Baocao nhom4

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN KHOA ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG  ĐỒ ÁN MÔN HỌC CÁC HỆ THỐNG TRUYỀN THÔNG Đề tài TRUYỀN THÔNG VIBA Giáo viên hướng dẫn Ths Trương Tấn Quang[.]

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN KHOA ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG - ĐỒ ÁN MÔN HỌC CÁC HỆ THỐNG TRUYỀN THÔNG Đề tài: TRUYỀN THÔNG VIBA Giáo viên hướng dẫn: Ths Trương Tấn Quang Sinh viên thực hiện: Trần Thị Thanh Hằng Đào Nhật Quang Nguyễn Hoàng Hảo Dương Nguyễn Mai Hưng Phan Minh Huy Nguyễn Văn Đình Kha 18200005 18200037 18200096 18200117 18200128 18200135 Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 11 năm 2020 MỤC LỤC Lời nói đầu I Tổng quan Sơ lược hệ thống truyền thông Truyền thông viba II Phân loại Vi ba số Viba tương tự III Đặc điểm IV Nguyên lý hoạt động Tuyến phát Tuyến thu 11 V Ứng dụng 12 VI Kết luận 13 VII Tài liệu tham khảo 14 VIII Bảng phân chia công việc 14 LỜI NÓI ĐẦU Chúng ta sống kỉ nguyên thông tin truyền thông với gia tăng không ngừng nghỉ ứng dụng, kết nối trở nên đơn giản với khoảng cách xa nhất, đặc biệt bùng nổ kĩ thuật thiết bị không dây Với ưu điểm tiện lợi, khả di động, tính hiệu quả, dễ triển khai, khả mở rộng, truyền thơng khơng dây lựa chọn hồn hảo cho tốn truyền liệu lại nơi có địa hình phức tạp, điều kiện thời tiết khó khăn, nơi mà cáp quang khó tiếp cận Hơm nhóm chúng em trình bày kênh kết nối hệ thống truyền thông truyền thông viba Đây loại kết nối không dây sử dụng sóng điện từ để truyền thơng tin Kết mong muốn đồ án này: - hiểu rõ cấu tạo nguyên lý hoạt động hệ thống truyền thông viba - Nhận biết ưu, khuyết điểm truyền thông viba so với hệ thống truyền thông khác - Ứng dụng truyền thông viba Cảm ơn thầy xem đồ án nhóm chúng em, q trình thiết kế trình bày chúng em khơng tránh khỏi khó khăn, sai sót mong thầy bảo, giúp đỡ chúng em để chúng em có kết tốt môn học I TỔNG QUAN: Sơ lược hệ thống truyền thông: Một hệ thống truyền thông bao gồm: Thiết bị gửi nhận, kênh truyền thông, thiết bị kết nối, đặc tả truyền liệu Kênh kết nối thành phần đảm bảo việc vận chuyển liệu từ nơi đến nơi khác (từ điểm A đến B) Hiện kênh kết nối bao gồm loại bản: kênh kết nối có dây (cịn gọi kết nối vật lí) kênh kết nối khơng dây Truyền thông viba thuộc kênh kết nối không dây Kết nối khơng dây loại kết nối sử dụng sóng điện từ để truyền thơng tin Truyền thơng viba: Nói tới truyền thơng vi ba, có lẽ người chưa rõ Nhưng nói tới rađa chương trình truyền hình vệ tinh chuyển phát người chẳng lạ Trên thực tế rada vệ tinh truyền thông sử dụng vi ba để phát mục tiêu tiến hành truyền thơng khoảng cách xa Mơ hình hệ thống thông tin vi ba Viba mặt đất (terrestrial microwave): - Sử dụng sóng siêu cao tần (SHF), tần số 300MHz tới 300GHz - Thơng tin tầm nhìn thẳng, cự ly truyền phụ thuộc lớn vào chiều cao anten, nhằm tránh chướng ngại vật Thông thường anten đặt đỉnh núi hay đồi - Viba truyền theo hướng, cần có hai tần số khác truyền theo hai chiều tổ hợp thành anten thu - phát (transceiver) với thiết bị cho phép dùng anten cho hai tần số thu-phát Bộ tiếp vận (repeater): Để tăng cự lý vi ba mặt đất, dùng thêm nhiều tiếp vận Hiện nay, hệ vi ba mặt đất với trạm tiếp vận cung cấp sở cho hệ thống điện thoại đại Anten: Có hai dạng