不對稱信道的概念
不對稱信道(asymmetrical channel)是指正向傳輸與反向傳輸具有不同傳輸速率的信道。不對稱信道包含CDMA正向信道和CDMA反向信道。
正向信道
在
CDMA系統中,由基站發往移動台的信道稱為CDMA正向信道,也稱作下行傳輸或下行鏈路。它由用於正向控制的廣播信道和用於攜帶用戶信息的正向業務信道組成。其中控制信道有分為導頻信道、同步信道和尋呼信道。所以這些信道都在同一個1.23MHz的CDMA載波上。
基站傳送的信號頻寬約為1.23MHz,包含相互正交的64個邏輯信道。其中導頻信道使用沃爾什函式,記作
;尋呼信道可用
~
;同步信道採用
;其他沃爾什函式都用於業務信道。但正向信道的邏輯信道配置並不是固定的,其中導頻信道一定要有,其餘的邏輯信道可根據具體情況配置。例如,可用業務信道取代尋呼信道和同步信道,成為1個導頻信道,0個同步信道,0個尋呼信道和63個業務信道。這種情況發生在基站擁有兩個以上的CDMA信道(即頻寬大於2.5MHz),其中一個CDMA基本信道(1.23MHz),所有移動台都先集中在該基本信道上工作。此時,若基本CDMA業務信道忙,可由基站在基本CDMA信道的尋呼信道上發射信道指配訊息,若某移動台分配到另一個CDMA信道進行業務通信,該CDMA信道只需一個導頻信道,而不再需要同步信道和尋呼信道。
每一個邏輯信道都先用相應的沃爾什函式作正交擴頻,沃爾什函式的碼片(或稱子碼)的速率的1.2288Mc/s,即子碼的
碼元寬度為0.8138μs。
每一個邏輯信道,對輸入的數據都經過
卷積編碼、分組交織、沃爾什函式擴展頻譜。由於沃爾什函式是一正交函式族,互相關值為零,所以在擴頻的同時,給各個邏輯信道帶上了正交性,稱作正交擴頻。擴頻後的信道再進行四相調製,基站發射信號採用
QPSK調製方式。
反向信道
CDMA蜂窩系統中,由移動台發往基站的信道稱為CDMA反向信道,也稱作上行(傳輸)信道。反向信道中只包含接入信道和反向業務信道,其中接入信道與正向信道中的尋呼信道相對應,反向業務信道與正向業務信道相對應。這些信道採用直接序列擴頻的CDMA技術分享同一CDMA頻率分配。
移動台發射信號產生過程,通常稱為反向信道的組成,上部為接入信道,下部為反向業務信道。
數據速率:接入信道用4800bit/s的固定速率,反向業務信道用9600bit/s、4800bit/s、2400bit/s和1200bit/s的可變速率。兩種信道的數據中均要加入編碼器尾比特,用於把卷積編碼器復位到規定的狀態。此外,在反向業務信道上以9600bit/s和4800bit/s傳送數據時,也要加質量指示比特(CRC校驗比特)。
卷積編碼:接入信道和反向業務信道所傳輸的數據都要進行卷積編碼,卷積碼的碼率為1/3,約束長度為9。
不對稱信道的基本原理
正向信道的四相調製
正交擴頻後的信號,都要進行四相調製,或者稱為四相擴展。在同相支路(I)和正交支路(Q)引入兩個互為準正交的m序列,即I信道引導PN序列和Q信道引導PN序列,序列周期長度均為32768。
引導PN序列的主要作用是給不同基站發出的信號賦以不同的特徵,便於移動台識別所需的基站。不同的基站雖然使用相同的PN序列,但各基站PN序列的起始位置是不同的,即各自採用不同的時間偏置。由於m序列的自相關特性在時間偏移方面大於一個子碼碼元寬度,所以其自相關係數值接近於0,因而移動台用相關器很容易把不同基站的信號區分開來。通常一個基站的PN序列在其所有配置的頻率上,都採用相同的時間偏置,而在一個CDMA蜂窩系統中,時間偏置也可以再用。
不同的時間偏置用不同的偏置係數表示,偏置係數共512個。編號K從0到511。
反向信道的正交多進制調製
在反向CDMA信道中,把交織器輸出的碼元每6個作為一組,用64進制的沃爾什函式之一(稱調製碼元)進行傳輸。調製碼元的傳輸速率為28800/6bit/s=4800bit/s。調製碼元的時間寬度為1/4800=208.333μs。每一調製碼元含64個子碼,因此沃爾什函式的子碼速率為64*4800/s=307.2kbit/s,相應的子碼寬度為3.255μs。
正向CDMA信道和反向CDMA信道都使用64進制的沃爾什函式,但兩者的套用目的不同,前者是為了區分信道,而後者是對數據進行正交碼多進制調製,以提高通信質量。因為在反向CDMA信道中,不可能像正向CDMA信道那樣提供共享的導頻信道。