Ипатов В. Широкополосные системы и кодовое разделение сигналов (2007) (1151883), страница 93
Текст из файла (страница 93)
Для номинала в 8,6 кбит/с они составляют соответственно 4,0 кбит/с, 2,0 кбит/с и 0,8 кбит/с. Вокодер непрерывно следит за энергией аналоговой речи в 20-миллисекундном кадре и сравнивает ее с тремя адаптивными порогами для выбора подходящей скорости оцифрованного потока. Снижение скорости в периоды низкой активности сопровождается пропорциональным снижением излучаемой мощности сигнала, так что энергия на передаваемый бит остается постоянной. В свою очередь, снижение мощности означает уменьшение ПМД сторонним пользователям как внутри, так и вне соты и, как результат, потенциальное увеличение числа абонентов, обслуживаемых БС (см.
8 4.6). Поток оцифрованной речи упаковывается в кадры протяженностью в 20 мс, содержащие, наряду с информационными битами, также СКС символы и 8 концевых битов, обнуляющих сверточный кодер. В результате множество скоростей для номинала в 8,6 кбит/с трансформируется на входе канала в набор КС1 «нетто-скоростей» 9,6; 4,8; 2,4 и 1,2 кбит/сз. Рис. 11.3.
Упрощенная структура прямого канала трафнка стандарта сдшаОпе Обратимся к блок-схеме канала трафика на рис. 11.3. Поток входных данных с одной из четырех названных выше скоростей поступает на сверточный кодер скорости 1/2 с длиной кодового ограничения 9. Независимо от входной скорости выходная скорость из-за символьного повторения всегда равна 19,2 кбит/с, например, поток со скоростью 1,2 кбит/с кодируется в поток с истинной скоростью 2,4 кбит/с, однако в выходном потоке каждый символ трактуется как восемь последовательных восьмикрат- 2 Хотя прямой канал построен как синхронный и не перенасьппен, в реальности он не свободен от ПМД: взаимные многолучевые задержки нарушают ортогональность последовательностей Уолша. Помимо КС1 документами стандарта сдшаОпе устанавливается также набор речевых скоростей КС2 для номинала 13,3 кбит/с: 14,4; 7,2; 3,6 и 1,8 кбит/с, однако после сверточного кодера кодовый поток с помощью выкалывания (см.
подпараграф 9.3.1) вновь приводится к скорости 19,2 кбит/с. ».». Р д щ«ж «О вю.»в»»ОО» 4493 но укороченных символов. Перемежитель оперирует с блоками в 20 мс (384 кодовых бита), перемешивая символы кодового потока в соответствии с профилем, определенным спецификацией. Затем поток с выхода перемежителя скремблируется так же, как и в канале вызова, для засекречивания передаваемого сообщения.
В 3 4.5 и 4.6 было установлено, что мощности сигналов МС должны эффективно контролироваться с целью преодоления проблемы близкий- далекий и удержания ПМД на входе БС ниже деструктивного уровня. Замкнутая петля регулировки мощности является одним из инструментов решения этой задачи в стандарте с«ЬпаОпе. Базовая станция ведет непрерывный мониторинг интенсивностей каждого из принятых сигналов МС и посылает МС команду увеличить либо снизить излучаемую мощность. Каждая команда — это одиночный бит регулировки мощности (бит РС вЂ” ро»оег соп1го1), нулевое и единичное значение которого приказывают МС увеличить или уменьшить мощность соответственно. Для введения команд в сигнал прямого канава 20-миллисекундный кадр после перемежителя разбивается на 16 групп регулировки мощности (ро»лег сопйо1 угоир — РСС), каждая из которых занимает интервал в 1,25 мс или 19,2 - 10з х 1,25. 10 з = 24 кодовых символа потока скорости 19,2 кбит/с.
В каждой РСС единственный бит контроля мощности замещает два кодовых символа. Приемник МС, зная позиции битов контроля мощности, исключает их из процедуры декодирования, как не имеющие отношения к содержанию сообщения. Это полностью эквивалентно замене исходного сверточного кода выколотым (см. 3 9.3), влияние чего на корректирующую способность кода предположительно ослабляется случайностью расположения битов РС в пределах РСС.
Псевдослучайная последовательность с выхода дециматора на рис. 11.3 имеет такую же скорость, как и кодовый поток, т.е. 19,2 кбит/с. На интервале одной РСС длительности 1,25 мс располагаются 24 чипа этой последовательности. Последние четыре из них читаются как двоичное число с 24-м чипом как наиболее значимым разрядом. Это число, принимающее значения от 0 до 15, служит указателем позиции бита РС в следующей за текущей РСС. Тем самым, бит контроля мощности может случайно располагаться на любой позиции из первых 16 в каждой РСС.
На рис. 11.3 блоки, позиционирующие и вводящие биты контроля мощности, обозначены как «Вставка битов РС» и «Мультиплексор». 11.ХО.б. Модуляиил в прлмом канале На рис. 11.4 приведена блок-схема модулятора прямого канала. Выходные напряжения всех физических каналов БС вначале взвешиваются соответствующими коэффициентами усиления для регулировки мощности в прямом канале. Каждая МС периодически информирует БС о надежности ~~~450 Глава 11. Примеры действующих беспроводных широкополосных систем принятых данных, и БС соответственно подстраивает уровень сигнала в канале трафика, назначенного данной МС, для поддержания качества приема на последней вьппе предустановленного порога.
