1. Сравнительная характеристика различных рсп
 Скачать 1.88 Mb.
|
|
1.Сравнительная характеристика различных РСП. На первом этапе проектирования должен быть сделан выбор наиболее подходящей системы, удовлетворяющей требованиям к пропускной способности, качеству передачи и дальности связи и учитывающей соображения социально-экономического характера. Основным критерием выбора системы передачи является экономическая эффективность, определяемая капитальными затратами и эксплуатационными расходами. При окончательном выборе учитывают и такие показатели, как надежность передачи информации по каналам, продолжительность действия и скорость внедрения системы, повышение производительности труда, расход электроэнергии (особенно при отсутствии централизованного энергоснабжения) и т. д.. Так, для определения экономической эффективности затраты на строительство и эксплуатацию РРСП целесообразно сравнить с соответствующими затратами при использовании симметричного коаксиального кабелей. Для многоканальных систем необходимо учитывать также, как эти затраты уменьшаются с увеличением числа каналов. Расчеты показывают, что удельные затраты с ростом числа каналов (свыше 60) убывают для радиорелейных систем быстрее, чем для кабельных. Это объясняется тем, что на кабельных линиях увеличение числа каналов связано с переходом от симметричного к более дорогому коаксиальному кабелю или с прокладкой дополнительных пар кабеля и сооружением усилительных устройств, т. е. с существенными дополнительными затратами. Увеличение числа каналов на РРСП приводит лишь к незначительному удорожанию аппаратуры. Кроме того, существенное увеличение числа каналов на РРСП можно получить, если увеличивать число рабочих стволов, при этом основные сооружения (технические здания, антенные опоры) остаются прежними, а удельные затраты на канало-километр резко сокращаются. Стоимость эксплуатации РРСП с числом каналов выше 60 ниже, чем кабельных, кроме того, меньше расход цветных металлов, строительство требует меньше времени. Это определяет широкое распространение таких РРСП при сооружении временных линий, линий связи с подвижными объектами. Все это, не означает повсеместное использование радиорелейных, а не кабельных линии или других, например спутниковых. Каждый вид линий связи имеет свои преимущества. Кабельные линии, проще в эксплуатации и обеспечивают относительную скрытность связи, линии дальнего тропосферного распространения волн позволяют значительно увеличить расстояние между соседними ретрансляционными станциями, что выгодно при сооружении систем связи в отдаленных и труднодоступных районах страны. Спутниковые системы передачи наиболее экономичны при создании распределительных сетей (передаче центрального радиовещания, телевидения, фотогазет) и при больших расстояниях между корреспондентами. Системы связи на декаметровых волнах используют чаще всего в радиовещании, однако, несмотря на развитие других средств, они не потеряли своего значения и для связи, особенно там, где не требуются мощные пучки каналов и экономически целесообразно иметь всего один телефонный или телекодовый канал. Наиболее трудным для исследователя при построении конкретной оптимальной системы передачи является выбор критериев, поскольку должны быть оценены не только все наиболее существенные параметры, в том числе и стоимостные, но и трудно описываемый математически социально-экономический критерий. Причем решение, дающее наилучший эффект по одному из критериев, чаще всего не обеспечивает его по другим. Более того, в процессе разработки системы передачи (длящемуся иногда более 4......5 лет) выбранные критерии могут претерпевать такие изменения, что система, оптимальная в момент начала разработки, становится неоптимальной (по тем же критериям!)в конце. 2. Структурная схема дуплексной РСП От оконечного передающего оборудования ствола / на вход радиоствола поступает высокочастотный радиосигнал, модулированный линейным сигналом. В радиопередатчике Пд1 мощность радиосигнала увеличивается до номинального значения, а его частота преобразуется для переноса спектра в заданный диапазон частот. По фидерному тракту 1 передаваемые радиосигналы направляются в антенну 1, которая обеспечивает излучение радиоволн в открытое пространство в нужном направлении. При этом в большинстве современных двусторонних РСП для передачи и приема радиосигналов противоположных направлений используется общий антенно-фидерный тракт . В открытом пространстве (тракте распространения) радиоволны распространяются со скоростью, близкой к скорости света с=3*10 8 м/с.Часть энергии радиоволн, приходящих от радиостанции 1, улавливается антенной 2, находящейся на оконечной радиостанции 2.