реализованные в системе cdma2000, способны поддерживать два режима:
— IS-95 2G сигнализацию,
обеспечивающую совместимость со стандартом IS-95;
— cdma2000 сигнализацию,
предоставляющую расширенные возможности и обеспечивающую поддержку услуг
IMT-2000.
Кроме того, система
cdma2000 обеспечивает совместимость с верхними уровнями сигнализации других
систем, определенных в рекомендациях ITU. Это достигается двумя способами:
— эмуляторная
сигнализация (emulated signaling),
позволяющая непосредственно преобразовывать совместимый запрос, например,
обычный телефонный вызов, в соответствующий запросный сигнал системы cdma2000
(или IS-95);
— инкапсулированная
сигнализация (encapsulation signaling),
позволяющая транслировать в прозрачном режиме на канальный уровень запросы
услуг сигнализации, которые непосредственно не совместимы с возможностями,
предоставляемыми системой cdma2000 (или IS-95).
Услуги LAC и MAC подуровней
Канальный уровень
является транспортной средой между верхними и физическим уровнем. Он обеспечивает
механизмы управления сетевыми ресурсами и поддержку протоколов с учетом
различных требований по достоверности, качеству обслуживания и времени
ожидания.
Канальный уровень
подразделяется на два подуровня: управление доступом к каналу ЬАС (Link Access Control)
и управление доступом к среде МАС (Medium Access Control).
Основное назначение ЬАС
подуровня — организация прямых логических каналов (типа “точка-точка”) между
равноправными объектами верхнего уровня. Чтобы обеспечить
логическое управление на этом уровне необходимы гибкие процедуры,
удовлетворяющие требованиям различных видов обслуживаемых объектов. На
канальном уровне используется стек протоколов, который включает: протокол
сигнализации IS-95, протокол сигнализации cdma2000, протокол пакетной передачи,
протокол передачи коммутируемых потоков данных и так называемый нулевой
протокол (null protocol).
Последний протокол используется в том случае, когда данные с одного уровня
непосредственно передаются на другой, т.е. услуги, предоставляемые МАС уровнем,
адекватны требуемому качеству обслуживания (отпадает необходимость в
использовании ARQ протоколов и т.п.).
Подуровень
МАС обеспечивает управление доступом к радиоканалам и координирует
использование радиоресурсов между различными
логическим каналами подуровня LAC. Цель МАС добиться такого распределения ресурсов,
чтобы свести к минимуму конфликты между обслуживаемыми объектами, т.е.
мобильными станциями. И, наконец, подуровень МАС ответственен за доставку
показателей качества обслуживания, которые могут запрашиваться обслуживаемыми
LAC объектами (напр., резервные радиоресурсы,
приоритеты и др.).
Подуровень МАС, в свою. очередь, также подразделяется на
три слоя, выполняющими следующие функции:
— PLICF (Physical Layer Independent Convergence Function) — функция физического уровня с независимой
конвергенцией;
— PLDCF (Physical Layer Dependency Convergence Function) — функция физического В
уровня с зависимой конвергенцией;
PLICF Mux и QoS подуровень.
Функция PLICF — элемент
МАС уровня, который обеспечивает обслуживание LAC подуровня и объединяет все
рабочие процедуры и функции, которые не являются специфическими для физического
уровня. Типы логических каналов, формируемых на этом подуровне, и их функции
приведены в табл., 6.5.
Таблица 6.5. Типы логических каналов
подуровня МАС PLICF
MAC PLDCF подуровень
объединяет все рабочие процедуры, которые являются специфическими для
физического уровня. Таких процедур несколько: уплотнение и разуплотнение
потоков данных, объединение служебных сообщений с информационными потоками и
др.
Существует два основных
типа функций на каждом из подуровней PLICF и PLDCF. Первая из них связана с
предоставлением услуг сигнализации, а вторая — с услугами пакетной передачи
информации или данных коммутируемых сетей с коммутацией каналов.
