SiRLS

«Спутниковые и радиорелейные линии связи»

1. Основные параметры ТЛФ сигнала и ТЛФ канала.

Телефонные сигналы, поступающие в каналы ТЧ, на выходе АСП с ЧРК образуют МТС, который представляет собой случайный процесс. При достаточно большом числе каналов (N>60) МТС представляет собой нормальный случайный процесс. Сигналы в каждом канале не зависят от остальных, следовательно, средняя мощность МТС (Pср) равна сумме средних мощностей сигналов активных каналов. В таком случае уровень средней мощности

МТС (в дБм):

— для цепей МСЭ; (2.2)

—для цепей ВСС РФ; (2.3)

При меньшем числе в час наибольшей загрузки в ТНОУ уровень средней мощности МТС (в дБм):

,

Пик-фактор МТС (c ) был определен экспериментально. Установлено, что при передаче 240 ТФ каналов c =8,55 дБ при e =1% и c =10,8 дБ при e =0,1%. С ростом N пик-фактор уменьшается. При проектировании аппаратуры РРЛ ( ) принимают c =10 дБ. Соответствующий этому значению c уровень пиковой мощности называют квазипиковым. Таким образом, квазипиковая мощность МТС

Pпик=10Рср. (2.4)

Спектр МТС совпадает с линейным спектром системы передачи, т. е. он сосредоточен в полосе D F=FB — FH, где FB и FH — верхняя и нижняя частоты линейного спектра соответственно. Хотя в спектре МТС есть ЗЧИ, принято считать, что он равномерен.

Многоканальный телефонный сигнал u(t) поступает на частотный модулятор (ЧМД) ОРС. Частота сигнала на выходе модулятора

(2.4)

где — центральная частота; — максимальная девиация частоты;

Фаза ЧМ сигнала Подставив , получим

Частотно-модулированное колебание , где - амплитуда СВЧ сигнала. Таким образом, по РРЛ с ЧМ передают сигнал вида

(2.7)

На выходе ЧМД девиация частоты пропорциональна напряжению входного сигнала Uвх. Аналитическая запись в виде (2.5) и (2.6) предполагает, что крутизна передаточной модуляционной характеристики идеального ЧМД

(2.8)

Таблица 2.1.

На практике при сопряжении АСП и АРРС устанавливают крутизну характеристики ЧМД по измерительному сигналу. Последний представляет собой гармоническое колебание с частотой 800 Гц и мощностью Рк=1 мВт,

которой соответствует действующее напряжение. При подаче этого сигнала в канал ТЧ в ТНОУ на выходе ЧМД устанавливают эффективное измерительное значение девиации частоты на

канал , рекомендованное МККР (табл. 2.1). В таком случае крутизна модуляционной характеристики

Если теперь на вход модулятора, в ТНОУ, подать гармонический сигнал мощностью Рcp (или действующим напряжением uср) и частотой FK, которая лежит между FH и FB, то эффективное значение отклонения частоты на выходе модулятора

Для круговых частот

(2.9)

где fcp выражена в милливаттах. Это значение соответствует средней мощности МТС и называется эффективной девиацией частоты МТС.

Аналогично может быть определена соответствующая квазипиковой мощности МТС пиковая девиация

Согласно (2.4) и (2.9)

(2.10)

Ширину спектра сигнала на выходе ЧМД определяют по выражению, в котором

(2.11)

Из рекомендаций МСЭ следует, что D fK=200 кГц при ; DfK=140 кГц при. Для систем, имеющих N=2700 и более, МКК.Р рекомендует выбирать DfК из двух значений 140 и 100 кГц, а для систем, в которых N=60; 120 — из трех значений девиации 50; 100; 200 кГц. В отечественных системах, где N=1020, часто устанавливают DfK=200 кГц.

В табл. 2.1 приведены результаты расчетов параметров для не которых отечественных систем. Загрузка рассчитывалась по (2.3б). Результаты табл. 2.1 показывают, что любой из рассмотренных сигналов может быть передан по широкополосному стволу РРЛ с полосой пропускания 28 МГц.

2. Основные параметры ТЛВ сигнала и ТЛВ канала.

В соответствии с рекомендациями МККР при подаче на ЧМД полного ТВ сигнала на его выходе должен быть установлен полный размах частоты D fp=8 МГц. Размаху сигнала от уровня черного до уровня белого соответствует размах частоты

При смене сюжета на входе модулятора изменяются положительные и отрицательные значения уровней сигнала. Получается, что ПТВС “ползает” по передаточной характеристике ЧМД, из-за чего она должна иметь линейный

участок. Реализация такого модулятора достаточно сложна. Облегчить требования к передаточной характеристике ЧМД в ТВ стволе позволяет предыскажающий контур, устанавливаемый на входе ЧМД. Этот ПК ослабляет компоненты сигнала на частотах ниже 1,5 МГц, в том числе колебания строчной частоты и ее гармоник, и как бы “симметрирует” ПТВС. В результате при смене сюжета ПТВС остается “привязанным” к центру передаточной характеристики ЧМД.

