【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 () 基站對(duì)前向 CDMA 信道如同步、尋呼和業(yè)務(wù)信道上發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行卷積編碼。前向 CDMA 信道使用碼率 、約束長(zhǎng)度為 9 的 (2,1,8)卷積碼。 該卷積碼的生成序列為： 由于碼率為 1/2,所以每次編碼器輸入一位數(shù)據(jù) ,編碼器輸出就產(chǎn)生兩位編碼符號(hào)。 初始化后第一個(gè)輸出符號(hào) 是由生成序 列 編碼的符號(hào)，第二個(gè)輸出符號(hào) 是由生成序列 編碼的符號(hào)。 例如 ,以 (20ms)。這24 比持由 16 位信息比特和 8 位編碼器尾比特組成，最后 8 位編碼尾比特全部設(shè)成 0。如果信息序列表示成 d=(1010100100000101)，相應(yīng)的多項(xiàng)式為 。由于 16位 信 息 比 特 后 面 有 8 位 編 碼 器 比 特 ， 則 前 向 業(yè) 務(wù) 信 道 幀 表 示 為M=(101010010000010100000000)或者寫(xiě)成多項(xiàng)式形式 : 152 4 7 1 3( ) 1M x x x x x x? ? ? ? ? ? () 由于 m＝ 8， n＝ 2，因此該編碼器包含一個(gè)具有 2 個(gè)模 2 加法器的 8 級(jí)移位寄存器和用于編碼器連續(xù)輸出的轉(zhuǎn)向器。對(duì)于卷積編碼器，兩個(gè)生成序列分別為： ( 1 )1( 2 )17 3 5 ( )5 6 1 ( )gg ??八 進(jìn) 制 （ 111101011 ） （ 二 進(jìn) 制 ）八 進(jìn) 制 （ 101110001 ） （ 二 進(jìn) 制 ） ( 1 ) ( 1 ) ( 1 ) ( 1 ) ( 1 ) ( 1 ) ( 1 ) ( 1 ) ( 1 ) ( 1 )1 1 , 0 1 , 1 1 , 2 1 , 3 1 , 4 1 , 5 1 , 6 1 , 7 1 ,8( , , , , , , , , ) ( 11 11 01 01 1 )g g g g g g g g g g?? () 和 ( 2 ) ( 2 ) ( 2 ) ( 2 ) ( 2 ) ( 2 ) ( 2 ) ( 2 ) ( 2 ) ( 2 )1 1 , 0 1 , 1 1 , 2 1 , 3 1 , 4 1 , 5 1 , 6 1 , 7 1 ,8( , , , , , , , , ) ( 1 0 1 1 1 0 0 0 1 )g g g g g g g g g g() 利用方程 ()，對(duì)于 i=1 和 j=1， 2，有 : (1) (1) (1)1,0gilic d g?????? () (2) (1) (2)1,0gilic d g?????? () 利用生成序列 (1 ) ( 2 ) (1 )1 1 1 , ,0tg g g (2)1,t和 的 和 g8l??編碼器每個(gè)模 2加法器的輸出分別為： ( 1 ) ( 1 ) ( 1 ) ( 1 ) ( 1 ) ( 1 ) ( 1 ) ( 1 )1 2 3 5 7 8c d d d d d d d? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? () ( 2 ) ( 2 ) ( 2 ) ( 2 ) ( 2 ) ( 2 )1 2 4 8c d d d d d? ? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? ? () 輸出符號(hào) ( (1) (2),cc??)