639_Nosov_V.I._RRL_STSI._Mnogourovnevyj_kodek_

мультиплексная MS2 и регенерационная RS1 секции радиорелейной линии. Регенерационные секции радиорелейной линии начинаются и заканчиваются на всех пролетах. Мультиплексные секции радиорелейной линии начинаются и заканчиваются на ОРС и УРС, следовательно на ОРС и УРС обрабатывается весь заголовок SOH STM-1, включая AU указатель. На ПРС обрабатывается только заголовок регенерационной секции RSOH, а остальная часть заголовка проходит через эти станции транзитом.

RS1RS2RS3RS4RS5

MUX

Рисунок 1.4 - Мультиплексные и регенерационные секции РРЛ

При рассмотрении структурных схем станций РРЛ СЦИ в пособии используется терминология и обозначения принятые в аппаратуре фирмы NEC (Япония). Структурная схема оконечной радиорелейной станции ОРС1 (TS – Terminal Station) приведена на рисунке 1.5.

Узловая радиорелейная станция УРС4 (B-B TS – Back to Back Terminal Station) может быть представлена двумя ОРС и ее обобщенная структурная схема приведена на рисунке 1.6.

Структурная схема промежуточной радиорелейной станции ПРС2 (RRS – Regenerator Repeater Station) приведена на рисунке 1.7.

На всех структурных схемах радиорелейных станций приведен один рабочий ствол при использовании пространственно разнесенного приема.

MUX

Рисунок 1.6 – Структурная схема узловой станции

11

К другим стволам

Рисунок 1.7 Структурная схема промежуточной радиорелейной станции

13

На вход рабочего ствола РРЛ СЦИ по кабельной соединительной линии от MUX поступает линейный цифровой сигнал в коде CMI со скоростью 155,52 Мбит/с (STM-1). Поскольку на ОРС1 заканчивается мультиплексная секция кабельной соединительной линии (рис.1.4), то здесь производится обработка заголовка этой секции (модуль SOH MS1). В этом модуле, его подробная схема приведена на рисунке 1.8, осуществляется регенерация сигнала и преобразование линейного кода CMI в код NRZ (C/N преобр.), который и используется в аппаратуре радиорелейных станций как наиболее узкополосный из двоичных кодов.

Рисунок 1.8 – Структурная схема обработки секционного заголовка на приемной стороне

Далее в этом модуле осуществляется преобразование входного цифрового потока 155,52 Мбит/с в восемь параллельных потоков по 19,44 Мбит/с (S/P – serial/parallel), для того чтобы при дальнейшей обработке цифрового сигнала можно было использовать микросхемотехнику с невысоким быстродействием, но при этом количество комплектов оборудования при дальнейшей обработке увеличивается в восемь раз. Для обеспечения этих двух преобразований (C/N и S/P) необходима тактовая частота, которая выделяется из входного сигнала.

После этого начинается непосредственно обработка секционного заголовка, которая заключается в выделении и соответствующей обработке байт секционного заголовка. Для определения местоположения байт заголовка в стуктуре синхронного транспортного модуля необходимо определить начало его цикла, т.е. осуществить синхронизацию начала цикла генераторного оборудования приема под начало цикла принимаемого сигнала. Для этого используется приемник циклового синхросигнала Пр.ЦС.

После того как определено начало цикла, производится контроль ошибочно принятых бит по коду BIP-8 (BIP-8 детектор), для чего рассчитываются битовые суммы по всем байтам текущего цикла и сравниваются с битовыми суммами записанными на передающем конце в байт

14

В1 следующего цикла. При совпадении указанных сумм фиксируется отсутствие ошибочных блоков бит, в противном случае количество не совпадающих сумм (от одной до восьми) определяет количество ошибочных блоков бит.

