Читайте также:
Современная цифровая головная станция от компании ASTRO. Часть 1.
Современная цифровая головная станция от компании ASTRO. Часть 2.

Завод ASTRO Strobel в Бергиш-Гладбахе

Компания ASTRO располагается в уютном зеленом городке Бергиш-Гладбах, где размещены головной офис, исследовательские лаборатории и цеха производства. Делегация специалистов «Контур-М» (официальный дистрибьютор компании Astro Strobel в России) и «Мортелеком Сервис» во время недавнего посещения компании имела возможность своими глазами увидеть производственные цеха с линиями автоматической пайки беcкорпусных компонентов и множеством контрольно-измерительных комплексов. Однако наибольшее впечатление на нас произвел отдел разработки. Молодой коллектив, отобран на конкурсной основе из лучших немецких технических университетов, а его лаборатории прекрасно оснащены ультрасовременной компьютерной и измерительной техникой и камерами для температурных испытаний.

На крыше здания заводского комплекса стоят подвижные спутниковые антенны, с помощью которых инженеры производят различные испытания, моделируя, например, прием спутниковых транспондеров с повышенной символьной скоростью или с необычно высоким битрейтом. Весь цикл производства оборудования ASTRO, включающий установку компонентов на платы, пайку, настройку, сборку и выходной контроль параметров, реализуется здесь же в Бергиш-Гладбахе, поэтому выражение «немецкое качество» применимо к продукции компании самым прямым образом.

Одним из известнейших заказчиков компании является Deutsche Telekom, для которого ASTRO поставляет оборудование на десятки миллионов евро. Компания производит полную линейку оборудования для кабельных операторов, однако, на наш взгляд, наиболее интересной и перспективной продукцией ASTRO являются головные станции.

Полуавтоматический конечный контроль оборудования для головных станций	Автоматический процесс пайки с визуальным контролем

В последние годы компания сосредоточила свои усилия на создании самого современного цифрового головного оборудования. Сегодня кабельным операторам предлагается линейка цифровых головных модулей, объединенная фирменным названием Direct Digital (DD®).

Рис. 1. «Обычный» сдвоенный модуль DVB-S > PAL/RF

Рис. 2. Cдвоенный модуль DVB-S → PAL/RF, выполненный по технологии Direct Digital

Линейка Direct Digital® содержит функциональные модули, предоставляющие оператору почти все основные цифровые преобразования, необходимые для создания современной цифровой головной станции, в том числе для цифрового эфирного и спутникового приемов, обработки цифровых потоков, трансмодуляции, создания собственных аналоговых и цифровых пакетов, передачи DVB-потоков по IP-сетям и т.д.

Модули семейства объединяют общая идеология их использования и уникальная схемотехника, представляющая собой разновидность прямого цифрового синтеза, то есть собственно Direct Digital®.

Принципиальным отличием технологии DD® является использование специально разработанного инженерами ASTRO-чипсета, алгоритм работы которого существенно отличается от повсеместно используемого. Произведено сокращение, где только возможно, промежуточных аналогово-цифровых и цифроаналоговых преобразований. Алгоритм технологии DD® является фирменным know-how компании, вследствие чего мы не смогли получить от инженеров ASTRO развернутого, детального описания. Однако главная идея понятна — используется дискретная (цифровая) модуляция сигнала на базе фирменного процессора, пересчитывающего изменения параметров несущей промежуточной частоты, что позволяет отказаться, где это возможно, от обычных (аналоговых) каскадов и узлов и, следовательно, минимизировать их влияние на качество сигнала.

Эффективность этого решения оказалась очень высокой не только для цифровых модулей, но также и для модулей с аналоговым выходом. Для модулей с аналоговым выходом цифровой процессор чипсета Direct Digital производит:

Заботясь о защите своих технических секретов, ASTRO предоставила нам несколько упрощенную блок-схему своего решения. В действительности, в решении присутствует ещё целый ряд know-how, без которых скопировать и воспроизвести систему с таким же результатом просто невозможно.

