| |
Л. Ротштейн
Отечественные спутниковые модемы серии СЦМ-5
На российском рынке модемов, довольно плотно занятом изделиями известных зарубежных фирм (EF DATA, RADYNE, FAIRCHILD), анонсирована отечественная новинка — цифровые спутниковые модемы серии СЦМ-5. В серию входят модемы СЦМ-5, СЦМ-5А, СЦМ-5В, а также их компьютерные аналоги СЦМ-5АК, СЦМ-5ВК.
Модемы серии СЦМ-5 — высоконадёжные изделия, соответствующие международным стандартам IBS, IDR, а также регламентирующим документам Госкомсвязи. В настоящее время модемы проходят сертификацию по системе Электросвязи РФ, предполагается также сертификация в Европейском центре в Саар-Брюккене.
Модемы используют высокоинтегрированную элементную базу зарубежных фирм и частично отечественных производителей. Сборка модемов осуществляется на автоматизированном оборудовании по технологии поверхностного монтажа (SDM-технология) на многослойных печатных платах. Конструктивное оформление модемов — корпус Евростандарт U1,19", компьютерный вариант модема — на двух слотах стандартной конфигурации. Возможно также выполнение в конструктиве заказчика.
Внешний вид модемов приведён на фото. Функциональная схема модема приведена на рис. 1. Демодулятор выполнен по квазикогерентной схеме с разложением входного сигнала на квадратурные составляющие. В каждом квадратурном канале осуществляется оптимальная фильтрация фильтрами Найквиста. В качестве таковых используются цифровые фильтры или фильтры на коммутируемых конденсаторах.
Рис. 1
В последнем случае до фильтров спектр подвергается некоторым предискажениям, с тем чтобы цепь, состоящая из фильтра модулятора плюс фильтр в демодуляторе, давала “безинтерференционный” отклик. Потери на демодуляцию при этом минимизируются и соответствуют величинам, получаемым в модемах западных фирм. В модуляторе после оптимальной фильтрации каналы объ-единяются в процессе модуляции. Выходной спектр модулятора (рис. 2) соответствует маске Intelsat.
Рис. 2. Мониторинг участка спектра
Выделение когерентной несущей осуществляется схемой Костаса, автоматически адаптирующейся по командам обнаружителя под приходящий сигнал. Тактовая синхронизация основана на частотно-фазовой подстройке местного генератора по точкам перехода уровня нуля сигналом каждого квадратурного канала, далее фазовый детектор вырабатывает сигнал ошибки — как разницу между фазой точки перехода и тактами опорного генератора.
Канал уплотнения — Оverchead (модемы СЦМ-5А, СЦМ-5В) образуется путём объединения основного информационного потока и асинхронной информации. В результате скорость суммарного потока увеличивается на 1/15 и составляет 16/15 от информационной скорости. Осуществляется это объединение (уплотнение) в мультиплексоре интерфейсной части модулятора, а разуплотнение — в демультиплексоре демодулятора. Объединение в синхронный поток осуществляется за счёт использования в буфере тактов основного потока, умноженных на 16/15 в модуляторе, и деления тактов на 16/15 в демодуляторе.
Канал Оverchead реализован в цикловой структуре в соответствии с рекомендациями G732 MKKTT (IESS-309 Rev.3, Page 60, 61 Figure 10 IBS FRAME STRUCTURE, Figure 11 64-Bit MULTIFRAME STRUCTURE OF IBS FRAME (Bit 4)).
К другим особенностям схемы следует отнести реализацию автоматической регулировки усиления. Она осуществляется в групповом тракте — АРУ1, в тракте ПЧ — АРУ2 (аналоговые схемы) и после оптимального фильтра (цифровое АРУ3). Такая схема позволит обеспечить значительную динамику по групповому сигналу > 40 дБ. Кроме того, в схеме использовано устройство, автоматически вычисляющее центр спектра сигнала при поиске — для ускорения процесса поиска и ликвидации возможных ложных синхронизмов. Последние, как правило, имеют место при отношении E/No = 10 дБ и более.
Основные характеристики модемов СЦМ-5 приведены в таблице.
