CDMA实验报告(3)

2019-09-01 20:14

、之间的关系如下:

(8-41)

假如输入的信息为D = [11010],为了使信息D全部通过移位寄存器,还必须在信息位后面加3个零。表8-9列出了对信息D进行卷积编码时的状态。

表8-9 信息D进行卷积编码时的状态 输入信息D b3b2 输出C1C2 1 01 00 11 10 00 10 00 00 0 1 1 0 1 0 0 0 1000110 1 1 1 0 0 1 0 0 描述卷积码的方法有两类,也就是图解表示和解析表示。解析表示较为抽象难懂,而用图解表示法来描述卷积码简单明了。常用的图解描述法包括树状图、网格图和状态图等。

卷积码的译码方法可分为代数译码和概率译码两大类。代数译码方法完全基于它的代数结构,也就是利用生成矩阵和监督矩阵来译码,在代数译码中最主要的方法就是大数逻辑译码。概率译码比较常用的有两种,一种叫序列译码,另一种叫维特比译码法。虽然代数译码所要求的设备简单,运算量小,但其译码性能(误码)要比概率译码方法差许多。因此,目前在数字通信的前向纠错中广泛使用的是概率译码方法。

在IS-95系统中,前向和反向链路的业务数据帧送给卷积编码器。前向和反向链路的卷积编码器都使用约束长度为9的移位寄存器。前向编码的速率是1/2,在速率低于9.6kbps时,输出比特经过重复,把一个20ms分组中的比特数扩展到576,总速率达到28.8kbps。反向的编码速率是1/3,在速率低于9.6kbps时,输出比特经过重复,把一个20ms分组中的比特数扩展到384,总速率达到19.2kbps。IS-95系统的前向链路中,除导频信道外的所有信道均使用(2,1,9)卷积编码;反向链路中使用(3,1,9)卷积编码。

4.2.6 交织技术:

交织(interleaving)一种差错控制技术。它的目的是使误码离散化,将突发差错信道变为离散差错信道,再通过纠正随机差错来改善数据传输质量。

交织原理:把信息码(源比特)流在时间顺序上按一定规则打乱,即相互穿插交织后再发送到信道中去。若交织后的码流出现突发差错,再经过解交织还原成原来的码流顺序后,则将突发连片差错分散成随机差错。因此,接收端的解交织是发端交织的逆过程。

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交织分类:交织器有2 种结构类型:分组结构和卷积结构。分组结构是把待编码的m×n个数据位放入一个m行n列的矩阵中,即每次是对m×n个数据位进行交织。通常,每行由n个数据位组成一个字,而交织器的深度,即为行数m。数据位被按列填入,而在发送时却是按行读出的,这样就产生了对原始数据位以m个比特为周期进行穿插的效果。在接收机一端的解交织操作则是与此相反进行的。采用卷积结构的交织器,在多数情况下可以代替分组结构的交织器。

IS-95系统的交织器都是在块数据上进行操作,但严格来说它们并不属于块交织,各交织器从交织矩阵中以非传统的方法(没有按照从左上角按列写入,从右下角按行读出的顺序)读出数据,这样的目的是为了改变最小间隔特性。在IS-95前向链路同步信道中,交织器读出数据时并没有按照从右下角按行读出的原则,而是采用“比特反转”的技术读出。所谓比特反转,是指将符号的位置变换为二进制数据,然后反转比特的顺序,再变回十进制。需要注意的是位置从0开始编号,而不是从1开始编号。

4.2.7 IS-95技术基础:

IS-95是由高通公司发起的第一个基于CDMA数字蜂窝标准。基于IS-95的第一个品牌是CDMAOne。IS-95也叫TIA-EIA-95。它是一个使用CDMA的2G移动通信标准,一个数据无线电多接入方案,其用来发送声音,数据和在无线电话和蜂窝站点间发信号数据(如被拨电话号码)。IS-95是TIA为最主要基于CDMA技术2G移动通信的空中接口标准分配的编号,IS全称为Interim Standard,即暂时标准。它也常作为整系列名称使用。CDG为该技术申请了CDMAOne的商标。IS-95及其相关标准是最早商用的基于CDMA技术的移动通信标准,它或者它的后继CDMA2000也经常被简称为CDMA。 典型的IS-95系统参考模型如下图所示:

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方框内表示的是系统功能实体,两实体连线中央标注的是接口信令协议的类型。各个功能实体的定义如下:

MS:移动台 BS:基站 MSC:移动交换中心 HLR:归属位置寄存器 VLR:访问位置寄存器 AC:鉴权中心 MC:消息中心 SME:短消息实体 SCP:业务控制点 SSP:业务交换点 IWF:互操作功能。

标准简介: 频段安排

沿用模拟AMPS系统的频谱分配方案,AMPS系统的信道带宽为30KHz,每个CDMA信道使用42个AMPS信道,系统带宽为1.25MHz,使用的PN码速率为1.2288Mcps。每个CDMA信道两侧各有8个AMPS信道作为保护频带。

反向:824-849MHz 前向:869-894MHz 频带间隔:45MHz 反向:1850-1919MHz 前向:1930-1990MHz 信道数

每系统带宽共有64个码分信道 调制方式和扩频方式

前向采用QPSK,反向采用OQPSK。前向和方向均采用直接序列扩频。 信道编码

信道编码采用卷积编码和维特比译码,前向链路卷积码的编码效率是1/2,反向为1/3,约束长度为9.

