Берлин А.Н. Цифровые сотовые системы связи (2007) (1151871), страница 18
Текст из файла (страница 18)
Канал обратного трафика (йТСН вЂ” Яегегзе Тгафс СпаппеГ) обеспечивает передачу речевых сообщений и управляющей информации с мобильной на базовую станцию. ГЛАВА 2 2.3. Кодирование 2.3.1. Кодирование в прямом канале Этап преобразования сообщения — кодирование с помощью кодов Уолша 114, 12Ц, которое повышает скорость информационного потока с 9,6 (19,2) кбит/с до 1,2288 Мбит/с. Речь ПСП2 Рис.
2.11. Структурная схема формирования сигнала передатчиком базовой станции Рассмотрим структурную схему формирования сигнала передатчиком базовой станции (рис. 2.11). В прямом н обратном канале эта схема повторяется. Последовательносп функционирования соответствует цифрам на рисунке. 1. Речевой сигнал поступает на речевой кодер. Для передачи речи по каналам системы СРМА используются вокодеры с линейным предсказанием и кодовым возбуждением (СЕ1.Р— Согге Ехсгтед Ыпеаг Ргег)гстгоп) 167]. Базовая скорость передачи данных в канале составляет 9,6 кбит/с, что определяется добавлением дополнительных корректирующих двоичных символов к цифровому потоку вокодера 8,55 кбит/с (диапазон скоростей этого типа вокодеров составляет от 4 до 16 кбит/с).
2. Сигнал поступает на блок помехоустойчивого кодирования. Для обеспечения на приемной стороне прямой коррекции ошибок (без повторного запроса н передачи сообщения) в канале используется сверточное кодирование (сопъо1ибоп епсойп8) (см. 1.8.2.). На передающей стороне используется коди- СИСТЕМА МОБИЛЬНОЙ СВЯЗИ НА ОСНОВЕ ТЕХНОЛОГИИ СОМА рование с характеристиками: длина кодового ограничения К = 9, скорость кодирования г = 1/2.
Для этого поступающий цифровой поток разбивается на пакеты длительностью по 20 мс и подается на сверточный кодер. На его выходе число битов удваивается (Г = 1/2) и при входной скорости 9,б кбит/с выходная скорость равна 19,2 кбит/с (384 бита за 20 мс). 3. Сигнал поступает в блок перемежения, предназначенный для борьбы с пачками ошибок в эфире. Пачки ошибок — искажение нескольких бит информации подряд. Данные перемежаются, т.е. перемешиваются во временном интервале 20 мс„что делается для равномерного распределения в потоке данных, потерянных во время передачи битов.
Известно, что ошибочно принятые символы обычно формируют группы. В то же время схема прямой коррекции ошибок работает наилучшим образом, когда ошибки распределены равномерно во времени. Принцип перемежения в данном случае следующий. Процесс перемежения битов осуществляется в пределах каждого блока длительностью 20 мс, содержащего при скорости передачи 19,2 кбит/с 384 бита. Поток данных записывается в матрицу (24 строки х 16) по строкам.
Как только матрица заполнена, начинается передача информации по столбцам со скоростью записи. Следовательно, когда в эфире искажаются подряд несколько битов информации, при приеме пачка ошибок, пройдя через обратную матрицу, преобразуется в одиночные ошибки. 4. Сигнал поступает в блок шифрования (защита от подслушивания), на информацию накладывается маска (псе вдопоследовательность) длиной 42 бита. Эта маска является секретной.
При несанкционированном перехвате данных в эфире невозможно декодировать сигнал, не зная маски. Метод перебора всевозможных значений неэффективен, т.к. для перебора всевозможных значений маски придется генерировать 8,7 триллиона масок длиной 42 бита. Для шифрования применяется скремблирование информационной цифровой последовательности. Для этого производится суммирование по модулю 2 с другой цифровой последовательностью, формируемой с помощью длинного кода с периодом 2 2 — 1 символов при скорости 1,2288 Мчипа/с (длительность чипа 813,8 нс). Маска формируется генератором псевдослучайной последовательности.
5. После шифрования цифровой поток преобразуется с помощью длинного кода и логической операции исключающее ИЛИ» (сложение по модулю два). Как говорилось, длиннымп кодами (кодами максимальной длины) являются коды, которые могут быть получены с помощью регистра сдвига или элемента задержки заданной длины. Максимальная длина двоичной последовательности, которая может быть получена с помощью генератора, построен- глава г ного на основе регистра сдвига, равна 2" — 1 двоичных символов, где л— число разрядов регистра сдвига.
В аппаратуре стандарта 1$-95 длинный код формируется в результате нескольких последовательных логических операций с псевдослучайной двоичной последовагельностью, генерируемой в 42-разрядном регистре сдвига. Такой регистр сдвига применяется во всех базовых станциях этого стандарта для обеспечения режима синхронизации всей сети.