Энергия принятого радиосигнала от антенны 2 по фидерному тракту 2 направляется в радиоприемник Пм2, где осуществляются частотная селекция принимаемых радиосигналов, обратное преобразование частоты и необходимое усиление. С выхода радиоствола принятый радиосигнал поступает на оконечное оборудование ствола 2. Аналогично радиосигналы передаются в противоположном направлении от оконечной радиостанции 2 к радиостанции 1. Радиоствол двусторонней РСП состоит из двух радиоканалов, каждый из которых обеспечивает передачу радиосигналов в одном направлении. Таким образом, оборудование радиоствола (включающее радиопередатчики, радиоприемники и антенно- фидерные тракты) является по сути дела оборудованием сопряжения оконечного оборудования ствола РСП с трактом распространения радиоволн. В процессе передачи сигналы искажаются изза наличия внутрисистемных помех. Из внутрисистемных помех можно выделить в первую оч ередь тепловые шумы, возникающие в АФТ, приёмнике и оконечном оборудовании, переходные помехи, возникающие почти во всех элементах при многоканальной передачи. Кроме внутрисист емных помех на любую РСП оказывают влияние помехи от других стволов и радиотехнических систем, радиоизлучения атмосферы и др 3.Принцип построения многоствольной передачи Принцип многоствольной передачи используется для повышения пропускной способности, надежности и экономичности при построении РРСП, ТРСП и ССП. При этом на каждой станции устанавливается несколько комплектов оборудования ствола. Совокупность нескольких однотипных или разнотипных РСП и отдельных стволов, имеющих общие тракты распространения радиоволн, оконечные и ретрансляционные станции, а также устройства их обслуживания, образуют многоствольную радиолинию связи РЛС. На рис. 3.6 изображена структурная схема четырехствольной радиолинии связи, содержащей три РСП: аналоговую телефонную, цифровую, аналоговую телевизионную и отдельный резервный ствол (АКТ — аналоговое каналообразующее и групповое оборудование; ЦКХ — цифровое каналообразующее и групповое оборудование; СЛ — соединительная линия; ОТФ, ОЦ и ОТВ — оконечное оборудование соответственно телефонного, цифрового и телевизионного стволов: каналы ТЧ, ТВ, ЗС, ЗВ —•каналы передачи тональной частоты, сигналов изображения и звуковых сигналов телевидения, сигналов звукового вещания). Совокупность стволов, входящих в состав радиолинии связи, образует многоствольную радиолинию передачи. В многоствольных РЛП с резервированием, каждый из стволов включает в себя радиоствол, оконечное оборудование и аппаратуру резервирования, обеспечивающую переключение на резервный ствол при вы ходе из строя основного радиоствола. Использование общих антенн, фидерных трактов, источников электроснабжения, систем служебной связи и телеобслуживания, сооружений для размещения оборудования повышает экономичность многоствольных РЛП. Подобно РРСП, ТРСП и ССП в зависимости от механизма распространения радиоволн различают радиорелейные линии передачи прямой видимости РРЛ, тропосферные радиорелейные линии передачи ТРРЛ и спутниковые линии передачи СЛП. Совместная работа нескольких стволов в одной РЛП обеспечивается путем их частотного разделения. При многоствольной работе частоты передачи и приема стволов должны быть выбраны таким образом, чтобы свести к минимуму влияние трактов передачи на тракты приема в отдельных стволах и взаимные помехи между ними. Для этого в многоствольных РЛП применяется группирование частот передачи и приема, в соответствии с которым частоты передачи всех стволов размещаются в одной половине отведенной полосы частот, а частоты приема — в другой. В стволах РЛП могут использоваться двух- и четырехчастотные планы. Двухчастотные планы обычно применяются на РРЛ и СЛП, работающих в сантиметровом диапазоне. На РРЛ дециметрового диапазона, перевозимых РРЛ, а также на ТРРЛ применяются четырехчастотные планы. 4.Классификация систем передачи. Существует множество различных классификаций РСП в зависимости от признаков, положенных в их основу. Приведем классификации РСП по наиболее важным признакам: По принадлежности к различным службам в соответствии с Регламентом радиосвязи различают РСП фиксированной службы (радиосвязь между фиксированными пунктами), РСП радиовещательной службы (передача сигналов для непосредственного приема населением), РСП подвижной службы (радиосвязь между движущимися друг относительно друга объектами). По назначению различают международные, магистральные, внутризоновые, местные РСП, военные РСП, технологические РСП (для обслуживания железнодорожных линий, ЛЭП, нефте- и газопроводов и т. д.), космические РСП (обеспечивающие радиосвязь между космическими аппаратами или между земными пунктами и космическими аппаратами). По диапазону используемых радиочастот или радиоволн. По виду передаваемых сигналов различают РСП аналоговых сигналов (телефонных, радиовещательных, фототелеграфных, телевизионных, сигналов телеметрии и телеуправления),РСП цифровых сигналов (телеграфных, исходной информации или результатов ее обработки на ЭВМ) и комбинированные РСП. По способу разделения каналов (канальных сигналов ) различают многоканальные РСП с частотным, временным, фазовым и комбинированным