連接成單個(gè)序列，即發(fā)送到塊交織器的編碼符號(hào)序列 : ( 1 ) ( 2 ) ( 1 ) ( 2 ) ( 1 ) ( 2 )0 0 1 1 23 23( , , ..., )c c c c c c c? = ( 111000011001010000000000111001110010111 000111011 ) () 對(duì)于前向和反向的 CDMA 信道，每當(dāng)信息速率小于 9600b/s 時(shí)，每個(gè)卷積編 碼的符號(hào)重復(fù) k次后再發(fā)送到塊交織器。 k的大小隨著信息速率的不同而不同。 直接擴(kuò)頻 CDMA 支持同時(shí)在數(shù)量很大的用戶群體而不只是單個(gè)用戶之間的數(shù)字通信服務(wù)。這將反映在如何利用額外的維數(shù)和冗余來(lái)提高性能。使用了兩種處理技術(shù)：用于提高額外冗余的交織技術(shù)和用于前向糾錯(cuò)的編碼技術(shù)。 交織是排列符號(hào)序列的過(guò)程。這種為獲得時(shí)間分集的重排過(guò)程稱為交織，可以以兩種方法考慮：塊交織和卷積交織。 交織常重復(fù)或編碼相結(jié)合，是一種防止突發(fā)錯(cuò)誤的時(shí)間分集形式。符號(hào)在進(jìn)入突發(fā)信道傳送之前被改變順序 或進(jìn)行交織。如果傳送時(shí)發(fā)生突法錯(cuò)誤，恢復(fù)原來(lái)順序就可以在時(shí)間上分散錯(cuò)誤。如果交織器設(shè)計(jì)良好，那么錯(cuò)誤將會(huì)隨機(jī)地分布，用編碼技術(shù)極容易糾正。 最常見(jiàn)的交織技術(shù)的兩種中，最常見(jiàn)的類型是塊交織。這種方式常在數(shù)據(jù)分塊分幀的情況下使用，入 IS95 系統(tǒng)。另一方面，卷積交織對(duì)連續(xù)少數(shù)據(jù)流來(lái)說(shuō)是比較實(shí)用的類型。塊交織很容易實(shí)現(xiàn)，而卷積交織有很好的性能。連續(xù)操作使得卷積交織的初始開(kāi)銷變得不重要。 IS95 用了以類似塊交織技術(shù)為基礎(chǔ)的交織形式，將在下面進(jìn)一步討論。 有幾個(gè)描敘交織器性能的參數(shù)。重要的參數(shù)之一是 最小間隔 S，指突發(fā)連續(xù)錯(cuò)誤分布的最小距離。一般來(lái)說(shuō)這個(gè)參數(shù)依賴于突發(fā)長(zhǎng)度，突發(fā)長(zhǎng)度增加則 S變小。不論如何排列，錯(cuò)誤之間總是相互挨著的。交織時(shí)，讀取一部分符號(hào)同時(shí)需要存儲(chǔ)另一些符號(hào)，因此就帶來(lái)了延時(shí)。一般來(lái)說(shuō)，這種延時(shí)也出現(xiàn)在解交織時(shí)。延時(shí) D 表示交織和解交織時(shí)帶來(lái)的額外讀 /寫(xiě)操作量。而剛提到，處理過(guò)程需要一些存儲(chǔ)單元，用 M 來(lái)表示。為了達(dá)到較好的交織器性能，最小間隔越大越好，延時(shí)和存儲(chǔ)容量越小越好。所以性能通常可用最小間隔與延時(shí)的比 S/D 以及最小間隔和存儲(chǔ)容量的比 S/M 來(lái)描述。 一個(gè) (I,J)的塊交織器 可以看成是一個(gè) J 行 I 列的存儲(chǔ)矩陣。數(shù)據(jù)按列寫(xiě)入，按行讀出。符號(hào)從矩陣的左上角開(kāi)始寫(xiě)入，從右下角開(kāi)始讀出。連續(xù)的數(shù)據(jù)處理要求有兩個(gè)矩陣：一個(gè)用于數(shù)據(jù)寫(xiě)入，另一個(gè)用于數(shù)據(jù)的讀出 /解交織過(guò)程也要求有兩個(gè)矩陣，用于反轉(zhuǎn)交織過(guò)程。 塊交織器特性很容易通過(guò)觀察矩陣得到。假使突發(fā)錯(cuò)誤的長(zhǎng)度為 B。