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1、,*,Body Text,Second Level,Third Level,Fourth Level,Fifth Level,Slide Title,Course 809 Lesson 3:CDMA,前向信道,2.1 (January 1998),1,CDMA,概述,第三課,:CDMA,前向信道,3a:,前向業(yè)務(wù)信道,CDMA概述3a:前向業(yè)務(wù)信道,3a:,前向業(yè)務(wù)信道,課程目標,理解前向業(yè)務(wù)信道的作用、如何生成及與其相關(guān)的主要調(diào)制參數(shù)。,理解聲碼器的作用，,CDMA,系統(tǒng)中所用聲碼器的類型及其物理位置。,介紹功率控制子信道的概念，并明確它對前向業(yè)務(wù)信道比特流的影響。,理解合成,I,和合成,Q

2、,信號的概念。,理解當采用,13kb,聲碼器時，符號刪除的目的。,理解,CDMA,前向信道解調(diào)，以及相關(guān)器、搜索相關(guān)器、指針和瑞克接收機的概念。,3a:前向業(yè)務(wù)信道課程目標理解前向業(yè)務(wù)信道的作用、如何生,CDMA,前向業(yè)務(wù)信道,在呼叫期間，業(yè)務(wù)信道用于向某一特定移動臺發(fā)送用戶信息和信令信息,業(yè)務(wù)信道的最大數(shù)目：,64,減去一個導頻信道、一個同步信道、一到七個尋呼信道,這樣，每個,CDMA,載頻最少可以有,55,個業(yè)務(wù)信道,不用的尋呼信道可以額外提供,6,個信道,典型的實際負荷是：采用,13kb,聲碼器大約,17,個用戶，當采用,8kb,聲碼器時大約,22,個用戶,前向業(yè)務(wù)信道,前向業(yè)務(wù)信道,S

3、ync,Paging,前向業(yè)務(wù)信道,前向業(yè)務(wù)信道,Pilot,CDMA,基站,CDMA前向業(yè)務(wù)信道在呼叫期間，業(yè)務(wù)信道用于向某一特定移動臺,Walsh,function,Power,Control,Bit,I,PN,9600,bps,4800 bps,2400 bps,1200 bps,(,聲碼器,),Convolutional,Encoding,and,Repetition,1.2288,Mcps,Long PN Code,Generation,800,Hz,R,=,1/2,K=9,Q,PN,Decimator,Decimator,User,Address,Mask,(ESN-based),

4、19.2,ksps,1.2288,Mcps,Scrambling,bits,symbols,chips,19.2,ksps,CHANNEL ELEMENT,M,U,X,Block,Interleaving,前向業(yè)務(wù)信道的生成,采用,8kb,語音編碼,WalshPower I PN9600 bpsConvol,可變速率聲碼器,A-to-D,C,O,N,V,E,R,T,E,R,64 kbps,V,O,C,O,D,E,R,碼表指示,(64 kbps),語音編碼,(,數(shù)字壓縮,),對于增加蜂窩系統(tǒng)的容量來說是必需的,語音編碼必須確保合適的保真度，即用戶可接受的語音質(zhì)量,語音編碼可以有許多種實現(xiàn)方式,(

5、,如波形編碼，時域或頻域,),聲碼器發(fā)送控制語音信號再生的參數(shù)，而不是點對點的對語音波形進行描述,可變速率聲碼器A-to-D64 kbpsV碼表指示語音編碼(,可變速率聲碼器,由數(shù)字信號處理器,(DSP),執(zhí)行,CDMA,采用,QCELP,可變速率編碼,碼速率從,13kbps,到,1kbps(,平均,4kbps),利用了語音中的自然停頓,QCELP,是一種混合編碼器，將波形編碼與聲源編碼結(jié)合在一起。,A-to-D,C,O,N,V,E,R,T,E,R,64kbps,DSP QCELP,聲碼器,20 ms Sample,碼表,Pitch,Filter,Formant,Filter,Coded Re