разделением каналов. Существуют также специальные РСП с разделением канальных сигналов по форме (например, асинхронно-адресные системы с кодово-адресным разделением сигналов). По виду линейного сигнала различают аналоговые, цифровые и смешанные (гибридные) РСП. В аналоговых РСП на вход ствола поступает аналоговый сигнал, соответственно аналоговым является и радиосигнал. К аналоговым РСП относятся и импульсные РСП, т. е. системы с импульсной модуляцией (и временным разделением каналов). В цифровых РСП на вход ствола поступает цифровой сигнал, соответственно цифровой радиосигнал поступает в радиоствол и тракт распространения. Очевидно, в аналоговых РСП можно передавать как аналоговые, так и цифровые первичные сигналы (например, тональное телеграфирование в канале ТЧ или передача данных), точно так же, как с помощью цифровых РСП можно обеспечить передачу и цифровых, и аналоговых сигналов (путем преобразования последних в цифровые с помощью импульсно-кодовой или дельта модуляции). В смешанных РСП суммарный линейный сигнал состоит из аналогового линейного сигнала и под несущей, модулированной цифровым сигналом. По виду модуляции несущей аналоговые РСП подразделяются на системы с частотной, однополосной и амплитудной модуляциями, а цифровые РСП — на системы с амплитудной, частотной, фазовой и амплитудно-фазовой манипуляциями. По пропускной способности различают РСП с малой, средней и высокой пропускной способностью. По характеру используемого физического процесса в тракте распространения радиоволн различают: радиорелейные системы передачи прямой видимости РРСП (распространение радиоволн в тропосфере в пределах прямой видимости); тропосферные радиорелейные системы передачи ТРСП (дальнее тропосферное распространение радиоволн за счет их рассеяния и отражения в нижней области тропосферы при взаимном расположении радиорелейных станций за пределами прямой видимости); спутниковые системы передачи ССП (прямолинейное распространение радиоволн с ретрансляцией их бортовым ретранслятором ИСЗ, находящимся в пределах радио видимости земных станций, между которыми осуществляется радиосвязь); ионосферные системы передачи на декаметровых волнах (дальнее распространение декаметровых волн за счет отражения от слоев ионосферы); космические системы передачи (прямолинейное распространение радиоволн в космическом пространстве и атмосфере Земли); ионосферные системы передачи на метровых волнах (дальнее распространение метровых волн благодаря рассеянию их на неоднородностях ионосферы) и др. 5.План частот. Выбор диапазона частот. В современных РСП разница уровней излучаемых и принимаемых антеннами радиосигналов весьма велика (150 дБ и более). Для исключения возможности возникновения паразитных связей между передающими и приемными трактами радиоствола в РСП с ретрансляцией радиосигналов необходимо использовать две несущие частоты для каждого направления. При этом для передачи радиосигналов противоположных направлений может быть использована либо одна и та же пара частот, либо две разные пары. В зависимости от этого различают два способа (плана) распределения частот приема и передачи в дуплексном стволе РСП: двухчастотный и четырехчастотный планы. Двухчастотный план экономичнее с точки зрения использования занимаемой полосы частот, однако требует специальных мер для защиты от сигналов противоположного направления. Четырехчастотный план не требует указанных мер защиты, однако он неэкономичен с точки зрения использования полосы частот: число радиостволов, которое может быть образовано в выделенном диапазоне частот, при четырехчастотном плане вдвое меньше, чем при двухчастотном. Выбор диапазона 6.Виды модуляции. Основными показателями, характеризующими виды модуляции в РСП, являются помехоустойчивость в отношении теплового шума, эффективность использования занимаемой полосы частот, степень подверженности передаваемых сигналов влиянию не идеальности характеристик линейного тракта (ствола), сложность построения приемопередающей аппаратуры и соответствующих модемов (модуляторов и демодуляторов). В аналоговых системах передачи сигналов многоканальной телефонии с ЧРК и телевидения практиче ски всегда применяется частотная модуляция. При ЧМосновной причиной нелинейных искажений сигналов в радиоканале является нелинейность ф азочастотной характеристики ФЧХ, в то время как при амплитудной и однополосной модуляциях основн ая причина искажений -нелинейность амплитуднойхарактеристики. В диапазоне СВЧ трудно создать линейные широкополосные усилители большой мощности. Усилители СВЧ, применяемые в РСП имеют значительнобольшую нелинейность амплитудной характеристики, чем усилители в системах перед ачи по кабельным линиям. Так как компенсация нелинейности ФЧХ проще, чем компенсация нелинейнос ти амплитудной характеристики, то приемопередающая аппаратура при ЧМ оказывается более простой, чем при АМ и ОМ, а именно: 1. поскольку ЧМ колебания имеют постоянную