兩個(gè)錯(cuò)誤之間的最小間隔可以由下式給出 : () 交織延時(shí)在發(fā)端是 IJ,在接收端是 IJ，因此總延時(shí)是 2D I J?? () 為了連續(xù)的操作 ,需要兩個(gè)矩陣 ,存儲(chǔ)的要求就是 2M I J?? () 交織器的最小間隔可以通過(guò)改變讀出的行順序來(lái)改變 ,延時(shí)和存儲(chǔ)要求在這個(gè)操作中不變。 情況下，最大的最小間隔由上面所說(shuō)的讀出方法得到。然而，這種方法使得 時(shí) 。其他的方法可以減小 時(shí)的最小間隔而增加 時(shí)的最小間隔。IS95 就用了這樣的技術(shù)。除非仔細(xì)觀察考慮讀出的方法，否則一般最小間隔都是減少的。 IS95 系統(tǒng)交織一幀之內(nèi)的數(shù)據(jù)，除了同步信道之外，其他信道都是 20 毫秒，同步信 道的一幀周期上 毫秒。因此，所有的 IS95 的交織器在塊數(shù)據(jù)上操作嚴(yán)格地說(shuō)，并沒(méi)有用塊交織，但是交織的類型設(shè)計(jì)要依賴于信道和原始數(shù)據(jù)率。例如，反向鏈路通過(guò)矩陣之中以非傳統(tǒng)的方法讀出各行數(shù)據(jù)以改變最小間隔特性。 CDMA 系統(tǒng)的物理層技術(shù) CDMA2021 物理層 CDMA2021 的物理層處于其體系結(jié)構(gòu)的底層，用于完成高層信息與空中無(wú)線信號(hào)件的相互轉(zhuǎn)換，同時(shí)也是這種無(wú)線通信系統(tǒng)的基礎(chǔ)。為了滿足 3G 業(yè)務(wù)的需求， CDMA2021 提出了更多種類的物理信道，其中有一部分是為了保持 后相兼容，也有一部分是為了支持其要求的數(shù)據(jù)傳輸以及信令需求。 與 IS95 系統(tǒng)相比， CDMA2021 系統(tǒng)提出了更多種類的物理信道。其可分為前向鏈路物理信道和反向鏈路物理信道。前向鏈路物理信道分為前向鏈路公用物理信道和前向鏈路專用物理信道兩大類。前向鏈路公共物理信道包括：導(dǎo)頻信道、同步信道、尋呼信道、廣播控制信道、快速尋呼信道、公共功率控制信道、公共支配信道和公共控制信道。其中前三種是和 IS95 系統(tǒng)兼容的前向鏈路信道，后面的信道則是 CDMA2021 新添加的類型。 CDMA2021 支持與 IS95 兼容的 前向公共信道的目的是為了支持系統(tǒng)的平滑演進(jìn)。反向鏈路物理信道也分為反向鏈路公共物理信道和反向鏈路專用物理信道兩大類。反向鏈路公共物理信道包括：反向接入信道、反向公共控制信道和反向增強(qiáng)接入信道，這些信道是多個(gè)移動(dòng)臺(tái)共享的。為了實(shí)現(xiàn)沖突控制， CDMA2021 采用了相應(yīng)的隨機(jī)接入機(jī)制。在公共信道中， RACH 屬于 CDMA2021 中的后向兼容信道，與 IS95 兼容。 ： (1)發(fā)射分級(jí)。前向鏈路采用的發(fā)射分集為多載波發(fā)射分集、正交發(fā)射分集和空時(shí)擴(kuò)展分集三種。發(fā)射分集可以 減少所需的 Eb/No，增加系統(tǒng)容量。 (2)快速功率控制。前向鏈路采用了快速功率控制，在 CDMA2021 標(biāo)準(zhǔn)中詳細(xì)規(guī)定了快速功率控制的算法。功率控制信道與反向?qū)ьl信道時(shí)分復(fù)用，功控速率為 900Hz。 (3)可變 Walsh 碼區(qū)分前向信道。與 IS95 標(biāo)準(zhǔn)不同， CDMA2021 系統(tǒng)采用了可變長(zhǎng)度的 Walsh 碼，不同的前向信道之間是正交的。為了保持調(diào)制信道的帶寬不變， Walsh 碼長(zhǎng)度隨著信息速率的增大而減小（即 Walsh 碼的階數(shù)隨信息速率增大而升高）。不同長(zhǎng)度 Walsh 碼之間的正交性需要研究。同時(shí) ，不同的 Walsh碼分配算法對(duì)系統(tǒng)容量也有影響。