符號速率,碼片速率,業務速率,通道編碼,擴頻因子

2021-06-17 17:56:55 字數 4483 閱讀 6938

符號速率*擴頻因子=碼片速率, 符號速率=碼片速率/擴頻因子

如: wcdma, 碼片速率= 3.84 mhz ,擴頻因子=4 ,則符號速率=960kbps.

cdma 1x, 碼片速率=1.2288mhz,擴頻因子=64,則符號速率=19.2kbps.|  國內領先的通訊技術論壇-a)x9p j4e(f)$v"x"z8o-d:a9d

系統通過擴頻把位元轉換成碼片。 

乙個資料訊號(如邏輯1或0)通常要用多個編碼訊號來進行編碼,那麼其中的乙個編碼訊號就稱為乙個碼片。

如果每個資料訊號用10個碼片傳輸,則碼片速率是資料速率的10倍,處理增益等於10 。

碼片相當於模擬調製中的載波作用,是數碼訊號的載體。 

常用的擴頻模式是用乙個偽隨機雜訊序列(pn序列)與窄帶psk訊號相乘。pn序列通常用符號c來表示,乙個pn序列是乙個有序的由1和0構成的二元碼流,其中的1和0由於不承載資訊,因此不稱為bit而稱為chip(碼片)。

要理解「碼片」一詞,先需要對擴頻通訊有所了解,我們的資訊碼,每乙個數字都是攜帶了資訊的,具有一定頻寬。

擴頻通訊就是用一串有規則的比資訊碼流頻率高很多的碼流來調製資訊碼,也就是說原來的「1」或「0」被一串碼所代替。由於這一串碼才能表示一位資訊,因此不能說成bit(bit是資訊基本單位),所以找了個名詞叫chip,這一串碼的每一位碼字就是乙個chip,比如cdma的碼片速率就是1.2288mchip/s。碼片數率是指擴頻調製之後的資料數率,用cps表示(chip per-second),也就是說在計算機中我們對資料的識別單位為bit,而在空口上資料的識別單位為chip。擴頻的作用就是把數碼訊號轉化成無線空口傳輸的訊號。

資料*通道碼=chip,chip是最終在空口的物理通道上傳送的資料速率單位 

wcdma的碼片速率是3.84mcps,  c:chip,即碼元。3.84mcps:每秒3.84m個碼元,

碼片速率是指經過擴頻之後的速率, 從mac-d傳過來的有效fp bit經過channel coding,幀均衡, 速率匹配, 復用到cctrch後,分成iq兩路,分別進行擴頻和加擾的操作。擴頻就是將有效bit與擴頻碼相乘,擴頻操作會增加頻寬的,擴頻後的速率稱為碼片速率。 因為10ms的tti包含15個slot,每個slot有2560個chips,一算就可得出3.84mchipps的碼片速率。

三、業務速率

數碼訊號在傳輸中往往由於各種原因,使得在傳送的資料流中產生誤碼,從而使接收端產生圖象跳躍、不連續、出現馬賽克等現象。所以通過通道編碼這一環節,對 數碼流進行相應的處理,使系統具有一定的糾錯能力和抗干擾能力,可極大地避免碼流傳送中誤碼的發生。誤碼的處理技術有糾錯、交織、線性內插等。提高資料傳輸效率,降低誤位元速率是通道編碼的任務。通道編碼的本質是增加通訊的可靠性。但通道編碼會使有用的資訊資料傳輸減少,通道編碼的過程是在源資料碼流中加插一些碼元,從而達到在接收端進行判錯和糾錯的目的,這就是我們常常說的開銷。這個與資料傳輸過程中的crc校驗的功能類似。

五、打孔,打孔率

打孔 puncturing,是壓模中的一種模式,另一種是擴頻因子減半。在hsdpa l1 coding中速率匹配中有用到,可以參考3gpp25.213。在hsdpa中用到了2次速率匹配,第一次是為了將編碼後的bit流經過速率匹配後能適合ue的能力。第二次速率匹配是為了適合各個物理通道的能力。打孔是根據rnc的rrc信令配置下來的引數所設定的模式將bit流中的一些冗餘bit去掉。(1/3turbo編碼對每乙個有效位產生了2個冗餘位。)

q:資料流被「打孔「後是被壓縮了還是被轉移了?如是壓縮,是有失真壓縮還是無損的呢?也就是問,被打掉的位元是扔掉了還是轉移到別處再傳送了?

a:打掉的位元被扔掉了,如有效的資料為10bit,經過編碼後變為50bit,打掉這50bit中的10bit甚至更多,接收機還是可以譯出來的,

所謂打孔的被stolen的位元, 以ue傳送為例,nodeb是無法將這些位元翻譯出來的.具體實現時, 接收時首先將被打孔的位置算出來(node b和ue都採用同樣的演算法計算打孔位置),然後隨意填數. 最後, 由於採用了卷積編碼以及turbo編碼, 引入了冗餘資訊. 所以不會十分影響採用viterbi解碼.在接收端依然可以將資訊位元譯出來.(當然, 在td協議中一般規定, 打孔率一般不超過1/3)打孔就是按照一定的模式,把某些位元去掉,於是相當於後邊位元前移,從而實現了位元率的調整,即實現速率匹配,起到去處冗餘的作用,同時保證在這些冗餘去除之後仍能正確解碼。

