CDMA 信道结构与调制

反向业务信道(R-TCH)
导频信道、同步信道和寻呼信道属于开销信道或公共信 道，时刻存在; 业务信道为私有信道，在打电话时建立，挂机后消失。
前向导频信道（F-PICH）
导频信道的作用 – 帮助手机捕获系统 – 多径搜索 – 提供相位参考，帮助手机进行信道估计，作相干解调 – 切换时，手机测量导频信道，进行导频强度比较
春眠不觉晓 白发三千丈 红豆生南国 编码 床床前前明明月月光光 春春眠眠不不觉觉晓晓 白白发发三三千千丈丈 ？？？？？？？？？？ 春春眠眠？不觉觉晓晓 白白发发三三？千丈？ 红红豆豆生生南？国国
红红豆豆生生南南国国
？？？？
信道编码对连续的码元出错不能纠错
交织技术原理（2）
优点：
交织技术是改变数据流的传输顺序，将突发的错误随机化。 提高纠错编码的有效性。
信源编码
• 话音编码器
8K QCELP 13K QCELP 8K EVRC
• 特点
支持语音激活
在典型的双工通话中，通话的占空比小于35%,不通话的时候降低发 射速率，有效提高系统容量。
信道编码
卷积编码
• 卷积编码技术能够有效地克服数据错误。 • 移动通信的传输信道属变参信道，不仅会引起随机错误，而且会造 成突发错误。
解扰
解扩
解调
射频 接收
信道调制与编码
差错控制编码（纠错编码）：循环冗余校验、卷积、块交织、 Turbo码和扰码。
常用术语
• 比特（Bit），符号(Symbol) ，码片 (Chip)
– – – – 输入的含有信息的数据称为比特 经过信道编码和交织后的数据称为符号 经过最终扩频得到的数据称为码片 速率：比特速率：bps、符号速率：sps 、码片速率：cps
• 处理增益
– 最终扩频速率和比特速率的比 – 在IS95A系统中，处理增益为128(1.2288M/9.6k)， 也就是21dB(10lg(1.2288M/9.6k))
• 前向（下行）：从BTS到MS • 反向（上行）：从MS到BTS
(Forward channel) (Reverse channel)
CDMA 信道结构与调制
主要内容 • IS95前向信道的作用与结构 • IS95反向信道的作用与结构 • 1X新增加的前反向信道
CDMA通信模型
发送端
信源 编码
Interleaving
信道 编码 交织
加扰
扩频
调制
射频 发射
无 线 信 道
接收端
信源 解码
去交织 deinterleaving 信道解 码
信道编码举例
• 信道编码适合纠正非连续的少量错误
床前明月光 春眠不觉晓 白发三千丈 红豆生南国
床床前前明明月月光光
床？前前明明月月光光 春春眠眠？不觉觉晓晓 白白发发三三？千丈？ 红红豆豆生生南？国国
编码
春春眠眠不不觉觉晓晓 白白发发三三千千丈丈 红红豆豆生生南南国国 解码
交织技术原理（1）
床前明月光
当同一载频的所有的信道扩频后，采用QPSK调制，并 转换为模拟信号，混合之后经过射频调制发射
IS-95系统前反向物理信道
IS-95信道结构
前向信道
前向导频信道（F-PICH）W0 前向同步信道（F-SynCH）W32
反向信道
反向接入信道(R-ACH)
前向寻呼信道（F-PCH）W1
前向业务信道(F-TCH)
•
•
现在，9600bps的数据不再相关 • 相邻码符号从时间上隔离开 • 突发差错的影响得到减少 增强了码符号抗单比特差错的能力
扰码
目的：增强数据安全、降低峰均比，使干扰随机化 通过对块交织输出数据和PN码片的抽样进行模2加实现
速率相同
正交扩频
Power Control Bit (800 bps) Scrambห้องสมุดไป่ตู้ed Data 800 Hz Mux Timing
卷积率1/2, k=9卷积编码
g 0 c0
Data Bit Input
1
2
3
4
5
6
7
8
Symbol Output
g1
c1
• • •
•
通过编码器生成的信息位叫符号，这些符号与当前寄存器中所有比特相关 这种内部互关联性有助于检测和纠正差错。 移位寄存器的长度称为约束长度(K=9) 移位寄存器越长，编码结果纠正突发差错的性能就越好 这里，每输入一个比特，都输出两个符号（卷积率为1/2）(速率变为2倍)。
缺点：
由于改变了数据流的传输顺序，必须要等整个数据块接收后才 能纠错，加大了处理延时，因此交织深度应根据不同的业务要 求有不同的选择。
9600bps块交织器(输入阵列)
16 Columns
