Базова станція мережі теле- та радіомовлення в режимі частотного мультиплексування в середовищі поширення

Базова станція мережі теле- та радіомовлення в режимі частотного мультиплексування в середовищі поширення, що включає мультиплексор, 3 воно дозволяє збільшити пропускну здатність системи та її інформаційну ємність. Сама же по собі система МІМО припускає просторове мультиплексування й ефективна тільки в умовах поширення, яким властива наявність великої кількості сильних відбитих сигналів (Релеєвський режим), і малоефективна при режимах, близьких до «прямої видимості». Недоліком мультиплексування на ПЧ є необхідність для підсилювачів потужності передавачів підсилювати мультиплексовані (тобто багаточастотні) сигнали, що вимагає від них підвищеної лінійності. Вимога підвищеної лінійності спричиняє до появи низького ККД підсилювачів. В системі МІМО передавачі підсилюють тільки свої сигнали і випромінюють їх через свої антени, але кожен з них буде підсилювати багаточастотний сигнал, а тому вимоги до лінійності його амплітудної характеристики зростають. У каналах передавання можуть використовуватися сигнали, одержані за допомогою способу ортогонального частотного мультиплексування OFDM, або за його різновидом - COFDM, які утворюються за допомогою зворотного швидкого перетворення Фур'є - IFFT. Ці сигнали створюються всередині каналу передавання, і тому спосіб OFDM (COFDM) вважається способом модуляції, а не способом мультиплексування каналів і при вивченні недоліків і переваг різних схем мультиплексування його можна не брати до уваги. Найбільш близьким пристроєм, який використовується за тим же призначенням, що і заявлений, є пристрій, який має звичайну для базової станції систему передавальних антен з великою кількістю вхідних терміналів, велику кількість мультиплексорів-передавачів, які складаються з великої кількості смугопропускаючих фільтрів, блоків з'єднань для об'єднання виходів, вихідних терміналів, які приєднуються до одного з вхідних терміналів системи антен, а також велику кількість передавачів, які згруповані відповідно частотам фільтрів, що підключаються до їх виходів. Смуги пропускання в мультиплексорах передавачів вибирають таким чином, щоб усі їх смуги пропускання містилися всередині повного діапазону частот, призначеного для даної системи мобільного зв'язку. Особливістю груп передавачів є їхня здатність автоматично переналаштовувати частоти багатоканального радіосигналу відповідно до смуги пропускання. Таким чином, система може оперативно перемикатися з каналу на канал. У зазначеному пристрої використовують спосіб мультиплексування передавачів у системі наземного мобільного зв'язку, при використанні якого можливе істотне зменшення зміни рівня переданої потужності навіть у тих випадках, коли частота, на якій працює передавач, швидко змінює своє значення всередині виділеного частотного діапазону. Застосування такої системи дозволяє мінімізувати загальні втрати й нелінійні спотворення навіть у випадках використання однієї загальної антенної системи для великої кількості багатоканальних передавачів. У зазначеному пристрої впроваджена система мультиплексування передавачів для систем назе 54644 4 мних мобільних комунікацій, що використовує антенні системи, в яких елементи антен розташовані так, щоб запобігти взаємній інтерференції, або щоб отримати антенну поверхню з множиною елементарних випромінювачів, кожний з яких має незалежний вхід і має таке виконання, яке дозволяє запобігти взаємній інтерференції; множину мультиплексорів передавачів, приєднаних через систему фідерів до згаданої системи антен і підсумовуючих сигнали, що надходять від великої кількості смугопропускаючих фільтрів (СПФ); блок з'єднань, що поєднує велику кількість входів СПФ, вихідний термінал якого підключено до одного з багатьох вхідних терміналів системи антен [2]. Зазначений пристрій вибраний у якості прототипу. Недоліком наведеного пристрою є те, що мультиплексор в цьому пристрої, по суті, являє собою ускладнений варіант мультиплексора, який зазвичай використовується для мультиплексування на фізичному рівні, а саме на рівні радіочастотної частини тракту передавача на стикові з системою антен. Такий мультиплексор складається з багатьох смугопропускаючих фільтрів і такої ж кількості феритових циркуляторів. Якщо система є багатоканальною, то втрати сигналу в мультиплексорі такого типу будуть досить великими. Багатоканальний сигнал випромінюють в ефір системою антен, яка складається з елементарних вібраторів, з'єднаних за допомогою гібридних мостів. Сигнали приймання і передавання розділяються за допомогою диплексора, який складається із трьохплечого феритового циркулятору й двох фільтрів. У даній системі в кожний момент часу до антенної системи за допомогою комутатора кожна через свій фільтр підключається якась з груп передавачів. Диплексор, комутатор і фільтри разом складають мультиплексор. Мультиплексування, в зазначеному пристрої, проводять не в середовищі поширення, а на фізичному (PHY) рівні, оскільки мультиплексор розташований перед системою антен. Очевидними будуть і недоліки наведеної схеми, особливо для базових станцій з великою потужністю, що випромінюється. Між виходами передавачів і входом системи антен включений складний мультиплексор, що містить у собі велику кількість фільтрів, комутатор і циркулятор, кожний з яких вносить свій внесок у втрати сигналу. Неминучі великі втрати сигналу в мультиплексорі, за рахунок яких сигнал надходить в антенну систему послабленим, що і є головним недоліком прототипу. Поставлена задача вирішується тим, що мережа теле- та радіомовлення в режимі частотного мультиплексування в середовищі поширення, включає мультиплексор, з'єднаний