anten vi ba thường dùng: - Chảo parabol (anten parabol): • Cấu tạo: gồm xạ sơ cấp, sử dụng anten chấn tử đối xứng anten loa, chúng đặt tạo tiêu điểm anten chảo parabol mặt phản xạ mép hình trịn với trung tâm chảo cong cong hình parabol, phận giúp đảm bảo hội tụ, tập trung lượng, tín hiệu vào phương, điểm hội tụ anten chảo parabol • Chức năng: Thu sóng truyền hình kỹ thuật số vệ tinh, thu trực tiếp tín hiệu nên cho hình ảnh sắc nét, rõ Thích hợp sử dụng nơi lãnh thổ Việt Nam Anten parabol - Anten sừng (horn antenna): • Cấu tạo: Anten viba tạo đầu ống loa ống dẫn sóng tiết diện trịn chữ nhật có dạng cịi, cho sóng vơ tuyến xạ trực tiếp vào khơng gian Trong anten loa hình chữ nhật có hai kích thước tăng tuyến tính từ phía nhỏ gọi họng loa đến miệng loa cịn gọi anten loe, anten cịi, cịi tỏa sóng • Chức năng: Được sử dụng cho nghiên cứu thiên văn, ứng dụng vi sóng horn antenna II Phân loại: Viba số: Tùy vào tốc độ bit tín hiệu PCM cần truyền, thiết bị vơ tuyến phải thiết kế phù hợp để có khả truyền dẫn tín hiệu đó, từ ta phân loại: - Viba số băng hẹp (tốc độ thấp): dùng truyền luồng số có tốc độ 2Mbit/s 8Mbit/s Tần số vô tuyến thường 0.4 - 1.5 GHz - Viba số băng trung bình: Dùng để truyền tín hiệu số ( – 34)Mbit/s Tần số sóng thơng thường (2 – 6)GHz - Viba băng rộng ( tốc độ cao): dùng để truyền tín hiệu có tốc độ (34140)Mbit/s Tần số sóng thơng thường 4,6,8,12GHz Viba Tương tự: Là viba có đầu vào multiplex tín hiệu tương tự Ưu điểm của viba số so với viba tương tự: - Nhờ repeater nên tránh nhiễu kênh truyền số, việc tái sinh tiến hành tốc độ bit cao bang tần gốc mà không cần đưa xuống tốc độ bit ban đầu - Nhờ tính chống nhiễu tốt, hệ thống viba số hoạt động tốt với tỷ số C/N (sóng mang/ nhiễu) vừa phải (C/N > 30dB, theo khuyến nghị CCIR) Điều cho phép sử dụng lại tần số phương pháp phân cực trực giao, tăng phổ hiệu dụng dung lượng kênh - Cùng lượng truyền dẫn, công suất phát cần thiết nhỏ so với hệ thống tương tự, giảm chi phí thiết bị, tăng độ tin cậy, tiết kiệm nguồn Ngồi cơng suất phát nhỏ gây nhiễu cho hệ thống khác Một số khuyết điểm của hệ thống viba số so với viba tương tự: - Khi áp dụng hệ thống truyền dẫn số, phổ tần tín hiệu thoại rộng so với hệ thống tương tự - Khi thống số đường truyền dẫn trị số BER, S/N thay đổi không đạt giá trị cho phép thơng tin gián đoạn, khác với hệ thống tương tự thông tin tồn kém - Hệ thống dễ bị ảnh hưởng méo phi tuyến đặc tính bão hịa, linh kiện bán dẫn gây nên, đặc tính không xảy cho hệ thống tương tự FM - Các vấn đề khắc phục nhờ áp dụng tiến khoa học kỹ thuật điều chế số nhiều mức dùng thiết bị dự phòng sử dụng mạch bảo vệ III ĐẶC ĐIỂM - Do làm việc dải sóng siêu cao tần nên đảm bảo việc truyền tín hiệu dải rộng - Độ rộng dải tần siêu cao khoảng 30GHz nhiều đài làm việc đồng thời - Hầu khơng bị can nhiễu khí cơng nghiệp - Trong dải sóng SCT dễ dàng tạo hệ thống anten có tính định hướng cao, búp sóng hẹp nhờ máy phát giảm công suất cùng phạm vi ta triển khai nhiều hệ thống cùng làm việc mà không gây nhiễu lẫn - Triển khai nhanh giá thành rẻ so với hệ thống thông tin dùng cáp (cáp quang cáp đồng trục) việc triển khai hệ thống cáp tốn kém khu vực đơng dân cư có nhiều cơng trình xây dựng việc triển khai hệ thống cáp khó khăn - Dễ dàng quản lý hệ thống viba giới hạn quản lý phạm