SiRLS

21. Системы электропитания на РРС.

Система электропитания РРС предусматривает возможность электропитания как от сети постоянного тока, так и от сети переменного тока. При питании от сети постоянного тока важной характеристикой является наличие гальванической развязки, что позволяет «развязать» станцию и питающую сеть, и тем самым снизить влияние помех по сети. Другим важным параметром является допустимый диапазон питающих напряжений без какихлибо переключений. Для современных станций эта величина составляет от 20 до 72 В. При расположении РРС в местах, не обеспеченных электросетью постоянного тока, представляется возможность питания станций от сети переменного тока, обычно с использованием выпрямителя как дополнительного блока, поставляемого одновременно со станцией. Типичная потребляемая мощность оборудования 4-х ствольной ОРС SDH/STM-1 в конфигурации 3+1 составляет около 380 Вт, а соответствующей ПРС – около

500 Вт.

22. Тепловые шумы в ТЛФ каналах аналоговых РРС с ЧМ и ЧРК.

Их порождают собственные ТШ, существующие во всех устройствах РРЛ. Основной вклад вносят ТШ, возникающие в первых каскадах приемника, потому что сигнал на входе приемника обычно имеет малый уровень и отношение сигнал-шум в этих каскадах оказывается достаточно невысоким. Тепловые шумы приемника и АФТ принято пересчитывать ко входу приемника. Взаимодействие сигнала и собственного ТШ на входе приемника иллюстрирует рис. 3.19, где UЧM -вектор ЧМ сигнала, Uш - вектор ТШ, UР - вектор результирующего колебания на входе приемника. Получается, что передают сигнал UЧM, а принимают - UР. Между ними возникает фазовый сдвиг D ФШ. Известно, что собственный ТШ — случайный процесс, т.е. амплитуда и фаза вектора UШ случайным образом изменяются во времени, поэтому D ФШ тоже случайная функция времени. Итак, собственный ТШ создает на входе приемника, а значит, и на входе ЧД, паразитную ФМ по случайному закону. Заметим, что результирующий сигнал приобрел также паразитную AM. Как показано выше, паразитная ФМ на входе ЧД приводит к появлению шумов на его выходе. В данном случае в ТФ канале появляются тепловые шумы, которые называют ТШ приемника.

Рисунок 4.4. К объяснению возникновения переходных шумов в ТФ канале

Другая причина появления ТШ в ТФ канале - собственные ТШ гетеродинного тракта, главным образом, его автогенератора. Собственные ТШ автогенератора ГТ создают паразитную ФМ его колебаний. Из-за этого сигналы на выходах смесителей приемника и передатчика СВЧ (см. рис. 3.1) также приобретают паразитную ФМ. Следовательно, сигнал, поступающий на вход ЧД на УРС (ОРС), имеет паразитную ФМ, которая в свою очередь приводит к появлению ТШ в каналах. Такие шумы называются ТШ гетеродинов в ТФ канале. Для подавления таких шумов в гетеродинных трактах устанавливают узкополосные фильтры (часто два таких фильтра — ФУМ и ФУП). Фильтры ограничивают паразитную шумовую девиацию частоты сигнала на выходе смесителя D w Ш. Таким образом будет снижено напряжение (мощность) ТШ в канале, которое можно определить по (3.6) при

D w (t)= D w Ш.

Рисунок 4.5. Векторная диаграмма сигнала и теплового шума на входе приёмника

Рисунок 4.6. К объяснению возникновения тепловых шумов в ТФ канале В ТФ канале учитывают также ТШ, вносимые устройствами группового

тракта непосредственно в ТФ канал. Такие шумы называют ТШ модемов. Возникновение ТШ в ТФ канале иллюстрирует рис. 4.6.

23. Переходные шумы групповых трактов аналоговых РРС с ЧМ и ЧРК.

Переходные шумы вызваны нелинейностью амплитудной характеристики группового тракта, т.е. нелинейностью модема (ЧМ, ЧД) и групповых усилителей (ГУ). На рис.1.15. представлена структурная схема группового тракта.

Рис.1.15. Структурная схема группового тракта Для неискаженной работы необходимо, чтобы амплитудная

характеристика группового тракта была линейной (рис.1.16).

Рис.1.16. Амплитудная характеристика группового тракта Нелинейность характеристик приводит к появлению гармоник

(дополнительных частот) на нелинейных элементах, которые воспринимаются как помехи. Эти помехи называют нелинейные переходные шумы. Переходной шум оценивают с помощью коэффициента гармоник, который показывает насколько первая гармоника больше всех остальных гармоник.

24. Переходные шумы ВЧ трактов аналоговых РРС с ЧМ и ЧРК.

В РРЛ к ВЧ-тракту относят усилители СВЧ-колебаний передатчика и приемника, УПЧ, преобразователи частоты в приемнике и передатчике (смеситель и гетеродин) и УМ передатчика.