з виходами передавачів і входом системи антен, а також Nантен із круговою діаграмою спрямованості, які з'єднані з N-передавачами у вигляді потужних підвищуючих перетворювачів, що з'єднані з Nканальним кросовером, який з'єднаний з Nсмугопропускаючими фільтрами, які в першому варіанті з'єднані з одноканальними оптичними приймачами, які з'єднані через оптоволоконну лінію з входами N-оптичних передавачів, а джерело живлення з'єднане з N-канальним кросовером та 5 одноканальними оптичними приймачами, а в другому варіанті N-смугопропускаючих фільтрів з'єднані з блоком N-трансмодуляторів зі схемами синхронізації з опорою на сигнали GPS, які з'єднані з понижуючим конвертором з низьким рівнем власного шуму (LNB), що з'єднаний з антеною приймальної РРС. В пристрої, що заявляється з метою зменшення втрат і виключення підвищених вимог до лінійності передавачів, а також для підвищення загальної стійкості системи до перешкод та зниження її загальної вартості в системі використовують частотне мультиплексування в середовищі поширення (в ефірі) та передавання окремих каналів на ПЧ від ЦС до декількох БС по багатожильному оптоволоконному кабелю, або по радіорелейним лініям зв'язку. Виходячи із зазначеного, саме поєднання наведених відомих ознак і сукупність суттєвих ознак пристрою, що заявляється, забезпечує істотне збільшення розмірів зони обслуговування. Це досягається за рахунок збільшення для кожного окремого радіоканалу потужності випромінювання, а також за рахунок одержання можливості побудови багатоканальної одночастотної синхронної мережі мовлення, в якій в центрах осередків, що взаємно перекриваються, розміщуються пристрої, що заявляються (Базові станції). Технічне рішення, що заявляється забезпечує збільшення коефіцієнтів корисної дії (ККД) одно канальних передавачів та зменшує втрати сигналу за рахунок відмови від використання мультиплексорів на фізичному рівні. Суть запропонованої корисної моделі пояснюється кресленнями, що зображені на Фіг. і являє собою структурну схему системи. Структурна схема системи включає антену 1 з круговою діаграмою спрямованості, потужний підвищуючий конвертор (BUC) 2, кросовер N - канальний 3, канальний смугопропускающий фільтр (BPF) 4, блок з N трансмодуляторів зі схемами синхронізації з опорою на сигнали GPS 5, понижуючий конвертор з низьким рівнем власного шуму (LNB) приймальної РРС 6, а також антена приймальної РРС 7. Система працює такий чином. Багатоканальний груповий сигнал, який для даної БС формують на ЦС і передають за допомогою передавальної РРС, приймають антеною приймальної РРС 7 і перетворюють понижуючим конвертором 6 у сигнал проміжної частоти. Сигнал ПЧ спрямовують на вхід блока трансмодуляторів 5, у якому окремо для кожного каналу здійснюється перехід від модуляції QPSK до модуляції COFDM і синхронізація за часом передачі символів COFDM з відповідними символами, що передаються іншими БС в мережі. В блоці корекції каналу аналізують прийняті пілот-сигнали, які формуються на Центральній станції мережі. За 54644 6 результатами цього аналізу оцінюється передавальна функція каналу зв'язку і виконується корекція каналу - сигнал кожної несучої множиться на значення знайденої передавальної функції каналу для цієї несучої. У наступному блоці виконують доперемеження другого (внутрішнього) перемеження і складання - операція, яка є зворотною до розкладки бітів по символах. У результаті виходить послідовність бітів, яка далі надходить на блок корекції помилок, аналогічний відповідному блоку приймача супутникового цифрового ТБ. З виходів трансмодуляторів сигнали ПЧ, які пройшли через канальні СПФ, подають на потужні підвищуючи конвертори 2 (якщо перетворення частоти не потрібно, а передача здійснюється на тій же частоті, на якій виконується модуляція в блоці трансмодуляторів, перетворювачі частоти замінюються на підсилювачі потужності). Підсилені сигнали радіочастоти випромінюють в ефір антенами 1 із круговою діаграмою спрямованості. Для даного варіанта принципова оригінальність полягає в застосуванні частотного мультиплексування в середовищі поширення. Головні відмінності системи, що заявляється, від існуючих будуть наступними. Використання способу частотного мультиплексування сигналів одноканальних передавачів у середовищі поширення (ефірі) за допомогою системи антен із круговою діаграмою спрямованості. Таке рішення дозволяє побудувати на основі даних БС мережу одно частотного синхронного мовлення (SFN) для кожного з багатьох каналів, які мультиплексуються у середовищі поширення. При великих розмірах мережі це може дати значний економічний ефект за рахунок оптимальному способу використання РРЛ для зв’язку з центральною станцією системи. Структурна схема БС, що зображена на Фіг., припускає використання в мережах симплексних радіорелейних лінії зв'язку (РРЛ). При передачі групових багатоканальних сигналів по РРЛ також використовують частотне мультиплексування, але таке, що досягається на PHY рівні. Передача сигналів по РРЛ і мовлення за допомогою БС проводяться з використанням сигналів різних стандартів (DVB-S - по РРЛ і DVB-T - для мовлення на БС), тому з метою перетворення сигналів з одного стандарту на інший в трактах обробки сигналів необхідно встановити блок трансмодуляторів QPSK/COFDM 5, в яких передбачається обробка транспортних потоків. При використанні для передачі РРЛ частотного мультиплексування на РНY рівні, тому синхронізація SFN повинна проводитися вже на БС, а на ЦС вводяться пілот-сигнали. Джерела інформації: 1. Патент США №7583650, 2009.09.01, vol. 1346, №1. 2. Патент США №4211894, 1980.07.08, vol. 996, №2. 7 Комп’ютерна верстка Н. Лиcенко 54644 8 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601