В системе cdma2000
предполагается использовать 4 типа протоколов радиообмена:
— канальный протокол
радиосвязи (RLP), обеспечивающий повышенную
надежностью доведения информации в прозрачном и непрозрачном режимах работы;
— пакетный протокол
радиосвязи (RBP), который реализует алгоритм надежной доставки относительно
коротких фрагментов данных по информационному каналу общего пользования;
— канальный протокол радиосигнализации (SRLP), аналогичный RLP, но со
структурой, оптимизированной для передачи данных сигнализации по выделенному
каналу связи;
— пакетный протокол радиосигнализации (SRBP), аналогичный RBP, но со
структурой, оптимизированной для передачи управляющей и контрольной информации
по общему каналу сигнализации.
В непрозрачном режиме
(протокол типа ARQ) обеспечивается повторная передача сегментов данных, которые
не были доставлены собственными средствами физического уровня. Очевидно, что
непрозрачный режим связан с введением дополнительной задержки в радиоканале.
В прозрачном режиме не
осуществляется повторная передача пропущенных сегментов данных, т.е. не
вводится дополнительная задержка. Этот режим наиболее подходит для передачи
речевых сообщений.
6.5. Канальная структура cdma2000
Взаимодействие между объектами разных
уровней осуществляются с использованием логических каналов, структура и
выполняемые функции которых определяются видом передаваемой информации. Сегодня
логические каналы стали неотъемлемой частью любых цифровых стандартов сотовой и
транкинговой связи 2-поколения (cdmaOne,
GSM, TETRA), однако используемый в cdma2000 канальная структура имеет ряд
особенностей.
Об используемой терминологии
В стандарте cdma2000 все логические
каналы, также как и в системе cdmaOne, разделены на
две группы. Каналы, предназначенные для передачи информации с базовой на
мобильную станцию, называются прямыми, а каналы для передачи с мобильной
станции на базовуюобратными.
При формировании
названия логических и физических каналов используются буквы, обозначающие
специальные характеристики (признаки) данного класса. Первая буква всегда
указывает на направление связи: F (Forvvard) — прямой
канал, R (Reverse) — обратный канал, а две последние
буквы — всегда признак канала — CH (channel). Другие
буквы в обозначении канала характеризуют следующие признаки:
назначение канала — передача трафика Т (Traffic) или управляющей информации С
(Control);
mun канала — основной
F (Fundamental) или дополнительный S (Supplemental); способ организации связи — выделенный
канал D (Dedicated) типа “точка-точка”, организуемый
между базовой и одной из мобильных станций или общий канал С
(Common) типа “точка-многоточка”,
доступный группе или всем мобильным станциям, расположенным в одной соте;
функции, выполняемые в
общем канале — канал
доступа А (Access)
или пейджинговый (вызывной) канал P (Paging);
служебные и вспомогательные
каналы: вспомогательный А (Auxiliary),
канал пилот сигнала PICH (Pilot), синхроканал
SYNC.
В cdma2000 сохранена
существующая в стандарте IS-95 канальная структура, однако, число логических
каналов увеличено с 9 до 15 (табл. 6.6). Прежде всего, введены 3 дополнительных
пилот-сигнала: два
вспомогательных CAPICH (Common Auxiliary
PICH) и DAPICH (Dedicated Auxiliary
PICH) в прямом канале и R-PICH — в обратном канале. Новые каналы используются в
случае разнесения антенн на базовой станции (CAPICH), при применении антенн с
узким лучом у абонента (DAPICH) и для установления начальной синхронизации на
базовой станции (R-PICH).
Пилотные и вызывные каналы
Канал передачи пилот-сигнал PICH (Pilot Channel) в CDMA играют
важную роль. Он излучается каждой базовой станцией непрерывно в
широковещательном режиме и может быть принят одновременно всеми мобильными
станциями, расположенными в ее зоне обслуживания. С его помощью может быть
обеспечено решение трех основных задач:
— оценка коэффициента
передачи радиоканала и фазы принимаемых сигналов;
— выделение копий
многолучевого сигнала (так называемый “поиск многолучевости”)
с возможностью дальнейшей обработки в многоканальном RAKE приемнике;
— идентификация базовых
станций при поиске сот и обеспечение хэндовера.
