ИМИТАЦИОННОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПРОВЕРКИ ПРИЕМНОЙ АППАРАТУРЫ ЛИНИЙ СВЯЗИ С ЧАСТОТНЫМ, ВРЕМЕННЫМ И КОДОВЫМ РАЗДЕЛЕНИЕМ КАНАЛОВ
IMITATION EQUIPMENT FOR TESTING OF RECEIVING EQUIPMENT OF COMMUNICATION LINES WITH FREQUENCY, TIME AND CODE DIVISION OF CHANNELS

Изобретение относится к области радиотехники и цифровой техники и может быть использовано для настройки, проверки и оценки качества функционирования составных модулей изделий, подкомплексов и комплексов аппаратуры приема, демодуляции, декодирования и обработки сложных сигналов спутниковых и радиорелейных линий связи с многостанционным доступом на основе частотного (МДЧР), временного (МДВР) и кодового (МДКР) разделения каналов.
В целях обеспечения высокой пропускной способности, помехоустойчивости и качества сигналы на передающей стороне подвергаются сложным преобразованиям:
- преобразованию аналоговой канальной информации в цифровую с видами модуляции ИКМ, АДИКМ, АДМ, ДМ;
- речевой интерполяции;
- многоэтапному формированию канальной информации в групповые потоки различного иерархического уплотнения [1 - Л.С.Левин, М.А.Плоткин «Цифровые системы передачи информации», М., «Радио и связь», 1982 г., стр.15];
- синхронному и асинхронному группообразованию с использованием стаффинга;
- помехоустойчивому кодированию систематическими сверточными кодами (ССК) и несистематическими сверточными кодами (НСК), в т.ч. и составными сигнально-кодовыми конструкциями (рекомендации МККТТ IEES309, 310, 311) и турбокодами;
- перемежению сигналов с разной глубиной;
- помехоустойчивому кодированию кодами Боуза-Чоудхури-Хоквингема (БЧХ) и Рида-Соломона;
- дифференциальному кодированию;
- формированию в составе групповых потоков сосредоточенных или рассредоточенных сигналов синхропризнаков;
- формированию в составе информационных потоков служебных каналов;
- использованию различных оптимальных манипуляционных кодов;
- использованию различных видов фазовой модуляции (от ФМ2 до КАМ256);
- формированию пакетных сигналов в режиме МДВР;
- использованию расширяющих псевдослучайных последовательностей в системах связи с МДКР.
При этом различные системы связи используют многообразие разновидностей преобразования сигналов. Подтверждением этого является рекомендации МККТТ (МСЭ) и ITU, а также наличие большого количества реально действующих систем связи с различной организацией и соответствующей процедурой преобразования сигналов.
Для проверки и настройки приемной части аппаратуры линий связи под соответствующие сигналы требуется имитационное оборудование. Обычно для настройки и проверки приемной аппаратуры конкретной системы связи разрабатывается и изготавливается свое имитационное оборудование. Стоимость такового оборудования исчисляется несколькими миллионами рублей.
Решение же задачи создания имитационного оборудования для проверки и настройки приемного оборудования различных систем связи при минимальных затратах возможно при условии использования имеющихся средств при минимальных доработках.
Так, для настройки аппаратуры цифрового телевидения фирмой «RONDE & SCHWARZ» разработано имитационное оборудование, использующее последние достижения науки и техники и выполненное в виде отдельного прибора с различными опциями [2 - Operating Manual TV test transmitter SFQ, RONDE & SCWARZ]. Структурная схема такого оборудования, взятая за прототип, приведена на фиг.3, а внешний вид прибора - на фиг.4. Оборудование включает в свой состав последовательно соединенные модули входного интерфейса, I/Q кодеров, имитатора затухания, ввода-вывода, I/Q модулятора, коммутатора, сумматора, конвертора и аттенюатора, а также два модуля поднесущих звука и ADR, выходы которых подключены ко входам широкополосного частотного модулятора, первый выход которого подключен ко второму входу коммутатора, а второй выход подключен ко второму входу сумматора, и генератор шума, выход которого подключен к третьему входу сумматора. Стоимость оборудования в данной конфигурации составляет около 2000000 рублей.
Анализ показал, что имитационное оборудование TV SFQ в конфигурации, представленной на фиг.3, обеспечивает формирование всех имитационных сигналов, необходимых для настройки и проверки модулей цифрового телевидения и всего приемного тракта ЦТВ, и может быть использовано для проверки отдельных модулей и устройств связных систем, таких как демодуляторы, приемники, ПУ декодеры.
Узкая целенаправленность такого оборудования не обеспечивает возможности его использования для решения широкого круга задач по настройке и испытаниям приемной аппаратуры связных спутниковых и радиорелейных линий связи с различными видами доступа (МДЧР, МДВР, МДКР) и различной структурой сигналов.
Целью изобретения является расширение функциональных возможностей указанного имитационного оборудования для обеспечения настройки, испытаний и оценки качества функционирования модулей и аппаратуры различных приемных систем связи.
Для достижения указанной цели предлагается имитационное оборудование, содержащее последовательно соединенные модули помехоустойчивого (ПУ) кодера, модулятора ФМ2…КАМ256, сумматора, преобразователя частоты (конвертора), аттенюатора, а также генератора шума, выход которого подключен ко второму входу сумматора.
