Do an thiết kế tuyến truyền vi ba số từ thành phố vinh – thị trấn nam đàn

Đồ án tốt nghiệp LỜI NÓI ĐẦU i i Với xã hội đại ngày nay, hệ thống thông tin số phát triển iiiiiiiiiiii i i i i i i i i i i i i i i i i i i mạnh mẽ toàn giới thay hầu hết hệ thống thông tin analog Ở nước i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i ta, nói gần tất hệ thống chuyển mạch truyền dẫn i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i ngành truyền thơng số hóa Cùng với phát triển mạnh mẽ hệ thống i i i i i i i i i i i i i i i i i i thông tin khác thông tin di động, cáp quang, thơng tin vệ tinh…, thơng tin vi ba i tiếp tục đóng vai trị quan trọng phát triển ngày hoàn thiện với i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i công nghệ cao đáp ứng địi hỏi khơng mặt kết cấu mà mặt i i i i i i i i i i i i i i i i i i i truyền dẫn, xử lý tín hiệu, bảo mật thơng tin… i i i i i i i i i Là sinh viên, việc thiết kế tuyến truyền Vi ba số giúp cho em có thêm i i i i i i i i i i i i i i i i i i i kỹ tư duy, thực tế, từ củng cố mở rộng kiến thức chuyên ngành i i i i i i i i i i i i i i i i i i i học trường, đặc biệt khả tính tốn phân tích xử lý số liệu phù hợp với i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i thực tế i Mặc dù thân em cố gắng vốn kiến thức có hạn nên đồ án i i i i i i i i i i i i i i i i i i i tránh khỏi thiếu sót định, em mong nhận bảo i i i i i i i i i i i i i i i i i i i đóng góp ý kiến thầy cô giáo khoa Điện tử bạn i i i i i i i i i i i i i i i i Qua đây, em xin chân thành gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy giáo ThS Nguyễn i i i i i i i i i i i i i i i i i Đăng Thơng tận tình giúp đỡ hướng dẫn em hoàn thành đồ án Đồng thời em i i i i i i i i i i i i i i i i i i i xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy cô giáo khoa Điện tử truyền đạt i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i cho em nhiều kiến thức thời gian học trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Vinh i i i i i i i i i i i i i i i i i iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii Sinh viên thực i i i iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii MỤCi LỤC Đồ án tốt nghiệp LỜI NÓI ĐẦU TÓM TẮT ĐỒ ÁN DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT DANH SÁCH HÌNH VẼ .7 DANH SÁCH BẢNG BIỂU .9 Chương TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG VIBA SỐ .10 1.1 Khái niệm 10 1.2 Tóm tắt q trình phát triển hệ thống vi ba 10 1.3 Hệ thống vi ba số .10 1.3.1 Mơ hình hệ thống vi ba số .10 1.3.2 Đặc điểm ứng dụng hệ thống vi ba số 12 1.4 Phân loại hệ thống vi ba số .12 1.5 Các mạng vi ba số 13 1.5.1 Mạng vi ba số điểm nối điểm .13 1.5.2 Mạng vi ba số điểm nối nhiều điểm 13 1.6 Ưu, nhược điểm hệ thống vi ba số 14 1.7 Kết luận chương 15 Chương CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ THIẾT BỊ VI BA SỐ .16 2.1 Cơ sở truyền sóng vơ tuyến hệ thống vi ba số 16 2.1.1 Khái niệm 16 2.1.2 Phân chia dải tần số vô tuyến ứng dụng cho mục đích thơng tin .16 2.1.3 Các phương thức truyền lan sóng vơ tuyến 18 2.2 Các nhân tố ảnh hưởng đến truyền lan sóng vơ tuyến 21 2.2.1 Pha đinh 22 2.2.2 Suy hao truyền lan không gian tự 24 2.2.3 Suy hao mưa 24 2.2.4 Sự can nhiễu sóng vơ tuyến 25 2.3 Một số kỹ thuật giảm ảnh hưởng pha đinh 25 2.3.1 Phân tập theo không