4.1 调制解调与编码技术
4.1.1 调制解调技术
调制是指用基带信号对载波波形的某些参数(如幅度、相位和频率)进行控制,使这些参数随基带信号的变化而变化。根据调制信号的性质,调制又可分为模拟信号调制和数字信号调制。解调是调制的逆过程。调制解调在通信系统中的定位如图4-1所示。
图4-1 调制解调在通信系统中的定位
理想的调制技术应是功率效率和带宽效率(或者说频谱利用率)高。所谓功率效率简单定义为:在加性高斯白噪声(AWGN)信道进行数字通信时,对于某一比特误码率(Pb)需要的每比特能量与噪声密度之比(Eb/No)。所谓带宽效率定义为:在1Hz系统带宽内每秒能够传送的信息(比特)。
微波信道既可以传输模拟信号,也可以传输数字信号。由于数字信号的抗干扰性能强,数字信号的传输质量要优于模拟信号的传输质量。常用脉冲形式的基带数据在中频频率70MHz或140MHz进行调制后,再变换到微波频率,且它应具有以下特点。
①调制信号的功率谱较窄;
②具有较高频谱效率;
③相对短波而言,具有较好的传输特性。
为了使数字信号在有限带宽的高频信道中传输,必须对数字信号进行载波调制。如同传输模拟信号一样,传输数字信号也有3种基本的调制方式:幅移键控(ASK)、频移键控(FSK)和相移键控(PSK)。它们分别对应于用载波(正弦波)的幅度、频率和相位来传递数字基带信号,可以看成是模拟线性调制和角度调制的特殊情况。理论上,数字调制与模拟调制在本质上没有什么不同,它们都是属正弦波调制。但是,数字调制是调制信号为数字型的正弦波调制,而模拟调制则是调制信号为连续型的正弦波调制。在数字通信的3种调制方式(ASK、FSK、PSK)中,就频带利用率和抗噪声性能(或功率利用率)两个方面来看,一般而言,都是PSK系统最佳。所以PSK在中、高速数据传输中得到了广泛的应用。
1. QPSK
四相相移键控(QPSK,Quadrature Phase Shift Keying)调制是利用载波的4种不同相位差来表征输入的数字信息,是四进制相移键控。QPSK是在M=4时的调相技术,它规定了四种载波相位,分别为45°、135°、225°、315°,调制器输入的数据是二进制数字序列,为了能和四进制的载波相位配合起来,则需要把二进制数据变换为四进制数据,这就是说需要把二进制数字序列中每两个比特分成一组,共有四种组合,即00、01、10、11,其中每一组称为双比特码元。每一个双比特码元是由两位二进制信息比特组成,它们分别代表四进制四个符号中的一个符号。QPSK中每次调制可传输2个信息比特,这些信息比特是通过载波的四种相位来传递的,图4-2是QPSK的星座示意图。解调器根据星座图及接收到的载波信号的相位来判断发送端发送的信息比特。
数字调制用“星座图”来描述,星座图中定义了一种调制技术的两个基本参数:①信号分布;②与调制数字比特之间的映射关系。星座图中规定了星座点与传输比特间的对应关系,这种关系称为“映射”,一种调制技术的特性可由信号分布和映射完全定义,即可由星座图来完全定义。
首先将输入的串行二进制信息序列经串-并变换,变成m=log2M个并行数据流,每一路的数据率是R/m,R是串行输入码的数据率。I/Q信号发生器将每一个m比特的字节转换成一对(pn,qn)数字,分成两路速率减半的序列,电平发生器分别产生双极性二电平信号I(t)和Q(t),然后对cos ωt和sin ωt进行调制,相加后即得到QPSK信号。
2. 16QAM
正交振幅调制(QAM,Quadrature Amplitude Modulation)是一种频谱利用率很高的调制方式,相对于传统的QPSK调制方式,更适应于卫星通信对高速数据传输的需求。国外主要采用8PSK,16QAM和16APSK等调制方式来提高频带利用率。其中,16QAM频谱利用率可达到4bit/(s·Hz),是QPSK的2倍,在频带利用率和误码率之间得到较好的折中,16QAM的星座图如图4-3所示。
图4-2 QPSK星座示意
图4-3 16QAM星座示意
(1)MQAM调制原理