6、sult,Feedback,Loop,可變速率聲碼器由數(shù)字信號處理器(DSP)執(zhí)行A-to-D64,前向業(yè)務(wù)信道幀速率集,1,可能,為了發(fā)送,空白和突發(fā),信令,CRC,有以下作用,：,檢錯,幫助確定接收幀的,數(shù)據(jù)率,所有幀的,編,碼尾比特都,置零,聲碼器的輸出速率會有四種,業(yè)務(wù)，其它業(yè)務(wù)可以,屏蔽,172,12,8,192 bits(20 ms),F,T,9600 bps,Frame,Information Bits,Full Rate,80,8,8,96 bits(20 ms),F,T,4800 bps,Frame,Information Bits,1/2 Rate,40,8,48 bits

7、(20 ms),T,2400 bps,Frame,Information Bits,1/4 Rate,16,8,24 bits(20 ms),T,1200 bps,Frame,Information Bits,1/8 Rate,注解：,F-,幀質(zhì)量指示,(CRC,),T-,編碼尾比特,前向業(yè)務(wù)信道幀速率集1可能 為了發(fā)送空白和突發(fā)信令 CRC有,多路復用選擇,1,幀速率,1,集提供基本業(yè)務(wù)和信令業(yè)務(wù)或輔助業(yè)務(wù),的同時傳送,也叫缺省多路復用選擇,信令業(yè)務(wù)和輔助業(yè)務(wù)可以通過以下方式傳送：,微弱和突發(fā)：基本業(yè)務(wù)與信令,/,輔助業(yè)務(wù)共享,空白與突發(fā)：信令業(yè)務(wù)占用整個幀,沒有基本業(yè)務(wù)發(fā)送時，輔助業(yè)務(wù)也可

8、以占,用整個幀,基本業(yè)務(wù),基本業(yè)務(wù),信令業(yè)務(wù),基本業(yè)務(wù),輔助業(yè)務(wù),語音,語音和信令,語音和數(shù)據(jù),多路復用選擇1 幀速率1集提供基本業(yè)務(wù)和信令業(yè)務(wù)或輔助業(yè)務(wù),卷積率,1/2,k=9,卷積編碼,通過編碼器生成的信息位叫碼符號，這些符號與當前寄存器中所有比特相關(guān)。,每個信息比特與多個符號的產(chǎn)生有關(guān)。,這種內(nèi)部互關(guān)聯(lián)性有助于檢測和糾正差錯。,移位寄存器的長度稱為約束長度,(K=9),移位寄存器越長，編碼結(jié)果糾正突發(fā)差錯的性能就越好,這樣，可以以較小的功率獲得同等的準確度。,這里，輸入每一個比特，輸出兩個碼符號（卷積率為,1/2,）。,Code,Symbol,Output,1,2,3,4,5,6,7,8

9、,g,0,g,1,c,0,c,1,Data,Bit,Input,卷積率1/2,k=9卷積編碼通過編碼器生成的信息位叫碼符號,符號重復,碼符號重復為塊交織器提供一恒定速率的數(shù)據(jù)輸入。,低速率碼符號降低功率發(fā)送,當信號集成時，不同速率的每比特能量是相同的。,全體信號總的功率要求降低了，因此降低了噪聲。,數(shù)據(jù)率,(bps),每調(diào)制符能量,9600,4800,2400,1200,E =E /2,s,b,E =E /4,s,b,E =E /8,s,b,E =E /16,s,b,Full Energy,1/2 Energy,1/4 Energy,1/8 Energy,符號重復碼符號重復為塊交織器提供一恒定

10、速率的數(shù)據(jù)輸入。低速率,9600bps,塊交織器,(,輸入陣列,),一幀中的,384,個調(diào)制符,輸入到一個,24,乘,16,的,塊交織器陣列,(,從左向右按列讀出,),該陣列表示,20ms,幀的信息。,9600bps塊交織器(輸入陣列)一幀中的384個調(diào)制符輸入,9600bps,塊交織器,(,輸出陣列,),現(xiàn)在，,9600bps,的數(shù)據(jù)不再相關(guān),相鄰碼符號從時間上隔離開了,突發(fā)差錯的影響減少了,低速重復的碼符號被隔離開了。,增強了碼符號抗單比特差錯的能力。,R,E,A,D,9600bps塊交織器(輸出陣列)現(xiàn)在，9600bps的數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)擾碼,每第,64,個,PN,比特片與一個調(diào)制符模,2,加