Использование общего пилот-сигнала PICH позволяет более
точно и эффективно оценить характеристики каналов с замираниями и обеспечить
ускоренное обнаружение слабых сигналов по сравнению со случаем использования
индивидуальных пилотсигналов. Кроме того, в случае группового
пилот-сигнала сокращаются
затраты на передачу индивидуальной служебной информации. В результате, система
с общим пилотным каналом позволяет обеспечить лучшие
характеристики и снизить суммарные затраты пропускной способности.
Измерение уровня пилот-сигнала позволяет оценить
коэффициент передачи радиоканала и фазу принимаемых сигналов, однако, не во
всех случаях. Если антенна базовой станции разделена на секторы, в каждом из
которых формируется узкий луч, то такой пилот-сигнал не может быть использован
для оценки характеристик каналов.
Таблица 6.6. Типы логических каналов
Применение антенных
решеток и пространственного разнесения потребует для оценки характеристик
каналов формирования специальных пилотсигналов
F-CAPICH и F- DAPICH. Вспомогательные пилотные каналы
уплотняются аналогичным образом, как и другие логические каналы, т.е. на основе
использования различных ортогональных кодов Уолша. Вследствие этого структура
таких сигналов имеет вид, отличный от традиционного кода пилот-сигнала типа “все нули”.
Образование N
вспомогательных каналов F-CAPICH осуществляется с использованием коротких кодов
Уолша 5;. (где индекс, т — длина кода Уолша). Длинная последовательность
Уолша формируется путем последовательного повторения N раз кода W, причем в каждой
из последовательностей символы изменяют свою полярность на
противоположную. Таким образом, могут быть образованы биортогональные
вспомогательные пилот сигналы, отличающиеся лишь видом последовательности
W," .
Прямой выделенный канал
F-DAPI CH предназначен для обслуживания отдельных мобильных станций, работающих
с высокой пропускной способностью или расположенных в зонах с напряженной
энергетикой. Это обеспечивается за счет комбинированного метода доступа с
пространственным разделением каналов. Канал F-DAPICH передается в каждом узком
луче, выделенном для обслуживания отдельных мобильных станций.
Обратный канал R-PICH
используется для установления начальной синхронизации, отслеживания временных
меток, когерентного восстановления несущей в RAKE приемнике и измерения уровня
мощности сигнала.
Синхроканал F-SYNC используется
мобильной станцией для установления начальной синхронизации. Структура синхроканала сходна с той, которая используется в стандарте
IS- 95. Что же касается различных модификаций синхроканала
для систем DS-CDMA при N>3, то вопрос о выборе их структуры требует
дальнейшего изучения.
В системе cdma2000 на
базовой станции формируется несколько пейджинговых каналов F-PCH. По этим
каналам передаются вызывные сигналы для мобильных абонентов со скоростью 4,8
или 9,6 кбит/с.
Многостанционный доступ осуществляется
по каналу АСН (Access Channel).
Кроме него, в прямом и обратном направления связи
дополнительно введены общий СССР и выделенный DCCH каналы управления, которые
по своему назначению аналогичны PCH в прямом и АСН в обратном канале, однако с
более расширенными функциональными возможностями. Принципы формирования
различных типов физических каналов (пилотных,
пейджинговых, выделенных и др.) иллюстрируются в Приложении 2.
Основные и дополнительные каналы
В системе cdma2000
используются два типа каналов, которые могут адаптироваться под различные виды
обслуживания. Первый из них называется основным или фундаментальным каналом, а
второй — дополнительным. Услуги, предоставляемые данной парой каналов, зависят
от схемы организации и направления связи. Всего используются четыре типа
логических каналов: два в направлении “базовая станция-абонент” (F-FCH и F-SCH)
и два в об- ратном направлении (R-FCH и R-SCH).
