Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Системы и сети мобильной связи. Учебное пособие
.pdf
MatLab. Проделать то же для сигналов логических каналов пилотсигнала, избирательного вызова и синхронизации.
Рис. 5.7. Блок констант параметров
5.2.2. Исследовать корреляционные свойства длинных и коротких
кодовых последовательностей. Построить автокорреляционные функции (АКФ) соответствующих последовательностей. Для этого необходимо считать в рабочем пространстве MatLab фрагменты последовательностей (с помощью блока «To Workspace»), а затем воспользоваться
функцией автокорреляции [K]=f_autocorr(S,N,M,OP), которую необходимо вызвать в рабочем пространстве MatLab. Параметры этой функции
следующие: S – вектор входного сигнала, N – длина вектора, M –
размер
области определения АКФ (M<N), OP – опция вывода графика АКФ.
5.2.3. Построить импульсную и частотную характеристику каналь-
ного фильтра. Определить частоту среза фильтра. Для этого необходимо открыть новый лист модели в Simulink и скопировать модель фильтра на лист. Далее необходимо построить модель, показанную на
рис. 5.8. Строчный массив In формируется в рабочем пространстве
MatLab. Он должен содержать единицу в первом элементе массива и
нули – во всех остальных. Параметры блока «Signal From Workspace»
должны быть выставлены согласно рис. 5.9. Амплитудно- и фазочастотную характеристику канального фильтра можно получить, вычислив соответственно модуль и фазу преобразования Фурье импульсной
характеристики фильтра.
81
Рис. 5.8. Импульсная характеристика канального
фильтра
Рис. 5.9. Параметры блока Signal From Workspace
Для этого в рабочем пространстве MatLab выполняются следующие функции:
plot(abs(fft(simout))),grid;
figure,plot(unwrap(angle(fft(simout)))),grid;
5.2.4. Оценить влияние логических каналов (пилот-сигнала, изби-
рательного вызова и синхронизации) на работу приемника прямого
канала трафика. Для этого варьируем коэффициент усиления соответствующего логического канала и наблюдаем изменение вероятности
битовой ошибки на дисплее «ВЕР».
82
5.2.5. Оценить влияние аддитивного шума связного канала на рабо-
ту приемника прямого канала трафика. Построить зависимость вероятности битовой ошибки от отношения сигнал/шум. Для этого необходимо варьировать параметр Es/No (db) блока параметров «AWGN
Channel».
5.2.6. Оценить влияние канала связи с замираниями на работу при-
емника прямого канала трафика. Для анализа многолучевого рассеяния
к существующему ансамблю лучей канала с релеевскими замираниями
«Multipath Reylaith Fading» (рис. 5.10) добавить еще один луч и, изменяя задержку и усиление в данном луче с помощью параметров «Delay
Vector» и «Gain Vector», наблюдать изменение вероятности битовой
ошибки. Для
анализа влияния доплеровского рассеяния необходимо
варьировать параметр «Doppler frequency» в блоке параметров.
Рис. 5.10. Параметры блока «Multipath Reylaith Fading»
83
5.2.7. Проанализировать работу RAKE-приемника системы в усло-
виях многолучевого рассеяния. Для эффективной работы детектора
широкополосного сигнала в указанных условиях каждому лучу при
многолучевом распространении ставится в соответствие выброс
(finger) в импульсной характеристике RAKE-приемника. Положение
луча распространения характеризуется задержкой, устанавливаемой в
блоке параметров (рис. 5.10) в поле «Delay Vector»
в секундах. Поло-
жение выброса в импульсной характеристике RAKE-приемника устанавливается
в отсчетах с помощью блока констант, подаваемых на
вход «Path Delay/Enable» блока «Детектор прямого канала IS-95»
(см. рис. 5.6). Структура этого блока констант следующая. Сначала
хранится значение задержки выброса (в отсчетах), а затем признак
наличия выброса в импульсной характеристике RAKE-приемника (1 –
наличие, 0 – отсутствие). Для пересчета значения задержек из секунд в
отсчеты необходимо умножить задержку на 1,2288 МГц и
циент передискретизации, равный 8. Таким образом, задержке 2 · 10
на коэффи-
–6
с
сответствует ~20 отсчетов. Варьируем задержки лучей распространения сигнала в блоке параметров релеевского канала (при неизменных
параметрах RAKE-приемника) и наблюдаем изменение вероятности
битовой ошибки.
Контрольные вопросы
1. Управление скоростью передачи при кодировании речи и данных
в системе IS-95.
2. Принципы регулировки мощности в прямом и обратном каналах
в системе IS-95.
3. Использование функций Уолша в прямом канале IS-95.
4. Как реализовано канальное помехоустойчивое кодирование в
прямом канале системы IS-95?
84
Глава 6
ИССЛЕДОВАНИЕ ОБРАТНОГО КАНАЛА ТРАФИКА
СИСТЕМЫ IS-95
Общие сведения о системе IS-95
Обратный канал связи IS-95 включает в себя до 94 логических каналов CDMA, каждый из которых занимает одну и ту же полосу частот
шириной 1228 кГц. Поддерживаются каналы двух типов: до 32 каналов
доступа и до 62 каналов трафика. Основные характеристики логических каналов сведены в таблицу.