QAM就是用两个相互独立的数字基带信号对相互正交频率相同的两路载波信号进行双边带调制,因为这种已调信号在同一带宽内频谱正交,所以可用来实现同相和正交相两路并行的数字信息传输。在现实中一般用实数信号来实现这种复数信号的传输,首先将二进制比特信号进行串并变换,再分别将两路二进制信号进行2到L的变换产生I(t)和Q(t),接着将两通道的基带信号I(t)和Q(t)分别乘以cos ωt和sin ωt,最后将两个乘积信号进行矢量和就得到MQAM调制信号。当M=2L=16时,即为16QAM调制,此时L=4。
MQAM信号可表示为:
其中:
,表示同相分量;
,表示正交分量;
Ik表示所要传输的同相支路的多电平信号第k个码元的值;
Qk表示所要传输的正交支路的多电平信号第k个码元的值;
g(t-kTs)是宽度为Ts的脉冲信号;
ωc为载波角频率。
k=(1,2,3,…,M)为QAM信号的阶数。
I(t)和Q(t)是两路独立的PAM(Pulse Amplitude Modulation)信号,一次QAM调制可以看成两路PAM信号分别调制到一对一正交的载波上并进行叠加的结果。MQAM调制原理如图4-4所示。
(2)MQAM解调原理
MQAM信号的解调通常采用正交相干解调法,其解调原理如图4-5所示。解调端接收到的带有噪声的已调MQAM信号作为输入,与本地恢复的两个相互正交的载波信号进行相乘运算后,再经过低通滤波也就是匹配滤波器,输出两路多电平基带信号I(t)和Q(t)。多电平判决器对多电平基带信号进行判决和检测,再经L电平到2电平转换和并/串变换器最终输出二进制码流。
图4-4 MQAM调制原理
图4-5 MQAM解调原理
4.1.2 信道编码技术
由于调制解调器设备里一般都包含信道编码的芯片,故在此对信道编码技术进行介绍。
1. 差错控制在卫星通信中的应用
20世纪70年代以来,由于大规模集成电路技术、卫星及计算机通信网技术的发展,信道纠错编/解码的研究得到了广泛的应用。
通常固定业务卫星信道是典型的加性高斯噪声信道,由于噪声的影响,信道会产生随机的差错;而移动卫星信道是典型的衰落噪声信道,信道要产生随机和突发的差错。信道的差错控制编码已在卫星通信、地面移动通信和计算机通信网中得到了广泛的应用。
卫星通信系统采用差错控制技术首要考虑的是对付随机性差错,有时还要采用交织纠错编码等措施对付突发性差错。此外,与所采用的调制方式也有关系,如采用DPSK,由于会产生误码扩散,就要考虑选择抗突发性差错的纠错码。
自动要求重发(ARQ,Automatic Request for Repetition)与前向纠错(FEC,Forward Error Correction)这两种差错控制方式,在卫星通信中均有使用。
ARQ主要用于卫星信道的数据传输。这是因为卫星信道的传播时延太长,单程就要0.27s左右,如果接收站收到信号经检验发现有错,发回否定回答(NAK)的应答信号,发射站接到应答信号后重发,接收站再一次接收,这样3个单程就要花0.81s时间。显然这对实时通信的数字话音信号的传输是不合适的,但对非实时通信的数据传输来说则问题不大。ARQ系统应有双向信道,具体的实现主要有下列3种形式:停止与等待ARQ、连续ARQ、有选择的重发ARQ。
2. FEC纠错编码
误比特率为10-3~10-6的通信系统使用FEC技术后,差错率会得到明显改善,例如,可以从10-4改善到10-7。FEC的分组码与卷积码以及它们的级联使用,在卫星通信中已广泛应用。
(1)分组码
目前卫星通信用得较多的是BCH码,如国际第五代卫星(IS-V)的TDMA系统用BCH(128,112)码,海事卫星通信系统用BCH(63,39)码。括弧中数字,前者是分组的长度n(比特数),后者表示信息码的比特数k,而监督码位数为n-k。BCH(n,k,t)码能纠正t个错误,如为BCH(63,39,4)码能纠正4个错误。编码增益的定义是:对于一定的误比特率,在不用纠错编码时所需的(Eb/No)与用纠错编码时所需的(Eb/No)之差。
(2)卷积码
