Оборудование радиорелейных линий синхронной цифровой иерархии

На вход рабочего ствола РРЛ SDH по кабельной соединительной линии от MUX поступает линейный цифровой сигнал в коде CMI со скоростью 155.52 Мбит/с (рисунок 10.1).

Рисунок 10.1 – Структурная схема ОРС

 

Поскольку на ОРС заканчивается мультиплексорная секция кабельной соединительной линии, то здесь производится обработка заголовка этой секции (модуль SOH MS1).

Рисунок 10.2 – Структурная схема обработки секционного заголовка

 

В этом модуле (рисунок 10.2) осуществляется преобразование сигнала из линейного кода CMI в код NRZ (С/N преобр.). Далее в этом модуле осуществляется преобразование входного цифрового потока 155, 52 Мбит/с в восемь параллельных потоков по 19, 44 Мбит/с (S/Р), 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 (С/N и S/Р) 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 структуре 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 ВIР-8 (ВIР-8 детектор), для чего рассчитыва­ются битовые суммы по всем байтам текущего цикла и сравниваются с бито­выми суммами, записанными на передающем конце в байт 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 В1Р-24 (ВIР-24 д етектор), для чего рассчитываются 24 битовые суммы по всем тройкам байт (кроме байт заголовка регенерационной секции RSОН) 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 (SОН 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 SОН выделенные сигналы поступают на интерфейс секционного заголовка (SОН INTF), откуда подаются на соответствующее оборудование или проходят транзитом.

С выхода дескремблера цифровой сигнал восемью потоками поступает на модуль обработки AU— указателя (РТR), где устраняется расхождение частот (фаз) между тактовыми частотами входного сигнала и местного генератора. 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 АU- указателя.

Схема управления резервированием определяет приоритет передаваемой информации. После обработки АU - указателя сигналы поступают на модуль SОН МS2, где начинается мультиплексная секция радиорелейной линии. В этом модуле осуществляются генерация кодов ВIР-8 и ВIР-24 и введение (мультиплексирование) байт заголовка SОН.

После обработки в модуле SОН МS2 сигналы поступают на модуль резервирования стволов, работой которого управляет устройство управления резервированием (УУР).

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 + К, где N — количество рабочих стволов, К - количество резервных, например, 3+1, 6+2, 7+1, 14+2 и т.п. По этой причине переключение рабочих стволов на резервный ствол в основной полосе, 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 (LОS).

2. Потеря циклового синхронизма (LОР).

3. Превышение порога по коэффициенту ошибок (SD). Порог K_ОШ=10^-6

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.

На передающей стороне участка резервирования передающая часть УУР посылает команду на соответствующий переключатель ППд 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 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 SТМ-1 восьмью потоками суммарной скоростью 155520 кбит/с поступает на многоуровневый кодер (рисунок 10.3), в котором:

· к входному цифровому потоку прибавляется дополнительный заголовок радио цикла (RFСОН);

· производится скремблирование;

· осуществляется избыточное кодирование (FЕС);

· производится размещение полученных цифровых потоков на фазоамплитудной плоскости сигнала модулятора.

С выхода многоуровневого кодера сигнал поступает на КАМ модулятор (рисунок 10.5). 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 модули­рующего сигнала в пределах , где - полоса Найквиста; – коэффициент, определяющий степень сужения полосы (зависит от фирмы производителя оборудования).

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). 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 и смещением рабочей точки усилителя мощности на линейный участок (смещение достигает 7 дБ). 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 и усилителя мощности) противоположны.

С выхода передатчика СВЧ сигнал поступает на фильтры объединения стволов (ФОС), где с помощью ферритовых вентилей и полосовых фильтров на объемных керамических резонаторах объединяются сигналы нескольких передатчиков. Объединенный сигнал поступает на устройство разделения приема и передачи (УР) и по эллиптическому волноводу через поляризационный селектор (ПС) поступает в антенну и излучается в сторону соседней станции. Для разнесенной антенны (SD), работающей только на прием, будут отсутство­вать устройства разделения приема и передачи и разделение стволов будет производиться в фильтрах разделения стволов (ФРС).

Основным недостатком систем радиосвязи является многолучевая структура сигнала на входе приемной антенны, где в результате сложения лучей возникают селективные замирания, т.е. происходит увеличение неравномерности АЧХ тракта передачи. В высокоскоростных РРЛ длительность символа цифрового сигнала становится соизмеримой с разностью хода лучей, что обуславливает появление большой величины межсимвольных помех. Оба эти явления приводят к недопустимому снижению помехоустойчивости приема и к необходимости использования на приемной стороне различных способов борьбы с последствиями многолучевого распространения радиоволн. К таким способам относятся: про­странственное и частотное разнесение; адаптивная компенсация неравномерно­сти АЧХ; адаптивная компенсация межсимвольных помех.

Приемная часть оконечной станции начинается с двух антенн основной и разнесенной по высоте, что позволяет реализовать простран­ственно-разнесенный прием и уменьшить влияние селективных замираний на качество работы РРЛ. С выходов антенн сигналы через УР и волноводы посту­пает на фильтры разделения стволов (ФРС) и через них на основной и разне­сенный приемники.