Любой ЛЦС — случайная последовательность импульсов. Его спектр принято определять для случая равной вероятности появления символов 1 и 0 в кодовой группе. Спектр ЛЦС зависит от выбранного кода и скорости передачи. При формировании ЛЦС применяют бинарные и квазитроичные коды (рис. 2.1, где U - амплитуда импульса). На каждом тактовом интервале бинарный ЛЦС может принимать одно из двух возможных значений: +1; 0 – для вариантов рис. 2.1, б, в и +1; -1 - при двухполярном ЛЦС. При квазитроичном коде с чередующейся полярностью символы “О” кодируют отсутствием импульсов, а символы 1 поочередно импульсами положительной и отрицательной полярности (рис. 2.1, д, е). Полярность первого импульса устанавливается произвольно. При другом варианте квазитроичного кодирования (рис. 2.1,ж) каждая 1 передается в виде биимпульса. Заметим, что при любом варианте квазитроичного кода ЛЦС представляет собой трехсимвольную импульсную последовательность -1; 0; +1. В то же время кодирование для ЦГС остается двоичным. Алгоритм относительного бинарного кодирования (рис. 2.1,з, и) состоит в следующем. Изменяемый параметр (амплитуду при однополярных импульсах либо полярность при

двухполярных) при передаче первого символа ЛЦС устанавливают произвольно. Затем при передаче символа 0 кодовой группы его значение сохраняют таким же, как и для предшествующего символа, а при передаче 1

частотах , где - первая гармоника частоты следования импульсов или тактовая частота, m=1, 2, 3. Огибающая непрерывной

составляющей имеет вид функции и, следовательно, обращается в ноль на частотах . Однако в спектре однополярного сигнала при

дискретных компонент нет, поскольку для него совпадают частоты . При в спектре появляются дискретные компоненты на тактовой частоте и ее нечетные гармониках. В спектре квазитроичного сигнала нет дискретных компонент и постоянной составляющей, а спектральная плотность мощности его непрерывной части G3 сконцентрирована в облаете

частот, близких к .

Выбор кода ЛЦС связан с особенностями передачи его по кабелям. Целесообразно выбрать такой ЛЦС, который не содержит постоянной составляющей и имеет максимум спектральной плотности энергии в области средних частот. Этим требованиям отвечает спектр квазитроичного ЛЦС. Для работы цепей тактовой синхронизации необходимо выделить из ЛЦС колебания тактовой частоты. В спектре квазитроичного ЛЦС нет дискретной составляющей с частотой Ft, а в спектре бинарного ЛЦС с укороченными импульсами она присутствует. Поэтому для выделения колебаний тактовой частоты на приеме квазитроичный ЛЦС преобразуют в бинарный.

В ИКМ-30 и ИКМ-120 в качестве ЛЦС используется квазитроичная последовательность импульсов. В ЦРРС широко применяют относительное бинарное кодирование.

Рис 2.1. Кодовая группа (а) и вид ЛЦС в различных кодах: бинарном - однополярный ЛЦС (б), однополярный укороченный (в), биполярный (г); квазитроичном - биполярный (д), биполярный укороченный (е), биполярный

с пассивной паузой (ж); относительном бинарном - однополярный (з), биполярный (и)

Рис 2.2. Спектральная плотность мощности ЛЦС однополярного (а), однополярного укороченного (б), и квазитроичного (в)

3. Основные принципы частотного уплотнения.

Каждое устройство работает на определенной частоте, благодаря чему устройств могут вести передачу данных на одной территории. Весь спектр частотного диапазон, который использует система передачи, разбивается на некоторое число частотных полос, в которых осуществляется передача выходных информационных сигналов. Отдельные полосы частот называются каналами, аппаратура, которая осуществляет разбиение на полосы частот отдельных каналов – аппаратурой каналообразования или мультиплексором.

Структура системы с частотным разделение сигнала

Первичные индивидуальные сообщения модулируют поднесущие частоты в модуляторах M1....MN. Эти модулированные сигналы поступают на выходы частотных фильтров Ф1…ФN формируются спектры канальных сигналов, которые занимают соответствующие полосы частот. Эти спектры суммируются и поступают в групповой модулятор М, который переносит

суммарный спектр группового канального сигнала в область частот, отведенных для передачи данной группы каналов. В приемном конце в демодуляторе П спектр полученного сигнала преобразуется в спектр переданного сигнала, который затем в фильтрах Ф1…ФN делится на полосы, соответствующие отдельным каналам. Демодуляторы Д1…ДN преобразуют выделенные сигналы в исходные сообщения.

