Наземные микроволновые телекоммуникации получают все большее развитие, успешно конкурируя с кабельными и волоконно-оптическими системами связи. Непрерывное совершенствование электронных компонентов СВЧ, появление новых принципов и технологий привело к созданию новых поколений устройств для беспроводной связи, отличающихся высочайшей надежностью, очень малыми габаритами, низким потреблением энергии и низкой стоимостью. Во многих регионах мира внедрение беспроводных технологий идет опережающими темпами. Для передачи больших объемов информации на расстояния в тысячи километров широкое распространение получили радиорелейные линии связи прямой видимости (РРЛ). Принцип радиорелейной связи заключается в создании системы ретрансляционных станций, расположенных на расстоянии, обеспечивающем устойчивую работу. Простейшая топология радиорелейной линии связи представляет собой цепочку ретрансляторов, передающих информацию между двумя пунктами. В более сложных случаях строятся ответвления от основной линии или создаются сети распределения информации между регионами, населенными пунктами или непосредственно между потребителями.
Важной особенностью радиорелейных линий связи, является применение остронаправленных антенн (с коэффициентами усиления порядка 40 дБ), что позволяет работать на очень малых уровнях мощностей передающих устройств. Как правило, современные передатчики РРЛ имеют выходную мощность а пределах от нескольких милливатт до единиц ватт.
Международными рекомендациями (МСЭ-Р) выделено несколько диапазонов частот СВЧ, в каждом из которых определены частотные планы для работы РРЛ. При этом полоса частот радиоканала не превышает 40 МГц. Для повышения пропускной способности РРЛ, часто применяется многоствольная работа, заключающаяся в том, что организуется несколько параллельных радиоканалов, использующих общую антенную опору и антенны. В структуре радиорелейной связи различают оконечные (ОС), узловые (УС) и промежуточные станции (ПС). Узловые и промежуточные станции выполняют функции ретрансляторов, но на узловых станциях можно выделить и ввести информацию, а также, ответвить сигнал на другие направления. По характеру линейного сигнала радиорелейные линии связи разделяются на аналоговые и цифровые. Существует некоторое количество смешанных систем, которые работают с теми и другими сигналами.
Рис. 13.2 - Обобщенная структурная схема современного цифрового микроволнового оборудования
На рисунке показана структурная схема оборудования, содержащая важнейшие элемнты цифровой микроволновой аппаратуры малой, средней и большой емкости.
Современное микроволновое оборудование очень часто состоит из внутреннего и наружного модулей, соединенных одним или несколькими кабелями. Длина кабелей может составлять несколько сот метров.
Внутренний модуль, устанавливаемый в помещении, - узел доступа, содержащий входные и выходные интерфейсы для исходных цифровых потоков, модемы и устройства контороля и управления. Входные и выходные интерфейсы могут быть электрическими (ЭИ) или оптическими (ОИ), причем некоторые типы аппаратуры содержат оба интерфейса или они устанавливаются по заказу. В интерфейсах проводится согласование сигналов, поступающих по кабелям от аппаратуры мультиплексирования цифровых потоков, преобразование кодов (квазитроичный в NRZ и обратно) и выделение тактовой частоты (во входных устройствах). Основная обработка сигналов перед модуляцией и после демодуляции осуществляется в соответствующих цифровых процессорах. В передающей части внутреннего модуля цифровой процессор выполняет следующие операции:
· перемежение кодовых последовательностей (для защиты от длительных пакетных ошибок);
· предкоррекция ошибок (FEC) с использованием сверточных или блоковых корректирующих кодов;
· скремблирование (для улучшения статистических свойств цифровых сигналов);
· формирование цифровых потоков синфазных (I) и квадратурных (Q) каналов для последующей многоуровневой модуляции.
В цифро-аналоговом преобразователе (ЦАП) происходит формирование многоуровневых сигналоф из цифровых потоков I и Q каналов в соответствии с применяемым видом модуляции. К примеру, при модуляции 4ФМ используются 2-уровневые сигналы, а при 16КАМ - четырехуровневые. Эти сигналы поступают в модулятор, где управляют колебаниями промежуточной частоты.
Модулированный сигнал промежуточной частоты проходит по коаксиальному кабелю на внешний блок через устройство фильтрации (УФ). Предварительно сигнал промежуточной частоты дополнительно модулируется различной служебной информацией и цифровыми данными управления системой. В приемной части внутреннего модуля проводятся опреации, обратные произведенным в передающей части. На вход приемной части поступают сигнал промежуточной частоты от внешнего блока по коаксиальному кабелю. Для устранения взаимных влияний в кабеле сигналы промежуточной частоты передачи и приема выбираются различными (на передачу - 300 - 800 МГц, на прием, чаще всего, 70 МГц).
По центральной жиле и оплетке того же кабеля подается питание (20 - 80 В постоянного тока) на внешний модуль оборудования.
Внешний модуль содержит передатчик и приемник и устанавливается на антенной опоре в непосредственной близости от антенны или пристыковывается к ней. Передатчик преобразует сигнал промежуточной частоты в рабочий диапазон частот и обеспечивает необходимую мощность выходного излучения. В данном примере структурной схемы тракт передатчика начинается с демодулятора служебной связи, в котором выделяются сигналы для управления работой внешнего модуля и контроля его параметров. Основной сигнал промежуточной частоты поступает через мощный усилитель ПЧ (МУПЧ) на вход преобразователя частоты, состоящего из смесителя (СМ) и задающего генератора. Колебания задающего генератора образуются в блоке гетеродинных частот.
Полученный в процессе преобразования сигнал, состоящий из несущей частоты задающего генератора и двух боковых полос, поступает через полосовой фильтр (ПФ) на блок усиления СВЧ (УСВЧ). Полосовой фильтр выделяет из преобразованного сигнала одну их боковых полос. Обычно в современной аппаратуре перед УСВЧ устанавливается управляемый аттенюатор, предназначенный для регулирования излучаемой мощности передатчика. Часто этот аттенюатор обеспечивает работу системы адаптивной регулировки мощности передатчика (АРМП) в зависимости от условий распространения сигнала на трассе. Для улучшения линейности амплитудной характеристики передатчика применяются компенсаторы искажений по третьей гармонике, которые могут устанавливаться в тракте ПЧ (ПсК) или в тракте СВЧ (LNZ). Сигнал с выхода передатчика проходит к антенне через блоки разделительных фильтров (РФ), выполняющих следующие функции:
· разделение сигналов различных радиочастот при многоствольной работе;
· обеспечение работы приемников и передатчиков через одну антенну;
· разделение сигналов различных поляризаций при соканальных частотных планах;
· обеспечение согласования приемников, передатчиков и антенн.
Приемник преобразует сигнал из рабочего диапазона частот в промежуточную частоту и усиливает этот сигнал до необходимого уровня.
