Цифровая радиосвязь
В гл. 4 рассматривались различные методы преобразования цифровых сигналов для передачи по проводным лниям. Вообще говоря, в этом случае ширина полосы сигнала не является критичной, поскольку в парах кабеля (не имеющих пупиновских катушек) полоса жестко не ограничивается. Если в проводной системе требуется увеличить скорость передачи цифрового сигнала, то можно увеличить скорость передачи символов в линии, а регенераторы сдвинуть ближе друг к другу, чтобы компенсировать возросшие затухание и переходные помехи. По этой причине в гл. 4 придавалось особое значение различным формам передачи двоичных сигналов. Однако в радиосистемах обычно устанавливают точные границы полосы передачи, чтобы организовать четко определенные стволы, не создающие взаимных помех. Максимальное использование этих стволов часто означает, что необходимо применить способы многоуровневой передачи сигналов для того, чтобы достигнуть высоких скоростей передачи цифрового сигнала, несмотря на ограничение полос. И действительно, чтобы гарантировать определенный минимум эффективности использования радиочастотного спектра, Федеральная комиссия по связи в США установила определенные скорости передачи цифрового сигнала, которые должны быть обеспечены при цифровой радиосвязи в диапазоне СВЧ. По существу, эти минимальные скорости передачи устанавливают примерно то же число каналов ТЧ (при скорости передачи 64 кбит/с), которое достигается в существующих аналоговых радиосистемах с частотной модуляцией.
Вспомним, что в существующих аналоговых СВЧ радиосистемах используется частотная модуляция сигналами с частотным группооб-разованием и одной боковой полосой. Поскольку в процессе частотной, модуляции эффективная полоса, отводимая на каждый канал ТЧ, увеличивается в 2 — 4 раза (см. табл. 1. 6 и 1.7), полоса цифровых сигналов сопоставляется с 8 ... 16 кГц на канал ТЧ (вместо 4 кГц). При использовании прогрессивных методов модуляции цифровые системы могут обеспечить то же число каналов ТЧ (скорость передачи 64 кбит/с), что и их аналоговые эквиваленты с ЧМ. Однако введение аналоговой радиосистемы с одной боковой полосой типа АR-6А, линейные испытания которой были недавно проведены фирмой Bell System, означает, что в отношении эффективности использования полосы цифровые радиосистемы не будут конкурентоспособными до тех пор, пока не будут использоваться алгоритмы аналого-цифрового преобразования с пониженной скоростью передачи.
В дополнение к минимальным значениям скоростей передачи, установленным ФКС, конкуренция среди изготовителей цифровых СВЧ радиосистем и экономичность получения максимально возможного числа каналов ТЧ в радиосистемах стимулируют разработку прогрессивных способов модуляции цифровыми сигналами, в результате чего достигаются еще более высокие скорости передачи. В первой части этой главы описаны основные способы модуляции и показана их эффективность. В последующих разделах приведены основные соображения по системному расчету СВЧ радиорелейных систем магистральной связи.
Плотность передачи информации. Полезным параметром, характеризующим эффективность использования полосы системами с модуляцией цифровыми сигналами, является плотность передачи информации, определяемая как
где R — скорость передачи цифрового сигнала в битах в секунду; BW — полоса, занимаемая цифровым сигналом, в герцах.
Единицы плотности информации иногда несколько произвольно выражают в битах на герц. Однако, как определено в формуле (6. 1), эти единицы должны выражаться как биты в секунду на герц.
Ширина полосы в формуле (6. 1) может быть определена множеством способов. При теоретических исследованиях полосу сигнала обычно определяют как полосу идеального фильтра, используемого для точного ограничения спектра сигнала (т. е. как полосу по Найквисту). В практических системах, где спектр никогда не может быть строго ограничен по полосе, ширину полосы определить труднее. В радиосистемах ширина полосы ствола обычно устанавливается по определенному минимальному затуханию сигнала на границах полосы. В этом случае плотность передачи информации можно легко определить как скорость передачи двоичных символов сигналом, удовлетворяющим этим требованиям, деленную на ширину отведенной полосы.
В этой главе описывается принцип работы и способы построения цифровых систем коммутации с ВРК применительно к различным коммутационным станциям: учрежденческим, городским и междугородным. Предваряя обсуждение процесса цифровой коммутации, введем некоторые основные понятия и термины из области коммутации.