Отличительной
особенностью основного и дополнительного каналов является возможность работать
с переменной скоростью и обеспечивать формирование различных размеров кадра (20
мс или 5 мс). Определение скорости на приеме осуществляется в автоматическом
режиме по принимаемому сигналу — режим BRD (blind rate detection).
Каналы FCH и SCH в
системе cdma2000 могут адаптироваться под различные виды обслуживания и размеры
кадра с использованием двух скоростных рядов RS (rate
set), параметры которых приведены в
табл. 6.7. Определение и выбор скорости на приеме осуществляется в
автоматическом режиме по входному информационному потоку.
Таблица 6.7. Скоростные ряды RS1 и RS2,
используемые в cdma2000
6.6. Кодирование и перемежение
Сверточное кодирование и перемещение
Помехоустойчивое кодирование в cdma2000
обеспечивается с использованием сверточных
и турбо-кодов. Сверточный
код (К=9) используется во всех каналах F-FSH и F-SCH, а также ряде других
физических каналов, если их скорость не превышает 14,4 кбит/с.
При более высоких скоростях сверточный
код, хотя и может применяться, однако уступает более эффективному турбо-коду.
Как известно [79], выбор
скорости кодирования ниже R=I/4 невыгоден, так как реально получаемый выигрыш
незначителен, а сложность декодирования резко возрастает. Так, сверточный код с параметрами (К=9, R=1 4) обеспечивает
выигрыш около 0,5 дБ по сравнению с кодом (К=9, R=1 2) даже в каналах с
замираниями и аддитивным белым гауссовским шумом. В
проекте cdma2000 сверточный кодер реализован с
параметрами, приведенными в табл. 6.8.
Таблица 6.8. Коэффициенты многочлена для сверточного кода с кодовым ограни- чением К=9 (значения коэффициентов даны в восьмеричной форме)
Для борьбы с замираниями
используется блочное перемежение, при котором изменяется порядок следования
символов в пределах одного кадра длительностью 20 мс. В основном и выделенном
канале управления перемежение символов осуществляется внутри кадра
длительностью 20 с или 5 мс.
Операция скремблирования данных
применяется в пейджинговом и выделенном канале управления, основном и дополнительном
каналах. Скремблирование осуществляется путем сложения по модулю два выходного
потока данных внутриблочного перемежителя
с длинным кодом.
Наличие большого
количества логических каналов привело к необходимости согласования входного
информационного потока с переменной скоростью передачи с фиксированным потоком
данных на входе широкополосного модулятора. Такая операция реализуется за счет п-кратного повторения кодированных символов блоков данных
и/или периодического исключения (“выкапывания”) данных.
Коэффициент повторения в
различных конфигурациях логических каналов может быть равен 2", где п=4. При максимальной скорости входного потока RД,Д=9,6 кбит/с (или 14,4 кбит/с) символы не повторяются. При
снижении скорости в 1/2" кодированный символы могут повторяться 2"
раз.
В случаях, когда объем
кодированных данных будет превышать требуемое значение
выходной скорости, применяется процедура периодического “выкапывания” данных,
например, 'путем исключения каждого 5 или 9 символа из кодированной последовательности.
Турбо-кодирование
Принцип формирования турбо-кода
иллюстрируется на рис. 6.4, где представлена обобщенная структурная схема
турбо-кодера. Процедура кодирования основана на использовании двух
систематических рекурсивных сверточных кодов. Входной
сигнал xД, состоящий из к
битов, подается на первый элементарный кодер непосредственно, а на второй —
через перемежитель, который осуществляет перестановку
элементов в блоке из к битов в псевдослучайном порядке. Перемежитель
позволяет предотвратить появление последовательностей коррелированных ошибок
при декодировании турбо-кодов, что очень важно, так как способ декодирования
является итеративным. Что же касается информационных символов, то они
передаются на выход кодера без какой-либо обработки и задержки.