卷积码包括代数译码及概率译码两种译码方法。
代数译码方法设备简单,但由于未能充分发挥卷积码的长处,故只用于码速不太高的场合。误比特率可以从10-4改善到10-7。
概率译码方法中的维特比(Viterbi)译码,目前可做到用于每秒几十兆比特到上百兆比特的场合,且设备比较简单,故特别适用于基本上是高斯白噪声信道的卫星通信系统中纠正随机差错用。表4-1给出了卷积编码用维特比译码时能获得的编码增益。
表4-1 卷积码用维特比译码方法所得到的编码增益(单位:dB)
(3)级联码
级联码是将两个独立的码级联起来构成一个性能更佳的码,一般可以是分组码与分组码级联,分组码与卷积码级联,或卷积码与卷积码级联,采用级联码的通信系统如图4-6所示。
图4-6 采用级联码的通信系统方框图
最常见的级联码是内码采用卷积码配合Viterbi译码,外码采用RS码,由于RS码具有很强的纠突发错误的能力,这种级联码还适合于衰落信道。RS码是Reed-Solomn码的简称,它属于循环BCH码的推广。级联码在卫星系统已广泛被应用,表4-2列出几种调制方式级联码Eb/No~Pe(误比特率)的关系。Eb/No的单位为dB。
表4-2a QPSK Eb/No~Pe
表4-2b 8PSK、16QAM Eb/No~Pe(未加RS时)
表4-2c 8PSK、16QAM Eb/No~Pe(加RS时)
3. 纠正突发差错的方法——交织法
交织技术可以把一片突发错误变为分散的随机错误,这是纠正突发错误的一个有效方法,在卫星通信系统中被广泛采用。采用交织技术的通信系统方框图如图4-7所示,对于衰落时间小于交织宽度的信号衰落,系统可以纠错,但交织会带来额外的时延。
4. TCM技术
网格编码调制(TCM,Trellis Coded Modulation)技术是一种将编码和调制相结合的技术,它的最大优点是在不增加信道带宽的前提下,获得显著的编码增益。简单的四状态TCM与传统的非编码调制相比,可以得到3dB的编码增益;复杂的TCM可以得到6dB甚至更高的编码增益。TCM特别适合于功率受限和频带受限的通信系统。
图4-7 采用交织的通信系统
5. Turbo码
Turbo码是现在所能得到的最有效的前向纠错(FEC)码。Turbo码是在加性高斯白噪声信道中,通过反复的软判决输入/软判决输出译码算法,在译码器复杂度相当的情况下,其性能优于传统的卷积码。经过理论研究和仿真结果可知,在加性高斯白噪声信道中,编码速率为1/2的Turbo码在达到误比特率(BER)≤10-5时,Eb/No仅为约0.7dB,远远超过了其他的编码方式。
(1)Turbo码的编码
Turbo码编码器的原理如图4-8所示,它采用两个系统反馈卷积码编码器并联,并在第二个反馈卷积码编码器前加交织器(Turbo码交织器)。这两个反馈卷积码称为Turbo码的结构码。输入的信息序列经过两个编码器编码,其中第一个编码器按输入信息序列原来的顺序编码,而第二个编码器对交织后的信息序列进行编码。所有信息数据都送到信道中,而由两个结构编码器产生的校验数据则根据编码速率有选择地传输。如果信道是衰落信道,编码后的数据在传输前还要经过信道交织的编码。
图4-8 Turbo码编码器原理
(2)Turbo码的译码
Turbo码的译码器原理图如图4-9所示,经软判决后的信息数据和由第一个结构编码器产生的校验数据被送到第一个结构译码器中,这个译码器产生的有关信息数据的最新软判决似然值作为预值经过Turbo交织后送到第二个译码器。而第二个译码器的输入为有关信息数据的最新似然值,经软判决后的交织数据及由第二个结构编码器产生的校验数据。第二个译码器的判决输出又作为有关信息数据的最新软判决似然值,被反馈到第一个译码器中重复这个过程。这个处理过程可以按需要有限地多次重复。若干次重复译码完成后,译码数据经硬判决后输出。
图4-9 Turbo码译码器原理
4.1.3 调制解调器简介
C频段船载卫通站调制解调器主要有CDM-600和CDM-625两种型号。
1. CDM-600