Основные характеристики логических каналов
Канал/характе-
ристика
Скорость передачи
данных (кбит/с)
Количество повторений символов
Степень кодирования
Коэффициент заполнения
Количество символов кода на символ
модуляции
Количество чипов на
символ модуляции
Количество чипов на
бит
Первый набор
Доступ
4,8 1,2 2,4 4,8 9,6 1,8 3,6 7,2 14,4
2 8 4 2 1 8 4 2 1
1/3 1/3 1/3 1/3 1/3 1/2 1/2 1/2 1/2
1 1/8 1/4 1/2 1 1/8 1/4 1/2 1
6 6 6 6 6 6 6 6 6
256 256 256 256 256 256 256 256 256
256 128 128 128 128 85,3 85,3 85,3 85,3
информационных
каналов
85
Второй набор
информационных
каналов
Структура обратного канала IS-95
При обратной связи каждый информационный канал однозначно
связан с одним мобильным устройством. Каждая мобильная станция
имеет уникальную маску длинного кода, основанную на ее электронном регистрационном номере. Маска длинного кода представляет со-
бой 42-битовое число, так что всего может быть
сок. Каналы доступа используются мобильным устройством для инициации звонка, ответа на сообщения нисходящего канала избирательного вызова и обновления сведений о местоположении. На рис. 6.1 показаны этапы обработки данных, передаваемых по обратному каналу
трафика со скоростью 9600 бит/с.
8.6 кбит/с 9.2 кбит/с 9.6 кбит/с
инф.симв
172 бит/кадр
28.8 тыс. симв/с
307.2 тыс. чипов Уолша/с
1.2288 млн. чипов/с
Добавление
индикатора
качества кадра
Генератор
длинного кода
Рандомизатор
пакета данных
Модулятор QPSK
Добавление
битов кодера
Рис. 6.1. Обработка данных в обратном канале трафика IS-95
21
Модулятор
Уолша
42
различных ма-
Сверточный
кодер
(n,k,K)=(3,1,9)
Блочное
чередование
Первые несколько шагов те же, что и для прямого канала. Для обратного канала сверточный кодер имеет скорость кодирования 1/3
(рис. 6.2). Использование более низкой скорости кодирования (по
сравнению с прямым каналом) связано с тем, что в обратном канале
имеется асинхронная обработка данных (для получения заданных характеристик помехоустойчивости в этом случае
требуется большая
степень защиты данных). Затем применяется блочное чередование.
Следующим этапом является расширение спектра данных с помощью
матрицы Уолша (64-позиционная ортогональная модуляция). Данные
86
группируются в модули по 6 бит. Каждый 6-й битовый модуль играет
роль индекса для выбора строки матрицы Уолша (размера 64 × 64). Эта
строка заменяет шестибитовый модуль. Таким образом, скорость передачи данных увеличивается в 64/6 раз, т. е. до 307,2 кбит/с. Целью такого кодирования является улучшение условий приема на базовой
станции. Модуляцию с помощью
функций Уолша можно рассматривать как разновидность блочного кода коррекции ошибок (n,k) = (64,6)
с кодовым расстоянием d = 32. С целью уменьшения интерференции с
другими мобильными станциями ячейки вводится рандомизация пакетов данных. Ее действие основано на применении маски длинного кода
для сглаживания данных в каждом 20-милли-секундном кадре. Следующий шаг –
применение схемы DS/SS. В обратном канале длинный
код, являющийся уникальным для мобильного устройства, с помощью
операции «исключающее ИЛИ» сравнивается с выходными данными,
что позволяет получить окончательную скорость передачи данных
1,2288 мбит/с. Затем этот цифровой поток модулирует несущее колебание с использованием схемы OQPSK (рис. 6.3).
c0
g0
1 2 3
g1 c1
g2 c2
Рис. 6.2. Структура сверточного кодера обратного канала трафика IS-95
4
5 6 7 8
87
синфазный короткий код
Сложение mod2
Умножение
квадратурный короткий код
Рис. 6.3. Структурная схема квадратурного расширения спектра
D на 1/2
чопа
и манипуляции в обратном канале IS-95
cos(wt)
ФНЧ
sin(wt)
Схема основана на кодировании синфазного I и квадратурного Q
потоков битов коротким кодом, образованным с использованием последовательностей максимальной длины. Эти последовательности
имеют период
15
элементов и могут генерироваться с помощью сле-
2
дующих 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
где ()In и ()Qn – n-е символы кодовых последовательностей, исполь-
зуемых для синфазного и квадратурного потока битов соответственно.
В качестве коротких последовательностей расширения спектра всеми
мобильными станциями ячейки используются пилотные псевдослучайные последовательности (ПСП) с нулевым сдвигом.
6.1. Структура экспериментального макета
Структурная схема формирования сигналов обратного канала IS-95
и их обработки изображена на рис. 6.7. Один из основных элементов
схемы – источник данных логических каналов доступа и трафика (Raw
Data), а также генератор коротких кодовых последовательностей (PNI,
PNQ). Структура этого блока показана на рис. 6.4.
Следующий основной элемент модели – блок расширения спектра
сигнала и модуляции. Структура этого блока показана
88
на рис. 6.5.
Рис. 6.4. Структура модели источника данных логических каналов
доступа и трафика (Raw Data), а
также генератор коротких кодовых
последовательностей (PNI, PNQ)
Рис. 6.5. Блок расширения спектра сигнала и модуляции
На его вход поступают кодовые символы, а на выходе формируется
широкополосный сигнал на основной частоте, который поступает в
канальный фильтр передатчика и далее в канал связи. В данном исследовании используется модель канала связи с релеевскими замираниями
и аддитивным белым шумом (рис. 6.6).
Рис. 6.6. Модель канала связи с релеевскими
замираниями и аддитивным белым шумом
89
Приемная часть модели прямого канала представлена приемным
канальным фильтром, детектором обратного канала IS-95, в котором
происходит также обработка многолучевого сигнала (RAKE-приемник). 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 широкополосный сигнал (вход Rx Signal).
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 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. 6.7).
Рис. 6.7. Модель для изучения обратного канала трафика IS-95
90
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]