Частотно-модулированный сигнал, передаваемый по ВЧ-тракту, имеет сложный частотный спектр (рис.1.17).

Рис.1.17. Спектр частотно-модулированного сигнала Для неискаженной передачи, компоненты спектра частотно-

модулированного сигнала должны задерживаться в ВЧ-тракте на одинаковое время τз. Это время задержки называется групповым временем запаздывания (ГВЗ), т.е. каждая гармоника должна задерживаться на одинаковое время. Например, при прохождении через УПЧ τз = 1 мкс, т.е. τгвз = 1 мкс (рис.1.18)

Рис.1.18. Задержка сигнала в УПЧ Если время задержки в высокочастотном тракте у отдельных

составляющих спектра будет различным, то на выходе высокочастотного тракта спектр исказится. Тогда исказится и форма напряжения многоканального телефонного сообщения (МТС). Эти искажения эквиваленты

α= у/Но=1 – параметр атмосферы, аппроксимирующие препятствие.

у=(1.5~2)∙Но=13.6 км,

где Но – радиус существенной зоны распределения = радиус зоны Френеля.

l=r/Ro=5.6/16=0.35

где R- величина нашего препятствия, найденная по профилю без рефракции, путем проведения луча параллельно линии прямой видимости. Этот луч опущен относительно нее на расстояние у и проходит, пересекая препятствие.

Множитель ослабления удовлетворяет допустимым значениям (1.5~2) Изобразим на графике зависимость множителя ослабления от

относительного зазора.

P(g) =H(g)/Rф=0.5/8=0.063 P(g)опт = (1.7-0.063)/2= 0.819

Н(g)опт= P(g)опт∙ Rф=0.819∙8=6.55 м

Оптимальная длина просвета Н(g)опт = 6.55 м, при этом высота подвеса антенн снижается на 1.45 м. Это позволит повысить экономическую эффективность проекта.

26. Запас на замирания на интервале аналоговых РРС.

Основной способ, используемый для предотвращения простоев, обусловленных условиями распространения в атмосфере, состоит в подаче в приемник сигнала избыточной мощности во время нормальных условий в тракте. Разность между нормально принимаемой мощностью и мощностью,

необходимой для минимально допустимого качества, носит название запаса на замирание. Наличие большого запаса на замирание означает уменьшение вероятности достижения уровня минимального качества. Радиосистемы, работающие в диапазонах более высоких частот, обычно требуют больших запасов на замирание, поскольку они более чувствительны к затуханию в дожде. Запас на замирание, равный 50 дБ, является типовым для цифровых радиосистем в диапазоне 11 ГГц, в то время как запас на замирание, равный 40 дБ, является типовым для более низких СВЧ частот.

Запас на замирание, требуемый для конкретной трассы, зависит от вероятности замираний, обусловленных многолучевостью, и вероятности ливней. Поэтому в более сухом климате допускается меньший запас на замирание, в связи с этим возможны большие расстояния между ретрансляторами. На некоторых СВЧ линиях, проходящих в горных районах на западе США, длина пролета может достигать 160 км. Для сравнения укажем, что средняя длина пролета в других частях страны составляет менее

50 км.

Когда создан большой запас на замирание, мощность принимаемого сигнала при отсутствии замираний является столь большой, что ошибок фактически нет. Тем не менее, проблемы, связанные с чрезвычайно сильными сигналами, существуют, а именно, динамический диапазон АРУ в приемнике должен быть достаточно широким. Если же не регулировать максимальный уровень сигнала в цепях демодуляции и детектирования, то существует вероятность, что насыщение ухудшит качество передачи, особенно в случаях модуляции с высокой плотностью, таких как 16-КАМ, где информация представлена в амплитудах сигнала.

К гладким относятся интерференционные замирания, не изменяющие частотную характеристику цифрового ствола. Запас на гладкие замирания

удовлетворяющие условию , отмечены в таблице цветом. Пример расчета: Диапазон 15 ГГц (14.5 – 15.35 ГГц)

27. Основы расчета цифровых РРС прямой видимости.

Основы расчета цифровых РРС прямой видимости включают следующие компоненты:

1.Дальность обнаружения: этот параметр определяет максимальную дальность, на которой РРС способна обнаруживать объекты. Расчет дальности обнаружения основан на формуле, которая учитывает мощность излученного сигнала, его частоту, антенну и характеристики объекта (размер, отражение и т.д.).

2.Разрешение по дальности: это параметр определяет способность РРС различать объекты на малых расстояниях. Он измеряется в метрах и вычисляется путем измерения времени задержки между излучением и приемом отраженного сигнала.

3.Разрешение по азимуту: это параметр определяет способность РРС различать объекты в горизонтальной плоскости. Он измеряется в градусах и зависит от ширины диаграммы направленности антенны.