Рис. 6.4. Структурная схема турбо-кодера информационный поток
С выхода перемежителя символы с измененным порядком следования
поступают на второй элементарный кодер. Двоичные последовательности х, на выходе кодеров представляют собой проверочные
символы, которые вместе с информационными битами составляют единое кодовое
слово.
Элементарные коды могут
быть разными и иметь различные скорости. Число элементарных кодеров N также
может быть произвольным. Результирующая скорость турбо- кодера в общем случае
определяется по формуле. В частности, при использовании 1 N+1 двух идентичных
элементарных кодов результирующая скорость кодирования равна R=1/3, а при N=3
уменьшается до значения R=1/4 и т. д.
Схема турбо-декодера,
состоящего из двух элементарных декодеров, приведена на рис. 6.5. В каждом из
декодеров используется алгоритм с мягким решением, а обмен данными между ними
осуществляется в конце каждой итерации.
Рис. 6.5. Структурная схема турбо-декодера
На вход первого
элементарного декодера поступают искаженные в канале информационные и
проверочные символы кода 1, а также мягкие решения, вычисленные на предыдущей
операции вторым декодером. Используя эти входные данные, декодер осуществляет
очередную итерацию декодирования. В результате вычислений формируется вектор
оценки максимальной апостериорной вероятности декодируемых символов. Вектор
оценки, также как и информационные биты, поступает на второй элементарный
декодер через перемежитель, изменяющий порядок
следования символов по тому же закону, что был использован в кодере. Кроме
того, на второй декодер поступают проверочные символы кода 2.
Другими словами, идея
метода итеративного декодирования заключается в том, что на
водой итерации декодеры могут получать друг от друга
дополнительную информацию о Декодируемых символах в виде мягких решений. По
мере приближения числа итераций к бесконечности оценка на выходе первого (или
второго) декодера приближается к решению максимуму апостериорной информации.
Обычно необходимо относительно небольшое число итераций, чтобы принять решение.
Жесткое решение принимается лишь после завершения последней итерации. На выход
сигнал поступает через деперемежитель,
восстанавливающий исходный порядок следования символов.
Схема турбо-кодера,
реализованного на сдвиговых регистрах, приведена на рис. 6.6. Он состоит из
двух элементарных кодеров, каждый из которых использует генератор полиномов,
значения которого для турбо-кода с кодовым ограничением К=4
приведены в табл. 6.9.
Рис. 6.6. Структурная схема турбо-кодера в
прямом канале
Таблица 6.9. Коэффициенты генератора турбо-кода
прямого канала
(значения коэффициентов даны в восьмеричной
форме)
Что же касается
практической реализации турбо-декодера, то она связана с рядом трудностей,
главным образом, вызванных большой вычислительной сложностью алгоритмов
декодирования. В настоящее время реализованы практически схемы турбо-декодеров
на DSP процессорах, позволяющие реализовать модифицированный алгоритм Витерби с мягкими решениями, известный под названием SOVA (Soft-decision Outputs Viterbi Algorithm).
6.7. Расширение спектра и модуляция
В системе cdma2000 используются
ортогональные каналы для передачи пилотсигналов,
управляющей информации и данных, что позволяет снизить уровень взаимных помех.
Для передачи высокоскоростной и низкоскоростной информации применяются,
соответственно, длинные и короткие ортогональные последовательности. В качестве
таких кодов, аналогично, как и в стандарте IS-95, используются
последовательности Уолша. Квадратурная модуляция QPSK осуществляется до
расширения спектра сигнала. Каждые два информационных бита отображаются в один
QPSK символ. В результате необходимое число последовательностей Уолша снижается
в два раза по сравнению со случаем, если бы использовалась BPSK модуляция.
Кроме того, длина последовательностей Уолша может регулироваться, что позволяет
гибко изменять скорость передачи информации в радиоканале.
Квазиортогональные последовательности Уолша
Как известно, совокупность
последовательностей Уолша, обеспечивающих минимальны11 уровень взаимных помех,
ограничена. Для расширения ансамбля последовательносте11 Уолша [70] предложен
метод генерирования квазиортогональных
последовательносте11 Уолша с хорошими взаимокорреляционными
свойствами.
