Многоуровневый кодер в аппаратуре РРЛ СЦИ

После модуля резервирования стволов сигнал SТМ-1 восьмью потоками суммарной скоростью 155520 Кбит/с поступает на многоуровневый кодер, в котором: к входному цифровому потоку при­бавляется дополнительный заголовок радио цикла RFСОН; производится скремблирование; осуществляется избыточное кодирование FЕС и раз­мещение полученных цифровых потоков на фазоамплитудной плоскости модулятора.

Таким образом, многоуровневый кодер подготавливает цифровой сигнал к многоуровневой (многопозиционной) модуляции и к прохожде­нию по радиотракту.

Генератор, управляемый напряжением ГУН вырабатывает тактовую частоту считывания, которая с помощью петли фазовой автоподстройки частоты синхронизируется под тактовую частоту импульсов записи.

В преобразователе 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 (запись информации осуществляется с тактовой частотой 19, 44 МГц, а считывание с частотой 19, 97 МГц)

В результате такого преобразования в выходных по­токах образуются тактовые интервалы свободные от информационных симво­лов.

 

 

Рисунок 10.3 – Структурная схема многоуровневого кодера

 

В мультиплексоре дополнительного заголовка радиоцикла в свободные тактовые интервалы вставляются информационные символы служебных сигналов. Основные из этих служебных сигналов: цифровой поток 2 Мбит/с (WS-Wау Sidе), доступный на каждой станции; служебные каналы (ВSС - Datа 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 (АТРС –Automatic Transmitter Power Control), со скоростью 56 Кбит/с.

В этом же модуле формируется цикл по дополнительному заголовку, причем структура восьмиразрядного циклового синхросигнала может изме­няться с помощью переключателя, что обеспечивает идентификацию ствола, не­обходимую при наличии эффекта прохождения сигналов через три интервала и на узловых радиорелейных станциях с большим числом ответвлений. После мультиплексора сигналы поступают на скремблер, в котором к ним добавляется псевдослучайная последовательность, устраняющая в двоичном сигнале длин­ные последовательности нулей и единиц, что улучшает работу выделителей тактовой частоты и электромагнитную совместимость радиорелейных станций с другими радиосредствами, работающими в совпадающих диапазонах частот.

Поскольку дополни­тельный заголовок радио цикла формируется в начале, а расформировы­вается в конце каждой регенерационной секции, то рассматриваемые слу­жебные сигналы доступны на всех радиорелейных станциях.

Дополнительный цифровой поток со скоростью 2, 048 Мбит/с может использоваться как низкоскоростной раздаточный ствол доступный на всех радиорелейных станциях. С его помощью можно организовать раз­дачу по станциям тридцати 64 Кбит/с каналов, а при использовании ста­тистического уплотнения и устройств кодирования речи можно организо­вать раздачу по станциям 300 или 600 каналов тональной частоты. Можно также организовать раздаточный ствол цифрового телевизионного и зву­кового вещания. В последних модификациях радиорелейного оборудования синхронной цифровой иерархии фирмы NЕС, организовано в одном стволе уже два таких цифровых потока.

Для повышения надежности организации связи с помощью допол­нительного цифрового потока со скоростью 2.048 Мбит/с, для него, как и для основного цифрового потока со скоростью 155, 520 Мбит/с, преду­смотрено резервирование.

Следующими служебными сигналами, передаваемыми в дополни­тельном заголовке радио цикла, являются пять служебных каналов DSС со скоростью 64 Кбит/с каждый. Один из них DSС-5 используется для ор­ганизации связи между приемным УУРпр и передающим УУРпд частями устройства управления по участковой системы резервирования стволов.

Остальные четыре из этих пяти служебных каналов DSС-1 - DSС-4, ис­пользуются для организации служебной связи в системе теленаблюдения. На нижнем уровне системы теленаблюдения используются два канала DSС-3 и DSС-4 для сбора ин­формации с радиорелейной аппаратуры промежуточных, оконечных и уз­ловых станций, причем два канала служебной связи позволяют организо­вать дублирование собираемой информации, что повышает надежность работы системы теленаблюдения.

