Ипатов В. Широкополосные системы и кодовое разделение сигналов (2007) (1151883), страница 95
Текст из файла (страница 95)
Примеры действрипиих беспроводных широкополосных систем ной сигнал канала трафика или доступа непосредственно поступает в параллельные синфазную и квадратурную ветви, отличающиеся от изображенных на рис. 11.4 в следующих деталях. Во-первых, сдвинутые реплики коротких кодов РХ-1 и РХ-(~ для идентификации БС теперь не нужны (каждая МС обладает уникальным идентификатором — маской длинного кода — во всей зоне покрытия) и, более того, неудобны при одновременном приеме сигнала одной и той же МС несколькими БС в ходе мягкой эстафетной передачи. Поэтому всеми МС используется нулевой циклический сдвиг короткого кода. Во-вторых, в квадратурную ветвь модулятора после умножителя на РХ-Я введен элемент задержки на половину длительности чипа.
Это сделано для преобразования КФМ в ее версию — КФМ со сдвигом (КФМС), более экономную в плане продления срока работы батареи без подзарядки. Стандартный КФМ модулятор на рис. 11.4 можно трактовать как два БФМ модулятора, независимо манипулирующих косинусную и синусную компоненты несущей. Если бинарные символы в обеих ветвях одновременно меняются на противоположные, фаза КФМ сигнала «прыгает» на 180', что налагает на усилитель мощности передатчика требование линейности в динамическом диапазоне, равном примерно удвоенной амплитуде сигнала. При КФМС скачки полярности сразу в обоих модулирующих бинарных потоках исключаются благодаря взаимному сдвигу границ символов на половину длительности чипа. Поэтому в результирующем сигнале после модулятора возможны лишь скачки фазы на 90', что заметно смягчает требования к линейному динамическому диапазону усилителя, способствуя тем самым продлению срока автономного использования батареи.
11.3.5. Эволюция радиоинтерфейса сйп~аОпе в сс1гпа2000 Одним из ключевых импульсов к появлению 36 стандартов явилось желание расширить функциональные возможности мобильного приемника, трансформировав его из простой телефонной трубки в терминал, пригодный для высокоскоростного обмена данными с сетью, приема и отправки мультимедийных сообщений, доступа к Интернету и пр. Для реализации подобных новаций требовался переход к значительно более высоким скоростям передачи по сравнению с характерными для 20.
Потенциальный предел скорости., ассоциируемый с философией ЗС, составляет 2 Мбит/с. Столь драматическое увеличение скорости без сопутствующего снижения качества сервиса и абонентской емкости возможно лишь за счет заметного расширения полосы системы. В проекты ссЬпа2000, в отличие от концепции ПМТВ (см. следующий раздел), изначально закладывалась идея обратной совместимости со стандартом сс1шаОпе, рассматривавшимся М1.Я. Р д « ~Фа ~ О .
(ХЯ.Ю) ~ ОООО 4~~7 как отправной пункт дальнейшей эволюции. Среди ряда технологий, объединенных общим титулом сйпа2000, одна, базирующаяся на принципах МЧМ-ПРО-С1)МА (см. подпараграф 10.2.1), представляется наиболее привлекательной в плане дальнейших перспектив. Углубление в детали этого проекта (подробно представленного, например, в [69]) в рамках настоящего раздела вряд ли уместно по причине их сложности и, возможно, неокончательного оформления на момент написания книги. Поэтому приведем лишь краткий обзор основных нововведений в направлении эволюции сйшаОпе в сс1ша2000. При трех несущих (в будущем это число предположительно возрастет) прямой канал сс)ша2000 попросту трехкратно повторяет спектр сйпаОпе, занимая общую полосу порядка 3,75 МГц и используя в каждой из трех 1,25 МГц подполос методы ПРС и модуляции, несколько видоизмененные по сравнению с с<ЬпаОпе.
В отличие от ссЬпаОпе, где данные БФМ манипулируют расширяющую КФМ последовательность, в сйпа2000 для модуляции данными используется тот же тип модуляции, что и в ПРС-коде, т.е. КФМ. Это позволяет при прежней скорости данных удвоить длительность символов модулирующего потока и, следовательно, вдвое (до 128) увеличить коэффициент расширения на одну подполосу при той же скорости чипов. Разумеется, больший коэффициент расширения означает удвоение числа прямых физических каналов, тем самым удваивая потенциальное число обслуживаемых пользователей. Однако еще важнее то, что в новом стандарте одному и тому же пользователю могут быть предоставлены несколько параллельных каналов с целью увеличения полной скорости передачи в число каналов раз. Подобный метод передачи, называемый жульшикодовым и унаследованный от спецификации 18-95В, является одним из главных ресурсов продвижения скоростей к пределу, декларированному концепцией ЗС.