Далее сигнал обрабатывается в дескремблере, где из приходящего сигнала удаляется псевдослучайная последовательность ПСП, введенная на передающей стороне в скремблере. ПСП на передающей стороне вводится для того, чтобы исключить появление в передаваемом цифровом сигнале длинных последовательностей «0» и «1». Наличие таких последовательностей приводит к отсутствию в такие моменты времени информации о тактовой частоте, что ухудшает работу выделителя тактовой частоты и увеличивает коэффициент ошибок. Поскольку введенная ПСП выполнила свою функцию (тактовая частота выделена из сигнала на входе модуля), ее можно удалить из сигнала.

После удаления ПСП из сигнала производится контроль ошибок по коду BIP-24 (BIP-24 детектор), для чего рассчитываются 24 битовые суммы по всем тройкам байт (кроме байт заголовка регенерационной секции RSOH) текущего цикла и сравниваются с битовыми суммами записанными на передающем конце в байты В2 следующего цикла. При совпадении указанных сумм фиксируется отсутствие ошибочных блоков бит, в противном случае количество не совпадающих сумм (от одной до двадцати четырех) определяет количество ошибочных блоков бит.

Здесь же производится выделение байт заголовка (SOH выделение), используемых для организации служебных каналов : Е1, Е2, – каналы служебной связи на мультиплексных и регенерационных секциях; D1,…, D12 – каналы для системы управления. С выхода модуля SOH выделенные сигналы поступают на интерфейс секционного заголовка (SOH INTF) (рисунок 1.5), откуда подаются на соответствующее оборудование или проходят транзитом.

С выхода дескремблера цифровой сигнал восьмью потоками поступает на модуль обработки AU– указателя (PTR), где устраняется расхождение частот (фаз) между тактовыми частотами входного сигнала и местного генератора (reference clock). Изменение тактовой частоты принимаемого сигнала происходит при прохождении сигнала через мультиплексную секцию (несколько регенерационных секций) из-за изменения времени распространения сигналов на пролетах (изменяется память канала) и обработки сигнала в регенераторах. Сглаживание изменений тактовой частоты сигнала производится в устройстве эластичной памяти, при этом может изменяться значение AU– указателя.

После обработки AU– указателя сигналы поступают на модуль SOH MS2, где начинается мультиплексная секция радиорелейной линии. В этом модуле осуществляются генерация кодов BIP-8 и BIP-24 и введение (мультиплексирование) байт заголовка SOH.

После обработки в модуле SOH MS2 сигналы поступают на модуль резервирования стволов (рисунок 1.9), работой которого управляет устройство управления резервированием (УУР).

15

Рисунок 1.9 – Структурная схема резервирования стволов

В ЦРРЛ используется поучастковая система резервирования стволов и при работе в диапазонах 4,5,6 ГГц, где используются двухчастотные планы, организуется 8 дуплексных стволов (или 16 дуплексных стволов при использовании поляризационного уплотнения). Поучастковая система резервирования при этом обозначается как N+K, где N – количество рабочих стволов, K - количество резервных, например, 2(3+1), 6+2, 7+1, 14+2 и т.п. По этой причине переключение рабочих стволов на резервный ствол в основной полосе (base band), т.е. по цифровому сигналу, осуществляется на оконечных и узловых станциях.

На приемной стороне участка резервирования устройство управления резервированием контролирует работоспособность и количественные характеристики качества работы рабочих и резервного (резервных) стволов. При ухудшении качества работы одного из рабочих стволов (из-за замираний сигналов на пролетах, увеличения уровня внутренних или внешних шумов и помех, из-за отказа оборудования) и работоспособном резервном стволе, приемная часть УУР принимает решение о переключении данного рабочего ствола на резервный ствол.

Как правило, в системе резервирования используется система приоритетов при предоставлении одному из рабочих стволов, находящемуся в аварийном состоянии, исправного резервного ствола. Возможные аварийные ситуации в стволах и их приоритеты:

1.Пропадание сигнала на входе приемника (LOS - Loss Of Signal).