gian 25 2.3.2 Phân tập theo tần số 27 2.3.3 Chuyển mạch bảo vệ 28 2.4 Các mã truyền dẫn 29 2.4.1 Mã HDB3 29 2.4.2 Mã CMI 30 2.5 Các tiêu kỹ thuật vi ba số 31 2.5.1 Phân bố tần số luồng cao tần .31 2.5.2 Công suất phát 31 2.5.3 Độ nhạy máy thu hay ngưỡng thu 32 2.5.5 Phương thức điều chế giải điều chế .32 i i i i i i i i i i i i i ii i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i ii i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i ii i i i ii i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i Đồ án tốt nghiệp 2.5.6 Trở kháng vào máy thu trở kháng máy phát .32 2.5.7 Tốc độ băng tần gốc .33 2.6 Các phương thức điều chế hệ thống vi ba số 33 2.6.1 Các khái niệm 33 2.6.2 Phương thức điều chế QPSK .35 2.6.3 Điều chế biên độ cầu phương QAM 37 2.6.4 Giảm độ rộng băng tần truyền phương pháp điều chế nhiều mức .40 2.7 Thiết bị vi ba số .41 2.7.1 Sơ đồ khối trạm đầu cuối thiết bị Thu – Phát vi ba số .41 2.7.2 Thiết bị Anten 43 2.7.3 Một số thiết bị vi ba số thị trường 45 2.8 Kết luận chương 48 Chương THIẾT KẾ TUYẾN VI BA SỐ TỪ TP VINH ĐẾN TT NAM ĐÀN .49 3.1 Các quy định chung thiết kế tuyến vi ba số 49 3.2 Cơ sở lý thuyết thiết kế tuyến 49 3.2.1 Khảo sát vị trí đặt trạm 49 3.2.2 Nghiên cứu dung lượng yêu cầu 51 3.2.3 Chọn tần số làm việc 51 3.2.4 Xác định bán kính miền Fresnel thứ 52 3.2.5 Tính chọn chiều cao tháp anten 53 3.2.6 Tính tốn tham số tuyến 56 3.2.7 Tính tốn tham số chất lượng tuyến .58 3.2.8 Các tiêu kỹ thuật đánh giá chất lượng tuyến 60 3.2.9 Đánh giá chất lượng tuyến lắp đặt thiết bị đưa vào hoạt động 61 3.3 Thiết kế tuyến từ TP Vinh đến thị trấn Nam Đàn .61 3.3.1 Khảo sát vị trí đặt trạm TP Vinh thị trấn Nam Đàn 61 3.3.2 Nghiên cứu dung lượng truyền dẫn lựa chọn thiết bị .64 3.3.3 Vẽ mặt cắt tuyến TP Vinh – TT Nam Đàn tính tốn tham số tuyến 65 3.4 Kết luận chương 70 KẾT LUẬN 73 TÀI LIỆU THAM KHẢO 74 i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i ii i i i i ii i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i TÓM TẮT ĐỒ ÁN i i i Đồ án tốt nghiệp iiiiiiiii Với đề tài “ Thiết kế tuyến truyền vi ba số từ Thành phố Vinh – thị trấn Nam Đàn” i i i i i i i i i i i i i i ii ii i i i i em trình bày đồ án trình bày thứ tự sau: i i i i i i i i i i i i i i Trước hết trình bày khái niệm, lịch sử đời, đặc điểm, loại mạng i i i i i i i i i i i i i i i i i i đưa số ưu nhược điểm hệ thống vi ba số Tiếp theo trình bày sở truyền i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i sóng hệ thống vi ba số, tiêu kỹ thuật, mã truyền dẫn để làm tiền đề cho i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i trình thiết kế tuyến phần sau Một vấn đề quan trọng hệ thống vi ba sô i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i phương thức điều chế số thiết bị trình bày đồ án i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i Sau đó, từ sở lý thuyết tơi bắt đầu vào khảo sát thiết kế tuyến vi ba i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i số thực tế từ thành phố (TP) Vinh đến thị trấn Nam Đàn thuộc huyện Nam Đàn.Nhìn i i i i i i i i i i i i i i i i chung đồ án thể ba chương có cấu trúc rõ ràng : i i i i i i i i i i i i i i Chương Tổng quan hệ thống vi ba số i i i i i i i i i Chương Cơ sở lý thuyết thiết bị vi ba số i i i i i i i i i i i Chương Thiết kế tuyến vi ba số từ TP Vinh