Гельгор А.Л. Сотовые сети мобильной связи стандарта UMTS (2011) (1151872), страница 26
Текст из файла (страница 26)
Причем j-я кодовая скремблирующая группа состоит из первичных скремблирующих кодов с номерами 16·8j + 16k, где j = 0…63 и k = 0…7.Последовательность скремблирующего кода строится путем объединения двух вещественных последовательностей в одну комплексную. Скремблирующий код повторяется каждые 10 мс, т. е. каждыйкадр.Введем порождающие вещественные последовательности x и y.Последовательность x строится на основе примитивного (в двоичномполе Галуа) полинома 1 + q7 + q18, а последовательность y — на основе полинома 1 + q5 + q7 + q10 + q18. Введем также последовательностьzn, зависящую от номера скремблирующего кода. Наконец, пусть x(i),y(i) и zn(i) обозначают i-й элемент последовательности x, y и zn, соответственно.Правило построения x и y последовательностей имеет следующийвид.Инициализация:x(0) = 1, x(1) = x(2) = ...
= x(16) = x(17) = 0,y(0) = y(1) = … = y(16) = y(17) = 1.Рекурсивное определение последовательности:x(i + 18) = x(i + 7) + x(i) mod 2, i = 0, …, 218 – 20,y(i + 18) = y(i + 10) + y(i + 7) + y(i + 5) + y(i) mod 2,i = 0, …, 218 – 20.Последовательность zn, n = 0, 1, 2, …, 218 – 2, определяется следующим образом:205zn(i) = x((i + n) mod (218 – 1)) + y(i) mod 2, i = 0, …, 218 – 2.Полученная последовательность далее преобразуется по следующему правилу:+ 1 если zn (i ) = 0;Z n (i ) = i = 0, 1, , 218 − 2.− 1 если zn (i ) = 1;Наконец, последовательность комплексного скремблирующегокода Sn получается следующим образом:Sn(i) = Zn(i) + j Zn((i + 131072) mod (218 – 1)), i = 0, 1, …, 38399.Структурная схема формирователя скремблирующих последовательностей нисходящих каналов показана на рис. 3.33.17 16 15 14 13 12 11 109 87 65 4 32 10IQ17 16 15 14 13 12 11 109 87 65 4 32 10Рис.
3.33. Генератор скремблирующих кодов нисходящих каналовСформированные последовательности чипов, соответствующиеразличным нисходящим каналам, поэлементно суммируются со своими весовыми коэффициентами, к ним добавляются символы первичной и вторичной синхропоследовательностей, после чего сформированная групповая комплексная последовательность чипов поступаетна модулятор. В модуляторе разделяются вещественная и мнимая206части данной последовательности, и каждая из них поступает на формирователь чиповых импульсов.
Окончательным этапом формирования сигнала является его перенос на несущую частоту (рис. 3.34).Рис. 3.34. Мультиплексирование и модуляция сигналовнисходящих каналов3.7. ПЕРВИЧНАЯ ОБРАБОТКА СИГНАЛОВ СЕТИ UMTSВ данном разделе рассмотрены процедуры первичной обработкисигналов сети UMTS, направленные на осуществление слотовой икадровой синхронизации, а также определение номера первичногоскремблирующего кода. Дальнейшая обработка, целью которой, в конечном итоге, является получение пользовательского трафика (звукового или видео-) или какой-либо специальной информации, требует207достаточно объёмного изложения как особенностей организации канальных структур, основанных на технологии ASN.11, так и процедурдемодуляции-декодирования сложных сигнально-кодовых конструкций и, поэтому, далеко выходит за рамки данного учебного пособия.Упрощенная структурная схема приема и обработки сигналовсистемы UMTS в универсальном программно-аппаратном комплексепоказана на рис.
3.35.cos(ω0t + φ0)x(t)ФНЧФНЧxc(t)xs(t)АЦПikОбработкаdАЦПqksin(ω0t + φ0)Рис. 3.35. Упрощенная структурная схемаприема и обработки сигналовПринятый из эфира сигнал x(t) преобразуется на нулевую частоту(на рис. 3.35 показана только одна пара преобразователей частоты;реально таких преобразователей может быть несколько), фильтраминижних частот ФНЧ выделяются низкочастотные синфазная и квадратурная компоненты xc(t) и xs(t).
Далее в аналого-цифровых преобразователях АЦП происходит их дискретизация и квантование на заданное количество уровней. Оцифрованные отсчеты подаются наспециализированный программно-аппаратный вычислитель, осуществляющий цифровую обработку сигналов. Результатом такой обработки является байтовая последовательностьASN.1 — стандарт записи, описывающий структуры данных для представления, кодирования, передачи и декодирования данных. Он обеспечиваетнабор формальных правил для описания структуры объектов, которые не зависятот конкретной программной реализации.1208d = (d(1), d(2), …),представляющая собой поток данных, предназначенный для решенияразличных задач обработки сигналов, из которых в данном разделебудет рассмотрена процедура поиска соты — первичная (по порядкудействия) процедура синхронизации ПТ с сетью, начинающаяся смомента включения питания ПТ.Процедура поиска соты состоит из трех основных этапов.1.
