Основные характеристики интерфейсов IMT-2000
Интерфейсы Вид модуляции
Длина кадра, мс
Глубина перемежения, мс
Число слотов на кадр
Длина суперкадра, мс
IMT-DS |
IMT-MC |
IMT-TC |
IMT-SC |
IMT-FT |
|
QPSK/BPSK7 |
QPSK/BPSK |
QPSK |
BOQAM |
GFSK; |
|
HPSK |
|
HPSK |
QOQAM |
π/2-DPSK, |
|
|
|
HPSK |
|
π/4-DQPSK, |
|
|
|
|
|
|
π /8-D8PSK |
10 |
5 или 20 |
|
10 |
4,6 |
10 |
10/20/40/80 |
5/20 |
10/20/ |
10-130 |
0/20/40/ |
Без |
|
|
40/80 |
|
140/ 240 |
перемежения |
15 |
Нет |
15 |
7 |
6/8/16/64 |
12/24/48 |
720 |
Нет |
720 |
720 |
720/640 |
160 |
Общая архитектура IMT-2000
Магистральные базовые сети:
•GSM MAP (Европа).
•ANSI-41 (США).
•Универсальные сети с IP-протоколом.
•IWG –шлюз, с помощью которого будет обеспечено взаимодействие партнеров по роумингу.
Частотное распределение 
для IMT-2000 
Согласно стандарту IMT-2000 выделены единые для всего мира полосы частот
MSS(Mobile Sattellite Service) – мобильная спутниковая служба
В Европе выделены парные полосы частот 1920-1980 МГц и 2110-2170 МГц для работы с частотным дуплексом (FDD) и непарные полосы 1900-1920 МГц и 2010-2025 МГц для работы с временным дуплексом (TDD).
В США часть диапазона частот 2 ГГц уже используется для нужд персональных сотовых служб PCS.
Сравнение технических характеристик систем cdma2000 и WCDMA(UMTS)
Система
Характеристика
Диапазон частот, МГц
Полоса частот, МГц
Метод доступа
Совместимость
Чиповая скорость, Мчип/с
Кодирование
Синхронизации базовых станций
Ортогональные коды
CDMA2000
824-849 / 869-894 и 1900
3,75 (3 х 1,25) - базовая
1,25 х N, где N=1, 6, 9, 12
MС-CDMA
Обратная совместимость с cdmaOne
3,6864 (3х 1 ,2288) - базовая Nx1,2288, где N =1, 6, 9, 12
Сверточный код (К=9; R=I/2, 1/3,1/4), турбо-код (К=4)
Синхронная работа
Функции Уолша и квазиортогональные коды
WCDMA
1920-1980; 2110-2170
5 - базовая 1,25; 10 и 20
DS-CDMA
Совместная эксплуатация с GSM и обеспечение хэндовера
3,84 (базовая), 7,78 и 15,56
Сверточный код (К=9; R=1/2, 1/3) +код Рида-Соломона, турбо-код (К=3)
Асинхронная работа (возможна синхронная)
Ортогональные коды переменной длины OVSF с коэффициентом расширения 1-512 (4-256 в UTRA)
Сравнение технических характеристик систем cdma2000 и WCDMA(UMTS)
Система
Характеристика
Расширяющие
последовательности
Схема поиска сот
Длина кадра, мс
Модуляция |
«вниз» |
данных |
«вверх» |
Расширяю- |
«вниз» |
щая моду- |
«вверх» |
ляция |
Метод автоматического переключения каналов
Управление мощностью
CDMA2000
Короткие коды длиной 215 И длинные коды длиной (242 - 1)
По пилот-сигналу
5,20 QPSK BPSK QPSK
QPSK
Мягкий, жесткий (межчастотный)
Скорость 0,8 кбит/с, шаг управления 0,25; 0,5 и 1,0
WCDMA
Коды Голда
Трехэтапный поиск (поиск кода Голда, кадровая синхронизация, идентификация скремблирующего кода)
10 QPSK BPSK QPSK
QPSK или HPSK (OCQPSK)
Мягкий, жесткий (межчастотный или межсистемный)
Скорость 1,6 кбит/с, шаг управления 0,25-1,5
Кодирование в прямом канале (от базовой станции к абоненту).