CDM-600调制解调器为COMTECH公司生产的全双工卫星通信设备,把输入的数字信号经过成帧处理、信道编码和中频调制后输出中频调制信号;把下变频器输出的中频信号经过中频解调、信道译码以及解帧处理后输出发端的数字信息。CDM-600的外观如图4-10所示。
图4-10 CDM-600外观图
CDM-600调制解调器具有数据速率和中频频率、调制方式可变等特点,同时具有完善的监控功能,因此在卫星通信系统中得到了广泛的应用,在卫星通信系统中,主要完成综合数据业务的传输。
(1)主要技术参数与指标
①中频特性
工作频率:52~88MHz;
输出电平:0dBm~-20dBm,0.1dB步进;
输入电平:-30dBm~-60dBm;
捕获范围:32kHz;
输出杂散:≤-55dBc/4kHz。
②调制解调特性
调制方式:BPSK、QPSK;
纠错方式:采用卷积码(1/2、3/4)和维特比译码,RS级联编译码可选;
数据钟源:内钟、外钟、终端钟、恢复钟;
信息速率:2.4~2048kbit/s,1bit/s步进。
③传输性能
1/2卷积编码,高斯信道Eb/No=6.7dB时,BER≤1×10-7;
3/4卷积编码,高斯信道Eb/No=8.2dB时,BER≤1×10-7;
1/2卷积编码+RS,高斯信道Eb/No=4.5dB时,BER≤1×10-7;
3/4卷积编码+RS,高斯信道Eb/No=6.0dB时,BER≤1×10-7。
④组帧方式
IBS、IDR、EDMAC、UNFRAMED模式。
⑤线路接口
G.703不平衡和平衡口、RS-422、V.35;
同步EIA-232口。
⑥监控接口
4线RS-485、2线RS-485、RS-232。
⑦设备监控单元
设备监控单元具有设置参数、设备自检、状态显示与告警功能等。
(2)基本工作原理
CDM-600有两种不同的接口类型:中频口和数据口。
①数据接口将用户的设备(如保密机、DDN、MSS等DTE设备)同调制解调器双向连接起来。
②中频接口通过上行链路(上变频器)和下行链路(下变频器)设备,为卫星提供双向的链路。
线路接口将由各对外接口输入的数据转换为CMOS电平。从接口输入一个小FIFO,根据时钟和成帧选项受到不同的控制。如果允许组帧,从FIFO输出的时钟和数据通过成帧单元,帧头数据(IDR,IBS或EDMAC)加入到主数据;否则时钟和数据直接输出到前向纠错(FEC)编码器。数据在FEC编码器中经过差分编码、扰码和卷积编码处理,然后进入数字移位滤波器中进行成型滤波处理。输出的I和Q两路信号进入BPSK,QPSK/OQPSK调制器中,对由频率合成器产生的载波进行调制后,形成输出的中频信号。
输入的中频信号通过VCO带通滤波后转换为基带信号(I和Q)。在转化为I和Q信号前要先经过复杂的混频。基带信号的电平经过一个AGC电路放大后,进入高速采样模/数转化器,转化为数字信号输出。数字信号经过Costas环,执行的功能有Nyquist滤波、同步时钟恢复和载波恢复,最终产生的复合数据进入到选定的FEC解码器中(可以是Viterbi,Sequential,TCM,Reed-Solomon或选择安装的Turbo)。数据解调后,已恢复的时钟和数据传到解帧单元中(如果允许IBS,IDR或EDMAC组帧),帧头数据与主数据分离。接下来数据通往有足够容量的Plesichronous/Dopper缓存器中,也可以不通过,然后数据和时钟传送到对外的接口,最终传送给连接的外部DTE设备。
(3)设备模块组成
CDM-600调制解调器主要由信道编译码与帧处理单元、调制单元、解调单元、监控单元和电源部分组成。信道编译码与帧处理单元主要完成接口转换、帧处理以及纠错编译码等功能;调制单元主要完成基带成型和中频调制功能;解调单元主要完成相干解调功能;监控单元主要完成调制解调器的本地监控和远端监控功能;电源采用开关稳压源,把220V(50Hz)标准市电转换成调制解调器所需的各种直流电源。
①信道编译码与帧处理单元
信道编译码与帧处理单元在发端主要完成接口转换、成帧和信道编码功能,在收端主要完成信道译码、解帧和接口转换功能。