11、,隨機發(fā)送數(shù)據(jù),減少了全,0,和全,1,的影響,消除了出現(xiàn)導頻重復錯誤的可能性,移動臺可以解調(diào)遠距離的具有相同,PN,偏置的基站的信號。,To Power,Control,Mux,Block,Interleaver,1.2288,Mcps,Long,Code,PN,Generator,19.2,Ksps,Decimator,Mask,(ESN),User,Address,19.2,Ksps,19.2 Ksps,Modulation,Symbols,Divide,by 64,數(shù)據(jù)擾碼每第64個PN比特片與一個調(diào)制符模2加To Powe,功率控制子信道,基站收信機以,1.25ms,的間隔（,800

12、/s,）對接收到的信號強度進行評估。,功率控制子信道連續(xù)發(fā)送,以每秒,800,次的頻率發(fā)送提升功率或減低功率命令,功率控制比特全功率不編碼發(fā)送。,19.2 Ksps,from block,interleaver,1.2288,Mcps User,Mask,19.2,Ksps,800,Hz Mux,Timing,Power,Control,Bit(800 bps),M,U,X,Decimator,Decimator,Scrambled,Modulation,Symbol,or Power,Control Bit,數(shù)據(jù)擾碼,功率控制子信道基站收信機以1.25ms的間隔（800/s）對,正交擴頻,復

13、用器輸出的每個碼符號與指定的沃氏函數(shù)異或,沃氏函數(shù)為固定碼片速率,1.2288Mcps,每個碼符號輸入輸出,64,個比特片,各信道通過沃氏函數(shù)互相加以區(qū)分,擴頻后的帶寬大大超過源數(shù)據(jù)的帶寬,To Quadrature,Spreading,800,Hz Mux,Timing,Power,Control Bit,(800 bps),M,U,X,Wt,1.2288,Mcps,Scrambled,Data,19.2 Ksps,Walsh Function,from Index,正交擴頻復用器輸出的每個碼符號與指定的沃氏函數(shù)異或To Qu,合成,I,和,Q,每張信道卡中有一個合成器，以串行陣列方式工作，

14、將一個扇區(qū)或一個基站的所有前向信道的,I,和,Q,信號結(jié)合到一起。,數(shù)模轉(zhuǎn)換器將每扇區(qū)或基站的數(shù)字的,I,和,Q,信號轉(zhuǎn)換為模擬,I,和,Q,信號,(,基帶,),所有信道卡（三扇區(qū)）的基帶,I,和,Q,信號在背板被合成,這樣可確保移動臺不會錯誤地解碼來自其它基站的具有相同沃氏碼的信道的信號。,Pilot,Channel,Sync,Channel,Paging,Channel(s),Forward Traffic,Channel(s),+,+,+,+,Walsh,code,Walsh,code,Walsh,code,Walsh,code,+,+,+,+,+,+,+,+,Q,PN Code,I,P

15、N Code,Composite,I,Composite,Q,合成I和Q每張信道卡中有一個合成器，以串行陣列方式工作，將,Walsh,function,Power,Control,Bit,I,PN,14400 bps,7200 bps,3600 bps,1800 bps,(Vocoding),Convolutional,Encoding,and,Repetition,Symbol,Puncturing,(13 kb only),1.2288,Mcps,Long PN Code,Generation,19.2,ksps,800,Hz,R,=,1/2,Q,PN,Decimator,Decimato

16、r,User,Address,Mask,(ESN-based),19.2,ksps,1.2288,Mcps,Scrambling,bits,symbols,chips,28.8,ksps,CHANNEL ELEMENT,M,U,X,Block,Interleaving,前向業(yè)務(wù)信道的生成 采用,13kb,語音編碼,WalshPower I PN14400 bpsConvo,前向業(yè)務(wù)信道幀速率集,2,幀結(jié)構(gòu)與幀速率集,1,相似。,區(qū)別,:,每幀比特率增加了,所有幀均需完成,CRC,每一幀中的第一位保留,目前，第一位不用,267,12,8,288 bits(20 ms),F,T,14400 bps,Frame,Information Bits,Full Rate,144 bits(20 ms),F,T,7200 bps,Frame,Information Bits,1/2 Rate,8,72 bits(20 ms),T,3600 bps,Frame,Information Bits,1/4 Rate,36 bits(20 ms),T,1800 bps,Frame,Information B