Слотовая синхронизация при помощи сигнала первичного канала синхронизации P-SCH.2. Кадровая синхронизация и определение группы первичногоскремблирующего кода при помощи сигнала вторичного канала синхронизации S-SCH.3. Определение номера первичного скремблирующего кода припомощи первичного пилот-канала P-CPICH.Далее рассмотрим каждый указанный этап в отдельности. Приэтом будем считать, что в распоряжении имеется последовательностьX, полученная из дискретизации по времени и квантования по уровнюдвух квадратур сигнала нисходящего канала снесенного на нулевуючастоту. Частота дискретизации, согласно спецификациям, равнаFd = 3,840 МГц, а АЦП имеет 216 уровней. Таким образом, при обработке сигнала в последовательность X со скоростью следования чиповзаносятся комплексные отсчетные значения, где на мнимую и вещественную составляющие отводится по 16 бит из которых первыйбит — знаковый.Слотовая синхронизацияНапомним, что сигнал канала P-SCH передается в начале каждогослота любого кадра первичного общего канала управления P-CCPCH,имеет длительность в 256 чипов (при длительности одного слота в2560 чипов) и строится на основе одинаковой для всех БС кодовойпоследовательности — первичного синхрокода CPSC.
Таким образом,для нахождения кода CPSC в принятом сигнале, можно построить корреляционную функцию вида209SlotKorr[=k]256∑ X [n + k + 2560m]CPSC[ n] , k = 1, …, 2560.(3.1)n =1Рис. 3.36. График функции SlotKorr15График такой функции должен иметь несколько пиков соответствующих сигналам канала P-SCH разных БС, причем уровень пикатем выше, чем мощнее сигнал базовой станции. Однако даже при относительно благоприятных условиях приема уровень полученных пиков может оказаться очень мал ввиду присутствия сигнала несколькихБС.
Для увеличения уровня пиков можно производить интегрирование корреляционной функции, т. е. учитывать несколько соседнихслотов. Тогда вид корреляционной функции SlotKorr изменится:SlotKorr=[k ]SlotsSlots −1 256∑ ∑ X [n + k + 2560m]CPSC [n] , k = 1, …, 2560,(3.2)=m 0=n 1где Slots – количество учитываемых слотов.Как показывают опыты, достаточно рассматривать Slots = 15.Так, на рис. 3.36 приведен график функции SlotKorr15, построенныйпри учёте 15 слотов.Кадровая синхронизация210Сигнал канала S-SCH также передается в начале каждого слоталюбого кадра канала P-CCPCH и имеет длительность в 256 чипов, однако, в противовес каналу P-SCH, строится на основе различных кодовых последовательностей.
Всего существует 16 различных вторичных синхрокодов CSSC,k, и в каждом слоте выбор определенного кодаопределяется группой первичного скремблирующего кода базовойстанции и номером слота в кадре в соответствии с таблицей TableSSC.С учетом полученной на первом этапе синхронизации с началом слотаостается определить номера вторичных синхрокодов, передаваемых вначале каждого слота пятнадцати подряд идущих слотов (по количеству слотов в одном кадре), и далее, с учетом возможного циклического сдвига, определить группу первичного скремблирующего кодаи начало кадра. Для определения номера вторичного синхрокода вовсех слотах одного кадра необходимо построить семейство корреляционных функций вида=FrameKorrSlotNum[k ]256∑ X [n + SlotPos[SlotNum]]CSSC,k [n] ,n =1k = 1, …, 16; SlotNum = 0, …, 14,(3.3)где, SlotNum — номер слота в котором определяется вторичный синхрокод, а SlotPos[SlotNum] – положение начала слота с номером SlotNum, полученное из процедуры слотовой синхронизации и измеряемое в чипах.
Положения пиков в каждой из 15 корреляционных функциях FrameKorrSlotNum дают последовательность A номеров вторичныхсинхрокодов в 15 подряд идущих слотах. Тогда для определения номера группы первичного скремблирующего кода и начала кадра необходимо найти в таблице TableSSC строку с последовательностью B,“наиболее похожей” на последовательность A с учетом всех циклических сдвигов последней. В качестве меры похожести последовательностей можно использовать величину15DSeq = ∑ sign AOffset [k ] − BGN [k ] , GN = 1, …, 64, Offset = 0, …, 14,k =1(3.4)211где последовательность AOffset получена из последовательности A путем циклического сдвига влево на Offset элементов, GN — номерстроки таблицы TableSSC с последовательностью B, значение DS = 0указывает на одинаковые последовательности, а DS = 15 — на последовательности, у которых все элементы с одинаковыми номерами несовпадают.
Значения GN и Offset, минимизирующие значение DS, определят номер группы первичного скремблирующего кода и сдвиг доначала кадра в слотах соответственно.Определение номера первичного скремблирующего кодаКак было сказано выше, в стандарте UMTS определено 512 наборов скремблирующих кодов, в каждом из которых содержится поодному первичному и пятнадцать вторичных скремблирующих кодов.512 наборов кодов делятся на 64 группы по 8 наборов в группе. Номер группы и набора в группе однозначно определяют первичныйскремблирующий код. Следовательно, зная номер группы GN, полученный при кадровой синхронизации, остается определить номер кода в группе, т.
е. выбрать один из восьми возможных первичныхскремблирующих кодов. Для этого можно использовать первичныйпилот-канал P-CPICH, так как именно для него заранее известны значение коэффициента расширения SF = 256, номер каналообразующего кода N = 0 и передаваемая информационная последовательность втечение одного кадра. Таким образом, в качестве первичного скремблирующего кода можно выбрать тот код из восьми возможных, который обеспечит наибольшую похожесть передаваемой в первичномпилот-канале информации на заранее заданную. Для этого построимкорреляционную функцию вида:149 256KodeKorr[n] =∑ ∑ X [k + 256m]S∗dl ,16(8GN +n) [k + 256m] , n = 0, …, 7,m 0=k 1=(3.5)где Sdl,16(8GN + n) — первичный скремблирующий код с номером n вгруппе GN, и при построении KodeKorr учтено, что каналообразующий код Cch,256,0 первичного пилот-канала состоит только из логиче212ских 1, а информационная последовательность передаваемая по первичному пилот-каналу состоит только из логических 0. Положениепика KodeKorr (рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
