Краткое содержание материалов для обучения по курсу
Краткое содержание материалов для обучения по курсу
|
"Современные цифровые радиорелейные системы связи"
Лобач Вячеслав Станиславович lobatch.vyacheslav@yandex.ru
Цели и задачи курса
Курс предназначен для повышения квалификации специалистов в области организации, эксплуатации и ремонта современных цифровых радиорелейных систем связи. Изучаются принципы формирования цифровых сигналов, способы их обработки и методы объединения. Общие принципы организации цифровой связи, разновидности систем связи и основные современные технологии в области связи. Рассматриваются вопросы устройства и взаимодействия всех узлов цифрового радиорелейного оборудования, методы измерения и прикидочные расчеты основных параметров аппаратуры. Диагностика неисправностей и способы улучшения работы современного цифрового радиорелейного оборудования.
Введение
Рассматриваются общие вопросы построения радиорелейного оборудования разных поколений и перспективы их развития.
Раздел 1. Основные принципы построения современных цифровых систем связи. Новые и новейшие технологии в области связи.
1-1. Основные особенности современных систем связи
В современных системах связи можно заметить две основные особенности.
а) все большее внимание уделяется беспроводным технологиям;
б)наблюдается стремительный переход на цифровые методы работы.
Проводится сравнение проводных и беспроводных технологий в области связи и рассматриваются вопросы перехода к цифровым структурам и достоинства цифровой работы (совместно с материалами подраздела 1-3).
1-2. Формирование цифровых сигналов
Дискретизация, теорема Котельникова, квантование (равномерное, неравномерное). Выбор числа квантованных уровней, основные числовые параметры цифровых сигналов.
1-3. Современные способы обработки цифровых сигналов.
Избыточность в цифровых сигналах, способы сжатия цифровой информации. Преобразование сигналов в спектральное представление. Дискретное косинусное преобразование. Система сжатия MPEG, Параметры сигналов, полученные в результате работы систем сжатия.
1-4. Иерархии цифровых потоков. PDH, SDH, Супер PDH.
Принципы формирования цифровых потоков, организация потоков иерархии PDH, достоинства и недостатки иерархии PDH. Особенности формирования сигналов иерархии SDH. Механизм указателей. Достоинства и недостатки SDH. Сравнение PDH и SDH, выравнивание скоростей потоков в разной иерархии. Достоинства иерархии Супер PDH.
1-5. Краткий обзор основных технологий в области цифровой связи.
Рассматриваются условные области применения различных средств цифровой связи в мире. Особенности глобальных систем связи. Системы связи с использованием искусственных спутников Земли (ИСЗ). Виды орбит, их достоинства и недостатки. Возможности систем связи с ИСЗ. Особенности волоконно-оптических линий связи (ВОЛС). Виды и особенности оптических волокон. Возможности волоконно-оптических линий связи, их достоинства и недостатки. Наземные системы цифровой радиосвязи (радиорелейные системы). Структура радиорелейной системы, оконечные и промежуточные станции, организация цифровой радиорелейной связи. Конфигурация радиорелейных сетей, частотные планы. Системы распределения цифровой информации. Понятие узкополосных и широкополосных технологий связи. Радиорелейные сети распределения информации. Системы DSSS, их устройство, достоинства и недостатки. Область применения. Системы безлицензионной радиосвязи. Технология FHSS. Атмосферные оптические системы связи.
1-6. Контрольные задания по разделу 1
Ответы на блок контрольных вопросов по индивидуальным заданиям.
Раздел 2. Общие принципы построения оборудования ЦРРС плезиохронной (PDH) и синхронной (SDH) иерархий.
2-1.Обобщенная структурная схема современных цифровых радиорелейных систем (ЦРРС). Радиомодули и модули доступа.
Типовая организация оборудования цифровых радиорелейных систем, назначение основных элементов аппаратуры. Основные этапа прохождения сигналов.
2-2. Соединительные линии. Коды стыков. Входные интерфейсы.
Представление цифровых сигналов. Требования к полосе частот канала для передачи цифровой информации. Моделирование прохождения сигнала по каналу связи, понятие полосы Найквиста. Формирование глаз-диаграммы. Квазитроичные коды соединительных кабельных линий. Моделирование прохождения кодов NRZ, RZ, AMI, CMI по соединительным линиям. Особенности кода HDB-3. Основные функции входных интерфейсов. Выделение тактовой частоты.
2-3. Цифровая обработка сигналов в тракте основной полосы ЦРРС плезиохронной иерархии. Скремблирование цифровых сигналов. Помехоустойчивое кодирование в ЦРРС. Декодирование сигналов в ЦРРС.