Для приемлемой работы такой схемы необходимо иметь частотные фильтры, каждый из которых должен пропускать без ослабления только соответствующие им полосы частот. т.к. спектры реальных сигналов содержат 80-90% энергии, то переходным помехам. На практике это обстоятельство учитывается за счет введения защитных частотных интервалов между полосами соседних каналов. Т.о лишь 80% полосы пропускания линии связи используется для передачи информации.

Эта схема хотя и позволяет использовать множество устройств на определенной территории сама по себе приводит к неоправдоному расточительству частотных ресурсов, поскольку требует выделение своей частоты для каждого беспроводного устройства.

4. Основные характеристики группового сигнала с ЧРК.

В СП с ЧРК разделительным признаком канального сигнала является полоса частот, в которой он расположен. В ЦСП разделительным признаком канального сигнала является отрезок времени, в течение которого передается кодовая группа. Таким образом в этих системах используется разделение по времени. Такие системы называют ИКМ–ВРК (ИКМ–ВД). В групповом сигнале ЦСП с ИКМ–ВД объединяются кодовые группы разных каналов, разделенных по времени, которое осуществляется в процессе дискретизации путем сдвига отсчетных моментов в разных каналах на величину τк. За время τк происходит кодирование отсчета заданного канала, и формируется кодовая группа этого канала, то есть τк – это канальный интервал (КИ). Соответственно на эту величину и растягивается отсчет данного канала при формировании АИМ-2 сигнала рисунок 1.21.

Рисунок 1.21. Формирование группового сигнала.

При организации N каналов в ЦСП между двумя соседними отсчетами одного канала размещаются N канальных интервалов с m разрядами кодовых групп в каждом интервале. Каждый разряд (1 или 0) передаются на своей тактовой позиции рисунок 1.22. Время, отводимое на передачу одного символа (1 или 0) называют тактовым интервалом (ТИ).

Цикл передачи (Тц) – это минимальный отрезок времени, за который по разу передаются импульсы, выполняющие одинаковую функциональную нагрузку. Очевидно, что:

Рисунок 1.22. Цикл передачи.

, (1.19)

где tТ –длительность тактового интервала.

Рисунок 1.22 Цикл передачи.Число тактовых интервалов, переданное за единицу времени (1 секунда), есть скорость передачи В (бит/с), которая

численно совпадает с тактовой частотой (fm), то есть частотой следования символов кода.

. (1.20)

При m=8 и Fд=8 кГц, fm=64N кГц. Таким образом, скорость передачи в одном канале составляет 64 кбит/с. В цикле передачи организуется дополнительные канальные интервалы для передачи служебных сигналов (синхросигнал, СУВ). Цифровой групповой ИКМ – сигнал представляет собой случайную последовательность импульсов и имеет бесконечно широкий спектр частот. Действительно, любой однополярный двоичный сигнал можно представить в виде двух составляющих: регулярной и случайной (рисунок

1.23)

Рисунок 1.23. Разложение однополярного сигнала.

Разложение регулярной составляющей в ряд Фурье дает:

. (1.21)

Таким образом, в составе регулярной составляющей имеется постоянная составляющая и гармоники тактовой частоты. -скважность импульсной

последовательности. При при четных n, то есть регулярная составляющая содержит нечетные гармоники тактовой частоты fm. Это, так называемая, дискретная часть спектра двоичного однополярного цифрового сигнала (рисунок 1.24).

Рисунок 1.24. Дискретная часть спектра двоичного однополярного цифрового сигнала.

Рисунок 1.25. Спектральная плотность случайной составляющей.

Случайная составляющая имеет сплошной (непрерывный) спектр (рисунок 1.25), причем спектральная плотность этой непрерывной части

спектра также изменяется по закону .

Таким образом, спектр двоичного цифрового сигнала (ДЦС) имеет вид

(рисунок 1.26):

Рисунок 1.26. Спектр двоичного цифрового сигнала.

Для передачи двоичного сигнала с допустимыми искажениями необходимо иметь тракт с полосой частот от 0 до 2 fm (первый лепесток). Таким образом, для ЦСП с ИКМ-ВРК нужен значительно более широкий спектр частот тракта по сравнению с аналоговыми системами передачи.

5. Основные принципы временного уплотнения.

В данной схеме распределение каналов идет по времени, т. е. каждый передатчик транслирует сигнал на одной и той же частоте области s, но в различные промежутки времени (как правило, циклически повторяющиеся) при строгих требованиях к синхронизации процесса передачи (рис. 1.9).

Подобная схема достаточно удобна, так как временные интервалы могут динамично перераспределяться между устройствами сети. Устройствам с