амплитуду, то это позволяет каскады передатчика пос тавить в наиболее выгодные режимы работы по мощности и кпд.; 2. при ЧМ используются маломощные модуляторы. Кроме того, ЧМ обладает большей помехоустойч ивостью в отношении теплового шума по сравнению с АМ. Частотная модуляция Основными характеристиками ЧМ радиосигнала являются девиация частоты, индекс частотной модуляции и ширина спектра, необходимая для неискаженной передачи. Фазовая модуляция Сравнивая частотную и фазовую модуляцию можно заметить, что они очень схожи и являются разновидностями угловой модуляции. Фазовая модуляция относится к прямым методам модуляции, когда девиация фазы прямопропорциональна амплитуде модулирующего напряжения, а частотная модуляция относится к интегральным методам модуляции, поскольку девиация фазы пропорциональна интегралу от модулирующего напряжения . Амплитудная манипуляция AM. При амплитудной манипуляции представляющим (модулируемым) параметром радиосигнала является его амплитуда. В настоящее время применяется лишь двоичная AM. Радиосигнал с AM В системах с AM применяется некогерентное детектирование радиосигналов, обеспечивающее простоту построения аппаратуры при незначительном энергетическом проигрыше по сравнению с когерентным детектированием. Модуляция и демодуляция сигналов в системах с двоичной AM не требуют специального кодирования и декодирования. Фазовая манипуляция ФМ. При ФМ представляющим параметром радиоимпульсов является фаза высокочастотного заполнения. При демодуляции фаза ФМ радиосигнала сравнивается с фазой восстановленного на приемном конце опорного колебания (несущей). Из-за случайных искажений радиосигнала имеет место неопределенность фазы восстановленной несущей, что является причиной, так называемой обратной работы. Для устранения влияния неопределенности фазы применяется разностное кодирование фазы передаваемых радиоимпульсов. ФМ с разностным кодированием фазы называют фазоразностной или относительной фазовой манипуляцией ОФМ. В РСП с ОФМ при передаче информации кодируется не сама фаза радиосигнала, а разность фаз (фазовый сдвиг) двух соседних радиоимпульсов. В общем случае радиосигнал с М-уровневой ОФМ Частотня манипуляция ЧМ. Представляющим параметром при ЧМ является частота радиосигналов. Радиосигнал с ЧМ Амплитудыо-фазовая манипуляция АФМ. При АФМ представляющим параметром является комплексная амплитуда радиосигнала. Применение многоуровневой АФМ позволяет обеспечить высокую эффективность использования полосы частот. Выражение для радиосигнала. 7.Частотная модуляция. В аналоговых системах передачи сигналов многоканальной телефонии с ЧРК и телевидения практически всегда применяется частотная модуляция ЧМ. При ЧМ основной причиной нелинейных искажений является нелинейность фазо-частотной характеристики ФЧХ, а при амплитудной AM и однополосной ОМ модуляциях основная причина искажений — нелинейность амплитудной характеристики. Так как компенсация нелинейности ФЧХ — значительно более простая задача, чем борьба с амплитудными искажениями, то приемопередающая аппаратура при использовании ЧМ в РРСП, ТРСП и ССП оказывается более простой, чем при ЧM и ОМ. Кроме того, ЧМ обладает большей помехоустойчивостью в отношении теплового шума по сравнению с AM и ОМ Для частного случая(если модуляция осуществляется одним тоном) Основными характеристиками ЧМ радиосигнала являются девиация частоты, индекс частотной модуляции и ширина спектра, необходимая для неискаженной передачи. Рассмотрим вначале особенности ЧМ при .передаче сигналов многоканальной телефонии. Эффективная девиация частоты Δf Эф соответствует средней мощности Рср группового сигнала и зависит от эффективной девиации частоты на канал Δf к (соответствующей измерительному уровню сигнала в одном канале ТЧ). Девиация частоты группового и измерительного сигналов Девиация частоты прямопропорциональна амплитуде модулирующего сигнала. Эффективное значение индекса ЧМ М ЭФ определяется отношением эффективной девиации частоты к верхней частоте F B спектра группового сигнала: Мэф=Δfэф/Fв. Индекс частотной модуляции фактически показывает девиацию фазы и изменяется обратнопропорционально час тоте модулирующего сигнала. Еще одной важной характеристикой ЧМ радиосигнала является ширина его спектра, определяющая необходимую полосу пропускания радиоканала П чм Ширина спектра увеличивается с ростом индекса модуляции При передаче сигналов телевидения характеристики ЧМ радиосигнала зависят от соответствующих параметров сигналов изображения и звуковых сигналов. Для сигнала изображения телевидения верхняя частота спектра FB, размах сигнала, а следовательно, максимальная девиация частоты Δfи известны: F B = 6 МГц, Δfи=4 МГц. Индекс ЧМ . Полоса частот Если в одном стволе передаются сигналы изображения, звукового сопровождения и радиовещания при частотном разделении, то верхняя частота модулирующего сигнала, эффективная девиация частоты и необходимая полоса частот возрастут. |