639_Nosov_V.I._RRL_STSI._Mnogourovnevyj_kodek_

После фильтров нижних частот многоуровневые сигналы поступают на амплитудные модуляторы синфазного Р и квадратурного Q каналов модулируемого сигнала. Из-за действия ФНЧ фронты импульсов в многоуровневом сигнале получаются сглаженными рисунок 3.14 эпюры а и б.

Модулируемым сигналом является сигнал промежуточной частоты 70 или 140 МГц, которые является стандартными для радиорелейных линий.

Генератор вырабатывает сигнал промежуточной частоты и выдает их на

3.14.

Эти сигналы с двумя состояниями фазы каждый подаются на двухпозиционные фазовые модуляторы синфазного 2-ФМР и квадратурного 2- ФМQ каналов. Двухпозиционная фазовая модуляция рисунок 3.14 в синфазном (эпюра ж) и квадратурном (эпюра з) каналах осуществляется первыми цифровыми потоками Р1 в канале Р и Q1 в канале Q. Как следует из таблицы 3.3 (64 КАМ) смена символов 0 и 1 в потоке Р1 (Q1) приводит к смене знака в многоуровневом сигнале. Следовательно, смена знака в синфазном и квадратурном каналах в КАМ модуляторе передается скачком фазы 1800 на выходе двухпозиционных фазовых модуляторов рисунок 3.14 эпюры Р1, Q1 ,

ж, з.

С выходов двухпозиционных фазовых модуляторов сигналы в каналах Р и Q поступают на входы амплитудных модуляторов АМР и АМQ , на вторые входы которых поступают восьмиуровневые сигналы с выходов цифроаналоговых преобразователей соответствующих каналов через фильтры нижних частот рисунок 3.14 эпюры а, б, ж, з. Необходимо отметить, что для обеспечения синфазности амплитудной и фазовой модуляции на входе фазовых модуляторов осуществляется задержка на время обработки сигнала в ЦАП.

В результате амплитудной модуляции на выходе каждого амплитудного модулятора получается амплитудно-фазовая модуляция рисунок 3.14 эпюры и, к. Амплитудно-модулированный сигнал имеет два значения амплитуды 1,3, а изменение знака амплитуды модулированного сигнала ±1,±3 передается скачком фазы сигнала промежуточной частоты на 180 градусов.

После сложения двух квадратурных сигналов с амплитудно-фазовой модуляцией получится сигнал 16 позиционной квадратурной амплитудной модуляции. Полоса модулированного сигнала согласно (3.18) и рисунка 3.15

Необходимо отметить, что после амплитудно-фазового модулятора сигнал в зависимости от состояния двух цифровых потоков в текущем символе Р1Р2 (Q1Q2) рисунок 3.14 эпюры Р1Р2, Q1Q2 будет иметь одно состояние амплитуды по синфазной и одно по квадратурной оси рисунок 3.5б в соответствии с алгоритмом работы ЦАП таблица 3.2. Для рассматриваемых случаев это эпюра и в канале Р и эпюра к в канале Q рисунок 3.14. После

81

суммирования сигналов получились сигналы с амплитудами и фазами эпюра л рисунок 3.14, что соответствует векторам, концы которых расположены в 1, 11, 12, 13 сигнальных точках на фазово-амплитудной плоскости модулированного сигнала рисунок 3.5б.

После фильтрации помех, образующихся при осуществлении амплитудной и фазовой модуляции в синфазном и квадратурном каналах, в полосовом фильтре сигнал 64 КАМ промежуточной частоты поступает на вход передатчика.

Контрольные вопросы

1.Как определяется полоса модулированного сигнала при многопозиционной модуляции

2.Поясните алгоритм работы АЦП и изобразите точки на фазово-амплитудной плоскости при 4-ОФМ

3.Поясните алгоритм работы АЦП и изобразите точки на фазово-амплитудной плоскости при 8-ОФМ

4.Поясните алгоритм работы АЦП и изобразите точки на фазово-амплитудной плоскости при 16-КАМ

5.Поясните алгоритм работы АЦП и изобразите точки на фазово-амплитудной плоскости при 32-КАМ

6.Поясните алгоритм работы АЦП и изобразите точки на фазово-амплитудной плоскости при 64-КАМ

7.Поясните алгоритм работы АЦП и изобразите точки на фазово-амплитудной плоскости при 128-КАМ

8.Поясните размещение цифровых потоков на фазово-амплитудной плоскости при 16-КАМ

9.Поясните размещение цифровых потоков на фазово-амплитудной плоскости при 32-КАМ

10.Поясните размещение цифровых потоков на фазово-амплитудной плоскости при 64-КАМ

11.Поясните размещение цифровых потоков на фазово-амплитудной плоскости при 128-КАМ

12.Поясните принцип работы многопозиционного КАМ модулятора

13.Поясните назначение фильтра Найквиста в КАМ модуляторе

82

Список литературы

1.Беллами Дж. Цифровая телефония: Пер. с англ. – М.: Радио и связь, 1986. – 544 с.