當(dāng) Walsh 碼數(shù)量受限時(shí)，可以乘以相應(yīng)的掩碼生成準(zhǔn)正交函數(shù)來(lái)補(bǔ)充。 (4)信道編碼。信道編碼采用卷積編碼和 Turbo 碼，卷積編碼適合低速數(shù)據(jù)的傳輸，約束長(zhǎng)度為 9，編碼速率根據(jù)信道配置的不同而不同。 Turbo 編碼主要用于高速數(shù)據(jù)的傳輸。 (5)可變幀長(zhǎng)。 CDMA2021 支持 5ms、 10ms、 20ms、 40ms 和 80ms 的幀。交織器的時(shí)間跨度是權(quán)衡時(shí)延、交織器內(nèi)存的要求和 Eb/No 要求而得。較短的幀長(zhǎng)可以減少端到端的時(shí)延，而對(duì)較長(zhǎng)的幀而言，幀頭占的 比重小，因而要求的Eb/No 也小。 (6)QPSK 調(diào)制。前向鏈路在擴(kuò)頻前采用 QPSK 調(diào)制，每?jī)蓚€(gè)信息比特映射為一個(gè) QPSK 符號(hào)。與 BPSK 相比，可用的 Walsh 碼數(shù)量增加一倍。 (7)調(diào)制和擴(kuò)頻。前向鏈路中，用戶的數(shù)據(jù)首先經(jīng)過(guò)長(zhǎng) PN 碼加擾，然后經(jīng)過(guò)I 路和 Q 路映射、信道增益、功控比特?fù)舸┖?Walsh 碼擴(kuò)頻，最后進(jìn)行復(fù)擴(kuò)頻。 ： (1)反向相干解調(diào)。與 IS95 系統(tǒng)不同， CDMA2021 系統(tǒng)的反向鏈路為每個(gè)業(yè)務(wù)信道都配備了一個(gè)導(dǎo)頻信道，所以反向鏈路也 可進(jìn)行相干解調(diào)，這是CDMA2021 系統(tǒng)的一大特點(diǎn)。通過(guò)相干解調(diào)，反向鏈路的性能得到了改善。 (2)反向功率控制。反向鏈路采用三種不同的功控方式：開(kāi)環(huán)、閉環(huán)和外環(huán)。反向快速功率控制的速率可達(dá) 800Hz。 (3)可變 Walsh 碼。反向鏈路也才用了可變長(zhǎng)度的 Walsh 碼序列，以適應(yīng)不同速率的信道。 (4)可變幀長(zhǎng)。與前向鏈路類似，反向鏈路也采用了可變的幀長(zhǎng)，幀長(zhǎng)為 5ms、10ms 或 20ms。 (5)信道編碼。反向信道采用卷積碼或 Turbo 碼進(jìn)行編碼， Turbo 碼主要用于反向補(bǔ)充信 道傳輸高速數(shù)據(jù)。 (6)混合移向鍵控（ HPSK）。反向鏈路采用了混合移向鍵控的調(diào)制方式，降低了峰均值和過(guò)零率。 WCDMA 物理層 WCDMA 系統(tǒng)的物理信道按時(shí)間分為三層結(jié)構(gòu)：超幀、無(wú)線幀和時(shí)隙。一個(gè)超幀的時(shí)長(zhǎng)為 720ms，分為 72 個(gè)無(wú)線幀，每個(gè)無(wú)線幀的時(shí)長(zhǎng)為 10ms。無(wú)線幀是物理信道的基本單元，對(duì)應(yīng) 38400chip，包括 15 個(gè)等長(zhǎng)的時(shí)隙，每個(gè)時(shí)隙對(duì)應(yīng)2560chip。 WCDMA 分為上行鏈路物理信道和下行鏈路物理信道。上行鏈路物理信道分為上行公共物理信道和上行專用物理信道兩大類。上行鏈路公共物理信道分為隨機(jī)接入物理信道和公共分組物理信道。上行鏈路專用物理信道分為專用物理數(shù)據(jù)信道和專用物理控制信道。下行鏈路物理信道分為下行公共物理信道和下行專用物理信道兩大類。下行鏈路公共物理信道分為公共導(dǎo)頻信道、主公共控制物理信道、輔公共控制物理信道、同步信道、下行共享信道、捕獲指示信道、接入前導(dǎo)請(qǐng)求指示信道、沖突檢測(cè) /信道分配指示信道、尋呼指示信道和狀態(tài)指示信道。下行鏈路專用物理信道分為