a. 发接口转换
发接口转换将输入的RS-422、V.35和G.703接口的数据转换为TTL电平。
b. 成帧处理单元
成帧部分根据参数设置将输入的数据进行组帧,帧结构包括IBS、IDR、SCMM或透明传输。实现框图参见图4-11。主数据首先进入接口选择电路和时钟选择电路进行接口和时钟的选择,得到选用的主数据时钟进入成帧时序电路产生成帧时序,用成帧时序控制主数据与帧头信息(含勤务数据)的复接,最后将复合数据送给信道编码单元。在IBS帧结构中,帧头信息包含IBS帧码和AUPC数据;在IDR帧结构中,帧头信息包含IDR帧码和32kbit/s勤务数据。
图4-11 成帧处理实现
c. 信道编码
信道编码将经成帧处理的信号进行RS编码、符号交织、差分编码、卷积编码处理。信道编码如图4-12所示。
图4-12 信道编码
• RS编码
对于不同的调制方式和帧结构,RS编码采用不同的编码率。编码率的选择见表4-3。
表4-3 RS编码率的选择
• 交织
为了增强调制解调器纠突发误码的能力,RS编码后的数据进行交织处理,符号交织算法和交织深度符合IESS-308规范。
• 扰码
为使卷积码达到其理论纠错性能,避免调制符号出现长连“0”、长连“1”或长时准周期序列(这3种情况都会使已调频谱出现长时尖峰,频谱幅度特性偏离规定频谱模板;调制符号出现长连“0”和长连“1”还会影响解调恢复时的抖动性能),卷积编码数据需要加扰处理,自同步扰码器采用IESS-308/309规范或CCITT V.35规范。
• 差分编码和卷积编码
差分编译码能消除卷积编码、维特比译码数据固有的相位模糊。采用QPSK和BPSK调制方式,卷积编码可选择为1/2、3/4。
d. 信道译码
信道译码是信道编码的逆过程,将解调基带输出的相干解调信号进行纠错译码处理。信道译码框图如图4-13所示。
图4-13 信道译码
e. 解帧处理
解帧处理与成帧处理相反,需要将信息数据及帧头信息分开,进而分离主数据。从信道译码器来的复合数据,首先经解帧时序电路进行帧定位及同步,然后分离主数据和帧头信息,将主数据送入接口选择和时钟选择电路,如果需要的话还要接收缓冲电路配合时钟选择(在收端选择RXC以外的其他时钟时才能使用接收缓冲)。解帧处理框图如图4-14所示。
图4-14 解帧实现
f. 收接口转换
收接口转换将TTL电平转换为RS-422、V.35和G.703接口电平输出。
②调制处理单元
调制部分主要由成型滤波和调制中频处理组成。
a. 成型滤波
成型滤波采用滚降系数为0.3的截短平方根奈奎斯特升余弦函数,截取长度为8个符号持续期。在实现中,为了降低硬件复杂度,采用了查表的方法实现卷积过程,即将不同输入数据情况下成型滤波响应输出由仿真软件计算获得,存于ROM中,根据不同采样率控制EPLD计数器的输出,作为ROM的低位地址;输入数据进入8bit移位寄存器,移位寄存器的8bits并行输出作为ROM的高位地址,ROM输出数据经数模转换和低通平滑滤波后得到模拟滤波响应输出,实现框图如图4-15所示。
图4-15 成型滤波电路
b. 调制中频处理
调制中频处理完成零中频信号的频谱搬移(调制)、带通滤波和输出电平控制。
频率综合器(简称频综)输出的52~176MHz载波信号经90°移相器分为等幅正交的两路载波信号,正交载波信号与零中频基带信号进行混频相加,经前级带通滤除谐波分量和前级中频放大,完成零中频信号的调制。采用闭环控制方式进行自动电平控制,中频输出首先经过检波器进行幅度检波,输出的模拟检波信号经过A/D转换与设置的电平数据进行动态比较,比较信号控制数控可变衰减器的衰减量,直到输出达到所设置的电平,实现参见图4-16。
图4-16 中频调制处理
③解调处理单元
解调处理单元主要由解调中频处理和解调基带处理组成。
a. 解调中频处理
解调中频处理由前级宽带带通滤波、中频放大(增益可控)、混频器、窄带带通滤波、正交混频器和低通滤波等组成,如图4-17所示。
图4-17 解调中频处理
