Разработка и испытания 2 Мбит/с модема для
организации цифровых каналов в стволах
аналоговых радиорелейных линий связи

Выйти из создавшегося положения позволяет широко используемый как в Украине, так и за рубежом метод организации цифровых каналов в стволах аналоговых радиорелейных линий связи (РРЛС).

Сущность и преимущества этого метода изложены в одной из наших статей (см. прим.). Схема организации такого цифрового дуплексного канала связи изображена на рис.1. Ключевое устройство, позволяющее вводить новый цифровой поток в действующую радиорелейную линию связи и выводить его оттуда,- так называемый радиорелейный модем (РРЛ-модем). Основное его назначение - линейный перенос спектров цифровых сигналов в свободный участок спектра РРЛС. Выпускаются такие модемы лишь за рубежом. Наиболее дешевыми и доступными являются 2 Мбит/с модемы МД DAV-01 и МДП-2, производимые в России. Цены их колеблются от 2,2 до 2,5 тыс. дол. США.

Рис. 1. Схема организации цифрового 2 Мбит/с канала в стволе аналоговой РРС с помощью РРЛ-модемов

Необходимость разработать собственный РРЛ-модем возникла 2 года назад, когда для ускоренного развития сетей передачи данных, в частности Интернет, остро потребовались зоновые цифровые каналы со скоростями передачи от 64 кбит/с и выше.

Вначале были изготовлены полумегабитные модемы, работающие на поднесущих частотах 10,7 и 4,3 МГц, поскольку в окрестностях этих поднесущих имеются, как правило, свободные участки спектров. В таких модемах использовалась двухполосная амплитудная модуляция. Опыт разработки этих устройств и их технические характеристики описаны в упомянутой ранее статье, Они обладают высокой надежностью - за полтора года эксплуатации на трассах Донецкой области не было ни одного отказа.

С развитием информационных технологий возрастают потребности в скоростях передачи данных и, следовательно, полумегабитные модемы устраивают нас все меньше. Тем более, что характеризуются они сравнительно низкой эффективностью использования свободных участков спектра /(0,34 бит/с): Гц/ и отсутствием интерфейса G.703. Поэтому мы посчитали нецелесообразной сертификацию и серийный выпуск полумегабитных модемов, а решили направить наши усилия и средства на разработку новых двухмегабитных модемов.

Основной задачей разработки новых 2 Мбит/с РРЛ-модемов было создание устройства с характеристиками, не уступающими зарубежным аналогам, но существенно более дешевого.

Согласно функциональной схеме (рис. 2 и 3) РРЛ-модем состоит из двух независимых устройств - приемника и передатчика. Рассмотрим принцип работы передатчика (см. рис. 2).

Подаваемые на вход передатчика линейные трехуровневые коды HDB3 (High Dencity Binary) или AMI (Alternate Mark Incertion) поступают на линейный преобразователь кода, где преобразуются в линейный двухуровневый код NRZ. Затем код NRZ обрабатывается скремблером 16-го порядка. Иными словами, на код накладывается псевдослучайная последовательность (ПСП) импульсов. Этим обеспечивается нормальная работа схемы фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ) демодулятора, так как в случае появления нескольких нулей подряд (когда сигнал отсутствует) нормальная работа этих устройств нарушается. Затем код преобразуется из последовательного в параллельный и происходит его дифференциальное кодирование. Чтобы обеспечить квадратурно-фазовую модуляцию, кварцевый генератор генерирует частоту, в 4 раза превышающую необходимую несущую частоту fн РРЛ-модема. Эта частота подается на фазовый расщепитель, на отдельных выходах которого создаются когерентные сигналы на частоте fн и с квадратурными фазами (0, 90, 180 и 270°). С помощью этих сигналов в мультиплексоре (MX) осуществляется квадратурно-фазовая модуляция несущей преобразованным кодом. Фазомодулированный сигнал поступает на согласующий усилитель и затем фильтруется фильтром Баттерворта 6-го порядка, который выделяет главный лепесток в спектре фазомодулированного (ФМ) сигнала.

Устройство контроля уровня и аттенюатор на выходе передатчика предназначены для контроля и регулировки уровня мощности на выходе передатчика.

Модем может работать в режиме тестирования с разрывом связи. Режимы переключаются вручную переключателем работа/тест, при этом на вход скремблера подается тестовый сигнал от кварцевого генератора с тактовой частотой fт = 2,048 МГц и формирователя кода теста.

В приемнике (см. рис. 3) все происходит в обратной последовательности. Входной сигнал фильтруется, усиливается в усилителе и подается на пороговое устройство, выделяющее сигнал из шума. Устройства синхронизации и выделения несущей (ВН) вырабатывают сигнал с частотой f = 4fн, подаваемый на фазовый расщепитель, на выходе которого формируются 4 когерентных сигнала с частотой fн и квадратурными фазами. Используется схема ВН, с которой информацию об изменении фазы сигнала можно получить, определив полярность реализации сигнала в некоторых точках периода его ВЧ заполнения. В демодуляторе происходит квадратурно-фазовая демодуляция сигнала. Далее сигнал подается на дифференциальный декодер, где закодированный сигнал восстанавливается. Затем параллельный код преобразуется в последовательный. Последние два устройства и демодулятор синхронизируются от устройства выделения тактовой частоты 2,048 МГц, построенного на основе ФАПЧ. Дескремблер выделяет наложенную в передатчике ПСП. Очищенный от ПСП двухуровневый код в выходном преобразователе кода NRZ преобразуется в трехуровневый код HDB3 (AMI). Переключатель работа/тест предназначен для переключения режимов работы модема (работа - анализ ошибок). Каждая ошибка индицируется миганием красного светодиода.

В настоящее время изготовлены и испытаны 4 опытных образца РРЛ-модема, которые установлены на двух зоновых радиорелейных линиях связи для организации 2 Мбит/с потоков в интересах мобильной сети. Характеристики разработанного РРЛ-модема приведены далее. Типичный спектр группового сигнала ствола аналоговой РРС изображен на рис. 4, из которого видно, что кроме сигналов многоканальной телефонии в ствол введены два двухмегабитных потока на поднесущих 4,3 и 10,75 МГц.

Рис. 4. Размещение спектров сигналов цифровых потоков в типовом линейном спектре группового сигнала ствола аналоговой РРС

«Зв'язок» № 3 (29), 2001