Пять служебных каналов DSС-1 - DSС-5 объединяются в один циф­ровой канал со скоростью 320 Кбит/с, который поступает на переключа­тель резервирования каналов.

Еще одним служебным каналом, организуемом в дополнительном заголовке радио цикла, является канал связи АТРС между приемником и передатчиком ствола для осуществления автоматической регулировки мощности передатчика во время появления замирания сигналов на прием­ной стороне из-за многолучевого распространения радиоволн.

При наличии автоматической регулировки мощности передатчика в момент появления замирания сигнала на приемной стороне (занижение уровня входного сигнала на 3 дБ относительно номинального уровня), по каналу АТРС на передатчик поступает команда об увеличении выходной мощности. Увеличение выходной мощности передатчика производится с шагом 1 дБ до тех пор, пока выходная мощность не достигнет заданной величины. При этом, для выполнения рекомендаций МСЭ-Р по обеспе­чению устойчивости работы радиорелейной линии превышение мощности передатчика минимально необходимой мощности может составлять всего 20-25 дБ.

Использование автоматической регулировки мощности передатчика позволяет существенно на 15 — 20 дБ снизить мешающее действие данно­го передатчика другим радиосредствам, работающим в этом же диапазоне частот. Таким образом, введение ав­томатической регулировки мощности передатчика позволяет существенно улучшить электромагнитную совместимость радиосредств и, следова­тельно, разместить на ограниченной территории большее количество ра­диосредств, работающих в совмещенном диапазоне частот. Применение автоматической регулировки мощности передатчика позволяет увеличить эффективность выделенного для радиорелейной связи частотного ресурса. Цикл дополнительного заголовка радио цикла не совпадает с циклом основного цифрового потока со скоростью 155, 520 Мбит/с, следовательно, для выделения бит этого заголовка на при­емной стороне необходимо сформировать цикловой синхросигнал. Цик­ловой синхросигнал дополнительного заголовка радио цикла имеет вось­мибитовую структуру, и биты этого сигнала размещаются на месте избы­точных r-бит, полученных в первом преобразователе скорости. Генерируется цикловой синхросигнал дополнительно­го заголовка радио цикла в генераторе ГЦС 1. С помощью переключателя можно изменять структуру циклового синхросигнала, который в этом случае может служить идентификатором ствола, поскольку прием ствола с другим идентификатором становится невозможным из-за невозможности установления циклового синхронизма по дополнительному заголовку радио цикла. При этом, будут неверно вы­делятся биты этого заголовка, и связь в данном стволе станет невозмож­ной.

Идентификатор ствола необходим, например, на радиорелейных линиях с двухчастотным планом дуплексных стволов для исключения возможности приема сигнала через три пролета. Идентификатор ствола необходим также на радиорелейных линиях с двухчастотным планом дуплексных стволов для исключения возможно­сти приема сигнала с другого направления при наличии на узловых или оконечных станциях большого количества направлений. В этом случае на разных направлениях приходится использовать одинаковые частоты и при замирании сигнала на пролете возможен переход приемника циклового синхросигнала на цифровой сигнал одного из соседних направлений. Что­бы этого не происходило направления, использующие одинаковые часто­ты должны использовать разные идентификаторы ствола.

В преобразователе скорости 2 суммарная скорость цифрового потока увеличивается и полученные шесть цифровых потоков (для 64 КАМ) суммарной скоростью около 170 Мбит/с поступают на модуль предкоррекции ошибок и размещения. Избыточные биты добавляются только в первый и второй из шести цифровых потоков, причем в первом потоке избыточные биты вводятся после каждых трех информационных, а во вто­ром потоке - после каждых одиннадцати. При этом скорость кодирования соответственно равна

,

Дополнительная скорость для избыточного кодирования, введенная во втором преобразователе скорости составляет 9, 4 Мбит/с, причем в пер­вом цифровом потоке эта скорость составляет 7, 05 Мбит/с, а во втором 2, 35 Мбит/с. В остальных четырех потоках избыточных бит нет.