输入的中频信号首先经过带通滤波,滤除带外无用信号,放大后经自动增益控制,与小步进频综进行混频处理,将信号搬移到96MHz,该信号经带通放大处理后与单点频综(96MHz)进行正交混频,正交混频输出两路零中频信号,经低通滤波后输出两路复合基带信号。
b. 解调基带处理
解调基带处理组成如图4-18所示。两路复合基带信号首先经过抗混叠低通滤波器滤除带外无用信号,模数转换后进行时钟恢复和载波恢复,接着由复乘法器完成相干解调,解调输出经过匹配滤波,提供给信道译码单元进行译码处理。
图4-18 解调基带处理
• 模数转换
模数转换由一片A/D组成,将中频解调过来的中频信号转换为数字信号进行数字处理。模数采样采用了带通采样或低通采样方案,对应中频信号分别为96MHz和4MHz,模数转换的采样率从4倍符号率到128倍符号率可变,采样时钟由时钟恢复电路提供。
• 数字混频器
中频解调单元的频综信号与输入信号的载频信号存在频差或相差,因此混频器输出的中频信号存在正交串扰,不能直接用于信道译码,需要经过一数字变频器(NCO、复乘法器以及二阶环路滤波器等组成)消除载波频差和相差后,送给信道译码单元。数字变频器完成相干载波的恢复与相干解调,NCO输出的两路正交载波信号与输入的中频信号进行乘法运算,输出I、Q两路解调数据,经匹配滤波后由载波频差估计和载波相差估计电路产生载波频差和相差信号,经过全数字二阶环路滤波后控制载波恢复NCO的振荡频率,直至恢复正确的相干载波信号。
• 匹配滤波
复乘法器输出的基带信号经过匹配滤波以提高信噪比。匹配滤波器为滚降系数为0.3的奈奎斯特平方根升余弦,时间长度为8个符号持续期。模数转换的采样率从4到128倍符号率变化,匹配滤波器的抽头数从32到1024变化,匹配滤波器采用两片高速大规模可编程逻辑器件实现。
• 时钟恢复
时基再生由相差估计、环路滤波、压控振荡器和分频器组成,如图4-19所示。相差估计信号经过全数字二阶环路滤波后控制时基恢复NCO的振荡频率。
图4-19 时基再生
• 载波恢复锁频锁相环
相干解调载波恢复中,为了增大捕捉初始频差范围,载波频差的捕获采用锁频锁相环完成。工作过程中,当时基锁定以后,首先由DSP控制AGC电路工作,将输入信号调整到合适的大小,然后启动锁频环工作,鉴频输出经一阶比例积分滤波器滤波后控制压控振荡器直至频率锁定。频率锁定后,启动锁相环,作载波相差估计,该信号经二阶数字滤波器,控制压控振荡器直至相位锁定。频差相差估计及其环路滤波器及NCO均由EPLD完成,如图4-20所示。
图4-20 载波恢复锁频锁相环
c. 信道均衡
为了抵消有限带宽信道失真引起的码间干扰(ISI),消除信道的频率选择性和时间选择性对传输所带来的影响,在解调基带处理之后采用了均衡技术。
为了不影响信号的传输效率,采用不需要训练序列的盲均衡技术。信道均衡器接收来自匹配滤波器的数据和系统定时信息,将均衡好的数据送入信道译码。
自适应均衡器从结构上可分为线性均衡和非线性均衡,从延时抽头间隔上可分为码元间隔抽头与分数间隔抽头。
横向均衡器是一种线性均衡器,当它以中心抽头作为参考抽头时,它的结构在时域上是对称的,对拖尾干扰、前导干扰具有相同的均衡能力。但由于它是线性的,在补偿衰落的同时也增加了噪声;且清除后尾干扰的能力不强。因此,这里的均衡器的结构选用基于最小均方误差(MSE)准则的判决反馈均衡器(DFE)。与横向均衡器相比,DFE的特点是:抽头数用的少,运算处理量较小;若判决正确,DFE各反馈抽头并不增加噪声;并且清除后尾干扰的能力较强。判决反馈均衡器是一种非线性均衡器,它由两部分组成:前馈滤波器和反馈滤波器,前馈滤波器用于均衡信道的前导失真,反馈滤波器用于抵消后尾失真。
④监控部分组成。
