Скляр Б. Цифровая связь (2003) (1151859), страница 184
Текст из файла (страница 184)
12.41. Последоваслельность из 64 сигналов Уолша Принятыеоимзолы поолвотжения +1 1 А Пользователь 1 Пользователь 2 Пользователь 2 Пользователь 3 Пользователь 3 Пользоаатвль4 О Пол зователь4 Локальный коррелятор для пользователя 1 )тгс. П.42. Пример передачи сиглаяа с применением ортогонаяьных функций дяя распределения ло каналам Следующий применяемый код (рис. 12.40) называют карагнким (3Ьоп), поскольку он основывается на 15-разрядном регистре сдвига и повторяется с интервалом 2'з — 1 элементарных сигналов (один период длится 26,61 мс). Этот последний "барьер", используемый со сдвигом по фазе 90' со скоростью передачи 1,2288 миллионов элементарных сигналов в секунду, позволяет зашифровать сигнал. Поскольку все базовые станции используют идентичное распределение по каналам методом Уолша, при отсутствии шифрования их сигналы коррелировали бы между собой (что нежелательно). Короткий код можно представить в качестве надреса" базовой станции.
Использование этого кода требует наличия двух регистров сдвига: одного в синфазном канале(!), другого в квадратурном ((2). Каждая базовая станция для определения своего местоположения применяет особую модификацию (сдвиг) кодов 1 и (2, состоящих из 64 элементарных сигналов. Таким образом, использование данных кодов позволяет получить 512 уникальных адресов. Это число достаточно велико, поскольку станции, находящиеся достаточно далеко друг от друга, могут использовать одинаковые адреса.
Таким образом, код Уолша позволяет ортогонализировать сигналы пользователей, находящихся в одной ячейке; короткий псевдослучайный код делает сигналы пользователей разных ячеек независимыми друг от друга (присваивает адрес каждой станции); длинный псевдослучайный код позволяет сделать сигналы разных пользователей системы взаимно независимыми (используется для конфиденциальности связи). Чтобы после применения кода Уолша ортогональность каналов была идеальной, работа всех пользователей должна быть синхронизирована во времени с погрешностью, не превышающей малой доли длительности элементарного сигнала.
Для прямого канала это теоретически возможно, поскольку передача сигнала на мобильные устройства производится базовой станцией. Однако, учитывая эффект многолучевого распространения, более корректно будет сказать, что применение кодов Уолша позволяет достичь неполной ортогональности. Для получения аналогичного результата в случае обратного канала необходимо использовать временную синхронизацию с обратной связью, что не предусмотрено в 1$-95.
Уменьшить сложность системы можно за счет увеличении интерференции внутри ячейки. В широкополосном стандарте СОМА третьего поколения (шЫеЬапд СОМА — %С()МА) такая возможность предусмотрена [38). Последние шаги, представленные на рис. 12.40, соответствуют широкополосному (1,25 МГц) фильтрованию на фильтре с конечной импульсной характеристикой, а также смешиванию несущей с использованием расширения ОРБК и модуляции ВЕК. Идентичные кодированные сигналы одновременно присутствуют в синфазном и квадратурном каналах, однако из-за шифрования коротким кодом эти сигналы отличаются друг от друга. 12.8.4.2.
Обратный канал связи Уплотненный сигнал, передаваемый каждой базовой станцией, состоит из 64 каналов, причем для передачи данных могут использоваться лишь 61 из них (или меньше). Однако цри связи в обратном направлении (мобильное устройство- базовая станция) передается единичный сигнал (канал), который может содержать данные или запрос на доступ к сети. На рис. 12.43 представлена упрошенная блок-схема передачи сигнала с использованием обратного канала. Общая структура аналогична существуюшей в прямом канале (рис. 12.40), однако существуют некоторые сушественные отличия. В стандарте 1$-95 не поддерживается применение обратных управляющих каналов, поскольку для каждого мобильного устройства был бы необходим отдельный канал такого типа. В стандарте 1$-2000 для каждого обратного канала связи резервируется управляюший канал.
