码片速率

数据符号扩频后的速率

码片速率是指用户数据符号经过扩频之后的速率, 从MAC-d传过来的有效fp bit经过channel coding,帧均衡, 速率匹配, 复用到CCTrCH后,分成IQ两路,两路同时分别依次进行扩频和加扰的操作。

产品介绍
扩频就是将用户数据符号与其分配到的相应的扩频码相乘,扩频操作将会增加信号带宽,因为信号的带宽在数值上近似等于其码元传输速率,扩频后的符号速率称为码片速率。 在WCDMA系统中,因为10ms的TTI包含15个slots,每个slot有2560个chips,一算就可得出3.84Mcps的码片速率。
3.84M码片=15*2560(一个slot)*100(10ms的15个slot,1s就乘以100)
Chip rate,单位:cps,chips per second
Bit对应的是有用信息,是进入物理层进行基带信号处理前的信息位,它的速率称为比特速率;Symbol是在空中接口发送之前,对信息进行基带信号处理(信道编码)如交织、循环冗余校验位的添加、速率适配等之后,在进入扩频调制之前的信号;Chip是空中接口上经过扩频调制之后的信息单位,用于体现能量(energy)的承载。
由此,公式bit rate*SF(spreading factor)=chip rate将被修正为chip rate=SF*symbol rate。
系统通过扩频把比特转换成码片。
一个数据信号(如逻辑1或0)通常要用多个编码信号来进行编码,那么其中的一个编码信号就称为一个码片。
如果每个数据信号用10个码片传输,则码片速率是数据速率的10倍,处理增益等于10。
码片相当于模拟调制中的载波作用,是数字信号的载体。
常用的扩普形势是用一个伪随机噪声序列(PN序列)与窄带PSK信号相乘。PN序列通常用符号C来表示,一个PN序列是一个有序的由1和0构成的二元码流,其中的1和0由于不承载信息,因此不称为bit而称为chip(码片)。
要理解“码片”一词,先需要对扩频通信有所了解,我们的信息码,每一个数字都是携带了信息的,具有一定带宽。扩频通信就是用一串有规则的比信息码流频率高很多的码流来调制信息码,也就是说原来的“1”或“0”被一串码所代替。
由于这一串码才能表示一位信息,因此不能说成bit(bit是信息基本单位),所以找了个名词叫chip,这一串码的每一位码字就是一个chip,比如cdma的码片速率就是1.2288Mchip/s。(这个解释最易懂)
码片数率是指扩频调制之后的数据数率,用cps表示(chip per-second)
数据*信道码=chip,chip是最终在空口的物理信道上发送的数据速率单位
WCDMA的码片速率是3.84Mcps,
c:chip,即码元。3.84Mcps:每秒3.84M个码元
码片速率是指经过扩频之后的速率, 从MAC-d传过来的有效fp bit经过channel coding,帧均衡, 速率匹配, 复用到CCTrCH后,分成IQ两路,分别进行扩频和加扰的操作。扩频就是将有效bit与扩频码相乘,扩频操作会增加带宽的,扩频后的速率称为码片速率。 因为10ms的TTI包含15个slot,每个slot有2560个chips,一算就可得出3.84Mchipps的码片速率。
相关概念
码片的概念
码片(chip)速率指单位时间内传递的码片个数。那么什么是码片?当我们清楚了WCDMA的扩频过程后,也就了解了码片的概念。假设我们打算发送2比特的信息:(1,-1)我们期望发送方将这2比特序列变换成另一个完全不同的信息序列,传递给接收方,然后接收方将收到的序列经过事先约定好的处理方法,能恢复出原始的2比特序列。这就完成了一番通信过程。不经任何变换,直接发原始序列的方法就是“通信基本靠吼[注]”,只能满足面对面近距离的通信要求,比如小时候做的土电话就是其中一种。
距离稍远,特别是无线通信,则必须经过非常复杂的处理才能够可靠的让对方(而且只能让对方)清晰地听到你的声音。这些理论的研究和工程上的实现都不是有意为之,反倒是不得已的无奈之举。
扩频的过程
假设原始序列(1,-1)里每个比特(原始比特以下都称做符号,symbol)持续时间是1秒钟(举例而已,实际中一般是几十kbps到将近1Mbps),那么信息速率就是每秒1比特,1 bit per second, 1 bps. 我们使用一个总共1秒长的8位二进制序列(1,-1,1,-1,1,-1,1,-1)和原始序列里的每一个符号做乘法。得到一个2秒长的二进制流:(1,-1,1,-1,1,-1,1,-1,-1,1,-1,1,-1,1,-1,1)原始序列在1秒钟内只有1个状态,而相乘得的序列1秒钟内状态变化8次,也就是信号频率增加到原来的8倍。这就是频谱扩展(spectrum spreading),简称扩频。扩频的倍数就称为扩频因子(Spreading factor,SF). 用来扩频的二进制序列(即与原始比特相乘)成为扩频码。
新得到的序列里面每一位就是一个码片。上面的例子里,码片速率是每秒8个码片,8 chips per second, 8cps. 所以,扩频因子也可以定义为符号周期内的码片个数。这是非常重要的一个关系。
SF = chips per second / symbols per second比如一个960kbps的业务,需要使用3.84M/960k=4的扩频因子,而15kbps的业务,只需要3.84M/15k=256的扩频因子。业务速率越低,可以使用越长的扩频码,业务速率越高,就必须使用越短的扩频码。后面会看到,短码对系统资源的消耗很厉害,可以说牺牲了码资源换来了高速率。
为什么引入“码片”的概念而不继续用原有“比特”的叫法?一个重要的原因是码片序列对于接收方是已知的,码片内部的每一位是不携带信息的,所以不能以比特为单位。
对于同一种系统,无论用户速率有多少(换句话说,无论用户是打电话还是下电影),码片速率都是固定的,2G时代的CDMA,码片速率是1.2288 Mcps,3G的WCDMA,码片速率是3.84 Mcps
码片的带宽
我们知道了,WCDMA系统最后向外输出的都是统一的3.84 Mcps码片流,或者是一秒跳变3.84M次的方波,那么这个方波信号的频谱范围是多少?理论上方波的频谱是无穷宽,但现实中没有那么多的频谱资源,只能用滤波器把信号频谱限制在一定范围内,这样虽然会有些失真,但是如果选择合适的滤波器,能够使信号的失真对通信的影响降到最小(术语叫码间干扰)。WCDMA使用钟形的滤波器(术语叫升余弦,Raised cosine),把3.84M的方波限制在基带的1.22倍内,3.84 x 1.22 = 4.68MHz,再在两侧各留出200kHz的信道间隔(Channel raster)就得到4.68 + 0.2 ~ 5.0MHz的频谱带宽。
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