Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Системы и сети мобильной связи. Учебное пособие

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

07.09.2026

Размер:

1 Мб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 78 / 108 9 10 > Следующая >>>

Рис. 4.4. Модулятор и демодулятор OQPSK

Настройка модулятора осуществляется с помощью блока параметров, который содержит следующие пункты:

Input type = Bit – тип входного сигнала (битовый);



Symbol period(s) = 2e-2 – длительность символа (бита) (в се-



кундах);



Baseband samples per symbol = 2 – этот параметр показывает,

сколько отсчетов приходится на символ модуляции;

Carrier frequency (Hz) = 500 – частота несущего колебания (в гер-



цах);



Carrier initial phase (rad) = 0 – начальная фаза несущего колеба-

ния;

Output sample time = 0.00125 – период взятия отсчетов выходного



сигнала (в секундах).

Блок параметров демодулятора содержит те же пункты, что и блок параметров модулятора. Первый и шестой параметры называются соответственно Output type и Input sample time. Все параметры блока демодулятора должны быть теми же, что были установлены для модулятора.

4.2.6. Модели модулятора и демодулятора MSK

В качестве моделей модулятора/демодулятора MSK следует воспользоваться блоками, представленными на рис. 4.5.

Рис. 4.5. Модулятор и демодулятор MSK

Состав блоков параметров модулятора/демодулятора MSK такой же, как у OQPSK. Идентичными должны быть и значения параметров блоков. Наиболее важными характеристиками сигналов с цифровой модуляцией, которые обычно исследуются, являются сигнальное созвездие и спектральная плотность мощности мо-

Рис. 4.6. Сигнальное

созвездие

дулированных сигналов. Сигнальное созвездие в Simulink строится с помощью блока, изображенного на рис. 4.6.

Спектральная плотность мощности оценивается в рабочем пространстве MatLab по 1024 точкам с использованием следующих функций, выполняющих быстрое преобразование Фурье : fft(), fftshift(),

conj(). Ниже приведен пример использования этих функций.

S=fft(X(1:1024));

Y=fftshift(S);

figure, plot(10*log10(sum(Y·*conj(Y))/1024)) grid;

4.3. Экспериментальное исследование

4.3.1. Средствами MatLab (Simulink) создать модель, включающую

в себя модулятор и демодулятор BPSK и канал АБГШ.

4.3.2. Получить зависимость вероятности битовой ошибки от от-

ношения сигнал/шум.

4.3.3. Оценить ширину основного лепестка СПМ сигнала с BPSK.

4.3.4. Выполнить пункты с 4.3.1 по 4.3.3 для модуляций DBPSK,

QPSK, OQPSK, MSK

Контрольные вопросы

1. Приведите схему формирования QPSK.

2. В чем особенность формирования OQPSK по сравнению с QPSK?

3. Приведите схему формирования MSK.

4. Резкое уменьшение боковых максимумов в спектре MSK пока-

зывает, почему схема MSK считается более спектрально-эффективной, чем QPSK. Как можно объяснить тот факт, что спектр QPSK имеет более узкий основной максимум, чем спектр MSK?

Глава 5

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРЯМОГО КАНАЛА ТРАФИКА

СИСТЕМЫ IS-95

Общие сведения о системе IS-95

Наиболее популярной системой CDMA второго поколения является система IS-95. Основные характеристики системы IS-95 сведены в табл. 5.1.

Таблица 5.1

Год введения в эксплуатацию 1993

Метод доступа CDMA Полоса частот для передачи сигналов БС 869…894 МГц Полоса частот для передачи сигналов АС 824…849 МГц Расстояние между прямым и обратным

каналами Ширина канала 1250 кГц Число дуплексных каналов 20 Максимальная мощность АС 0,2 Вт Количество пользователей на канал 55 Схема модуляции QPSK Скорость передачи на несущей 9,6 кбит/с Кодер речи QCELP Скорости кодирования речи 8,4,2,1 кбит/с Размер кадра 20 мс Код коррекции ошибок канала

45 МГц

Сверточный код со скоростью 1/2 в прямом канале и 1/3 в обратном

Структура прямого канала IS-95

Структура передаваемых данных в прямом и обратном канале связи отлична. Прямой канал связи состоит из 64 логических каналов CDMA, каждый из которых занимает одну и ту же полосу частот шириной 1228 кГц.

Существуют каналы четырех типов.

1. Канал пилот-сигнала (0-й канал). По этому каналу постоянно передается сигнал фазовой синхронизации для Этот сигнал используется в демодуляторах для определения сдвига фаз, а также для измерения интенсивности сигнала при переключениях. Пилот-канал содержит одни нули.