2.Системы радиосвязи: Учебник для вузов / Н.И. Калашников, Э.И. Крупицкий, И.Л. Дороднов, В.И. Носов; Под ред. Н.И. Калашникова. М.: Радио и связь, 1988. – 352 с.

3.Справочник по радиорелейной связи. Под ред. С.В. Бородича. – М.: Радио и связь, 1981. – 416 с.

4.Носов В.И. Основы построения радиорелейных линий синхронной цифровой иерархии. Учебное пособие. УМО по специальности связь. – Новосибирск.:

СибГУТИ, 1999. – 98 с.

5.SDH Digital Microwave Radio System. System Handbook, vol. 1,2. – NEC, Japan. 1995.

6.SDH Digital Microwave Radio System. Instruction Manual, vol. 1,2,3,4,5. – NEC, Japan. 1995.

83

4 АДАПТИВНЫЙ ЧАСТОТНЫЙ ЭКВАЛАЙЗЕР

С выхода приемника сигнал промежуточной частоты с 64 КАМ поступает на вход адаптивного частотного эквалайзера.

Адаптивный частотной эквалайзер предназначен для выравнивания ам- плитудно-частотной характеристики тракта передачи, которая искажается в результате многолучевого распространения сигнала на пролете радиорелейной линии.

4.1 Селективные замирания.

Характеристики цифровых радиорелейных линий прямой видимости могут быть серьезно ухудшены селективными замираниями из-за амплитудных и фазовых искажений в полосе сигнала. Эти многолучевые (или селективные) замирания могут появиться в результате отражений от поверхности или аномалий в атмосфере, например, большого градиента в атмосферном волноводе.

При неизменной во времени горизонтально расслоенной атмосфере вертикальный градиент преломления в атмосфере вызывает появление нескольких путей распространения сигнала между приемником и передатчиком на линии прямой видимости, как показано на рисунке 4.1 а. На рисунке 4.1 б представлен импульсный отклик радиолинии при многолучевом распространении, представленном на рисунке 4.1 а. Этот импульсный отклик при многолучевом распространении показывает, что приемник примет несколько импульсов на каждый переданный импульс. На рисунках представлен лишь упрощенный случай двух лучей.

Если обозначить через относительное время задержки между двумя путями распространения радиоволн, представленными на рисунке 4.1 а, то относительная фаза между двумя сигналами будет равна

(например, фазовый сдвиг на 1800 при отражении от земной поверхности).

Из (4.1) следует, что относительная фаза между двумя сигналами является функцией частоты f. Амплитуда и фаза принятого сигнала изменяются с частотой, что показывает передаточная функция радиолинии, представленная

84

на рисунке 4.1 в. Такое изменение передаточной функции радиолинии в зависимости от частоты называется селективным замиранием.

Отражающий слой

r2 , 2

а

(t)

t

б

|H( )|

(1+r)

(1-r)

в

Рисунок 4.1 Двух лучевая модель: а–двух лучевое распространение; б–импульсный отклик двух лучевого канала; в–амплитудно-частотная характеристика двух лучевого канала.

85

На рисунке 4.1 а представлена двух лучевая модель распространения радиоволн на пролете. Передаточная функция тракта распространения, включающего прямой луч с коэффициентом передачи r1 и временем распространения 1 и отраженный от слоистой неоднородности тропосферы луч с коэффициентом передачи r 2 и временем распространения 2.

гут возникать изменения сигнала. При сложении лучей, когда они приходят в приемную антенну в фазе (2n 1) , амплитуда принятого сигнала максимальна и равна (1 + r). Когда лучи приходят в приемную антенну в противофазе 2n , тогда амплитуда сигнала минимальна из-за вычитания лучей и равна (1 - r). Так как величина в (4.3) изменяется из-за рефракции радиоволн и из-за изменения местоположения отражающего слоя, то и моменты появления замираний сигнала будут изменять свое местоположение на оси частот.

Влияние многолучевого замирания на цифровую радиолинию можно кратко описать следующим образом:

уменьшается отношение сигнал/шум и, следовательно, увеличивается вероятность ошибки,

уменьшается отношение сигнал/помеха и, следовательно, увеличивается вероятность ошибки,

искажается форма импульса, увеличивая межсимвольную интерференцию и вероятность ошибки, увеличиваются взаимные помехи между ортогональными несущими,

потоками I и Q и, следовательно, увеличивается вероятность ошибки.