Назначение и особенности перемежения цифровых сигналов. Системы помехоустойчивого кодирования (FEC), принципы обнаружения и исправления ошибок. Высокоэффективные системы кодирования. Кодеры и декодеры BCH и RS. Скремблирование и дескремблирование цифровых потоков. Область применения кодов Грея.
2-4. Основные принципы модуляции и демодуляции в ЦРРС. Лабораторные работы по изучению методов модуляции.
Основные принципы модуляции в цифровых системах связи. Спектрально-эффективные методы многоуровневой модуляции. Изучение основных принципов модуляции в процессе выполнения шести виртуальных лабораторных работ. Принципы кодированной модуляции. Особенности организации адаптивной модуляции. Предмодуляционные фильтры. Принципы модуляции OFDM. Область применения и перспективы использования.
2-5. Структурные схемы современных цифровых приемников и передатчиков, их достоинства и недостатки. Современная элементная база техники СВЧ. Генераторы, смесители и усилители СВЧ, фильтры. Использования новых электронных компонентов в аппаратуре связи.
Устройство радиомодулей, состав и функционирование блоков радиопередающих устройств. Назначение и работа структурных элементов радиоприемных модулей. Примеры построения радиомодулей оборудования Антерум и Mini-Link.
2-6. Принципы построения современных антенн СВЧ. Способы улучшения характеристик антенн. Юстировочные узлы. Антенные разветвители, разделительные фильтры.
Основные принципы построения антенн диапазона СВЧ, их разновидности и характеристики (диаграммы направленности и коэффициенты усиления). Способы улучшения параметров антенн. Типовые антенны радиорелейных систем. Перспективные разработки в области антенн. Конструктивное выполнение антенн и крепежно-юстировочных узлов. Дуплексеры и фильтры СВЧ.
2-7. Источники электропитания оборудования ЦРРС. Преобразователи АС/DC, DC/DC. Методы повышения надежности источников питания.
Системы электроснабжения радиорелейной аппаратуры. Формирование и резервирование первичного постоянного напряжения. Преобразование переменного напряжения в постоянное, возможные неисправности и методы повышения надежности преобразователей. Формирование напряжений питания внутренних и наружных модулей. Альтернативные источники питания.
2-8. Примеры построения оборудования разных фирм. (NEC, Япония, IMAQLIQ, Россия).
Устройство цифрового радиорелейного оборудования Pasolink и Антерум 630. Основные параметры и структурные схемы.
2-9. Контрольные задания по разделу 2
Результаты выполнения блока виртуальных лабораторных работ. Ответы для защиты лабораторных работ.
Ответы на контрольные вопросы по индивидуальным заданиям.
Раздел 3. Основные принципы настройки, эксплуатации и расчета современных цифровых радиорелейных систем
3-1. Планы распределения частот радиоканалов.
Двухчастотная и четырехчастотная системы распределения спектральных ресурсов. Типовые частотные планы, частотные растры. Со-канальные частотные планы.
3-2. Влияния условий распространения радиоволн на качественные показатели ЦРРС. Качественные показатели цифровых РРС. Требования к качественным показателям ЦРРС. Основные принципы проектирования и расчета ЦРРС.
Основные физические процессы, проходящие на интервалах радиорелейной связи. Множитель ослабления. Зависимость множителя ослабления от величины просвета. Моделирование процессов, проходящих на интервалах РРС. Коэффициент ошибок. Показатели неготовности и показатели качества по ошибкам. Основные принципы расчета ЦРРС.
3-3. Прикидочный расчет основных параметров пролета цифровой РРС
Расчет основных параметров на пролете цифровой РРС по индивидуальному заданию.
3-4. Способы улучшения характеристик оборудования.
Влияние нелинейности приемо-передающих трактов в цифровых РРС. Моделирование влияния нелинейности усилителей СВЧ передатчиков. Методы повышения линейности амплитудных характеристик оборудования;.
Адаптивная регулировка мощности передатчиков, способы реализации, достоинства и недостатки.
Межсимвольная интерференция. Адаптивные эквалайзеры в частотной и временной областях. Компенсация кросс-поляризационных искажений.
Системы разнесенного приема. Пространственно-разнесенный прием. Алгоритмы сложения сигналов.
3-5. Техническое обслуживание радиорелейного оборудования. Диагностика неисправностей оборудования.
Менеджеры сети, их возможности. Варианты организации шлейфов. Измерение коэффициентов ошибок. Выходные спектры цифрового оборудования, маски спектров. Анализ работы оборудования по глаз-диаграммам. Диагностика неисправностей оборудования. Факторы возрастания коэффициентов ошибок и варианты их устранения. Периодические увеличения коэффициентов ошибок, их возможные причины и методы устранения. Невыполнение норм на качественные показатели. Факторы, приводящие к этому. Способы повышения устойчивости работы ЦРРС.