В общем случае на выходе второго преобразователя скорости необходи­мо получить к потоков, которые обеспечивали бы М различных состоя­ний, где М — позиционность модуляции, реализуемая в модуляторе. Так как в цифровых потоках используется аппаратный двоичный код NRZ, то общее число различных состояний, которые могут дать к таких потоков

Для формирования шести выходных потоков в исходных восьми потоках нумеруются все биты в блоке, причем соседние биты имеют оди­наковые номера, но разный цвет. При формировании шести по­токов из одного блока входных потоков формируются два блока, причем в блоке 1 размещаются «светлые» информационные биты, а в блоке 2 — «темные» биты с теми же номерами.

Таким образом, в выходных потоках соседние биты оказываются разнесенными, в данном случае на двенадцать тактовых интервалов. Та­кое разнесение во времени бит цифрового сигнала называется перемежением, а расстояние между соседними битами глубиной перемежения. Данные шесть потоков являются по существу модулирующим сигналом и передаются по тракту передачи. Из-за глубоких селективных замираний на пролете и из-за действия импульсных помех в цифровом сигнале на приемной стороне возникают пакеты ошибок, для исправления которых требуются коды с большой избыточностью.

В модуле предкоррекции (рисунок 10.4) ошибок свободные биты в первом цифровом потоке заполняются с использованием сверточного кодирования. В сверточном кодере первый цифровой поток разбивается на три парал­лельных потока, каждый из которых подается на свой трехразрядный регистр сдвига. С выходов элементов этих регистров сдвига цифровые сигналы поступают на четыре сумматора по модулю два, на выходах которых получаются в параллельном коде три информационных бита i1, i2, i3 и из­быточный бит r.

 

 

Рисунок 10.4 - Структурная схема сверточного кодера и устройства размещения

(Mapping)

 

Такой сверточный код называется не систематическим, так как информационные биты поступают на выход не непосредственно с выхода последовательно-параллельного преобразователя, а с выходов регистров сдвига. При этом выходные биты кодера зависят не только от текущих значений входных бит, но и от ряда их предыдущих значений, число ко­торых определяется разрядностью регистров сдвига. Разрядность регист­ров сдвига определяет глубину кодирования сверточного кода и с ее уве­личением увеличивается выигрыш от использования избыточного коди­рования. Избыточное кодирование сверточным кодом со скоростью 3/4, позволяет на приемной стороне обнаруживать и исправлять ошибки в трех битовых информационных блоках.

Второй цифровой поток поступает на дифференциальный кодер (кодер относительности), с помощью которого на приемной стороне уст­раняется неоднозначность фазы опорного напряжения в фазовом детекто­ре. После дифференциального кодирования сигнал поступает на кодер 2, в котором входной цифровой поток разбивается на одиннадцать параллель­ных потоков. Информационные биты этих одиннадцати потоков сумми­руются по модулю два и результат суммирования помещается в избыточ­ный двенадцатый бит. Таким образом, в этом кодере осуществляется про­верка блока из одиннадцати информационных бит на четность, что позво­ляет на приемном конце обнаружить наличие ошибки в этом блоке. 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 к информационных символов бывает обычно небольшой. Число n символов, поступающих на выход кодера в ответ на каждый входной блок из к символов, и определяет скорость кода R = k /n. В рассматриваемом случае используются коды с к = 3, n = 4 (К=3/4). Во втором цифровом потоке к = 11, n = 12 (R = 11/12) избыточный бит используется для проверки на четность одиннадцати разрядной кодовой комбинации.

Операция размещения полученных цифровых потоков на фазо-амплитудной плоскости 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 из-за 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, из них три по­тока для синфазной составляющей Р1, Р2, РЗ и три потока для квадра­турной 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.