2. . Архитектура линии "вниз"

Логические каналы линии "вниз" включают:

- пилотный канал (pilot channel – PI);

- канал синхронизации (synchronization channel – SYNC);

- канал персонального вызова (paging channel – PCH);

- канал прямого трафика (forward traffic channel – TCH).

Отображение логических каналов на физические в прямом направлении осуществляется с помощью системы ортогональных функций Уолша длины 64: w_i, i = 0, 1 …63, где i – номер функции Уолша. Стандартом IS-95 предусматривается организация одного пилотного канала, одного канала синхронизации, от одного до семи каналов вызова (в зависимости от абонентской нагрузки на БС) и от 55 до 62 каналов прямого трафика, поскольку часть каналов вызова допускается использовать в качестве каналов трафика. Соответствие между логическими и физическими каналами показано на рис. 4.13.

Рис. 4.13. Структура прямого канала ССМС стандарта IS-95

Укрупненная схема преобразований сигнала в передающем тракте базовой станции показана на рис. 4.14:

1. Для различения разных физических каналов данной БС в прямом канале от БС к подвижной – кодирование сигнала функциями Уолша и бинарная фазовая манипуляция.

2. Для шифрования сообщений используется кодирование длинной ПСП и бинарная фазовая манипуляция.

3. Для расширения полосы и различения сигналов разных БС используется кодирование короткой ПСП и квадратурная фазовая манипуляция двумя ПСП одинакового периода.

Рис. 4.14. Обработка сигналов в передающем тракте базовой станции

4. Различение сигналов разных станций обеспечивается тем, что все БС используют одну и ту же пару коротких ПСП, но со сдвигом на 64 чипа (дискрета ПСП частотой 1,2288 МГц) между разными станциями. Т.е. всего в сети имеется 511 кодов; при этом все физические каналы одной БС имеют одну и ту же фазу последовательности.

3. Пилотный канал

Пилотный канал предназначается для начальной синхронизации МС с сетью и оценки параметров прямого канала приемником МС. Мощность, отведенная пилотному каналу, обычно на 4…6 дБ превышает мощность в канале трафика. Тем самым обеспечиваются, с одной стороны, условия для надежного ввода и последующей устойчивой работы петель автоподстройки фазы и задержки когерентного приемника МС, а с другой – точность измерений параметров сигнала БС, достаточная для процедур RAKE, эстафетной передачи и управления мощностью БС.

Согласно рис. 4.13, пилотному каналу присвоена нулевая функция Уолша w₀, т.е. последовательность из одних нулей. Информационные данные по этому каналу не передаются, т.е. могут также трактоваться как последовательность из одних нулей. После сложения по модулю два этих двух последовательностей результирующий поток (также состоящий из одних нулей)¹ поступает на преобразователь, превращающий булевы значения символов (0,1) в двуполярные отсчеты (+1,–1) соответственно. После объединения с сигналами других физических каналов (см. ниже) суммарный сигнал поступает на КФМ модулятор, в котором подвергается прямому расширению спектра, перемножаясь с двумя псевдослучайными скремблирующими последовательностями ПСП–I и ПСП–Q (символы I и Q отвечают синфазной и квадратурной составляющим). Период каждой из названных ПСП содержит 2¹⁵ чипов, частота следования которых согласно стандарту составляет 1,2288 Мчип/с. Прямой подсчет показывает, что на одном двухсекундном отрезке умещается в точности 75 периодов коротких ПСП. Структурно короткие ПСП представляют собой М-последовательности длины N = 2¹⁵ - 1 с характеристическими полиномами

и

расширенные добавлением нулевого символа к цепочке из 14 последовательных нулей на каждом периоде

Рис. 4.15. Структурная схема пилотного канала

Как можно видеть, фактически в пилотном канале передается только пара ПСП–I и ПСП–Q или, что эквивалентно комплексная ПСП. Данная комплексная короткая ПСП одинакова для всех 64 CDMA–каналов и используется всеми БС системы, но с разными циклическими сдвигами. Разница в циклических сдвигах позволяет МС разделять сигналы, излучаемые БС разных сот или секторов, т.е. позволяет идентифицировать номер БС либо сектора. Для различных БС сдвиг изменяется с постоянным шагом, равным 64 чип  PILOT_INC, где системный параметр PILOT_INC принимает значения от 1 до 4. Таким образом, при минимальном шаге доступны 2¹⁵ / 2⁶ = 512 сдвигов коротких ПСП, т.е. возможно бесконфликтное существование сети, состоящей из 512 БС. Если же необходимо, чтобы сеть состояла из большего числа БС, то при территориальном планировании сети легко можно добиться, чтобы БС с одинаковыми циклическими сдвигами коротких ПСП не могли одновременно находиться в зоне радиовидимости МС.

С другой стороны, шаг сдвига ПСП однозначно определяет размер соты (или сектора), при котором МС с гарантией различает ПСП, имеющие минимальный временной сдвиг. Нетрудно убедиться, что при минимальном сдвиге в 64 чипа радиус соты составит порядка 15,5 км.

После перемножения с квадратурными ПСП сигнал в каждом из квадратурных плеч КФМ-модулятора фильтруется (фильтры Ф на рис. 4.15) для формирования приемлемого спектра и перемножается со сдвинутыми на 90˚ гармоническими колебаниями центральной частоты. Суммирование выходов квадратурных плеч дает модулированный сигнал, в котором пилотная компонента совпадает с произведением пилот-сигнала (т.е. константы) с четырехфазно манипулированной несущей.