Так как информационный поток имеет скорость 19,2 кбит/с, то в прямом канале с тактовой частотой 1,2288 Мчнп/с используется только каждый 64-й символ длинного кода. Поскольку все пользователи получают объединенный сигнал, то для выделения информации необходимо передавать опорный сигнал (по пилотному каналу).
В этом канале передается нулевой информационный сигнал. Код Уолша для пилотного канала формируется из нулевого ряда матрицы Уолша. В пилотном канале передается мощный сигнал, который содержит только короткий код. Обычно на нем излучается около 20% общей мощности. Опорный сигнал необходим для последующей фазовой демодуляции. Короткий код позволяет многократно использовать в каждой ячейке один и тот же набор кодов Уолша. Каждая базовая станция имеет свой временной сдвиг при формировании кода и поэтому может быть однозначно определена в сети.
Основано это на свойстве псевдослучайных двоичных кодов: значение авто- корреляционного момента приближается к нулю для всех временных смещений более одной битовой длины. б. На этом этапе кодирования сигнала происходит расширение спектра частот, т.е. каждый бит информации кодируется последовательностями ПСП1 и ПСП2, построенными по функции Уолша, генерируемой со скоростью 1,2288 Мчип/с. Канальная скорость потока данных (19,2 кбит/с) увеличивается в 64 раза.
Следовательно, в блоке модуляции сигнала скорость манипуляции сигнала возрастает, отсюда и расширение спектра частот. Принцип преобразования сообщения — кодирование с помощью кодов Уолша— уже рассматривался выше. Один ряд матрицы Уолша ставится в соответствие каналу связи между абонентом н базовой станцией. Если на входе кодера «О», то посылается соответствующий ряд матрицы (кода, порождаемого функцией Уолша), если «1» — посылается последовательность„сформированная путем логического отрицания соответствующего ряда матрицы (кода Уолша).
Соответственно расширяется и спектр сигнала. Так же функция Уолша отвечает за отсев ненужной информации от других абонентов. В момент начала сеанса связи абоненту назначается частота, на которой он будет работать, н один (из 64 возможных) логический канал, который определяет функция Уолша. 7 — 8. На заключительном этапе двоичный поток разделяется между синфазным н квадратурным каналами (1- и О-каналами) для последующей пере- СИСТЕМА МОБИЛЬНОЙ СВЯЗИ НА ОСНОВЕ ТЕХНОЛОГИИ СОМА дачи с использованием квадратурной фазовой манипуляции (()РЗК). Цифровой поток в каждом из каналов преобразуется с помощью короткого кода и логической операции «исключающее ИЛИ».
Короткий код представляет собой псевдослучайную двоичную последовательность длиной 2'~ = 32768 двоичных символов, генерируемую со скоростью 1„2288 Мчип/с. Эта последовательность является общей для всех базовых и подвижных станций в сети. Короткий код формируется в 15-разрядном регистре сдвига с линейной обратной связью.
Он формируется на базе двух порождающих полиномов 8(х) =хм+хм+х +хз+х +х~+1, 8(х)п — — х15 + х1 + х11+ х1 + х + х~ + х + хз +1. Блоки перемножения сигнала на ПСП1 и ПСП2 предназначены для перемешивания сигналов в двух каналах блока квадратурной модуляции. Скорость следования символов — 1,2288 Мчип/с. Период последовательности из 32768 чипов составляет 26,66 мс (32768/1,2288х10' = 26,6бх10 ' с).
Все абоненты одной соты или сектора используют одну и ту же пару псевдо- последовательностей. Псевдопоследовательности для каждого абонента различаются временным сдвигом относительно последовательности с нулевым сдвигом. Всего на длине 32768 чипов приняты 5П сдвигов на 64 чипа каждьш относительно последовательности с нулевым сдвигом.
Это позволяет идентифицировать 512 сот (секторов). Заметим, что использование псевдопоследовательностей при модуляции позволило развить новые технологии на основе СОМА 1241. Это — много- станционный доступ со скачкообразной перестройкой частоты — ГН СОМА (Ргециепсу Норр(пй СОМА) и многостанционный доступ с псевдослучайной перестройкой по времени — ТН СОМА (Типе Норр(пй СОМА). Принципы работы зтих технологий изложены в 1241. 9. В блоке модуляции сигнала в системе СОМА используется квадратурная фазовая манипуляция.
Результирующий двоичный поток в каждом канале проходит через цифровой фильтр с конечной импульсной характеристикой, что позволяет ограничить полосу излучаемого сигнала. Этот фильтр уменьшает занимаемую полосу частот на выходе модулятора и формирует специальный вид сигнала— «приподнятый косинус». Частота среза фильтра составляет около 615 кГц. ~1,':., Полученные аналоговые сигналы поступают на соответствующие входы 1/Омодулятора. Структурная схема приема прямого канала на мобильной станции показана на рис. 2.12. Она содержит устройства, осуществляющие действия, обратные тем, которые выполняет схема формирования сигнала передатчиком базовой станции„пронумерованные теми же номерами, что и блоки на рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