4.Разрешение по высоте: это параметр определяет способность РРС различать объекты по вертикальной оси. Он измеряется в метрах и зависит от ширины диаграммы направленности антенны в вертикальной плоскости.

5.Частота работы: это параметр, который определяет частоту излучаемых и принимаемых сигналов. Выбор частоты работы зависит от требуемой дальности обнаружения и разрешения по дальности.

Расчет данных параметров требует знания технических характеристик РРС, формул и моделей пропагации электромагнитных волн. Важно также учитывать потери и помехи, которые могут возникнуть на пути сигнала.

Основы расчета цифровых РРС прямой видимости сложны и требуют специализированных знаний в области радиолокации и электромагнитных волн. Они включают в себя множество факторов, которые нужно учитывать для обеспечения оптимальной работы РРС.

28. Структурные схемы станций цифровых РРС.

Структурная схема цифрового ствола

Широкополосный ствол РРЛ, предназначенный для передачи сигналов в цифровой форме, называют цифровым стволом. На рисунке 8.1а показана структурная схема оконечной станции ЦРРЛ, на рисунке 8.1б -структурная схема промежуточной станции, на рисунке 8.1в структурная схема устройства сопряжения УС.

На оконечной станции линейный цифровой сигнал ЛЦС в коде стыка (например, HDB-3) поступает на вход устройства сопряжения УС, задачей которого является преобразование ЛЦС к виду, удобному для передачи по РРЛ. В модуляторе МД производится модуляция сигнала промежуточной частоты по одному из параметров (частота, фаза, либо амплитуда и фаза).

Промодулированный сигнал ПЧ в передатчике ПД переносится в рабо чую область частот, усиливается и затем излучается антенной. Передатчики и приемники выполняют по таким же схемам, как и для аналоговых РРЛ. В обратном направлении сигнал, принятый антенной, усиливается и переносится на ПЧ в приемнике ПР. Затем с выхода демодулятора ДМ цифровой сигнал подается на устройство сопряжения, где формируется линейный цифровой сигнал.

Всостав промежуточной станции входят регенераторы Р, задачей которых является восстановление временных и амплитудных соотношений в цифровом сигнале. Благодаря этому исключается накопление шумов вдоль радиорелейной линии. Промежуточная станция может работать в режиме ретрансляции без регенерации сигналов. Очевидно, что в этом случае происходит явление накопления шумов.

Рассмотрим схему устройства сопряжения УС (рисунок 8.1 в). На вход УС поступает линейный цифровой сигнал ЛЦС по кабельной соединительной линии от аппаратуры систем передачи, например, ИКМ-120. В регенераторе Р1 ЛЦС восстанавливается и подается на преобразователь кода ПК1. В этом преобразователе линейный цифровой сигнал преобразуется в бинарный однополярный (как правило, положительной полярности). Кроме того, в ПК удаляется избыточная информация из ЛЦС, введенная в него для улучшения статистических свойств. Например, если ЛЦС поступает в коде HDB-3, то из него удаляются вставки типа 000V и B00V.

На выходе ПК1 формируется цифровой сигнал в коде NRZ, чем обеспечивается минимальная ширина полосы частот сигнала на выходе модулятора МД.

Скремблер СКР предназначен для улучшения статистических свойств цифрового сигнала. Дело в том, что при появлении в цифровом сигнале длинных серий нулей или единиц ухудшается работа канала тактовой синхронизации, что приводит к увеличению коэффициента ошибок. Кроме того, при наличии в ЦС регулярных последовательностей спектр сигнала на выходе передатчика сосредотачивается в узкой полосе частот, что ведет к росту перекрестных помех между стволами РРЛ.

Вскремблере цифровой сигнал складывается по модулю 2 с псевдослучайной последовательностью импульсов ПСП, формируемой в генераторе ПСП. В результате такой логической операции цифровой сигнал приобретает свойства почти случайного и, таким образом, упомянутые выше ситуации исключаются.

Регенератор Р2 устраняет искажения, внесенные элементами радиоствола. В дескремблере ДСК из цифрового сигнала удаляется ПСП. Преобразователь кода ПК2 формирует на своем выходе линейный цифровой сигнал в коде стыка.

Принципы работы регенератора и скремблера подробно рассмотрены в

[1,2].

Аналого-цифровой ствол

Вданном случае передача цифрового сигнала производится по стволу аналоговой РРЛ с ЧМ совместно с групповым сигналом. Например, в отечественной аппаратуре ОЦФ-2У цифровой сигнал со скоростью 2,048 Мбит/с передается на поднесущей частоте, расположенной выше спектра многоканального сигнала методом фазовой модуляции ОФМ.

Структурные схемы устройств совмещения аналогового и цифрового сигналов на передаче и на приеме приведены на рисунках 8.2а 8.2б.