Затем взвешенные канальные сигналы складываются в сумматоре и подаются параллельно в синфазную и квадратурную ветви модулятора, где перемножаются с бинарными РН-1 и РХ-Я кодами (см. подпараграф 11.3.2). Низкочастотные фильтры в упомянутых ветвях служат для формирования спектра выходного сигнала. Умножение синфазного и квадратурного сигналов на косинУснУю и синУснУю компоненты несУщей частоты 1о с послеДУющим суммированием реализует перенос спектра в нужную область, завершая процедуру модуляции. Как видно, входной видеочастотный сигнал в обеих ветвях — один и тот же.
Как таковой, он является суммой многих бинарных напряжений, т.е. многоуровневым действительным сигналом. Допустим на время, что имеется единственный физический видеочастотный канал, подключенный напрямую к ветвям модулятора без суммирования с другими каналами. Можно постулировать, что каждый физический канал обрабатывается именно таким образом, т.е. имеется столько пар ветвей модулятора, сколько каналов, и выходы всех этих параллельных модуляторов суммируются когерентно. Так как схема на рис. 11.4 линейна, а, значит, справедлив принцип суперпозиции, ее выходной эффект идентичен эффекту введенной гипотетической схемы с индивидуальными модулирующими каналами.
Поэтому можно сказать, что в прямом канале стандарта сйпаОпе реализуется прямое расширение спектра, в котором бинарный поток данных (канализированный с помощью функций Уолша) модулирует расширяющий КФМ-код (см. ~ 7.1). Так как скорость кодированного потока на входе модулятора составляет 19,2 кбит/с, один кодовый символ охватывает 64 чипа короткого кода. Следовательно, коэффициент расширения прямого канала равен 64.
Стоит отметить, что длинный код не используется при расширении спектра сигнала прямого канала, участвуя только в шифровании данных и расстановке битов контроля мощности. Нередко говорится, что ПРС в прямом канале сйпаОпе осуществляется как кодами Уолша, так и короткими РХ-кодами. Концептуально, на наш взгляд, лучше было бы квалифицировать функции Уолша как канализирующие, а РЯ-коды — как расширяющие. 11.3.3.6. Обработка опекала прямого канала приемником 1кО Обработка сигнала в приемнике МС основывается на классических процедурах, подробно разбиравшихся в предыдущих главах. После успешного поиска пилотного сигнала и захвата его схемой АПЗ последняя входит в режим слежения и непрерывно сопровождает короткий код БС, участвующей в соединении.
Местная реплика короткого кода, формируемая дд.д. Р д д«д» Ы О (Хд.дд~ д дддд 4П~ контуром АПЗд служит для сжатия спектра принятого сигнала. Выход пилотного канала после сжатия — «чистая» немодулированная несущая, перенесенная вниз на нужную промежуточную частоту. Схема фазовой автоподстройки подстраивает местный эталон до когерентности с этим колебанием, формируя тем самым опорное колебание для когерентной демодуляции данных.
После демодуляции и деперемежения данные каналов синхронизации, вызова и трафика разделяются корреляторами с опорами в виде последовательностей Уолша, декодируются с помощью алгоритма Витерби и далее используются согласно своему назначению. Например, речевой цифровой поток канала трафика преобразуется цифроаналоговым преобразователем в напряжение, превращаемое громкоговорителем в слышимую речь. Коэффициент усиления Ф к о к Ф дд о л о о Х о к с с \» о с и Рис.
11.4. Модулятор прямого канала сйшаОпе Каждый приемник МС включает ряд (четыре или более) параллельных каналов, пригодных для поиска и сопровождения пилотного сигнала. Одна из преследуемых этим целей — организация ВАКЕ приемника, материализующего выгоды многолучевого разнесения широкополосных сигналов (см. ~ 3.7). Как правило, по меньшей мере три подобных канала участвуют в ВАКЕ-обработке. Другой процедурой, опирающейся на наличие автономных пилотных каналов в приемнике МС, является эстафетная передача.
Резервный коррелятор (или несколько таковых) непрерывно ~~~452 Глава 11. Примеры действующих беспроводных широкополосных систем сканирует временную область в попытке выяснить, нет ли в эфире других БС с большей интенсивностью сигнала и предпочтительных для контакта. В случае обнаружения подобной БС сеть может послать МС команду перейти на соединение с ней, что выполняется без затруднений, поскольку приемник уже отслеживает ее пилотный сигнал (млгкал эстафетнал передача). 11.3.4. Обратные каналы спшаОпе В зависимости от логического содержания данных, пось|лаемых в обратном направлении, режим передачи любой МС отождествляется с одним из двух типов каналов: — канал трафика, — канал доступа.
11.3.4.1. Обратный канал трафика Рнс. 11.5. Упрощенная структура обратного канала трафнка Упрощенная структура канала обратного трафика приведена на рис. 11.5. Битовый поток, передаваемый МС (оцифровапная речь от вокодера, компьютерные данные и т. п.), со вставленными СКС символами разбивается на 20-миллисекундные кадры, в которые затем добавляются 8 концевых битов для обнуления сверточного кодера к началу любого кадра. В результате номинальная скорость данных на входе кодера составляет 9,6 кбит/с, однако подобно прямому каналу при пониженной речевой активности используются также три меньших скорости (4,8; 2,4 и 1,2 кбит/с). Из-за асинхронного характера обратного канала ПМД (в отличие от прямого) будет присутствовать в приемнике БС даже при гипотетическом отсутствии многолучевости (см.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
