[Для дискретных сообщений, передаваемых по каналу со скоростью v = 1/ τ m -ичных символов в секунду и принимаемых с достоверностью р ош , скорость передачи информации не может быть более, чем значение (6.3.1):
, (6.3.1)
где τ – длительность одного передаваемого символа, р ош – вероятность ошибочного приема символа, зависящая от вида модуляции и способа приема, m - основание кода.
В стандарте UMTS для транспортировки информации используется канал, который занимает диапазон 5 МГц. Для передачи информации от базовой станции (БС) к абонентской станции (АС) и в обратном направлении используются способы многопозиционной манипуляции – квадратурная фазовая манипуляция (QPSK, m =4), а также квадратурная амплитудная модуляция (QAM-16, m =16). При этом скорость передачи элементарных символов – чипов v =3,84 Мчип/с. Воспользовавшись формулой (6.3.1), получим значения пропускной способности СUMTS для значений m = 4; 16 и вероятностей ошибки р ош для QPSK и QAM16, определяемых по формулам (6.3.2):]
Рош QPSK (h2)= 
, (7)
Рош QAM16 
. (6.3.2)
На рис. 6.3.3 приводятся зависимости пропускной способности канала от энергетических параметров канала при различных многопозиционных манипуляциях.
При постоянной канальной скорости v, увеличение энергетических параметров приводит к увеличению пропускной способности до того момента, пока р ош не достигает значений, близких к 0, тогда увеличение энергетических параметров перестает влиять на значения пропускной способности CUMTS → v log m. Очевидно, что в случае QPSK предел CUMTS достигается при меньших значениях h 2 в силу большей помехоустойчивости, однако информационные возможности QAM16 соответственно выше.
CUMTS, Мбит/с
 h2,дБ
|
Рис. 6.3.3. Зависимость пропускной способности канала от энергетических параметров канала при различных многопозиционных манипуляциях.
Скорость передачи информации при дальнейших преобразованиях будут ограничены пределом Шеннона (6.3.1).
[В технологии стандарта UMTS используются следующие преобразования при транспортировке символов от источника информации к получателю информации (рис.6.3.4.). ]
Рис. 6.3.4. Модель системы передачи дискретной информации для системы с технологией UMTS
К числу дополнительных преобразований относится помехоустойчивое кодирование (звено «кодер»), расширение спектра сигналов на основе ортогонального базиса Уолша (в звене «Уолш»). Сохраняется использование многопозиционной манипуляций для передачи по каналу связи в m -ичном виде (в звене «модулятор»).
Каждое преобразование символов источника информации влияет на общую производительность системы передачи. Чем больше преобразований, тем меньше информационных символов в последовательности, которая передается в канале.
Эти преобразования изменяют производительность канала связи R ДКС таким образом, что достичь передачи информации со скоростью С ДКС не представляется возможным.
Рассмотрим последовательно этапы преобразований информационных символов на каждом из участков модели, представленной на рис.6.3.4.
[Назначение ступени расширения спектра сигналов на основе ортогонального базиса Уолша заключается в обеспечении идентификации физических каналов разных пользователей. Каждому абонентскому терминалу в технологии UMTS выделяется уникальный канальный код. В случаях, когда для увеличения скорости передачи БС передает сообщения для нескольких АС одновременно, применяются каналообразующие сигналы на основе ортогонального базиса.
Возможность адаптации системы UMTS к различным потребностям абонентов в скоростях передачи данных обеспечивается каналообразующими сигналами с переменным коэффициентом расширения спектра - Orthogonal Variable Spreading Factor (OVSF). Ортогональность сигналов различных пользователей соблюдается в пределах соты. Коэффициент расширения показывает, сколько чипов используется на один символ в радиоканале или во сколько раз расширяется сигнал. Коэффициент расширения К для прямого канала однозначно задает соответствие между скоростью следования символов и бит в прямом канале, и рассчитывается как К =2 x при x = 2,3,…,9. Данное расширение сигналов тоже вносит свою лепту в изменение производительности канала. ]
Следует отметить, что при небольшом числе активных пользователей система, которая использует функции Уолша для разделения пользователей, обладает значительной корректирующей способностью, которая реализуется автоматически как результат разделения сигналов. В тоже время, при полной загрузке каналов система существенно уступает системе с временным разделением сигналов из-за нарушения ортогональности вследствие действия шумов. Поэтому в расчетах представлен случай, когда все ресурсы системы используется для обслуживания одного абонента при постоянной скорости.
[Тогда этап уплотнения можно рассматривать как кодирование с эквивалентной скоростью rу = 1/ K, где K – коэффициент расширения.
Производительность на этом этапе оказывается равной:
(6.3.3)
где рошУ – вероятность ошибки, которая получена после декодирования функций Уолша.]
Следует отметить, что рошУ в данном случае соответствует вероятности ошибки, когда все ресурсы системы используются для обслуживания одного абонента. На рис. 6.3.5 приведены эти зависимости, в скобках указан вид применяемой манипуляции, используемый коэффициент расширения при условии, что в системе только 1 пользователь.
При использовании системы одним абонентом преобразование Уолша увеличивает энергетические показатели пропорционально коэффициенту расширения. В случает полной загруженности системы последовательностями Уолша данное преобразование понижает помехоустойчивость системы.
Rу, Мбит/
|
h2,дБ
Рис. 6.3.5. Зависимость пропускной способности канала одного абонента от энергетических параметров канала на этапе преобразования Уолша.