Квазиортогональные функции QOF (Quasi-Orthogonal Function)
генерируются путем умножения кодов Уолша на специальную маскирующую функцию.
Данный метод позволяет с помощью одной такой функции и ансамбля кодов Уолша
генерировать ряд квазиортогональных
последовательностей QOFS (QOF set). Значения
коэффициентов корреляции для QOF различной длины приведены в
табл. 6.10.
Таблица 6.10. Коэффициенты корреляции между
последовательностями QOF и кодами Уолша
Квазиортогональные последовательности QOFS
обеспечивают расширение спектра аналогичным образом, что и коды Уолша. С
помощью m маскирующих функций и ансамбля кодов Уолша
длиной 2" число генерируемых кодов увеличивается в (т+1) 2" раз. Квазиортогональные последовательности QOFS используются
вместо кодов Уолша в выделенных каналах управления (DCCH).
Схема квадратурного модулятора
Схема квадратурного модулятора с
расширением спектра приведена на рис. 6.7. На его входе установлен скремблер, в
котором абонентский поток складывается по модулю 2 с длинной прореженной
кодовой последовательностью, являющейся адресом абонента.
Рис. 6.7. Схема квадратурного СОМА модулятора
После скремблирования кодированный поток
данных расщепляется на синфазную и квадратурную Q составляющие. Далее в Q последовательности добавляются биты
управления мощностью (биты “РС” — power control). Команды управления мощностью передаются только в
выделенном канале управления (DCCH). Расширение спектра осуществляется путем
перемножения 1 и Q модулированных последовательностей с кодами Уолша.
Кодированные последовательности имеют период, равный 2, т.е. они повторяются 75
раз 15 каждые 2 секунды. Длина последовательностей Уолша при чиповой скорости 1,2288 Мчип/с изменяется от 4 до 128 символов.
На каждой несущей
модулированные символы расширяются с использованием ортогональных функций Уолша,
длина которых изменяется в зависимости от скорости передачи данных. Например,
если входной поток поступает со скоростью 9,6 кбит/с, то после квадратурной
схемы его скорость понижается в два раза и, таким образом, длина
последовательности Уолша равна 256 символов (при чиповой
скорости, равной 3,6864 Мчип/с).
Аналогичным
образом при скорости 614,4 кбит/с QPSK символы передаются со скоростью 307,2
кбит/с и длина последовательности Уолша равна 4. Взаимосвязь между
скоростью модуляции и длиной кодов Уолша приведена в
табл. 6.11. В табл. 6.12 приведена
зависимость базы сигнала от скорости передачи информации.
Таблица 6.11. Взаимосвязь между скоростью
модулирующих символов и длиной кодов Уолта
Таблица 6.12. База сигнала для различных
значений скорости передачи информации (чиповая
скорость 1,2288 Мчип/с)
Структура
многочастотного модулятора в режиме MC-CDMA (При N>1) приведена на рис. 6.8.
В отличие от режима передачи на одной несущей в устройство введен демультиплексор, который расщепляет информационный поток на
N параллельных каналов. После скремблирования с использованием длинного кода,
соответствующего адресу m-го абонента, входной поток разделяется на N каналов,
где N=З, 6, 9, 12. Число каналов соответствует числу поднесущих
частот. После этого образуются две квадратурные составляющие сигнала. После
расширения спектра с использованием последовательностей Уолша составляющие! и Q
ортогонально складываются и передаются на одной несущей.
Рис. 6.8. Схема многочастотного СОМА
модулятора
Квадратурное расширение
спектра осуществляется на каждой поднесущей за счет
операции комплексного умножения. QPSK последовательность складывается по модулю
2 с квадратурной псевдослучайной последовательностью (ПСП). Действительные и
мнимые части квадратурной ПСП такие же, как и в стандарте IS-95B, т.е. в
качестве 1 и Q последовательностей используются короткие псевдослучайные
последовательности с периодом равным 2".