Согласно изобретению, в него введены генератор расширяющей псевдослучайной последовательности (ПСП) с коммутируемыми обратными связями для формирования сигналов ПСП МДКР, выход которого подключен к третьему входу сумматора, и персональная электронно-вычислительная машина (ПЭВМ) с блоком программного обеспечения и введенным в ее состав модулем буферного накопления с устройством высокоскоростного ввода-вывода (УВВВ), выход которого подключен ко входу помехоустойчивого кодера, при этом выходы помехоустойчивого кодера, модулятора, сумматора и аттенюатора через настраиваемый объект, в зависимости от настраиваемой конфигурации, подключены ко вторым входам устройства высокоскоростного ввода-вывода, что обеспечивает проверку качества работы контролируемого объекта в режиме шлейфа, а в состав помехоустойчивого кодера включены опции дифференциального кодера, кодера Рида-Соломона, кодера Боуза-Чоудхури-Хоквингема, перемежителя, кодера систематических сверточных кодов, кодера турбокодов, кодера несистематических сверточных кодов, скремблера, каждый из которых имеет режим трансляции и программной переконфигурации в произвольную последовательность преобразований по каналу входа-выхода, подключенному к четвертому входу-выходу персональной электронно-вычислительной машины.
Сочетание отличительных признаков и свойства предлагаемого имитационного оборудования из литературы не известны, поэтому оно соответствует критериям новизны и изобретательного уровня.
На фиг.1 приведена функциональная схема предлагаемого имитационного оборудования, на фиг.2 - функциональная схема буферного накопителя, на фиг.3 - функциональная схема прототипа, а на фиг.4 - имитатор TV SFQ.
Имитационное оборудование содержит (фиг.1) последовательно соединенные модули ПУ кодера 1, модулятора 2, сумматора 3, конвертора 4, аттенюатора 5, а также генератор шума 6 и генератор ПСП 7 с коммутируемыми обратными связями, выходы которых подключены ко второму и третьему входам сумматора 3 соответственно, ПЭВМ 8, в состав которой введен модуль буферного накопления с устройством высокоскоростного ввода-вывода 9 и блок программного обеспечения 10. УВВВ 9 содержит (фиг.2) последовательно соединенные преобразователь кодов 11, мост PCI 12, подключенный через шину PCI ко входам ПЭВМ 8, выход которой через шину PCI и контроллер RAID массивов 13 подключен ко входам жесткого магнитного диска 14. Выход УВВВ 9 (фиг.1) подключен ко входу кодера 1, а выходы блоков 1, 2, 3, 5 через настраиваемый объект, в зависимости от настраиваемой конфигурации, подключены ко вторым входам УВВВ 9, что обеспечивает проверку качества работы контролируемого объекта в режиме шлейфа. Третьими входами УВВВ 9 являются входы внешнего сигнала от других устройств, в т.ч. и реальный сигнал. Четвертый вход - выход шины PCI ПЭВМ подключен ко входу-выходу ПУ кодера 1.
Имитационное оборудование функционирует следующим образом. Цифровые потоки канальной информации и групповые потоки различного уровня уплотнения (1-4 уровень) [1] формируются путем моделирования в ПЭВМ 8 или путем записи реальных сигналов линий связи на жесткий магнитный диск (ЖМД) ПЭВМ 8. Далее через УВВВ 9 цифровые потоки различного уровня уплотнения с ПЭВМ 8 в сопровождении тактовой частоты поступают на кодер 1, в котором обеспечиваются преобразования, осуществляемые на передающей стороне контролируемой аппаратуры той или иной системы связи. В качестве информационного потока на кодер 1 может для простейших проверок использоваться сигнал ПСП от генератора 7. Преобразованный цифровой поток поступает на модулятор 2 и далее через сумматор 3 на конвертор 4, в котором он преобразуется в радиосигнал. При формировании сигнала МДКР сигнал расширяющей ПСП от генератора 7 в сумматоре 3 накладывается на сигнал от модулятора 2 и далее преобразуется в радиосигнал в конверторе 4. Аттенюатор 5 обеспечивает формирование радиочастотного сигнала различного уровня. Генератор шума 6 обеспечивает формирование различного отношения сигнал/шум на выходе оборудования. Кодер 1, имеющий в своем составе дифференциальный кодер 1а, кодер Рида-Соломона 1б, кодер БЧХ 1в, перемежитель 1г, кодер ССК 1д, кодер турбокода 1е, кодер НСК 1ж, скремблер 1з, имеет режим трансляции и программно обеспечивает выполнение преобразований в произвольной последовательности. Исходя из этого, выходы оборудования могут быть использованы по следующему назначению:
выход 1 - для настройки цифровых модулей (демультиплексоров сигналов различного уровня уплотнения, декодеров, деперемежителя, дескремблера);
выход 2 - для настройки демодулирующих устройств с сигналом без добавления шума;
выход 3 - для настройки сигналов с добавлением шума различного уровня;
выход 4 - для настройки радиоприемных устройств и всего тракта в целом.
Для проверки качества работы настраиваемых модулей и изделий, обеспечивающих выдачу информации в цифровой форме, на ПЭВМ 8 через устройство ввода-вывода 9 подаются их выходные сигналы. В ПЭВМ 8 производится сравнение выходной информации контролируемого изделия с информацией, хранящейся в ПЭВМ 8, и по числу ошибок программно определяется вероятность искажения символов, в т.ч. и при различных отношениях сигнал/шум, задаваемых от генератора шума 6.
В настоящее время разработано и изготовлено имитационное оборудование в виде универсального отладочного стенда.
В результате использования предлагаемого имитационного оборудования получен следующий выигрыш:
- обеспечивается возможность настройки и проверки функциональных модулей приема, демодуляции, декодирования и обработки сигналов линий связи с видами доступа МДЧР, МДВР и МДКР;
- расширены функциональные возможности имитационного оборудования в части контроля качества работы контролируемого объекта в режиме шлейфа;
- снижена стоимость создания оборудования по сравнению с разрабатываемым под каждый вид доступа.