К цифровому потоку с вокодера 8,55 кбит/с добавляются дополнительные корректирующие биты, скорость становится равной 9,6 кбит/с.
Сверточное кодирование (степень кодирования ½) повышает помехоустойчивость, при более высоких скоростях применяется турбо-код.
Перемежитель сигнала предназначен для борьбы с пачками ошибок в эфире.
Прореживатель осуществляет операцию скремблирования.
Длинный код |
позволяет сделать сигналы разных пользователей системы взаимно |
независимыми |
(используется для конфиденциальности связи). |
Код Уолша используется для распределения по каналам с последующим расширением спектра, т.е. позволяет разделить сигналы пользователей, находящихся в одной ячейке.
Короткий код делает сигналы пользователей разных ячеек независимыми друг от друга (присваивает адрес каждой станции).
КИХ-фильтр ограничивает полосу сигнала.
Двоичный поток разделяется между синфазным и квадратурным каналами (I- и Q-каналами) для последующей передачи с использованием квадратурной фазовой манипуляции (QPSK).
Кодирование в обратном канале.
Здесь применяется такой же, как и в прямом канале, вокодер. Сверточное кодирование со скоростью 1/3, что повышает скорость ПД с 9,6 до 28,8 кбит/с.
Перемежение в пакете длительностью 20 мс.
После перемежения выходной поток разбивается на слова по шесть бит в каждом.
Шестибитовому слову можно поставить в соответствие один из 64 кодов Уолша. После этой операции скорость потока данных повышается до 307,2 кбит/с.
Далее поток преобразуется с помощью длинного кода, аналогичного используемому БС. На этом этапе происходит разделение пользователей.
Абонентская емкость системы определяется обратным каналом. Для ее увеличения применяется регулирование мощности в обратном канале, методы пространственного разнесения приема на БС и др.
Окончательное формирование потоков данных происходит таким же образом, как и в БС, за исключением дополнительного элемента задержки на 1/2 длительности символа в 0-канале для реализации смещенной QPSK
Формирование сигналов с помощью вокодера
Для преобразования аналогового речевого сигнала в цифровой используется вокодер (Voice Coder - кодер голоса) с переменной скоростью кодирования.
В основу работы вокодера положен алгоритм с линейным предсказанием кода - CELP (Code Excited Linear Predictive), учитывающий особенности человеческой речи.
Вокодер перекодирует цифровой поток, разделяя его на кадры, и интервалы содержащие паузы удаляются. В результате скорость потока снижается с 64 до 8,55-13 кбит/с.
Вокодер приемной стороны объединяет кадры в единый поток и делает обратное преобразование.
Вокодер с переменной скоростью кодирования данных использует адаптивный порог, уровень которого изменяется в соответствии с фоновым шумом.
Вокодер позволяет подмешивать в речевой канал вторичный трафик, т. е. служебную информацию.
Расширение спектра кодами 
Уолша 
Любая строка матрицы Уолша ортогональна другой строке. Матрица Уолша размером 2 имеет вид:
Матрицы больших размеров образуются следующим образом:
N- степень двойки
Ортогональность строк матрицы Уолша x и y длиной N определяется следующим условием:
Матрица H образуется рекурсией матрицы Уолша, т.е. 1 соответствует 1, а -1 соответствует 0.
Расширение спектра кодами 
Уолша 
Один ряд матрицы Уолша ставится в соответствие каналу связи между абонентом и базовой станцией.
Если на входе кодера "0", то посылается соответствующий ряд матрицы (код Уолша), если "1" - посылается последовательность, сформированная путем логического отрицания соответствующего ряда матрицы (кода Уолша).
Абонентская емкость базовой станции соответствует размерности матрицы Уолша (в примере код W8 – 8 каналов).
Диаграмма кодирования Уолша для второго абонента (второй ряд матрицы Уолша)