3-6. Контрольные задания по разделу 3.
Результаты прикидочного расчета полета ЦРРС по индивидуальному заданию.
Ответы на контрольные вопросы согласно варианту индивидуального задания.
Обобщенный перечень требований к микроволновому оборудованию плезиохронной и синхронной иерархий
Современные обобщенные требования к цифровому радиорелейному оборудованию. Возможности трафика, программная конфигурация и программное управление, развитые возможности модуляторов и демодуляторов. Прогрессивные системы помехоустойчивого кодирования. Дистанционный контроль и управление всей системой связи из одного пункта. Малый вес и размеры. Высокая надежность.
Заключение
Перспективы развития технологий в области цифровой радиорелейной связи. Унификация и гибкая структура с программным управлением. Совмещение нескольких современных технологий в области связи. Способы модернизации устаревшего оборудования и технологий. Требования к модернизированному оборудованию.
Использованные источники информации
Литература
1. Справочник по радиорелейной связи / Под ред. С.В.Бородича. -М.: Радио и связь, 1981.
2. Гомзин В. Н., Лобач В. С., Морозов В. А. Расчет параметров цифровых РРЛ, работающих в диапазонах частот выше 10 ГГц / СПбГУТ, 1998.
3. Немировский А.С., Данилович О.С. и др. Радиорелейные и спутниковые системы передачи. - М.: Радио и связь, 1986.
4. Системы связи и радиорелейные линии: учебник для электротехнических институтов связи / под ред. Калашникова. - М.: Связь, 1977.
5. Немировский А.С. и др. Радиорелейные и спутниковые системы передачи. - М.: Радио и связь, 1986.
6. Данилович О.С. и др. Методические указания к расчету устойчивости работы РРЛ прямой видимости / ЛЭИС.-Л., 1987
7. Данилович О.С. Проектирование цифровых радиорелейных линий. Выбор высот подвеса антенн. Учебное пособие./Санкт-Петербург, ГУТ, 2008.
8. Феер К. Беспроводная цифровая связь. - М.: Радио и связь, 2000.
Интернет-ресурсы
9. Сайт www.vlobatch.narod.ru (разделы "Студенты" и "Специалисты")
10. http://ru.wikipedia.org/wiki/%D1%EE%EB%E8%F2%EE%ED (использование солитонов в ВОЛС).
11. http://www.peoples.ru/technics/designer/vladimir_kotelnikov/ (Котельников и его теорема)
12. http://eae-1.clan.su/informat/dist/lekcija.pdf (методы сжатия информации)
13. http://www.osp.ru/nets/2000/06/141187/ (системы MPEG)
14. http://pbxlib.com.ua/network/article_161.html (структура потока Е1)
15. http://www.xserver.ru/computer/nets/razn/94/. (орбиты в спутниковых системах связи)
16. http://www.morsputnik.ru/globalstar/ (спутниковая система Global Star)
17. http://comp.ilc.edu.ru/assets/files/lection13/13.36_Volokonno-opticheskie_linii_svyazi.pdf.(волоконно-оптическая связь)
18. http://www.nrjetix.com/fileadmin/doc/publications/Lectures_security/Lecture2.pdf (псевдослучайные последовательности)
19. http://pbxlib.com.ua/mobile/article_125.html (системы связи CDMA)
20. https://ru.wikipedia.org/wiki/Bluetooth (системы связи Bluetooth)
21. http://ru.wikipedia.org/wiki/%D5%E5%E4%E8_%CB%E0%EC%E0%F0%F0 ( системы связи с частотными скачками и Хеди Ламарр)
22. http://www.optica.ru/Doc/BOX-100M.pdf (аппаратура атмосферной оптической связи)
23. http://www.skomplekt.com (приборы для измерения джиттера)
24.http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D0%BE%D0%B4_%D0%A0%D0%B8%D0%B4%D0%B0-%D0%A1%D0%BE%D0%BB%D0%BE%D0%BC%D0%BE%D0%BD%D0%B0 (помехоустойчивое кодирование).
26. http://www.sbi-telecom.ru/cvertochnye-kody.html (сверточные коды)
27. http://www.unitest.com/ (методы измерения джиттер)
28. http://kunegin.narod.ru/ref/metod/gsdh/ (формирование потоков SDH)
29. http://npp-elmika.ru/info/index.php?id=216 (типовые размеры волноводов)
30. http://imaqliq.com/ (радиорелейное оборудование фирмы Имаклик, Россия)