Каким образом кодируется прямой канал в CDMA технологии.

Считается, что чем больше избыточных символов вводится в сигнал, тем больше его база и тем выше корректирующая способность кода. Однако это утверждение справедливо лишь отчасти. Суть в том, что один из основных показателей качества передачи — отношение сигнал/шум E_b/N_o (где E_b — энергия сигнала на бит, N_о — спектральная плотность шума) — можно повысить и без кодирования, только за счет увеличения длительности сигнала. Применение кодирования (а как следствие, усложнение аппаратуры) оправданно лишь в тех случаях, когда оно позволяет получить существенный выигрыш в величине отношения E_b/N_o.

Отметим, что для каналов со случайным характером ошибок (обычно с аддитивными помехами типа «белого шума») практический интерес представляют лишь несколько кодов из десятков известных. Наиболее часто разработчики используют три вида кодов: сверточные, Рида-Соломона и турбокоды.

Сочетание нескольких схем помехоустойчивого кодирования позволяет учесть различные условия эксплуатации. Так, сверточный код обычно используется для передачи речевого трафика, когда вероятность ошибки на бит может быть достаточно большой. При передаче данных, когда требуется более высокая надежность, применяются так называемые каскадные коды, в которых внешним обычно является код Рида—Соломона, а внутренним — сверточный.

Процедура кодирования в CDMA-системах выполняется в два этапа. На первом нивелируются различия в отношениях сигнал/шум Eb/No (эта функция аппаратно реализуется с помощью кодера) различных типов трафика, а на втором согласуются скорости (аппаратно реализуется с помощью схем повторения и исключения бит).

Устранение различий в отношении сигнал/шум. В CDMA-кодере могут использоваться одна или две из четырех типичных кодирующих цепочек (рис. 1): сверточное кодирование, каскадное кодирование (внешний код Рида—Соломона + перемежение внешнего кода + сверточный код), турбокодирование и специальное кодирование. Первая из них, как уже отмечалось, используется для кодирования речевых сигналов, две следующие — данных, а последняя, согласно ее названию, — специальных сигналов.

Кодирование речи имеет ряд принципиальных особенностей. Прежде всего, необходимо обеспечить интерактивную связь в режиме реального времени, при которой задержка, связанная с обработкой информации, не должна превышать допустимой величины. Используемые в CDMA речевые кодеки основаны на различных модификациях алгоритма CELP (линейное предсказание с кодовым возбуждением), который позволяет добиться не только эффективного сжатия речевого сигнала, но и кодирования с заданным отношением сигнал/помеха при вероятности ошибки не более 10^-3.

В отличие от речевых кодеров, «источники» данных, как правило, не имеют собственных (встроенных) процедур кодирования. Повышение помехоустойчивости оборудования, предназначенного для передачи такой информации, решается на канальном уровне (модель OSI); при этом вероятность ошибки должна быть не более 10^-6.

В проектах новых CDMA-стандартов, в том числе на системы 3-го поколения, используются эти же схемы кодирования. Необходимо отметить, что если параметры сверточных кодов для них практически унифицированы (кодовое ограничение K=9, скорость кодирования R=1/3, 1/2), то характеристики турбокодов различаются. Так, в проекте cdma2000 турбокоды с параметрами K=4 и R=1/4 (1/3, 1/2) используются, в тех случаях, когда скорость передачи составляет не менее 14,4 кбит/с. В технологии UTRA/W-CDMA предполагается применять турбокодирование при больших скоростях передачи данных (32 кбит/с и выше); при этом характеристики кодов будут уже иными: K=3 и R=1/3 или 1/2.

Выбор скорости кодирования ниже R=1/4 невыгоден, так как реально достижимый выигрыш в величине отношения сигнал/шум оказывается незначительным, а сложность декодирования резко возрастает по мере снижения скорости кодирования. Например, для сверточного кода с K=9, R=1/4 по сравнению с кодом K=9, R=1/2 превышение составляет около 0,5 дБ.

Следует отметить, что два рассмотренных случая (передачи речи и данных с QoS, определяемым вероятностью ошибки на бит 10^-3 и 10^-6) не исчерпывают всего спектра возможных кодов. Иногда для расширения функциональных возможностей радиоинтерфейса требуется адаптировать определенный класс кодов к конкретному виду передачи информации, для чего используются специальные коды. Одним из типичных примеров специальных кодов является неравномерная защита от ошибок, необходимая для некоторых типов речевых кодеков. Возможны и другие варианты специального кодирования.