В этом примере показано, как коммуникационный Toolbox™ может использоваться для: (i) работы со стандартными формами сигналов cdma2000 ® в Simulink ® и (ii) построения стандартных подсистем декодера. В частности, модель в основном охватывает прямой основной канал (F-FCH) канала нисходящей линии связи между базовой станцией и мобильной станцией для конфигурации 3 радиосвязи и скорости 1 расширения спектра.
cdma2000 - наземный радиоинтерфейс для третьего поколения беспроводной связи, разработанный в рамках стандарта International Mobile Telecommunications (IMT) -2000, определенного Международным союзом электросвязи (ITU). Технические характеристики системы cdma2000 разрабатываются в рамках Проекта партнерства третьего поколения 2 (3GPP2).
Радиоинтерфейс cdma2000 представляет собой технологию прямого распространения. Это означает, что он распространяет закодированные пользовательские данные с относительно низкой скоростью по гораздо более широкой полосе частот (1,23 МГц для 1х случая), используя последовательность псевдослучайных блоков, называемых чипами, с гораздо более высокой скоростью (1,2288 мкс). Посредством назначения уникального кода каждому пользователю приемник, который знает код предполагаемого пользователя, может успешно отделить требуемый сигнал от принятого сигнала.
Ключевыми компонентами прямого физического уровня cdma2000 являются передающая базовая станция, канал и мобильная станция (приемник).
Базовая станция представлена совместимой со стандартом прямой формой сигнала, которая генерируется с помощью cdma2000ForwardWaveformGenerator и импортируется из рабочей области MATLAB ®.
Канал может функционировать как канал замирания SISO, канал AWGN или как пустая подсистема.
Мобильный приемник включает в себя декодер и подсистему приемника, которые выполняют все операции, необходимые для декодирования совместимой со стандартом формы сигнала.
Параметры в модели
Блок конфигурации с меткой «Параметры модели» позволяет сконфигурировать сгенерированную форму сигнала, а также модель канала.
Для генерации формы сигнала можно настроить скорость передачи данных, коэффициент избыточной дискретизации, индекс QOF и код Уолша. Каждая настройка регенерирует совместимую со стандартом форму сигнала в рабочей области MATLAB. Генерация сигнала выполняет следующие шаги:
Создание PN9-битовой последовательности
Вставка битов индикатора качества кадра (CRC)
Добавление оконечных битов перед кодированием
Сверточное кодирование
Повторение
Прокалывание
Перемежение блоков
Сопоставление и масштабирование
Расширение по коду Уолша
Расширение по маске QOF (квазиоргональная функция)
Поворот кода Уолша
Квадратурное скремблирование по PN (псевдошумовой) последовательности
Фильтрация передачи с помощью фильтра увеличенного косинуса с избыточной выборкой квадратного корня
Модель канала по умолчанию включает в себя эффекты как многолучевого релеевского замирания, так и аддитивного белого гауссова шума. В качестве альтернативы можно использовать канал как источник только гауссова шума или как пустую подсистему. Можно настроить характеристики канала с помощью блока Параметры модели (Model Parameters) в левом верхнем углу модели.
Наиболее важными частями подсистемы приемника являются приемник Рейка и блок оценки канала.
Помимо этих двух компонентов, другие приемные операции являются прямыми инверсиями некоторых операций генерации формы сигнала.
Подсистема декодера выполняет обратные операции остальных операций генерации формы сигнала.
Компонент вычисления BER сравнивает декодированный сигнал с сигналом источника данных. BER равен нулю при всех возможных конфигурациях для генерации формы сигнала, предполагая, что в модель не были внесены изменения. Обратите внимание, что задержка сигнала обрабатывается правильно и кадры выравниваются.
Чтобы просмотреть данные в графическом виде, откройте области, дважды щелкнув значок Открыть области. Области содержат следующую информацию:
Область «Tx Waveform: Spectrum» показывает спектр мощности генерируемого сигнала.
Область «Tx Waveform: Constellation» показывает сгенерированную форму сигнала в плоскости I-Q. Передаваемый сигнал кажется рассеянным в результате расширения.
Область спектра «От канала» заметно иллюстрирует влияние канала на принятый сигнал.
Область совокупности «From Channel» показывает выход I-Q канала. Сигнал все еще распространяется.
Область действия совокупности «После устранения» показывает данные после того, как подсистема приемника сжала сигнал и компенсировала поворот фазы, вызванный каналом. Сигнал все еще страдает от некоторых эффектов многолучевого замирания канала.
Область действия совокупности 'After Rake' показывает выходной сигнал приемника Rake после того, как приемник Rake компенсировал затухание, вызванное каналом. Даже несмотря на то, что на этой стадии могут существовать некоторые битовые ошибки, они впоследствии корректируются посредством мощной операции декодирования.
Помимо иллюстрации приложения cdma2000, этот пример также иллюстрирует несколько методов моделирования в Simulink. В частности, в этом примере показано, как можно:
1. Для внедрения беспроводных систем широко используйте набор средств связи.
2. Представление архитектуры проекта с использованием подсистем.
3. Импорт сигналов из рабочей области MATLAB.
4. Повторное использование и совместное использование пользовательских блоков с помощью библиотеки. Чтобы просмотреть библиотеку для этого примера, дважды щелкните значок библиотеки cdma2000 в правом верхнем углу модели.
5. Управление параметрами моделирования с помощью диалогового окна конфигурации.
6. Обработка сквозных задержек и выравнивание кадров.
[1] C.S0002-F v2.0: Стандарт физического уровня для систем с расширенным спектром cdma2000.
[2] Например, Tiedemann, «cdma2000 1X: новые возможности для сетей CDMA», IEEE Vehicular Technology Society News, том 48, № 4, стр. 4-12, ноябрь 2001.
[3] TIA/EIA/IS-2000.2-A, стандарт физического уровня для систем с расширенным спектром cdma2000, Ассоциация телекоммуникационной промышленности, Арлингтон, Вирджиния, март 2000 г.