2. Канал синхронизации (32-й канал). Канал со скоростью 1200 бит/с используется мобильной станцией для получения систем-

ной информации (системного времени, состояния длинного кода, проверки

протоколов и т. д.).

3. Канал избирательного вызова (каналы с 1-го по 7-й). По ним передаются сигналы вызова мобильной станции.

4. Канал трафика (каналы с 8-го по 31-й и с 33-го по 63-й). В прямом канале трафика поддерживаются 55 информационных каналов. В исходной спецификации поддерживаются скорости передачи до 9600 бит/с (1200, 2400, 4800, 9600).

Позже был добавлен второй набор скоростей до 14 400 бит/с (1800, 3600, 7200, 14 400). Основные характеристики перечисленных логических каналов сведены в табл. 5.2.

мобильного устройства.

Таблица 5.2

Канал/характе-

ристика

Скорость передачи данных (кбит/с) Количество повторений кода Скорость передачи символов модуляции (ксимв/с)

Изби-

Син-

хрони-

зация

ратель-

тель-

ный

вызов

1,2 9,6 1,2 2,4 4,8 9,6 1,8 3,6 7,2 14,4

2 1 8 4 2 1 8 4 2 1

4,8 19,2 19,2 19,2 19,2 19,2 19,2 19,2 19,2 19,2

Первый набор

информационных

каналов

Второй набор

информационных

каналов

Окончание табл. 5.2

Изби-

Канал/характе-

ристика

Количество чипов на символ мод Количество чипов на бит

ляции

Син-

хрони-

зация

1024 128 1024 512 256 128 682 341 170 85

ратель-

тель-

ный

вызов

256 64 64 64 64 64 64 64 64 64

Первый набор

информационных

каналов

Второй набор

информационных

каналов

Для модификации спектра сигнала используется метод прямого расширения спектра (DS/SS). При этом используются 64-разрядные ортогональные кодовые последовательности Уолша. Для каждого из 64 каналов применяется своя кодовая последовательность, которая определяется на основе номера канала. Так, например, 32-й канал синхронизации использует 32-ю функцию Уолша, канал пилот-сигнала – 0-ю и т. д. Таким

образом достигается различение сигналов. Каждый двоичный символ в передаваемых данных заменяется на соответствующую строку матрицы Уолша. При этом при передаче нуля передается строка матрицы, а при передаче единицы к строке применяется инверсия. Скорость передачи при этом увеличивается с 19,2 кбит/с до 1,2288 мбит/с. Этот цифровой поток битов затем

модулирует несущую путем использования схемы QPSK. При этом применяется схема квадратурного расширения спектра. Он основан на кодировании синфазного I и квадратурного Q потока битов коротким кодом, образованным с использованием последовательностей максимальной длины. Эти по-

следовательности имеют период

2 элементов и могут генерировать-

ся с помощью следующих рекуррентных соотношений:

()(15)(10)(8)(7)(6)(2),In In In In In In In

( ) ( 15) ( 12) ( 11) ( 10) ( 9)

Qn Qn Qn Qn Qn Qn



(5) (4) (3).

Qn Qn Qn



Здесь ()In и ()Qn – n-е символы кодовых последовательностей, ис- пользуемых для синфазного и квадратурного потока битов соответ-

ственно. Символы коротких кодовых последовательностей передаются со скоростью 1,2288 мбит/с. Структурная схема квадратурного расширения спектра показана на рис. 5.1.

Рис. 5.1. Структурная схема квадратурного расширения спектра

и манипуляции в прямом канале IS-95

Короткий код используется для идентификации (маски) базовой станции. При этом уникальный адрес базовой станции соответствует сдвигам синфазной и квадратурной последовательности на 64 элемента относительно последовательностей базовой станции с предыдущим

адресом. Таким образом, можно сформировать всего

2 / 64 = 512

адресов базовых станций, что является достаточным. Схема обработки данных, передаваемых по прямому каналу трафика со скоростью 9600 бит/с, изображена на рис. 5.2.

