Verarbeitungsverfahren des WCDMA-Systems
- Quellenkodierung kann die Übertragungseffizienz erhöhen.
- Kanalkodierung kann die Übertragung zuverlässiger machen.
- Spreading kann die Fähigkeit zur Überwindung von Störungen erhöhen.
- Durch die Modulation werden die Signale von digitalen Signalen in Funksignale umgewandelt.
Bit, Symbol, Chip
- Bit: Daten nach Quellcodierung
- Symbol: Daten nach Kanalcodierung und Interleaving
- Chip: Daten nach der Verbreitung
Verarbeitungsverfahren des WCDMA-Systems – Kanalcodierung und Interleaving
Das Wideband Code Division Multiple Access (WCDMA)-System ist eine 3G-Mobilkommunikationstechnologie, die CDMA-Prinzipien nutzt. Um eine effiziente Kommunikation zu ermöglichen, kommt ein komplexes, mehrstufiges Verarbeitungsverfahren zum Einsatz. Hier ist eine Übersicht über den Verarbeitungsvorgang in einem WCDMA-System:
1. Kanalkodierung:
– Quellkodierung: Die zu übertragenden Daten werden mithilfe von Kanalkodierungstechniken wie Turbo-Kodierung oder Faltungskodierung kodiert. Dies erhöht die Redundanz der Daten und ermöglicht die Fehlererkennung und -korrektur beim Empfänger.
– Interleaving: Die codierten Daten werden verschachtelt, um Burst-Fehler zu verteilen, die durch Fading und andere Beeinträchtigungen verursacht werden. Beim Interleaving werden die Daten neu angeordnet, um die Auswirkungen aufeinanderfolgender Fehler während der Übertragung zu reduzieren.
2. Verbreitung und Multiplexing:
– Symbolzuordnung: Die codierten und verschachtelten Daten werden mithilfe der Techniken Quadrature Phase Shift Keying (QPSK) oder Quadrature Amplitude Modulation (QAM) auf komplexe Symbole abgebildet. Die Symbolzuordnung hilft bei der effizienten Datendarstellung.
– Verbreitung: Die Symbole werden verbreitet, indem sie mit einem für jeden Benutzer individuellen Verbreitungscode multipliziert werden. Spreizcodes sind typischerweise orthogonale oder pseudozufällige Sequenzen, die es mehreren Benutzern ermöglichen, gleichzeitig dasselbe Frequenzband zu nutzen.
– Kanalisierung: Die gespreizten Symbole werden mithilfe spezifischer Kanalisierungscodes weiter in verschiedene Kanäle unterteilt. Dies ermöglicht die Koexistenz mehrerer logischer Kanäle innerhalb desselben Frequenzbandes.
3. Stromschalter:
– Closed-Loop-Leistungssteuerung: Die Basisstation misst die Qualität des empfangenen Signals von jedem Mobilgerät und sendet Leistungssteuerungsbefehle, um die Sendeleistung einzelner Benutzer anzupassen. Dadurch wird sichergestellt, dass alle Benutzer mit angemessenen Leistungspegeln senden, wodurch Unterschiede in den Kanalbedingungen ausgeglichen und Interferenzen abgemildert werden.
4. Orthogonalisierung:
– Orthogonal Variable Spreading Factor (OVSF): In WCDMA werden OVSF-Codes verwendet, um die Kanäle verschiedener Benutzer zu orthogonalisieren. OVSF-Codes sind Binärcodes unterschiedlicher Länge, die minimale Interferenzen zwischen verschiedenen Benutzern gewährleisten, die Systemkapazität verbessern und Übersprechen reduzieren.
5. Mehrweg-Kanalentzerrung:
– Rake Receiver: Auf der Empfängerseite wird der Rake Receiver eingesetzt, um die Auswirkungen der Mehrwegeausbreitung abzuschwächen. Es kombiniert mehrere Mehrwegekomponenten, die jeweils unterschiedliche Verzögerungen und Dämpfungen erfahren, um die Qualität des empfangenen Signals zu verbessern.
6. Signalerkennung und Demodulation:
– Entspreizung: Das empfangene Signal wird mit demselben Spreizcode entspreizt, der für die Spreizung am Sender verwendet wird. Dadurch wird der Ausbreitungseffekt entfernt und die Originalsymbole extrahiert.
– Kanalschätzung: Kanalschätzungstechniken werden eingesetzt, um die Kanaleigenschaften abzuschätzen und die Auswirkungen von Fading und Interferenzen abzuschwächen. Dies ermöglicht eine bessere Demodulations- und Decodierungsleistung.
7. Kanaldekodierung:
– Kanal-Demapping: Die demodulierten Symbole werden wieder in Bits gemappt, wodurch der Symbolmapping-Prozess umgekehrt wird.
– Kanaldekodierung: Die empfangenen Bits werden einer Kanaldekodierung unterzogen, die eine Fehlererkennung und -korrektur umfasst. Techniken wie Turbo-Dekodierung oder Viterbi-Dekodierung werden eingesetzt, um die Originaldaten aus den kodierten Symbolen wiederherzustellen.
8. Deinterleaving und Quelldekodierung:
– Deinterleaving: Die dekodierten Bits werden deinterleaved, wodurch der Interleaving-Prozess umgekehrt wird.
– Quelldekodierung: Die entschachtelten Bits werden schließlich wieder in die Originaldaten dekodiert, wodurch der Quellkodierungsprozess umgekehrt wird.
Die obigen Schritte stellen einen vereinfachten Überblick über den Verarbeitungsvorgang in einem WCDMA-System dar. Es beleuchtet die wichtigsten Schritte beim Senden und Empfangen von Daten sowie die Techniken, die zur Verbesserung der Signalqualität, zur Minderung von Störungen und zur Gewährleistung einer zuverlässigen Kommunikation eingesetzt werden.