Другой новинкой прямого канала сбша2000 является разнесение на передаче, подобное описанному в подпараграфе 10.3.5. Так как сигналы от разных передаюших антенн распространяются по различным путям, в дополнение к пилотному каналу сс1шаОпе предусмотрены каналы, которые передают пилотные сигналы, специфические для каждой из двух антенн БС, участвующих в разнесении. Это дает возможность МС разделить пилотные сигналы антенн и строго синхронизовать опоры в ветвях разнесения, чтобы далее демодулировать, соответствующим образом скомбинировать и декодировать принятый сигнал, утилизировав весь потенциал разнесения. Усложнение архитектуры стандартасдша2000 потребовало более строгой систематизации прямых логических каналов.
На смену четырем в сс1- шаОпе в иерархию логических каналов сс1ша2000 вошли 10 только на пер- ~~( 458 Глава 11. Лримеры деаствунпиих беспроводных широкополосных систем вом уровне, в том числе общий канал управления, общий канал регулировки мощности, каналы быстрого вызова и др. Что касается каналов трафика, то они, помимо прочих, включают основные (используемые в первую очередь) и дополнительные, участвующие в мультикодовой передаче в ситуациях, когда нужна высокая скорость, недостижимая с привлечением лишь основных каналов.
В дополнительных каналах могут использоваться сверточные либо турбо-коды (см. 3 9.4). Обратный канал сс1ша2000 базируется не на МЧМ-ПРС-СОМА, а на традиционной ПРО-С1ЭМА основе с утроенной полосой (3,75 МГц), которой отвечает увеличенная втрое скорость чипов (3,6864 Мчип/с) длинного расширяющего кода.
При столь высокой скорости прямого расширения ряд решений стандарта сбшаОпе пришлось ревизовать и заменить более адекватными. Прежде всего скорость сверточного кода с 1/3 была понижена до 1/4, так чтобы нетто-скорость данных, равная, к примеру, 9,6 кбит/с превращалась на выходе кодера в 38,4 кбит/с. При КФМ модуляции данными и расширении такого кодового потока длинной последовательностью коэффициент расширения составляет 2 (3,6864/38,4) . 10з = 192, что некритически меньше, чем 256 в сйпаОпе. В то же время понижение скорости сверточного кода с длиной кодового ограничения 9 до величины 1/4 дало дополнительный (не асимптотический) выигрыш от кодирования, оцененный дизайнерами как достаточный для исключения из обратного канала ортогональной 64-ичной модуляции. Это позволило максимально унифицировать структуры обратного и прямых каналов трафика.
Еще одно отличие — расширенная номенклатура логических каналов с включением обратного пилотного канала, который теперь необходим, так как в отсутствие ортогональной модуляции БС должна иметь локальную когерентную опору для демодуляции КФМ данных МС. Присутствуют и другие новые логические каналы, частично используемые одновременно.
Канализированные кодами Уолша, их сигналы далее линейно суммируются, означая, что усилитель мощности передатчика должен быть линейным, т. е. привлечение КФМС лишено смысла. Поэтому в обратном канале используется обычная КФМ данными, при которой кодовый поток, отображенный в КФМ символы, сперва перемножается с КФМ ПРС кодом, а затем действительная и мнимая части произведения бинарно модулируют косинусную и синусную компоненты несущей, как объяснялось в з 7.1.
Отметим, что подобно прямому каналу основной обратный канал трафика (один на каждую МС) может поддерживаться обратными дополнительными каналами для мультикодовой передачи со скоростями, недостижимыми с помощью только основного канала. Дополнительные каналы опять могут использовать сверточные либо турбо-коды.