vi trạm vô tuyến dọc theo trục (trong hệ thống cáp phải quản lý tồn tuyến cáp đặc biệt phải đối đầu với nguy đứt cáp) - Dải sóng SCT có nhược điểm truyền chắn tầm nhìn thẳng cự ly khơng q 50 km Vì muốn thông tin xa cần thực chuyển tiếp nhiều lần - Có tốc độ nhỏ nhiều so với hệ thống cáp quang đường trục sử dụng khu vực chưa kéo cáp quang địa hình phức tạp - Chịu tác động đường truyền: hấp thụ nước oxi, suy hao mưa tượng pha đinh đặc biệt hệ thống băng thông rộng phải chịu tác động pha đinh đa đường chọn lọc theo tần số - Băng tần viba: Phổ viba thường xác định lượng điện từ có tần số khoảng từ 1GHz – 1000GHz, trước cũng bao gồm tần số thấp Những ứng dụng viba phổ biến khoảng – 40 GHz, Đây tần số siêu cao (superhigh frequency – SHF) Khoảng băng tần viba xác định theo bảng sau đây: IV NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG Sơ đồ khối hệ thống vi ba số: Tuyến phát: Sơ đồ khối tuyến phát Nhiệm vụ: - Biến đổi tín hiệu băng gốc thành tín hiệu dạng sóng - Chuyển đổi tín hiệu lên băng tần cơng tác - Khuếch địa tín hiệu, hạn chế phổ tín hiệu xạ qua anten Chức năng: Đối với hệ thống viba số tín hiệu vào tuyến phát bao gồm liệu dạng số đưa đến từ tổng đài từ trạm viba số khác: - Mã hóa: mã hóa kênh nhằm sửa lỗi cách đưa vào lượng thông tin dư - Khối điều chế: ánh xạ từ tín hiệu số băng thơng gốc thành tín hiệu dạng sóng: dạng điều chế bản: FSK, PSK, QAM a FSK: + Không nhạy cảm với méo biên độ + Thiết bị đơn giản + Hiệu phổ thấp b PSK, QAM: + Hiệu phổ phụ thuộc vào mức điều chế M + Hiệu phổ tăng lần k = log2(M) lần: Khi M = 4-PSK 4-QAM Khi M = thường sử dụng 8-PSK Khi M > thường sử dụng M-QAM Các lọc phát thường lắp sau điều chế định phổ tần kênh Thông thường, lọc cos sine, nâng với hệ số uốn lọc a từ 0.2 đến 0.7 - Bộ trộn tầng nhằm đưa tín hiệu lên băng tần cần cơng tác Tùy thuộc vào tần số cơng tác mà hệ thống thực trộn nhiều lần thực điều chế cao tần Tuy sơ đồ điều chế trực tiếp từ cao tần sử dụng thiết bị có tần số cơng tác thấp khoảng 1GHz điều chế FSK nhược điểm sơ đồ khó đạt đặc tuyến điều chế tuyến tính tần số trnng tâm máy phát không ổn định Khi điều chế trung tần yêu cầu tần số trung tần ftt>3Rb (Rb tốc độ luồng số liệu) - Khuếch đại cơng suất: Có thể dùng đèn sóng chạy (TWT) bán dẫn GalliumArsenide (GaAs FET) cho công suất khoảng vài W Thông thường sau khuếch 10 đại công suất thường lắp mạch lọc phụ nhằm hạn chế mở rộng phổ tính phi tuyến khuếch đại - Hệ thống anten phidơ sử dụng để dẫn sóng xạ sóng điện từ vào môi trường Dây phi thường gây lượng tổn hao định tỷ lệ với độ dài phiđơ Anten thường có dạng parabol có tính định hướng cao độ tăng ích lớn khoảng vài chục dB Tuyến thu: Sơ đồ khối tuyến thu Nhiệm vụ: - Thu nhận chuyển đổi tín hiệu thu trung tần - Chuyển đổi thành tín hiệu bang gốc - Khơi phục xung clock Chức năng: - Ở tuyến thu, tín hiệu thu đưa đến máy thu để chuyển đổi tín hiệu thu tần số trung tần Máy thu thực chất thiết bị xử lý tín hiệu cao tần bao gồm khối khuếch đại cao tần trộn tần - Bộ khuếch đại tín hiệu cao tần có tác dụng tăng độ nhạy máy thu Các trộn tần kết hợp với lọc thơng giải biến đổi tín hiệu siêu cao tần thu tần số trung tần Tùy theo yêu cầu chất lượng dải tần cơng tác máy thu thực đổi tần lần nhiều lần nhằm loại bỏ tần số nhiễu ảnh, nhiều trung gian nhiều lân cận - Tín hiệu trung tần đưa giải điều chế để chuyển từ tín hiệu dạng song tín hiệu số Trên sở ch̃i tín hiệu số băng gốc sau khối giải điều chế, 11 tín hiệu xung clock khôi phục cung cấp cho khối tái tạo xung khối giải mã để thu liệu phát ban đầu V Ứng dụng: Vi ba dùng thơng tin vệ tinh vi ba dễ dàng truyền qua khí Trái Đất, bị nhiễu so với bước sóng dài Ngồi ra, phổ vi ba cịn nhiều băng thơng phần lại phổ radio Vi ba cũng dùng rộng rãi thông tin vô tuyến chuyển tiếp đến nỗi từ vi ba thực tế đồng nghĩa với vô tuyến chuyển tiếp (thường gọi "liên lạc vi ba", "tuyến vi ba", "trạm vi ba" ) mặc dù có số thiết bị vô tuyến chuyển tiếp hoạt động dải tần số 410-470 MHz (thuộc băng tần số cực cao UHF) Radar cũng dùng xạ vi ba để phát khoảng cách, tốc độ đặc trưng khác đối tượng xa, ô-tô phương tiện giao thông Các giao thức mạng không dây (wireless LAN) Bluetooth chuẩn IEEE 802.11g 802.11b dùng vi ba dải 2,4 GHz (thuộc băng tần ISM, tức băng tần công nghiệp, khoa học y tế), chuẩn 802.11a dùng băng tần ISM dải 5,8 GHz Nhiều nước (trừ Hoa Kỳ) cấp phép cho dịch vụ truy cập Internet không dây tầm xa (đến 25 km) dải 3,5–4,0 GHz Truyền hình cáp truy cập Internet cáp đồng trục cũng truyền hình quảng bá dùng vài tần số vi ba thấp Một số mạng điện thoại di động tế bào cũng dùng dải tần số vi ba thấp Vi ba dùng để truyền tải điện đường dài; sau Chiến tranh giới thứ hai người ta khảo sát khả Thập niên 1970 đầu thập niên 1980 NASA tiến hành nghiên cứu khả dùng hệ thống Vệ tinh sử dụng lượng Mặt Trời (SPS, Solar Power Satellite) với pin mặt trời lớn truyền tải điện xuống bề mặt Trái Đất vi ba 12 VI Kết luận: Truyền thông viba nằm phần quan trọng việc phát triển văn minh nhân loại khứ lẫn tương lai Tuy nhiên, việc lạm dụng gây tác hại đáng quan ngại không hệ sinh thái mà sức khỏe người Do vi ba sóng điện từ có tần số dao động trùng với tần số cộng hưởng nhiều phân tử chất hữu có sinh vật, dẫn đến phân tử hữu hấp thụ vi sóng mạnh Nó làm cho phân tử protein bị biến tính, tức thay đổi số liên kết cấu trúc phân tử Sự biến tính protein diễn theo mức độ khác nhau, tùy theo cường độ thời gian bị vi sóng tác động, gọi bỏng vi sóng, phần lớn khó nhận thấy theo cảm giác: - Ở mức nhẹ protein biến tính tham gia vào hoạt động sống tế bào Nếu phân tử protein ADN gây lỡi di truyền, phân bào sau tạo "tế bào lạ" dẫn đến ung thư - Ở mức nặng phân tử protein bị coi chết, tế bào phải đào thải - Nếu số phân tử biến tính chết nhiều vượt khả xử lý tế bào tế bào chết Cơ thể dọn dẹp tế bào chết mơ cịn sống Khi số tế bào chết nhiều, dẫn đến tắc mạch máu, mô nguồn máu ni dưỡng, mơ chết Đó trạng thái bỏng thật ta nhận biết Vì làm việc với vi sóng đa, lị vi sóng, điện thoại di động, laptop, cần tuân theo quy định an toàn 13 VII Tài liệu tham khảo: https://vi.wikipedia.org/wiki/Vi_ba https://www.slideshare.net/Thininh/chuong-3-he-thong-viba-va-ve-tinh https://sites.google.com/site/sinhvienthanhdoedu/vi-ba https://www.slideshare.net/hiepgaf/ky-thuat-viba-so-hoang-quang-trung VIII Bảng phân chia công việc: Họ Tên Trần Thị Thanh Hằng Đào Nhật Quang Nguyễn Hoàng Hảo Dương Nguyễn Mai Hưng Phan Minh Huy Nguyễn Văn Đình Kha MSSV 18200005 18200037 18200096 18200117 18200128 18200135 Công việc Báo cáo Báo cáo, thuyết trình Báo cáo Báo cáo Powerpoint, thuyết trình Powerpoint 14