六、擴頻因子

整個擴頻(spreading)的過程分為通道化(channlization)和加擾(screambling)兩步也就是和ovsf碼相乘和與gold碼(擾碼)相乘兩步而很多文章把前者稱為「擴頻」,後者稱為「加擾」,並將ovsf碼稱為「擴頻碼」--因為他們覺得在第一步速率已經被擴到3.84m了,實事是這樣理解並不准。擴頻因子:擴頻後chip速率和擴頻前訊號速率的比值,直接反映了擴頻增益。

3大主流cdma的擴頻因子數值:

wcdma:4-512 (3.84mcps)

cdma2000:4-256,(3.6864mcps)

td-scdma:1-16,(1.28mcps)

信源編碼:

adaptive multi-rate

(4.7k

到12.2k  總共8

種速率)

-------

輸出的為位元

通道編碼的作用:增加位元間的相關性,以便在受到干擾的情況下恢復訊號

語音業務:卷積碼

資料業務:

turbo

碼交織:打亂符號間的相關性,減小通道快衰落和干擾帶來的影響。

交織的作用:減小通道快衰落帶來的影響。通道的快衰落是成塊出現的,通過交織,可以把成塊的誤碼給分散。

資料調製:資料調製可以採用

qpsk

或者8psk

的方式,即將連續的兩個位元(

qpsk

)或者連續的

3個位元(

8psk

)對映為乙個符號

-------

輸出的為符號

擴頻:ovsf

碼(walsh

與ovsf

)的互相關為零(

0%),相互完全正交(

100%

)-------

輸出的為碼片

所以整個過程是:通過編碼形成位元資料流,第二次交織後就是物理通道對映,經過物理通道對映後的資料流還要進行資料調製形成符號,擴頻調製後的速率就是碼片速率。

符號速率=(業務速率+校驗碼)×通道編碼×重複或打孔率

碼片速率=符號速率×擴頻因子

擴頻技術的原理:

c=b*log2(1+s/i)   

c:通道容量

b:通道頻寬

s:訊號強度

i:干擾

輸出的為碼片

(二)當擴頻因子為

1時,傳輸的時候資料

1就用乙個

1來表示,擴頻因子為

8時,可以用

11111111

來表示1

,這樣傳輸的時候可以降低誤位元速率也就是訊雜比,但是卻減少了可以傳輸的實際資料,所以,擴頻因子越大,傳輸的資料數率就越小。

如果擴頻就這點作用,那可能就不會有這個技術的存在了,擴頻因子還有另乙個用途,那就是正交碼

,通過ovsf

可以獲得正交的擴頻碼,擴頻因子為4時有

4個正交的擴頻碼,正交的擴頻碼可以讓同時傳輸的無線訊號在解擴時互不干擾,也就是說,擴頻因子為

4時,可以同時傳輸

4個人的資訊,也就是我們說的碼道,同理擴頻因子為

16時有

16個擴頻碼,即

16個碼道,(假設通過

***方法,在擴頻因子為

4時可以獲得

16個擴頻碼,那麼碼道就是

16,當然,現在這是不可能的)即,擴頻雖然減少了有效資料的傳輸,但是可以使多個使用者的資訊排除干擾,增加了網路容量。

因為語音和資料業務傳輸的數率要求不一樣,所以他們擴頻因子不一樣。

整體來說,擴頻因子的大小決定了乙個使用者的實際資料數率的大小(注意,這裡說的是實際資料,例如大家都傳輸

11111111

這個資料,a用

11表示

1,那麼他的實際資料是

1111,而b

用1111表示1

,那麼他的實際資料為

11,這樣

b的出錯概率就比

a小,但他的資料數率也比

a小)但是因為正交碼的存在,從基站上看,提高擴頻因子,對某一使用者的實際資料數率降低了,但同時的可用使用者數多了(擴頻碼)整體的實際資料數率卻沒變。

hsdpa 的速率計算:

hsdpa採用16qam的編碼方式,擴頻因子=16,wcdma碼片速率=3.84mbps

符號速率 * 擴頻因子 = 碼片速率

符號速率= 3.84mbps/16

每個符號表示4bit的資料,所以單個物理通道的速率= 3.84mbps/16*4;

nodebb分配16個碼道,其中乙個碼道需要傳輸公共通道資訊,既單個使用者的最高速率= 3.84/16*4*(16-1)=14.4mbps

理解上面,請先理解碼片與資料的區別,並且以上並沒有涉及調製,大家再去看看關於擴頻正交的內容,其實,擴頻與調製有些地方很類似,理解了調製再看擴頻,就很容易理解擴頻因子與資料數率的關係。

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