Организация каналов в стандарте CDMA

В стандарте CDMA (IS-95, IS-96) все каналы передачи сигналов от БС называются прямыми (Forward), а от мобильной - обратными (Reverse). Именно этот признак был положен разработчиками стандарта в основу структуры каналов (рис. 1.3).

Важную роль в системах на базе CDMA играет канал передачи пилот-сигнала (Pilot Channel), который излучается каждой БС непрерывно в широковещательном режиме и может быть принят одновременно всеми МС, расположенными в зоне ее обслуживания. Для установления начальной синхронизации используется синхро-канал SYNC. Традиционно передача вызовов с БС на МС осуществляется по вызывному каналу РСН, а многостанционный доступ реализуется по каналу АСН.

 

Рис. 1.3. Установление исходящего вызова

 

 

Рис. 1.4. Установление входящего вызова

Для предоставления разных услуг связи в CDMA используются два типа каналов. Первый из них называется основным (FCH), а второй - дополнительным (SCH). Услуги, предоставляемые через эту пару каналов, зависят от схемы организации связи. Каналы могут быть адаптированы для определенного вида обслуживания и работать с разными размерами кадра, используя любое значение скорости из двух скоростных рядов: RS-1 (1500, 2700, 4800 и 9600 бит/с) или RS-2 (1800, 3600, 7200 и 14400 бит/с). Определение и выбор скорости приема осуществляется автоматически.

 

Рис. 1.5. Структура каналов стандарта cdma2000

 

В третьем поколении CDMA (cdma2000) сохранена существующая структура каналов, однако число видов каналов увеличено до 15. Прежде всего, введены три дополнительных пилот-сигнала: два вспомогательных в прямом канале - CAPICH и DAPICH и один в обратном - R-PICH. CAPICH используется при наличии на БС разнесенных антенн, DAPICH - при использовании абонентских антенн с узким лучом направленности, а R-PICH выполняет начальную синхронизацию для БС.

Кроме того, для организации связи в прямом и обратном направлениях дополнительно введены общий (СССН) и выделенный (DCCH) КУ, которые по назначению аналогичны каналам РСН (в прямом канале) и АСН (в обратном канале).

В отличие от IS-95 и cdma2000 в стандартах UTRA (ETSI, Европа) и W-CDMA (ARIB, Япония) предложен иной принцип деления каналов, основанный на учете взаимосвязи между объектами разных иерархических уровней. При этом могут быть выделены три типа каналов: логические; транспортные; физические.

Существуют две группы ЛК: управления ССН и трафика ТСН. По КУ передаются вызывные и служебные сообщения, сигнализация, команды управления мощностью и диаграммой направленности, а по КТ - информационные потоки.

Каналы управления, в свою очередь, подразделяются на общие (СССН) и выделенные (DCCH). В рекомендации МСЭ (ITU-R M.I 035) был также предложен третий тип канала жестко закрепленный, получивший обозначение LCCH (Leash ССН). В настоящее время в системах на базе протокола CDMA он не используется.

Общие каналы СССН предназначены для передачи управляющей информации и сигнализации в режиме, не ориентированном на соединение. Имеются четыре вида таких каналов: широковещательные (ВССН, Broadcast ССН), прямого доступа (FACH, Forward АСH), вызова РСН и произвольного доступа (RACH, Random ACH).

Двухсторонняя радиосвязь между БС и МС осуществляется по двум каналам. В СКК данные передаются по выделенному каналу графика (DTCH), а пакетная информация - по каналу передачи абонентских пакетов (UPCH).

Транспортные каналы, связывающие физический уровень с более высокими, так же, как и логические, подразделяются на две группы: общие ССН, не требующие идентификации МС в рабочей полосе, и выделенные DCH, в которых МС однозначно связана с ФК, т.е. с определенным кодом и частотой. Первые доступны группе абонентов - связь организуется одновременно между БС и несколькими МС, а по выделенному передаются данные или сигнализация.

Одно из различий между проектами W-CDMA и UTRA состоит в разном числе типов выделенных каналов. В W-CDMA один тип - DTCH, а в UTRA их три: DTCH, автономный (SDCCH) и совмещенный (АССН). В канале DTCH предусмотрено быстрое изменение скорости передачи (каждые 10 мс). АССН используется для совместной передачи управляющей информации из потока данных.

Физические каналы определяют качественные показатели и режимы передачи информации. Их главные характеристики - код, частота и фазовый сдвиг. Они также подразделяются на общие (СРСН) и выделенные (DPCH) каналы. По общему каналу управления (ССРСН) передается вызывная управляющая информация. Для передачи символов пилот-сигнала используется отдельный канал синхронизации (SCH).

Для организации связи с конкретным пользователем выделен специальный канал DPCH, по которому передаются как информация абонента, так и управляющие сигналы, вспомогательные пилот-символы управления диаграммой направленности антенны, а также биты управления мощностью и прочие служебные данные.

Уникальность технологии с кодовым разделением каналов состоит в том, что каждый логический канал отображается на физический «индивидуально», с присущими ему скоростью передачи и кодом.

Так как число каналов на сетевом уровне значительно больше, чем на канальном, то в одном транспортном канале обычно объединяют несколько низкоскоростных логических (рис. 5.4). При переходе от транспортного к физическому уровню каналы тоже можно объединять, при этом принято канал вызова РСН и канал доступа FACH отображать на общий физический канал «вниз», а канал доступа RACH - на общий физический канал «вверх».

Поток данных при передаче информации из одного канала в другой трансформируется на уровне канальных интервалов, кадров и данных сигнализации. Например, канал вызова разделяется на несколько групп в одном суперкадре, и вызывная информация передается в каждой группе.

Метод пакетной передачи, используемый в CDMA-системах, хорошо согласуется с принципом адаптивных каналов, скорость передачи которых изменяется в соответствии с графиком. Если трафик низкоскоростной, то может использоваться один физический канал СРСН для нескольких ЛК (FACH, RACH и др.). Если же трафик достаточно высокоскоростной, то выбирается для передачи ЛК типа UPCH.

 

Рис. 1.6. Взаимное отображение физических, транспортных и логических каналов.