监控部分主要由调制器监控、解调器监控和用户操作界面组成。调制器监控完成调制器参数设置、调制器状态查询以及调制器告警显示;解调器监控完成解调器参数设置、解调器状态查询以及解调器告警显示;用户操作界面由液晶显示器、键盘、调制解调器状态指示及相应的控制电路组成。调制解调器具有本地控制和远端控制功能。本地控制通过前面板的液晶显示器和键盘设置实现。前面板上各种告警及故障指示灯,直观地显示调制解调器的工作状态。监控单元为外部计算机提供远程接口,通过远程口可完成所有的监控操作。远控口采用4线RS-485接口或2线RS-485口或RS-232口,通过远端计算机可以完成对设备的监控。
2. CDM-625
CDM-625型调制解调器与CDM-600型调制解调器相比,包含的新功能如下。
• 中频范围能够同时覆盖50~180MHz和950~2000MHz;
• 支持18kbit/s~25Mbit/s的数据带宽,同时支持多种调制/解调方式;
• 支持IESS-308/309/310/315国际卫通站标准;
• 解调功能具备快速捕获和复合功率控制能力,同时内置自适应均衡器;
• 提供VersaFEC自适应编码和调制,用于增加IP链路容量;
• 通过配置DoubleTalk Carrier-in-Carrier卡能够节省50%转发器带宽;
• 提供IP接口,可选择工作在“路由模式”或“交换模式”。
CDM-600与CDM-625的后面板对比如图4-21所示。
图4-21 CDM-600与CDM-625的后面板对比
CDM-625通过提供IP接口和IP处理器能够直接实现与路由器或交换机的联通,从而构建卫星IP通信网。CDM-625内部以太网结构如图4-22所示,CDM-625有4个内置的10/100BaseT以太网接口,均连接至一个内置的二层交换机上,该交换机可配置为交换模式或路由模式,从而适应不同的网络需求。CDM-625的前面板实物图如图4-23所示。
图4-22 CDM-625网络接口设计
CDM-625的主要技术参数与指标如下。
(1)通用性能
• 信息速率:18kbit/s~25Mbit/s,1bit/s步进。
图4-23 CDM-625前面板实物图
• 符号率:18ksym/s~12.5Msym/s。
• 工作频率:50~180MHz或L频段。
(2)FEC编码
FEC编码方式及适用范围见表4-4。
表4-4 FEC编码方式及适用范围表
(3)扰码
透明传输模式:ITU V.35(无RS或TPC/LDPC)
(4)EDMAC模式
• 外部帧同步(无RS,专用)。
• TPC/LDPC模式:外部帧同步(无RS,专用)。
• IESS-308/309/310。
(5)管理
• 10/100Base-T支持SNMP、HTTP、Telnet。
• EIA-232,EIA-485(2线或4线)。
(6)外部参考:BNC
• 输入:1MHz、2MHz、5MHz或10MHz,-6~+10dBm,50/75Ω。
• 输出:10MHz,峰—峰值(p-p)2.7V±0.4V,低阻抗。
(7)调制特性
• 频率稳定性:±0.06ppm(±6×10-8),0~50℃。
• 发射滤波特性:IESS-308。
• 发射滚降系数:25%、35%。
• 谐波和杂散:优于-60dBc/4kHz。
• 发射ON/OFF通断比:-60dBc(最小)。
(8)数据接口
数据接口见表4-5。
表4-5 数据接口表
(9)相位噪声
(10)输出电平:0~-25dBm,0.1dB步进
(11)输出阻抗:75Ω
(12)解调特性
• 输入电平:[-105+10lg(Rs)]~[-70+10lg(Rs)]dBm。
• 捕获范围:小于32ksym/s:±1kHz~±(Rs/2)kHz。
32~389ksym/s:±1kHz~±32kHz;
大于389ksym/s:±1kHz~±(0.1×Rs)kHz,最大±200kHz。
• 接收时钟:卫星RX,地面TX,外部参考。
• 监视功能:Eb/No,BER,频率偏置,Buffer,接收信号电平。
(13)选件
• 信息速率:25Mbit/s(最大)。
• TPC和LDPC编码速率:25Mbit/s(最大)。
• TPC和LDPC编码模块。
• 8PSK和8QAM调制模块。
• 16QAM调制模块。
• QoS。
• IP载荷压缩。
• IP包头压缩。