Рис. 5.2. Схема обработки данных в прямом канале трафика

Речь кодируется со скоростью 8550 бит/с. После добавления дополнительных битов для обнаружения ошибок скорость повышается до 9600 бит/с. Когда пользователь молчит, вся пропускная способность канала не используется. В такие периоды тишины скорость передачи данных снижается до 1200 бит/с. Оцифрованная речь передается блоками по 20 мс. Для исправления ошибок код со скоростью 1/2 . Таким образом, скорость передачи удваивается и достигает 19,2 кбит/с. Затем данные чередуются в блоках для уменьшения влияния длительных помех. После чередования биты данных скремблируются. Этот шаг необходим для обеспечения конфиденциальности данных, а также для предотвращения отправки одинаковых фрагментов данных. Скремблирование осуществляется го кода – псевдослучайного числа из генератора на основе 42-битового регистра сдвига. Этот код является уникальным адресом (маской) пользователя. Регистр сдвига устанавливается в исходное положение с помощью электронного регистрационного номера пользователя. Выходные данные генератора длинного кода передаются со скоростью 1,2288 мбит/с, при этом скорость данных составляет му используется децимация (выбирается один бит из 64 бит длинной кодовой последовательности). Получающийся поток складывается по mod2 с выходными данными устройства чередования. На следующем этапе обработки вводится информация о регулировании мощности в информационном канале. Этот поток, имеющий скорость 800 бит/с, вводится в данные со скоростью 19,2 кбит/с посредством замены торых битов кода и кодирования контрольных битов с помощью генератора длинного кода. В таких «захваченных» битах передается информация, указывающая мобильному устройству, что следует увеличить, уменьшить или оставить неизменным текущий уровень мощности.

при этом используется сверточный

посредством длинно-

19,2 кбит/с, поэто-

неко-

5.1. Структура схемы макета

Структурная схема формирования сигналов прямого канала изображена на рис. 5.3. Один из основных элементов схемы – источник данных каналов трафика (Input data), синхронизации (Sync Symbols), избирательного вызова (Paging Symbols), а также генераторы длинной кодовой последовательности (Long Code), функций Уолша (Walsh Seq), коротких кодовых последовательностей (PNI, PNQ), битов управления мощностью (Power bit). Структура этого блока показана на рис. 5.3. Следующий основной элемент модели – передающий

интерфейс прямого канала IS-95.

На его вход поступают сигналы логических каналов (Sync, Paging, Traffic), а на выходе формируется групповой широкополосный сигнал.

Канал пилот-сигнала (нулевой канал) тоже формируется в данном блоке. На вход интерфейса прямого канала поступает также вектор усиления каналов (Gain Vector). Сигнал канала трафика подвергается скремблированию с целью обеспечения конфиденциальности в скремблере канала трафика IS-95 (вход Data In). На

вход скремблера поступают биты управ-

ления мощностью (Power Bits) и длинный код (Long Code).

Рис. 5.3. Структурная схема формирования

сигналов прямого канала

Выходной сигнал модулятора QPSK (построенного на основе преобразователя синфазного и квадратурного компонентов в комплексный сигнал) и перемножителя с выходным сигналом передающего интерфейса (рис. 5.4) поступает на канальный фильтр.

Рис. 5.4. Модулятор QPSK

В данной работе используется модель канала связи с релеевскими замираниями и аддитивным белым шумом (рис. 5.5).

Рис. 5.5. Модель канала связи

Приемная часть модели прямого канала (рис. 5.6) представлена приемным канальным фильтром, детектором прямого канала IS-95, в котором происходит также обработка многолучевого сигнала (RAKEприемник). Для этого на вход Path Delay/Enabled данного блока передается массив задержек лучей, формируемый на основе массива задержек блока Multipath Rayleigh Fading, и индикаторов наличия соответствующих выбросов в характеристике RAKE-приемника. Кроме того, на

вход детектора поступает групповой широкополосный сигнал

(вход Rx Signal) и функция Уолша одного из каналов (вход Walsh Seq).

При демодуляции применяются также короткие синфазная и квадратурная последовательность. Для их получения используется адрес (маска) базовой станции (вход Short PN Mask). С выхода детектора прямого канала IS-95 сигнал поступает на блок, осуществляющий пороговую обработку (вход Soft Data), на выходе

которого формируется оценка переданной информационной последовательности. Далее сигнал поступает на вычислитель вероятности битовой ошибки. На один из входов данного блока (Tx) поступает исходная информационная

последовательность, а на другой (Rx) – ее оценка. Вероятность битовой ошибки отображается на дисплее.

Рис. 5.6. Модель для изучения прямого канала трафика IS-95

5.2. Экспериментальное исследование

5.2.1. Зарисовать сигнал трафика передающего канала IS-95 при

нулевом и единичном сигнале на выходе скремблера, отключив остальные логические каналы. Для этого в блоке констант, выход которого подается на вход Gain Vector передающего интерфейса, установить усиление канала трафика в единицу, а усиление остальных логических каналов – в нуль (логические каналы перечислены в следующем порядке: пилот-сигнал, синхронизация, избирательный вызов, трафик, OCNS). Установить соответствующий вектор усилений ([0 0 0 1 0]) можно с помощью блока параметров (рис. 5.7).

Сигнал с выхода передающего интерфейса необходимо передать в виде массива в рабочее пространство MatLab с помощью блока «To Workspace» (см. рис. 2.2). Затем полученный массив необходимо вывести в числовой форме и визуализировать с использованием средств

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 78 / 108 9 10 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]