交织编码

前向导频信道不需要经过交织。前向链路同步信道采用26.66ms交织编码长度外,其他信道的交织编码长度均为20ms。在进入交织器之前,各信道符号速率需要经过编码,重复等操作达到19.2kbps。

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扩频码

扩频码的速率为1.2288Mcps,即码片的码元宽度为0.8138us。

基站识别码采用周期为215?1的m序列(短码),用户识别码采用周期为242?1的m序列(长码)。

前向链路采用64个正交的Walsh码(码片速率为1.2288Mcps)作为64个信道的地址码,反向链路利用Walsh码进行64进制正交调制。前向链路中,起扩频作用的是Walsh序列,此外,Walsh序列还用来区分前向链路的不同信道。不同的端PN码偏置可用来区分不同的基站,在同基站的各前向信道的QPSK调制结构中,I路和Q路的PN码偏置相同,但特征多项式不同。长PN码在前向业务信道和寻呼信道中用于数据加扰,没有起扩频作用;前向导频信道和寻呼信道没有用到长PN码。

前向链路扩频码是Walsh码,反向链路的扩频码是长码。

采用功率控制和软切换

功率控制的目的是为了克服远近效应的影响。

软切换:当移动台需要跟一个新的基站进行通信时,先不急于中断和原来基站的通信,而是在与新基站取得联系后才与原来基站断开。软切换就是先接后断。它只能在相同频率的CDMA信道间才能进行。 不同频率的CDMA信道只能进行传统的硬切换。

RAKE接收机

运用背景:RAKE接收技术是第三代CDMA移动通信系统中的一项重要技术。在CDMA移 动通信系统中,由于信号带宽较宽,存在着复杂的多径无线电信号,通信受到多径衰落的影响。RAKE接收技术实际上是一种多径分集接收技术,可以在时间上分辨出细微的多径信号,对这些分辨出来的多径信号分别进行加权调整、使之复合成加强的信号。这种作用有点像把一堆零乱的草用“耙子”把它们集拢到一起那样,英文“RAKE”是“耙子”的意思,因此被称为RAKE技术。

基本原理:在CDMA扩频系统中,信道带宽远远大于信道的平坦衰落带宽。不同于传统的调制技术需要用均衡算法来消除相邻符号间的码间干扰,CDMA扩频码在选择时就要求它有很好的自相关特性。这样,在无线信道中出现的时延扩展,就可以被看作只是被传信号的再次传送。如果这些多径信号相互间的延时超过了一个码片的长度,那么它们将被CDMA接收机看作是非相关的噪声,而不再需要均衡了

由于在多径信号中含有可以利用的信息,所以CDMA接收机可以通过合并多径信号来改善接收信号的信噪比。其实RAKE接收机所作的就是:通过多个相关检测器接收多径信号中的各路信号,并把它们合并在一起。当传播时延超过一个码片周期时,多径信号实际上可被看作是互不相关的。带DLL的相关器是一个具有迟早门锁相环的解调相关器。迟早门和解调相关器分别相差±1/2(或1/4)个码片。迟早门的相关结果相减可以用于调整码相位。延迟环路的性能取决于环路带宽。

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由于信道中快速衰落和噪声的影响,实际接收的各径的相位与原来发射信号的相位有很大的变化,因此在合并以前要按照信道估计的结果进行相位的旋转,实际的CDMA系统中的信道估计是根据发射信号中携带的导频符号完成的。根据发射信号中是否携带有连续导频,可以分别采用基于连续导频的相位预测和基于判决反馈技术的相位预测方法。

利用基站和移动台的RAKE接收机来分离多径,可以实现信号的时间分集。基站端最多可以分离4径的信号,移动台端可以分离3径的信号。

Note:上行链路又称反向链路,MS到BS的无线链路下行链路又称前向链路,BS到MS的无线链路 链路信道

Note:一帧为20ms ?IS-95的话音编码:采用码激励线性预测CELP,最大速率为8kbps,最大数据速率为9.6kbps,每帧时间为20ms。(之后经过编码,帧长不变只是bps提高) 前向信道

按Walsh码序列分为64个,1(W0)个导频信道,1(W32)个同步信道,1-7(W1-W7)个寻呼信道,55个前向业务信道。 前向导频信道

为所用的移动台提供相位基准,提取相干载波进行信号的解调。 全0序列用W0扩频,调制 同步信道

传输同步信息,利用该信号得到起始时间同步(码片对齐)。 1.2kbps经过卷积编码,符号重复,交织,Walsh码扩频,调制 前向寻呼信道

9.6kbps或4.8kbps经过卷积编码,符号重复,交织,数据掩码(数据加扰,保证信息安全,采用长PN码),Walsh码扩频,调制。 前向业务信道

速率集RS1:9.6,4.8,2.4,1.2kbps 速率集RS2:14.4,7.2,3.6,1.8kbps

信息比特经过卷积编码,符号重复,交织,长码加扰,Walsh扩频,调制。 反向链路

利用长码的不同相位来区分不同的用户,接入信道n<=32,方向业务信道m<=64,而n+m=64. 反向接入信道

4.8kbps 经过卷积编码,符号重复,交织,使用Walsh码进行64阶正交调制,长码扩频和加扰,OQPSK调制 反向业务信道

信息比特经过卷积编码,符号重复,交织,使用Walsh码进行64阶正交调制,长码扩频和加扰,OQPSK调制

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