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 260 261 262 263 264 265 266 267 268 269 270 271 272 273 274 275 276 277 278 279 280 281 282 283 284 285 286 287 288 289 290 291 292 293 294 295 296 297 298 299 300 301 302 303 304 305 306 307 308 309 310 311 312 313 314 315 316 317 318 319 320 321 322 323 324 325 326 327 328 329 330 331 332 333 334 335 336 337 338 339 340 341 342 343 344 345 346 347 348 349 350 351 352 353 354 355 356 357 358 359 360 361 362 363 364 365 366 367 368 369 370 371 372 373 374 375 376 377 378 379 380 381 382 383 384
M 速率不相同 U X 19.2 Ksps 1.2288
Mcps
To Quadrature Spreading
Wt
Walsh Function from Index
• 复用器输出的每个码符号与指定的沃氏函数异或 • 沃氏函数为固定码片速率1.2288Mcps • 各信道通过沃氏函数互相加以区分 • 扩频后的带宽大大超过源数据的带宽
• •
一帧中的384个调制符输入到一个24乘16的块交织器阵列 (从左向右按列读 出) 该阵列表示20ms帧的信息。
24 rows
9600bps块交织器(输出阵列)
R E A D
1 65 129 193 257 321 33 97 161 225 289 353 17 81 145 209 273 337 49 113 177 241 305 369 9 73 137 201 265 329 41 105 169 233 297 361 25 89 153 217 281 345 57 121 185 249 313 377 5 69 133 197 261 325 37 101 165 229 293 357 21 85 149 213 277 341 53 117 181 245 309 373 13 77 141 205 269 333 45 109 173 237 301 365 29 93 157 221 285 349 61 125 189 253 317 381 3 67 131 195 259 323 35 99 163 227 291 355 19 83 147 211 275 339 51 115 179 243 307 371 11 75 139 203 267 331 43 107 171 235 299 363 27 91 155 219 283 347 59 123 187 251 315 379 7 71 135 199 263 327 39 103 167 231 295 359 23 87 151 215 279 343 55 119 183 247 311 375 15 79 143 207 271 335 47 111 175 239 303 367 31 95 159 223 287 351 63 127 191 255 319 383 2 66 130 194 258 322 34 98 162 226 290 354 18 82 146 210 274 338 50 114 178 242 306 370 10 74 138 202 266 330 42 106 170 234 298 362 26 90 154 218 282 346 58 122 186 250 314 378 6 70 134 198 262 326 38 102 166 230 294 358 22 86 150 214 278 342 54 118 182 246 310 374 14 78 142 206 270 334 46 110 174 238 302 366 30 94 158 222 286 350 62 126 190 254 318 382 4 68 132 196 260 324 36 100 164 228 292 356 20 84 148 212 276 340 52 116 180 244 308 372 12 76 140 204 268 332 44 108 172 236 300 364 28 92 156 220 284 348 60 124 188 252 316 380 8 72 136 200 264 328 40 104 168 232 296 360 24 88 152 216 280 344 56 120 184 248 312 376 16 80 144 208 272 336 48 112 176 240 304 368 32 96 160 224 288 352 64 128 192 256 320 384
QPSK调制
I channel PN sequence 1.2288Mcps I(t)
I
Baseband filter
A
Q
Cos(2pfct) Baseband filter
s(t)
Q(t)
Sin(2pfct) Q channel PN sequence 1.2288Mcps
.
PN短码码片速率:1.2288Mcps