2.Потеря циклового синхронизма (LOF - Loss Of Frame).

3.Превышение порога по коэффициенту ошибок (SD – Signal Degrade),

порог КОШ = 10-6.

Схема управления резервированием определяет приоритет передаваемой информации и приоритет аварийного состояния рабочих стволов. Самый низкий приоритет передаваемой информации в резервном стволе, когда он, при отсутствии необходимости резервирования рабочих стволов, используется для передачи полезной информации. По служебному каналу приемная часть УУР передает команду на передающую сторону участка резервирования.

16

На передающей стороне участка резервирования передающая часть УУР посылает команду на соответствующий переключатель ППд (рисунок 1.9) и информационный сигнал с этого момента передается параллельно по рабочему и резервному стволам. На приемной стороне вначале производится выравнивание времени распространения сигналов по рабочему и резервному стволам, чтобы исключить эффект проскальзывания сигналов. Время распространения сигналов в рабочем и резервном стволах отличается из-за того, что частоты рабочих и резервных стволов разные и различное расположение приемно-передающего оборудования этих стволов в стойках на станциях участка резервирования.

Из-за перечисленных факторов время распространения сигнала в резервном стволе всегда больше времени распространения сигналов в рабочих стволах. Для каждой пары рабочего и резервного стволов в синхронном переключателе (Synchronous Switch) вначале осуществляется статическое выравнивание с помощью регулируемой линии задержки, а затем динамическое выравнивание с помощью петли ФАПЧ. Только после выравнивания времени распространения сигналов в рабочем и резервном стволах производится безобрывное переключение выхода с помощью ключа ППр с рабочего ствола на резервный ствол. После восстановления работоспособности рабочего ствола восстанавливается исходная коммутация и освобождается резервный ствол.

После модуля резервирования стволов сигнал STM-1 восьмью потоками суммарной скоростью 155520 Кбит/с поступает на многоуровневый кодер, в котором: к входному цифровому потоку прибавляется дополнительный заголовок радио цикла (RFCOH – Radio Frame Complementary Overhead);

производится скремблирование; осуществляется избыточное кодирование (FEC

– Forward Error Correction); производится размещение полученных цифровых потоков на фазоамплитудной плоскости сигнала модулятора (рисунок 1.10)

[5,6].

Впреобразователе скорости 1 осуществляется увеличение суммарной скорости восьми цифровых потоков на 4,24 Мбит/с за счет того, что тактовая частота считывания из буферной памяти превышает тактовую частоту записи информации в эту память. В результате такого преобразования в выходных потоках образуются тактовые интервалы свободные от информационных символов.

Вмультиплексоре дополнительного заголовка радиоцикла (рисунок 1.10, 1.11) в свободные тактовые интервалы вставляются информационные символы служебных сигналов.

Основные из этих служебных сигналов: цифровой поток 2 Мбит/с (WS – Way Side), доступный на каждой станции; служебные каналы (DSC – Data Service Channel) для связи передающей и приемной сторон блока управления резервированием и для сбора информации о состоянии оборудования станций системой теленаблюдений; канал для автоматической регулировки мощности передатчика при появлении замираний сигнала на приемной стороне (ATPC –

17

потоков (для 64 КАМ) суммарной скоростью около 170 Мбит/с поступают на модуль предкоррекции ошибок и размещения. Свободные тактовые интервалы, полученные на выходе преобразователя скорости 2, присутствуют только в первом в соотношении 3/4 (три информационных символа из четырех) и втором

всоотношении 11/12 цифровых потоках из шести.

Вмодуле предкоррекции ошибок свободные биты в первом цифровом потоке заполняются с использованием сверточного кодирования. При сверточном кодировании очередная передаваемая кодовая комбинация зависит не только от очередного поступающего на вход кодера блока информационных символов, но и от символов поступивших ранее. Длина элементарного блока k

информационных символов бывает обычно небольшой. Число n символов, поступающих на выход кодера в ответ на каждый входной блок из k символов, и определяет скорость кода R = k / n . В рассматриваемом случае используются коды с k = 3 , n = 4 (R=3/4). Во втором цифровом потоке k = 11 , n = 12 (R = 11/12) избыточный бит используется для проверки на четность одиннадцати разрядной кодовой комбинации.