Технология ASTRO Direct Digital® обеспечивает хорошую форму цифровой спектральной характеристики так называемой Spectral Shaping (Cos-Roll-Off), малый фазовый джиттер (сотые доли градуса), глубокое подавление несущей (более 60 дБ), а также повышает ряд других параметров, что в результате значительно снижает уровень шумов и ошибок. Типовые результаты измерений и форма спектральной характеристики показаны на рис. 3 и 4.

Рис. 3. Заводская распечатка результатов измерений параметров модуля Direct Digital

Рис. 4. Спектральная характеристика «стандартной» технологии и технологии Direct Digital

Здесь необходимо дать некоторые пояснения: «стандартная» технология ограничивает возможности использования QAM-модуляции высокого порядка (128QAM, 256QAM). При использовании соседних частотных каналов внеполосные излучения от QAM-модуляции начинают влиять на соседний канал, что ухудшает значение уровня ошибок модуляции (MER). И если при модуляции 64QAM это обычно не составляет большой проблемы, то при переходе, например, на модуляцию 256QAM, имеющую более низкую помехозащищенность, внеполосные из лучения могут приводить к критическому искажению сигнала.

Рис. 5. Shoulder Attenuation, «стандартная технология»

Известно также: чтобы получить одинаковое значение уровня битовых ошибок (BER), модуляция 256QAM требует приблизительно на 6 дБ большего значения отношения несущей к шуму (C/N). Так, например, значение BER=10^-8 достигается при значении C/N=28 дБ для модуляции 64QAM, однако в случае модуляции 256QAM требуется уже C/N=34 дБ. Поэтому при использовании модуляции 256QAM операторы, стремясь повысить отношение C/N, дополнительно повышают выходной уровень транслируемых в сеть цифровых каналов (см. рис. 5). Очевидно, что величина ослабления внеполосных излучений будет особенно важна в случае канального плана с использованием соседних каналах сигналов с модуляцией разной кратности, так как cигналы 256QAM обычно передаются в сети с уровнем на 6 дБ выше, чем сигналы 64QAM.

Внеполосные излучения от сигнала 256QAM, попавшие в соседний канал с модуляцией 64QAM, в таком случае уже заметно ухудшают MER этого более слабого сигнала. Технология Direct Digital® обеспечивает здесь уровень подавления внеполосных излучений до 60 дБ непосредственно на границе соседнего канала (shoulder attenuation), в то время как стандартная технология дает значение всего лишь в пределах 49-50 дБ. Приводимые многими производителями более высокие значения ослабления внеполосных излучений в действительности, как правило, относятся не к «пограничной» частоте, а к середине соседнего канала.

Одним из решений проблемы внеполосных излучений в широком диапазоне является использование узкополосных канальных фильтров, и, наряду с технологией Direct Digital®, компания ASTRO предлагает и это решение. Однако использование фильтров с хорошей формой частотной характеристики и полосой пропускания всего 8 МГц для каждого отдельного канала — решение не самое дешевое. Поэтому ASTRO также предлагает такие фильтры в «2-канальном варианте», то есть с полосой 16 МГц. Это снижает как стоимость фильтров, так и их необходимое количество.

Следует все же отметить, что канальные фильтры — это «экстенсивное решение», которое всех проблем не снимает, а является лишь полезной добавкой в комбинации с технологией Direct Digital®. Для оператора, однако, важными являются не тонкости схемотехнической реализации определенной цифровой технологии, а то, что она дает для практического использования. А дает технология Direct Digital® следующее — оператор получает станцию с системными параметрами, ранее недостижимыми для компактных головных систем:

В следующей части статьи мы рассмотрим функциональные возможности головных станций ASTRO первого класса V.16 и U100 с подробным описанием наиболее интересных, с нашей точки зрения, модулей семейства Direct Digital®, входящих в состав этих профессиональных головных станций.

Другие части статьи: Часть 1 / Часть 2