4. Архитектура и частотный план рч блоков
4.1 Нормативные документы
Энергетический план (ЭП) устройства:
+Как правило, ЭП полностью описывают требования, приведенные в стандарте на ССПО
+Это укрупненная структура устройства с приведением основных уровней сигналов на его входах и выходах
+При дискретизации (аналого-цифровом преобразовании) значений сигнала приводится количество уровней дискретизации и шаг дискретизации
+На ЭП следует привести, если это необходимо для функционирования приемопередатчика, точность, с которой должны быть произведены измерения уровней сигналов
+На ЭП следует привести пределы, шаги и точность изменения величин уровней сигналов
Архитектура РЧ устройства
+Определяет основные принципы преобразования сигнала в тракта
+Пример архитектуры: РЧ тракт с прямым преобразованием сигнала
+Пример архитектуры: Передатчик с петлей трансляции сигнала
Пример архитектуры: блок усиления мощности передатчика
Пример архитектуры: квадратурный демодулятор
Выбор архитектуры РЧ блока и соответствующих частот внутренних сигналов должен производиться так, чтобы:
+использовалось наименьшее количество компонентов
+выполнялись все требования стандарта
+достигалась минимальная стоимость изделия
+достигалось низкое потребления мощности от источников питания
Частотный план приемопередатчика:
+это его предельно упрощенная структурная схема
+при необходимости, размещаются устройства фильтрации.
+На плане приводятся номиналы генерируемых и преобразуемых частот
+на которой обязательно показаны устройства генерирования и преобразования сигналов - смесители, генераторы, модуляторы
Факторы, учитываемые при разработке частотного плана:
+требований к подавлению сигналов на частотах внеполосного приема;
+наличия промышленных фильтров на необходимые частоты, прежде всего ПЧ
+требования стандарта - полосы рабочих частот на входе приемника и выходе +передатчика; номиналов канальных частот, вида модуляции и т.п.;
+требований к подавлению внеполосных излучений на выходе передатчика, определяемых стандартом
+сложившейся практики построения структур приемопередатчиков
наличия синтезаторов частот, обладающих необходимыми параметрами
При определении комбинационных составляющих на выходе смесителя для неперестраиваемого гетеродина без учета полосы пропускания полосового фильтра апертура представляет собой:
Линию на номограмме
+Точку на номограмме
Область на номограмме, ограниченную прямоугольником
Трехмерную область, ограниченную рядом прямоугольников
Комбинационные составляющие КС в РЧ блоке:
+Образуются на выходе смесителей наряду с полезными сигналами
+В РЧ трактах образуется целый ряд комбинационных составляющих
+На выходе смесителя формируются ряд комбинационных составляющих с частотами fint = ±m fрч ±n fгет
+КС являются паразитными, мешающими
При определении комбинационных составляющих на выходе смесителя и учете диапазона перестройки гетеродина и реальной полосы пропускания полосового фильтра апертура представляет собой:
+Трехмерную область, ограниченную рядом прямоугольников
Точку на номограмме
Область на номограмме, ограниченную прямоугольником
Линию на номограмме
При определении комбинационных составляющих на выходе смесителя для перестраиваемого гетеродина без учета полосы пропускания полосового фильтра апертура представляет собой:
+Область на номограмме, ограниченную прямоугольником
Трехмерную область, ограниченную рядом прямоугольников
Линию на номограмме
Точку на номограмме
Уровень комбинационной составляющей на выходе РЧ узла:
+Зависит от типа используемого активного элемента
+Варианта схемотехнической реализации узла
+Зависит только от типа РЧ узла
+Зависит от энергетического режима используемого активного элемента
Для исключения возникновения возможных комбинационных составляющих на выходе РЧ узла:
Необходимо использовать высокостабильный опорный генератор
Необходимо использовать в РЧ узлах только пассивные компоненты
+Следует производить выбор таких значений частот гетеродинов и ПЧ при которых обеспечивается подавление нежелательных компонент до приемлемого уровня
+Необходима тщательная проработка частотного плана устройства
Системный опорный сигнал
+Системный опорный сигнал получают от опорного генератора
+Частота опорного генератора стабилизирована кварцевым резонатором
+Нежелательные побочные составляющие в опорном сигнале, возникающие из-за нелинейности узлов, не должны падать в рабочие полосы РЧ или ПЧ каскадов
+Системный опорный сигнал синхронизирует все синтезаторы частот РЧ блока и бейсбенд тракт
Выбор номинала основной системный опорный частоты
+В современных многостандартных устройствах требуется тактовая совместимость с различными другими стандартами подвижной связи
+От основного системного опорного сигнала должно производится получение всех необходимых сигналов достаточно простым и гибким образом, при малой потребляемой мощности, наименьшем количестве микросхем.
