用户 的信息位 数据率为9.6前向链路业务信道 增加 卷积码 码符号 符号重复 19.2*1 9.6*2 4.8*4 2.4*8 8.6 kbit/s 4.0 kbit/s 2.0 kbit/s 0.8 kbit/s 和4.8kbit/s时,增加帧质量位标识(CRC) 9.2kbps 4.4kbps 2.0kbps 0.8kbps 8位 编码器尾部 9.6 4.8 2.4 1.2 编码器 r=1/2 K=9 19.2 9.6 4.8 2.4 调制符号 19.2 kbit/s 块交织器 24*16=384 符号队列 有20ms延迟 (384/19.2 ksps) 42级长 PN码产生器 1.2288 Mcps 抽样器:每 64个符号 抽样一次 (1228.8/19.2) 19.2 ksps 调制符号 19.2 kbit/s 功率控制位 800 bit/s 复用 定时 MUX Hj 控制抽样 800Hz PNT?t,??,n=15 1.2288 Mcps 基带滤波器 Cos 2?fc t 到发射机 S(t) 基带滤波器 Sin 2?fc t PNQ?t,??,n=15 1.2288 Mcps
由上图所示,前向业务信道的输入信息比特分别为每帧(20ms)172/80/40/16bit,对应的信息速率为8.6,4.0,2.0,0.8kbps。当输入信息比特速率为8.6和4.0kbps时需要分别添加帧质量指示比特12和8bit。卷积编码器给每帧数据加了8bit的尾比特,使得进入卷积编码器的数据速率变为:9.6,4.8,2.4,1.2kbps,这四种速率也被称为全速率,、半速率、1/4速率和1/8速率。由于是多种传输速率的信源,当数据率不同时符号重复的次数也不同,以保证较之前的编码符号率为19.2kbps。交织器的交织矩阵为24×16(384个码元),交织时延为1帧的时间(20ms)。与前向寻呼信道一样,交织器输出的信号也需要进行数据加扰,但是长码掩码的格式与寻呼信道不同。可以看到,用于数据加扰的长码在前向业务信道中也没有起扩频的作用,因为抽样之后的长PN码的符号速率变为19.2kbps。
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前向业务信道长码掩码有两种格式:一种是公开掩码,另一种是私用掩码,选用其中之一。每种掩码对于移动台都是独有的。私用掩码用于用户保密信道,格式由美国电子工业协会(TIA)规定。
此外,前向业务信道以800Hz的频率持续不断的发送功率控制比特(对应功率控制子信道),下面详细分析功率控制子信道的实现过程。
每个前向业务信道都有一个相应的功率控制子信道,用于传送功率控制信息。功率控制信息比特“0”和“1” 分别之时移动台增大功率和减小功率。功率控制信息比特是插在前向业务信道数据流中的,每1.25ms传送1bit(0或1),相当于传输率为800bps,即每个功率控制组传送一次。在实际操作时,功率控制子信道是通过替换业务信道符号而插入前向信道的。数据扰码后,符号一19.2kbps的速率输入多路复用器(MUX),将业务信道和功率控制子信道合并成前向业务信道。长码每个64个码片,即每1.25ms功率控制组抽取24个码片用来对MUX输入端的数据扰码,这24个码片中的后4个码片为插入功率控制比特提供编号为0~15的起始位置,插入的功率控制比特可以代替相应位置上的任意前向业务信道信息。
如下图所示,将20ms的业务帧分成16个1.25ms的功率控制组,编号分别为0~15。再将1.25ms的功率控制组分为24个符号位置,编号分别为0~23。一个功率控制比特占用2个符号位置。在24个符号位置中,只利用前面16个可能的起始位置作为功率控制比特,其起始位置编号分别为0~15。传送功率控制比特的起始位置的确定,取决于编号为23,22,21,20的4个扰码符号位的十进制数值,下图中的后四个比特为1000,所以功控的起始位置为8。
采用RS1的前向业务信道的调制参数如下表所示:
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6.5.2 设计仿真:
(1) 仿真电路图如下:
(2) 电路图及模块说明:
1.业务信道模块,输出基带寻呼信道的数据到脉冲整形滤波器。数据传输速率9.6kbps。
0.伪随机序列发生器,幅值1V,码元速率8.6kbps,最大速率5Mbps。
2.帧品质检测编码器,在20ms的数据帧尾部加入带有CRC校验功能的编码,以监测信道的质量。码元速率为8.6kbps,最大码元速率为9.6kbps。
说明:伪随机码的速率为8.6k,经过帧质量指示器CRC为9.6k,这是因为CRC编码器属于循环冗余编码,具有检纠错能力,从而能表明该帧信息传输的质量,其中帧质量指示(CRC)要在后面加入12bit校验位,末尾还要加入8个0,目的是使卷积编码器的8个移位寄存器复位为0。
3.卷积码编码器,输出比特数n=2,信息位k=1,约束长度l=9,最大码元速率19.2kbps。
4符号中继器,重复指数为1,最大传输速率为19.2kbps。 5.交织模块,IS95中使用24行16列个单元以19.2Kbps共20ms为前向信道和Page信道的交织长度。码元速率9.6kbps,最大速率19.2kbps。
6.对输入信号进行异或运算,单极性码元,最大码元速率为19.2kbps。 7/15/17.方波发生器,幅度1V,频率1.2288Mbps,最大速率5Mbps。 8.长PN码发生器,42个抽头产生。
9.采样器,采样频率和最大速率均为19.2kbps。
28.伪随机序列发生器,幅值1V,码元速率800bps,最大速率5Mbps。
10.功率控制位,在前向信道中加入功率控制位,功率控制位为800bps的数据流,双极性码元,最大速率为19.2kbps。
说明:信号强度大的用户(近)会湮没信号强度小的用户(远),功率控制的目的是使每个用户到达基站的功率相同。
12.数据重复器,重复指数为64,最大码元速率1.2288Mbps。
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16.Walsh函数发生器,这里使用W[64,55],最大码元速率为5Mcps。 14/21/20.采样器,采样频率和最大速率均为1.2288Mbps。 13/22/23.乘法器。
18.I通道PN扩展,完成I通道扩频,单极性码元,PN偏置为1。 19.Q通道PN扩展,完成Q通道扩频,单极性码元,PN偏置为1。
24/26.数据重复器,对数据符号流进行重发,以保证数据速率。重复指数为4。 25/27.低通滤波器,48抽头系数,只能使用
31/32.增益模块,对输入信号进行放大,增益为-3dB。
28.阶跃函数信号源,信号幅值为0,幅度偏置为0,以0s为起始时刻,最大码元速率5Mcps。
29.采样器,采样频率为4.9152Mcps,最大码元速率为4.9152Mcps。 30.复数旋转模块,参数有相位增益,相位偏置30deg。 33.延迟,延迟时间为1微秒。
34/38.保持器,输出码元速率和最大码元速率均为5Mbps。
(3) 仿真结果:
电路仿真运行结果如下,
从上图我们可以看出,除了延迟以外,两个电路图的输出波形几乎一样,符合实验要求。
将两个输出波形相减可得:
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我们可以看到误差非常的小,几近为0。
七、设计仿真总框图及参数设置
7.1 仿真中遇到的符号及其功能说明
信道模型 CHModel
功能: 提供三种类型的移动信道选择:分别为时速8km,30km,100km。
引导信道 PILOT
功能: 输出引导信道的数据到脉冲整型滤波器。
同步信道 SyncChan
功能: 输出基带同步信道的数据到脉冲整型滤波器。数据率为1200bps。
Page信道 PageChan
功能: 输出基带Page信道的数据到脉冲整型滤波器。数据率为4800bps或9600bps。
业务信道 TRFCCh
功能: 一个完整的前向信道,从基站到移动端。
7.2 CDMA前向链路基带系统仿真
7.2.1理论基础:
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