Поскольку обратный канал менее устойчив по сравнению с прямым, для улучшения работы системы применяется более эффективный сверточный код (степень кодирования 173). Следует также отметить, что после обработки устройством временного уплотнения импульсных сигналов биты канала модулируют 64-разрядный код Уолша. Этот код аналогичен используемому для распределения по каналам при передаче по прямому каналу. Однако при обратной связи коды Уолша используются для прямо противоположной цели — они играют роль модулирующих волн.
При скорости передачи данных, равной 9,6 Кбит/с, два бита данных (после кодирования трансформируются в шесть канальных битов, иногда называемых кодовыми символами) после разделения отображаются одним из 64 ортогональных сигналов Уолша, который впоследствии и передается. Скорость передачи символов Уолша равна йг к(л I А) 9600 х 3 й„= — 4800 символов Уолша! с. (12.69) !08з М 108з М 6 Здесь скорость передачи канальных битов )г„равна произведению скорости передачи данных и обратной интенсивности кода, или Я(л/1с).
Каждый из 64-разрядных кодов Уолша состоит из 64 элементов, называемых элементарными сигналами Уолша. Исходя из уравнения (12.69), скорость передачи элементарных сигналов Уолша составляет 64 х 4800 = 307 200 сигналов/с. Следовательно, результатом модуляции является расширение спектра (однако не до полной ширины полосы). Элементарные сигналы Уолша повторяются 4 раза, и окончательная скорость передачи данных составляет 1,2288 миллионов элементарных сигналов в секунду.
1,2288 миллионое элементарныхсигналсв в секунду 1,2288 миллионов элементарныхсигнвлсв в секунду гтгс. 12.43. Передача голоса с ислолвтоаанисн о8рал1ного канала СОМА Может возникнуть вопрос, почему в качестве модулирующих волн были выбраны 64-ричные функции Уолша. Вспомним компромиссы между параметрами каналов, ограниченных по мощности (раздел 9.7.3). Для сохранения мощности за счет уменьшения ширины полосы было бы логично использовать М-арную частотную манипуляцию, например, МГБК. По мере возрастания аг ширина полосы будет уве личиваться и одновременно будет снижаться отношение Ег1)у„необходимое для получения заданного уровня достоверности передачи. Использование подобного метода передачи сигнала для низкочастотной системы является компромиссным решением, поскольку снижение необходимого уровня мошности достигается за счет увеличения ширины полосы.
Однако для систем расширенного спектра, соответствующих стандарту 15-95, применение 64-ричных функций Уолша для модуляции можно описать как "бесплатное приобретение", поскольку система уже использует расширенную полосу в 1,25 МГц. Применение 64-ричных ортогональных функций не приводит к дальнейшему расширению полосы. Если представить, что форма импульсов на графикс функций Уолша (рис. 12.41) несколько округлена, то не напомнило бы вам это форму сигналов МРБК? Да„графики этих двух функций весьма похожи. В общем случае базовая станция детектирует 64-ричные функции Уолша некогерентно, что аналогично детектированию 64-ричных тонов РБК.
Нужно отметить, что некоторые типы приемников базовых станций используют когерентный метод детектирования, что позволяет выиграть 1-2 дБ. Для обратной связи необходимо распределение по каналам, поскольку пользователи должны быть разделены. При использовании обратного канала пользователи отличаются друг от друга длинным кодом (кодом конфиденциальности).
В прямом канале связи этот код применяется для прореживания сигнала, что позволяет обеспечить конфиденциальность. При связи мобильное устройство- базовая станция (рис. 12.43) код используется со скоростью 1,2288 миллионов элементарных сигналов в секунду для распределения по каналам (адресации), а также для шифрования сигнала, достижения конфиденциальности и расширения спектра.
После расширения длинным кодом, спектр сигнала расширяется еше раз с помошью двух коротких псевдослучайных кодов, что обеспечивает отсутствие корреляции между синфазными и квадратурными символами. Последние шаги, приведенные на рис. 12.43, соответствуют фильтрованию на фильтре с конечной импульсной характеристикой, а также преобразованию несушей с помошью модуляции ВРБК в сигнал ООРБК.
Модуляция ООРБК применяется, чтобы избежать возможности изменения фазы несущей на 180' (см. раздел 9.8.1). Этот метод позволяет уменьшить соотношение пиковой и средней мощности усилителя передатчика, что упрощает проектирование системы.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