+Должна быть возможность простого получения необходимых тактовых частот от опорной частоты (чиповой скорости CDMA систем) путем простого деления
+При выборе номиналов этих частот кратными разносу канальных частот можно избежать применения РЧ синтезатора частот с дробным коэффициентом деления
Для надлежащего выбора номинала системной опорной частоты должны быть приняты во внимание следующие требования:
+Частота опорного сигнала должна быть кратна частотам сравнения фазовых детекторов в используемых СЧ
+Тактовая частота должна быть достаточно низкой, чтобы уменьшить потребляемую мощность устройств обработки тактирующих последовательностей: генераторов, делителей и умножителей частоты
+Гармоники опорной частоты не должны попадать в полосы пропускания трактов ПЧ приема или передачи
+Необходимые тактовые частоты должна получаться путем простого деления опорной частоты
На выбор номиналов промежуточных частот РЧ блока влияют:
+Более низкие цены на ПЧ фильтры массового выпуска
+Общая архитектура отдельных трактов РЧ блока
+Сложившаяся практика выбора номиналов промежуточных частот, используемых в приемопередатчиках различных систем связи
+Выбор общего частотного плана РЧ блока
Выходная мощность РЧ блока
На этапе проектирования РЧ блока необходимо:
+минимизировать диапазон перестройки ГУН
+минимизировать количество используемых дорогих фильтров
+минимизировать потребляемую РЧ блоком мощность, тщательно разрабатывая режимы уменьшения энергопотребления
+тщательно рассчитать наличие и величины нежелательных комбинационных составляющих на выходах смесителей
+минимизировать количество используемых в РЧ блоке синтезаторов частоты
.Функционально законченный входной РЧ блок:
Антенна и устройства ее подключения к трактам приема и передачи
+Преобразовывает входной сигнал к формату, который может быть преобразован в цифровую область
+Часть системы, которая производит обработку высокочастотных входных сигналов на входе антенны
+Часть приемопередатчика, расположенная между антенной и цифровым информационным трактом
Функционально законченный РЧ блок выполняет основные задачи:
+Выбор рабочего канала;
+Модуляция и демодуляция.
+Преобразование по частоте;
+Фильтрация сигналов;
+Усиление РЧ сигнала;
Потери РЧ сигнала при распространении в эфире
+Определяют уменьшается уровень сигнала, принимаемого МС При удалении от БС
+Величина этих потерь зависит от рабочей частоты и может быть описана различными зависимостями.
+Хотя эти модели отличаются по их методологиям, во всех параметром входит расстояние между передатчиком и приемником.
+Имеются много моделей предсказания, которые используются, чтобы предсказать потери на трассе.
+Наиболее часто употребляемыми является три модели: свободное пространство, модель Ли, и модель Хата
Увеличение скорости передачи каналов связи в существующих стандартах за счет использования одним абонентом не одного таймслота, а нескольких:
Примером такой технологии является GPS
+Примером такой технологии является GPRS
Примером такой технологии является EDGE
Примером такой технологии является RDS
Увеличение скорости передачи каналов связи в существующих стандартах за счет внедрения новых прогрессивных, более высокоскоростных видов модуляции:
+Примером такой технологии является HSDPA
Примером такой технологии является UMTS
Примером такой технологии является GSM
+Примером такой технологии является EDGE
Симметрирующие устройства СУ - Балуны:
Предназначены для уменьшения нагрузки усилителя мощности на блок питания
Предназначены для подключения антенны к трактам приема и передачи
+Предназначены для преобразования между балансным и небалансным режимами работы (входами) различных устройств и компонентов
+В качестве СУ может быть использован РЧ трансформатор
Двухдиапазонные сети подвижной связи:
+Может быть повторно использована уже имеющаяся инфраструктура площадок BSC и BTS, что снижает расходы на внедрение и, позднее, - на обслуживание
Одним из главных преимуществ является экономия средств оператора, так как один BSC способен одновременно поддерживать несколько систем.
+Кроме того, повышается качество связи, т.к. трафик выравнивается, а интерференция уменьшается
+Основным преимуществом является увеличение емкости
На рисунке представлено:
+Энергетический план РЧ блока приемопередатчика
+Укрупненная структура устройства с приведением основных уровней сигналов на его входах и выходах
+Основные принципы преобразования сигнала в трактах прима и передачи
+Частотный план РЧ блока приемопередатчика
На рисунке изображено: (рисунок отсутствует) (1,2,3,4) (3) (1,2) (2,4) (1,3) (1,2,3) (-) ???
Временная маска сигнала
Спектральная маска сигнала
Форма огибающей используемых РЧ посылок (пакетов)
Вид допустимых искажений спектра сигнала
Стандартом GSM определены информационные пакеты:
+Холостой пакет
+Пакет коррекции частоты
+Нормальный пакет
+Пакет синхронизации
+Пакет доступа
Увеличение скорости передачи каналов связи в существующих стандартах:
+Происходит за счет внедрения новых более высокоскоростных видов модуляции
+Происходит за счет передачи за символ большего количества информационных битов
+Выделение одному абоненту для использования большего количества таймслотов
Используется при революционном переходе существующих систем связи к более скоростным технологиям
+Используется при эволюционном переходе существующих систем связи к более скоростным технологиям
В многодиапазонных РЧ блоках в качестве устройств разделения трактов используются: (5)(-)
Несколько антенн
Многодиапазонные входные РЧ модули
Дуплексные фильтры
Дуплексеры
Диплексеры
При использовании архитектуры с прямой модуляцией возникает ряд паразитных эффектов:
Затягивание ГУН по входу
Затягивание частоты ГУН
Паразитное просачивание сигнала несущей от РЧ ГУН на выход передатчика
Управление частотой ГУН синтезатором частот
Смещение частоты ГУН