Таблица
| |
СЦМ-5 |
СЦМ-5А (СЦМ-5АК) |
СЦМ-5В (СЦМ-5ВК) |
| Вид модуляции |
BPSK, QPSK |
BPSK, QPSK |
BPSK, QPSK, 8PSK (опция) |
| Диапазон входных частот, МГц; шаг сетки, Гц |
70 ± 20; 100 |
70 ± 20 или 140 ± 40; 100 |
70 ± 20 или 140 ± 40; 100 |
| Диапазон и значение скоростей передачи/приема, кБит/с |
2,4 - 512
8-10 значений скоростей по желанию заказчика |
2,4 - 512
любая скорость с шагом 1 Бит/с |
9,6 - 2048
любая скорость с шагом 1 Бит/с |
| Кодирование |
по Витерби
К = 7; КК = 1/2; 3/4 |
по Витерби
К = 7; КК = 1/2; 3/4
кодек Рида- Соломона (опция) |
по Витерби
К = 7; КК = 1/2; 3/4; 7/8
кодек Рида-Соломона (опция) |
| Скремблирование |
по IDR IESS-308 (220) по V.35 |
по IDR IESS-308 (220) или по IBS IESS-309 (215) |
| Спектр выходных частот |
Соответствует маске Intelsat |
| Выходная мощность |
От -5 до -30 дБм с шагом 0,1 дБм, стабильность уровня 0,5 дБм |
| Уровень побочных излучений, уровень подавления ложных каналов приема, дБ |
-50
Вторая гармоника -40 |
-50 |
-50 |
| Уровень входного сигнала, дБм |
От -55 до -25, превышение группового сигнала над полезным +40 дБ, максимальный уровень группового сигнала -5 дБм |
| Нестабильность выходнеой частоты и частоты гетеродинов |
±2 х 10-6 |
±2 х 10-6 |
±2 х 10-6 |
| Наличие канала уплотнения (Overhead) |
Нет |
Есть |
Есть |
| Типы интерфейсов |
V.35 RS-442/449 - для информации либо G703 (по желанию Заказчика)
RS-232 или RS-485 - для асинхронной информации и управления |
| Допплеровский буфер |
Программируемый от 16 до 65536 бит либо по желанию Заказчика |
| Отношение E/No для вероятности сбоя единичного символа 10-5 |
5,4 |
5,4 |
5,2 |
| Среднее время синхронизации |
1 сек., не хуже для В = 64 кБод и E/No = 6 дБ |
1-2 сек. для всех скоростей, не хуже |
1-2 сек. для всех скоростей, не хуже |
| Потребляемая мощность от сети 100-220 В |
20 Вт |
20 Вт |
20 Вт |
| Конструктивное оформление |
U1,19" Евростандарт |
U1,19" Евростандарт |
U1,19" Евростандарт |
| Вес, кг |
2,8 |
2,8 |
3,4 |
Как следует из приведённых характеристик, особенностями основных типов модемов серии являются:
- СЦМ-5 — наиболее простой и, соответственно, дешёвый, имеет жёстко назначаемые скорости — до 512 кбит/с, без канала Оverheаd;
- СЦМ-5А — “плавное” изменение скоростей приёма/передачи — через 1 бит/с до 512 кбит/с, изменение входных и выходных частот с шагом 1 Гц, наличие ка-нала Оverheаd, автоматическое управление мощностью — для поддержания заданной достоверности, система быстрого поиска. Модем может комплектоваться кодеком Рида-Соломона;
- СЦМ-5В — имеет все устройства модема СЦМ-5А, при этом скорость приёма/передачи повышена до 2048–2300 кбит/с и введён дополнительный вид модуляции 8PSK. Кроме того, в схеме СЦМ-5В объём аналоговых схем минимизирован. Модем может комплектоваться кодеком Рида-Соломона, устройством Drop and Insert. Как представляется, указанные типы перекрывают значительную часть спектра основных требований потребителей.
Цифровые узлы в модемах типа СЦМ-5 реализованы на основе ПЛИС фирмы Xilinx. ПЛИС использованы и для реализации отдельных функциональных узлов, выполненных в виде специализированных БИС. Такой подход позволил существенно снизить затраты и, учитывая впечатляющий прогресс в области ПЛИС, реализовать схемы с большей интеграцией и гибкой структурой. В качестве примера приведём ПЛИС ХС5210, в которой для СЦМ-5 реализованы в цифровом виде обнаружитель, схема выделения когерентной несущей (схема Костаса), цифровое АРУ, контроллер управления синтезатором прямого синтеза и схема тактовой синхронизации. Таким образом, ПЛИС ХС5210 представляет по сути некий процессор демодуляции BPSK и QPSK сигналов. При функциях, примерно соответствующих известной БИС HSP50210, имеем почти 2,5-кратное снижение стоимости (по ценам дилеров в г. Москве). Аналогичное решение реализовано и в интерфейсной части модема — схемы FIFO, UART, PLL и другие выполнены в ПЛИС ХС5206. В ближайшей перспективе предполагается использовать ПЛИС “Spartan” как более интегрированные.
В качестве других основных фирм, микросхемы которых используются в модемах, назовём TEMIC (аналоговый квадратурный приёмник), ANALOG DEVICE (DDS — синтезаторы прямого синтеза), SIMENS (программируемые синтезаторы частоты), PHILIPS (микроконтроллер), Qualcomm (кодек Витерби), TEXAS INSTRUMENT, АНА (кодек Рида-Соломона) и другие. Что касается отечественных производителей, то их комплектующие не превышают (10–15)% в общем объёме.
Модемы СЦМ-5, СЦМ-5А серийно освоены, а СЦМ-5В находятся в стадии такого освоения. Стоимость модемов примерно в два раза ниже стоимости аналогичных модемов западных фирм.
НПП «ЭТРА-Плюс»
109029, Москва,
ул. Нижегородская, 32
Тел./факс (095) 912-6964
|