Операция размещения (mapping) полученных цифровых потоков на фазоамплитудной плоскости (constellation – созвездие) сигнала модулятора заключается в том, что соседние точки на созвездии определяются первым из шести потоков, который имеет наибольшую защиту (3/4) и может обнаруживать и исправлять одиночные ошибки. Это определяется тем, что изза действия шумов и помех наиболее вероятным будет переход данной принятой точки созвездия на соседние точки. Размещение также предполагает, что второй поток с соотношением 11/12 определяет на созвездии точки по диагонали. Остальные четыре потока из шести не имеют избыточных бит и определяют все остальные точки на созвездии в соответствии с увеличением расстояния между ними.

В результате проведенных преобразований сигнала на выходе многоуровневого кодера формируются шесть потоков (рисунок 1.10), из них три потока для синфазной (Phase) составляющей Р1,Р2,Р3 и три потока для квадратурной (Quadrature) составляющей Q1,Q2,Q3, которые и определяют расположение точек на созвездии. Необходимо отметить, что количество цифровых потоков на выходе многоуровневого кодера определяется позиционностью квадратурной амплитудной модуляции М-КАМ. В рассматриваемом случае используется 64 КАМ.

С выхода многоуровневого кодера сигнал поступает на КАМ модулятор (рисунок 1.12). В цифроаналоговом преобразователе каждый из трех двоичных потоков преобразуется в многоуровневый сигнал (в рассматриваемом случае в восьмиуровневый 23 = 8).

В фильтре нижних частот производится ограничение полосы

где ПN = FT/2 – полоса Найквиста; = {0,1} – коэффициент (roll off), определяющий степень сужения полосы (зависит от фирмы производителя оборудования).

Р1

Р2 ЦАП ФНЧ СМ

Р3

ПФ УПЧ

/2

Ген.

Рисунок 1.12 – Структурная схема КАМ модулятора

В смесителях осуществляется амплитудная и фазовая модуляция по каждой из составляющих, после сложения которых получается сигнал 64 КАМ с промежуточной частотой 70 или 140 МГц. Далее в полосовом фильтре отфильтровываются побочные продукты, которые появляются в смесителях и, наконец, с помощью УПЧ устанавливается необходимый уровень на выходе модулятора.

С выхода модулятора сигнал промежуточной частоты промодулированный по амплитуде и фазе поступает на передающее устройство (Пд) (рис. 1.5 и 1.13). В передающем устройстве осуществляется преобразование сигнала промежуточной частоты в сигнал СВЧ, выделение верхней или нижней боковой в фильтре боковой полосы (ФБП) и усиление его мощности до 5…10 Вт в диапазонах 4,5,6 ГГц. Существенным отличием передатчика М-КАМ сигнала от передатчиков ЧМ и М-ОФМ сигналов является то, что в нем необходимо иметь высокую линейность амплитудной характеристики, так как в изменении амплитуды сигнала заложена информация. Высокая линейность амплитудной характеристики достигается использованием линеаризатора амплитудной характеристики (рисунок 1.13,а) и смещением рабочей точки усилителя мощности на линейный участок (смещение достигает 7 дБ, рисунок 1.13,б). Принцип работы линеаризатора основан на предискажении входного сигнала, в котором с помощью регулировок амплитуды и фазы формируется третья гармоника сигнала, амплитуда которой равна амплитуде третьей гармоники на выходе усилителя мощности, а фазы этих двух сигналов (на выходе линеаризатора U3Л и усилителя мощности U3 ) противоположны рисунок 1.13,в.

20