В приемниках осуществляется: усиление сигналов в малошумящих усилителях; преобразование СВЧ сигналов в сигналы промежуточной частоты, после чего сигналы поступают на устройство комбинирования сигналов (УКС). При приеме цифровых сигналов нельзя использовать автовыбор сильного сигнала, как это делается в аналоговых РРЛ, так как при этом возможно появление эффекта проскальзывания, т.е. возникновение пачек ошибок. Поэтому в РРЛ СЦИ используется сложение разнесенных сигналов.

При сложении сигналов осуществляется фазирование сигнала ПЧ разне­сенного приемника под сигнал ПЧ основного приемника, для чего в цепи гете­родина разнесенного приемника устанавливается фазовращатель φ ₁ управляемый с выхода фазового детектора УКС. Фазовый детектор и фазовращатель осуществляют динамическое фазирование сигналов, т.е. компенсируют изме­няющуюся разность фаз разнесенных сигналов, возникающую в тракте распространения. Помимо динамического фазирования в тракте приема используется статическое фазирование φ ₂, с помощью которого компенсируется постоянная разность фаз сигналов принятых на разнесенные по высоте антенны. В качестве фазовращателя φ ₂ используется отрезок кабеля. После сложения сфазированных сигналов сигнал ПЧ с выхода УКС поступает на корректор групповою времени запаздывания (ГВЗ), с помощью которого достигается высокая линейность фазочастотной характеристики. После корректора ГВЗ сигнал поступает в УПЧ, где осуществляется: основное усиление сигнала ослабленного на проле­те; автоматическая регулировка усиления и фильтрация сигналов соседних стволов в полосовом фильтре.

С выхода УПЧ сигнал поступает на адаптивный частотный эквалайзер (АЧЭ), где производится компенсация селективных замираний сигнала в ство­ле. После АЧЭ сигнал поступает на когерентный демодулятор КАМ сигнала, на выходах фазовых детекторов синфазного и квадратурного каналов которого по­лучаются восьмиуровневые сигналы. Эти сигналы посредством АЦП преобра­зуются в восемь цифровых потоков и подаются на адаптивный трансверсальный эквалайзер (АТЭ), в котором осуществляется компенсация межсимвольных помех, вызванных ограничением полосы сигнала в приемной и передающей частях оборудования и трактом распространения. Кроме того, здесь же производится компенсация межсимвольных помех от кроссполяризационной составляющей при использо­вании в системе поляризационного уплотнения, т.е. при передаче на одной час­тоте информации двух стволов на разных поляризациях (ХДем., КАМ и ХАТЭ). В цифровых радиорелейных линиях, в отличие от аналоговых, из-за возможности работать при меньших отношениях сигнал/шум можно использовать поляризационное уплотнение — передавать сигналы двух стволов с разной по­ляризацией на одной частоте.

При использова­нии в цифровых РРЛ двух волноводов с разной поляризацией, кроссполяриза­ционная развязка определяется поляризационным селектором и точностью юс­тировки антенны. При этом кросс поляризационная развязка в 35 дБ обеспечи­вается без особых трудностей.

После компенсации всех известных видов межсимвольных помех осуще­ствляется регенерация сигнала и преобразование его при 64 КАМ в шесть потоков (три по синфазной и три по квадратурной составляющим), которые подаются на многоуровневый декодер, в котором с использованием избыточных бит и декоде­ра Витерби производится обнаружение и исправление ошибок, после чего так­товые интервалы, соответствующие избыточным битам удаляются преобразо­вателем скорости. В дескремблере удаляется псевдослучайная последовательность, вве­денная в сигнал на передающей стороне скремблером.

Далее осуществляется выделение служебных сигналов из дополнительно­го заголовка радио цикла (RFСОН), после чего тактовые интервалы, соответст­вующие битам, занятым служебными сигналами, удаляются преобразователем скорости.

После многоуровневого декодера сигналы восьмью потоками поступают на синхронные переключатели модуля резервирования стволов. Затем сигналы поступают на модуль обработки секционного заголовка мульти­плексной секции радиорелейной линии (SОН МS2), где обрабатывается АU-указатель, детектируются коды ВIР-8, ВIР-24 и выделяются 14 байт с помощью которых передаются служебные сигналы.

Потом сигнал поступает на модуль обработки секционного заголовка мультиплексной секции кабельной соединительной линии (SОН МS1 ), в кото­ром осуществляется генерирование кодов ВIР-8, ВIР-24, скремблирование, преобразование восьми потоков в один и преобразование кода NRZ в код СМI.

Особенности обработки сигнала на промежуточных станциях связана с тем, что в радиорелейных линиях синхронной цифровой иерархии используется поучастковая система резервирования и на таких станциях нет выделения и ввода цифровых потоков, т.е. на них отсутст­вует связь с мультиплексным оборудованием.

В связи с указанными особенностями промежуточной станции на ней от­сутствуют блоки переключения на резерв и устройство управления резервиро­ванием. Поскольку на промежуточных радиорелейных станциях заканчиваются и начинаются регенерационные секции, то на них производится обработка за­головка этой секции в многоуровневом декодере и используется интерфейс RSОН. Вся остальная обработка сигнала осуществляется также как и на узло­вых и оконечных станциях.

Далее подробно рассмотрим принципы работы модулятора и демодулятора: многоуровневых кодера и декодера; адаптивных частотного и трансверсального эквалайзеров.