дд.д. Р д .д»гс»дд»3 4Д» !! .4. Радиоинтерфейс 0МТ5 11.4.1. Предварительные замечания Стандарт ПМТЯ (11п»оегаа1 МоИе Те1есоттип»са1»оп Яу»1ет), ныне чаще именуемый %СРМА (ИИе1»аЫ СРМА), представляет собой широкополосный СРМА стандарт третьего поколения, проект которого был инициирован Европейским телекоммуникационным сообществом. В настоящее время %СРМА вместе с ссЬаа2000 входит в так называемое семейство 1МТ-2000, т.е. перечень стандартов, принятых 1Т11 ~1пФегпаМопа1 Те1есошшпшсас1оп Пшоп) в качестве платформы ЗС сетей.
Существуют две версии ЪЧСРМА: с частотным дуплексом (1гесрьепсу Ж»чв1оп »1пр1ех, Р1Н1) и временным дуплексом (11ше с1пчв1оп»1пр1ех, ТРР). Названиями прямо подчеркивается отличие систем в способе разделения прямого (»вниз») и обратного (»вверх») каналов. В РРР-%СРМА прямой и обратный каналы работают в неперекрывающихся частотных диапазонах, тогда как в ТРР-%СРМА для их разделения используются различные временные слоты. Для краткости ограничимся обсуждением только РРР-%СРМА, тем более что многие решения в обеих спецификациях унифицированы.
Международными нормативными документами дяя РРР-1»'СРМА в Европе выделены частотные диапазоны 1920 — 1980 МГц (линия <вверх») и 2010— 2170 МГц (линия «вниз») с ограничением полосы обеих линий номиналом в б МГц. Разделение всех физических каналов основывается на ПРС, в частности технологией множественного доступа служит ПРС-СРМА. Стандарт определяет единую и неизменную скорость чипов в 3,84 Мчип/с в полном соответствии с установленным лимитом полосы.
Как и ссЬпа2000, %СРМА является стандартом, предусматривающим вариации скорости передачи в очень широких пределах. Как следствие, в силу постоянства скорости чипов коэффициент расширения меняется пропорционально скорости данных. Далее, как и прежде, сфокусируем внимание на физическом слое системы, т.е. решениях, касающихся расширения спектра, каналообраэования и модуляции. Подчеркнем, что БС стандарта %СРМА не опираются на поддержку СРБ и имеют автономные несинхронизированные эталоны времени.
Подобная архитектура существенно упрощает и удешевляет станционное оборудование, однако заметно усложняет процедуры начального поиска и эстафетной передачи, предопределяя многие различия физических слоев ЪЧСРМА и сйпа2000. Как и 3 11.3, предлагаемый ниже материал вряд ли претендует на что-либо большее, чем конспективный обзор, однако многие недавно вы- ~~~4бО Глава 11. Примеры действующих беспроводнь«х и«иронополосных систем шедшие книги, посвященные ??МТЯ/ЪУСРМА [92, 104, 114, 115, 120 — 122], помогут любознательному читателю, стремящемуся узнать больше о системе, которой в ближайшие годы по-видимому предстоит занять доминирующие позиции в мобильной связи.
11.4.2. Типы кпнаюв ЖС1ЭМА В соответствии с терминологией спецификаций ЪУС?)МА различают логические, транспортные и Яизичесние каналы. На уровнях выше физического данные распределяются между логическими каналами согласно их информационному содержанию, но перед переходом на физический уровень они реструктурируются в транспортные каналы. Критерием различения транспортных каналов служит способ и формат представления данных, тогда как физические каналы (попросту сигналы, переносящие информацию), как и в любой СЭМА системе, различаются специфическими кодами. Физический уровень состоит из двух подуровней. Передаваемые данные доставляются на первый физический подуровень с верхних уровней, упакованными в транспортные каналы в соответствии с информационным содержанием.
Первый подуровень включает среди прочего добавление СКС символов для защиты блоков данных, канальное кодирование и перемежение. Канальное кодирование осуществляется либо сверточным кодом (длина кодового ограничения 9, скорости 1/2 либо 1/3), либо турбо-кодом (компонентные кодеры памяти 3, скорость 1/3). Для достижения особо высокой скорости возможна также передача без кодирования. Второй подуровень, т.е. линия радиосвязи, включает отображение транспортных каналов на физические (т. е. сигналы) и передачу сигналов через среду распространения. Сигнал, принятый МС (канал «вниз«) или БС (канал «вверх«), подвергается далее всем должным обратным операциям обоих подуровней (демодуляции, деперемежению, декодированию и т.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
