B-CDMA: синтез и анализ систем фиксированной радиосвязи - Архипкин В.Я.
ISBN 5-88405-038-0
Скачать (прямая ссылка):
Итак, можно сделать вывод, что в системах CDMA целесообразно использовать модуляцию BPSK или QPSK и нецелесообразно применять фазовые методы манипуляции более высокого порядка (8-PSK и т.д.).
Теперь рассмотрим возможность применения в системе CDMA квадратурной амплитудной модуляции QAM-16, 32, 64 и т.д.
Основная проблема в системах CDMA - уравнивание мощностей сигналов, принимаемых от различных абонентов, находящихся на разных расстояниях от базовой (центральной) станции. Выравнивание необходимо для того, чтобы сильные сигналы одних абонентов не подавляли слабые сигналы других абонентов. Но при QAM модуляции каждый абонент работает то сильными, то слабыми сигналами, поскольку особенность QAM заключается в использовании сигналов разного уровня (от слабых до сильных), причем в непредсказуемые моменты времени. Поэтому при QAM в принципе нельзя уравнять мгновенные мощности сигналов, принимаемых от разных абонентов. Уравнивание средних мощностей также не решит эту проблему, так как мгновенные мощности сигналов очень сильно отличаются от средней мощности.
Таким образом, слабые сигналы одних абонентов будут подавляться сильными сигналами других абонентов. Кроме того, при использовании QAM модуляции I J IMDM *
абонентские передатчики должны иметь большой диапазон линейности, что сильно их удорожает. По этим причинам в системах CDMA методы модуляции типа QAM-16, 32, 64 и т.д. не применяются.
В итоге можно сделать окончательный вывод: поскольку в системах CDMA нецелесообразно применять многофазные (8-PSK и выше) и квадратурные (QAM-16, 32, 64 и выше) методы модуляции, то не имеет смысла применять и популярные сейчас треллис-коды, которые используются лишь при многофазных методах манипуляции. Таким образом, в системах CDMA возможно применение только BPSK или QPSK модуляции, что и сделано в системе «СТС-Исток 3/5.0».
4.7. Обоснование применения RAKE-receiver в системе и его реализация
Пропускная способность ортогональной синхронной системы CDMA максимальна в случае однолучевого распространения, когда основным ограничивающим ее фактором являются межканальные помехи за счет нарушения ортогональности сигналов при их прохождении по приемопередающему тракту. В случае многолучевого распространения основным ограничивающим фактором являются межканальные помехи от неодноименных лучей, канальные сигналы в которых из-за временного сдвига неортогональны. При этом по своему качеству ортогональная синхронная система приближается к асинхронной. Применение RAKE-receiver позволяет снизить уменьшение пропускной способности в условиях многолучевого распространения [11].
В этих условиях низкочастотный эквивалент импульсного отклика канала представляется в виде
где A1 - амплитуда сигнала в /-м луче; ср, - его начальная фаза; х, - задержка; / -число лучей. Полное описание канала требует задания статистических характеристик этих величин, которые подробно рассмотрены в гл. 3. Некоторые возможные ситуации будут описаны далее.
Добавляемая в канале помеха, как правило, имеет характер белого гауссовского шума. При одноканальной передаче и идеальной АКФ используемого сигнала оптимальный прием реализуется с помощью RAKE-receiver, осуществляющего когерентное смешение лучей с весами, пропорциональными амплитудам А,. При этом энергетический выигрыш у в сравнении со случаем приема одного (главного) луча (/ = 1) равен
Энергетический выигрыш растет с увеличением числа лучей и их амплитуд. Одновременно усложняется приемник. На практике находят компромисс между сложностью и энергетическим выигрышем с учетом статистики амплитуд лучей.
і
(4.5)
7 = 1 + 1(4/а)2-
(4.6) Структура оптимального приемника при строгом подходе существенно усложняется в случае неидеальной АКФ и многоканальной передачи. Однако во многих ситуациях структура RAKE-receiver остается почти оптимальной. Действительно, будем считать при корреляционной обработке по отдельным ветвям вклад в корреляционный интеграл, обусловленный сигналом данного канала, сигнальной компонентой, а добавки от сигналов других лучей и каналов отнесем к помеховой компоненте, тогда, если помеховые компоненты в отдельных ветвях являются случайными величинами с законом распределения, близким к гауссовскому, и между собой не коррелированны, то когерентное сложение с весами, пропорциональными амплитудам лучей и обратно пропорциональными дисперсиям помех, будет почти оптимальным. Нормализация, как известно, наступает при суммировании большого числа случайных величин, равного произведению (/- 1), где К-число работающих каналов (ПСП).
Таким образом, вывод о целесообразности использования RAKE-receiver и его эффективности можно сделать после анализа корреляционных свойств и уровней помех в ветвях разнесения, а также энергетического выигрыша в зависимости от числа ветвей и характеристик канала.
Алгоритм включения RAKE-receiver можно представить следующим образом. Блок поиска и синхронизации осуществляет анализ многолучевости, находит луч с максимальной амплитудой и два других луча с амплитудами больше половины амплитуды главного луча. На вход RAKE-receiver подаются: с высокочастотного блока отсчеты квадратурных компонент входного колебания, синхронизированные с главным лучом, с блока поиска и синхронизации - оцифрованные задержки второго и третьего лучей относительно главного, а с генератора PRSG - псевдослучайные последовательности, синхронизированные во времени с последовательностями в каждом луче.