86

Ясно, что дисперсное многолучевое замирание может серьезно ухудшить характеристики и вызвать нарушения и перерывы связи на цифровой радиорелейной линии по нескольким причинам.

4.2 Виды селективных замираний и способы их компенсации.

При настройке приемопередающей аппаратуры амплитудно-частотная характеристика ее на промежуточной частоте должна иметь неравномерность в полосе пропускания не более К 1дБ рисунок 4.2 а. Из-за многолучевого распространения радиоволн при сложении или вычитании напряженностей полей прямого и отраженного от неоднородности тропосферы лучей неравномерность АЧХ тракта (ствола) резко возрастает и качество передачи информации по стволу резко ухудшается.

Для того чтобы не допустить резкого ухудшения качества передачи информации по стволу необходимо производить компенсацию замираний в стволе, т.е. доводить неравномерность АЧХ до нормы.

Из рисунка 4.1 в следует, что в полосе ствола могут возникать глубокие селективные замирания, если в полосе ствола находятся частоты, для которых выполняется условие ;3 ;..., 2n 1 . Такие селективные замирания в

стволе получили название квадратичных рис.4.2 б. Из-за изменения разности хода лучей происходит изменение глубины провала , которая может достигать 35 дБ, ширины полосы частот провала f , минимальная величина которой составляет для 99,9% времени 300 кГц, и частоты провала f .

Из рисунка 4.1 в следует также, что если в n стволе в какой то момент времени наблюдается квадратичное селективное замирание, то в соседних с ним стволах (n-1 и n+1) будут наблюдаться линейные селективные замирания рисунок 4.2 в. Глубина таких селективных замираний может достигать 15 дБ в соседних n-1 и n+1 стволах и будет уменьшаться в n-2 и n+2 стволах. Кроме того, в зависимости от местоположения ствола будет изменяться знак наклона селективного линейного замирания, т.е. в стволах n-1 и n+1 этот наклон будет разного знака рисунок 4.2 в.

Из рассмотрения причин возникновения селективных замираний в стволе следует, что в одном стволе могут появиться либо только квадратичные замирания, либо только линейные замирания. Одновременное появление квадратичных и линейных селективных замираний в стволе не возможно.

По этой причине структурная схема адаптивного частотного эквалайзера, компенсирующего квадратичные и линейные искажения амплитудно-частотной характеристики тракта из-за селективных замираний, имеет в своем составе эквалайзер квадратичных искажений амплитуды (ЭКИА) и эквалайзер линейных искажений амплитуды (ЭЛИА) рисунок 4.3. Для управления работой этих эквалайзеров в цепи обратной связи устанавливается детектор искажений АЧХ, который определяет вид селективных замираний, параметры этих замираний и на этой основе вырабатывает управляющие сигналы, позволяющие

87

компенсировать возникающие искажения неравномерности АЧХ тракта, т.е. доводить эту неравномерность до нормы 1дБ .

K(f)

K

а

K(f)

б

K(f)

K

в

Рисунок 4.2 Амплитудно-частотная характеристика тракта промежуточной частоты: а–при отсутствии искажений; б– при квадратичных искажениях амплитуды; в–при линейных искажениях амплитуды.

88

Рассмотрим принцип работы детектора искажений АЧХ, структурная схема которого приведена на рисунке 4.4. С помощью полосовых фильтров ПФ1-ПФ2 весь спектр анализируемого сигнала разбивается на N полос шириной порядка 300 кГц, чтобы зарегистрировать все квадратичные селективные замирания, минимальная полоса которых составляет 300 кГц рисунок 4.5. При полосе ствола 28МГц необходимо примерно 94 таких полосовых фильтра.

Поскольку на выходе полосового фильтра получается гармонический сигнал, а анализировать необходимо амплитуды сигналов в рассматриваемых полосах частот, то на выходах полосовых фильтров устанавливаются амплитудные детекторы АД1 - АДN. Полученные значения амплитуд сигнала в каждой из 94 полос подаются на устройство обработки, где эти значения амплитуд сравниваются с их номинальными значениями в этой точке тракта. Полученные значения отклонений, значений амплитуд от номинальных

устройстве, в котором определяется величина провала и частота, на которой этот провал наблюдается. По глубине провала определяется вид селективного

89

замирания и его параметры, на основе которых и вырабатываются управляющие сигналы для линейного и квадратичного эквалайзеров искажений АЧХ.

Рисунок 4.4 Структурная схема детектора искажений

K(f)

f

f

fПЧ

Рисунок 4.5 Разделение спектра сигнала узкополосными фильтрами.

Определение максимального значения i производится стандартной программой по «ранжированию» значений отклонений принятого сигнала от

Если в анализаторе искажений АЧХ зафиксировано квадратичное селективное замирание, то определяются его параметры глубина провала , час-

90