đến thị trấn Nam Đàn i i i i i i i i i i i i i i i DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT i i i i i i i i Đồ án tốt nghiệp ADC (analog digital convert) DAC (digital analog convert) Bộ biến đổi tín hiệu tương tự sang tín hiệu số MUX (multiplexer) Bộ ghép kênh Bộ tách kênh Đa truy nhập theo thòi gian i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i EHF(extremely low frequency) HDB3(high dennsity binary with i i i i i i i i i i keying) QAM (quadrature amplitude i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i Tần số siêu cao Tần số cao Mã nhị phân lưỡng cực mật độ cao không i i i i telephone consultative committee) QPSK (quadrature phase shift i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i bit liên tiếp Mã đổi dấu Hội đồng tư vấn điện thoại điện báo quốc tế i i ii i i i i i i i i i i maximum consecutive Zeros) CMI (code mark inversion) CCITT (international telegraph and i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i Ủy ban tư vấn thông tin vơ tuyến quốc tế Tần số thấp Tần số thoại Tần số thấp Tần số thấp Tần số trung bình Tần số cao Tần số cao Tần số cực cao i i i i i i i i i access) CCIR ELF (extremely low frequency) VF (voice frequency) VLF (very low frequency) LF (low frequency) MF (medium frequency) HF (high frequency) VHF (very high frequency) UHF (ultra high frequency) SHF (supper low frequency) i i i i i i Bộ biến đổi tín hiệu số sang tín hiệu tương tự DEMUX (demultiplexer) TDMA (time division multiplexer i i i i i i i i i i i i i Điều chế khóa dịch pha cầu phương i i i i i i i i i Điều chế biên độ cầu phương i i modulation) ASK (amplitude shift keying) FSK (frequency shift keying) PSK (phase shift keying) NRZ (non return to zero) BPF (filter band pass) SNR (Signal-noise ratio) i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i Điều chế khóa dịch biên độ Điều chế khóa dịch tần số Điều chế khóa dịch pha Khơng trỏ khơng Bộ lọc băng thơng Tỷ số tín hiệu nhiễu i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i Đồ án tốt nghiệp DANH SÁCH HÌNH VẼ i i i Hình 1.1 Mơ hình hệ thống vi ba số 11 i i i i i i i i Hình 1.2 Hệ thống vi ba số điểm nối điểm 13 i i i i i i i i i Hình 1.3 Hệ thống vi ba số điểm nối nhiều điểm .14 i i i i i i i i i i Hình 2.1 Phổ tần số vơ tuyến ứng dụng 16 i i i i i i i i i Hình 2.2 Các phương thức truyền sóng .19 i i i i i i Hình 2.3 HIện tượng tia sóng cong 23 i i i i i i Hình 2.4 Các đường sóng từ phía phát đến phía thu 24 i i i i i i i i i i Hình 2.5 Phân tập theo khơng gian sử dụng anten 27 i i i i i i i i i i Hình 2.6 Phân tập khơng gian tần số sử dụng anten 28 i i i i i i i i i i i i Đồ án tốt nghiệp Hình 2.7 Nâng cao độ an tồn tuyến kênh dự phịng 29 i i i i i i i i i i i i Hình 2.8 Dạng sóng HDB3 .29 i i i i Hình 2.9 Mã CMI .30 i i i Hình 2.10 Sơ đồ mơ tả q trình điều chế giải điều chế số .34 i i i i i i i i i i i i i i Hình 2.11 Sơ đồ ngun lý điều chế tín hiệu QPSK 35 i i i i i i i i i i Hình 2.12 Tín hiệu 4PSK 36 i i i i Hình 2.14 Sơ đồ nguyên lý giải điều chế pha QPSK 36 i i i i i i i i i i Hình 2.15 Sơ đồ nguyên lý điều chế tín hiệu M-QAM .38 i i i i i i i i i i Hình 2.16 Biểu đồ khơng gian tín hiệu 16QAM 38 i i i i i i i i Hình 2.17 Biểu đồ khơng gian tín hiệu QAM nhiều trạng thái 39 i i i i i i i i i i i Hình 2.18 Sơ đồ xếp chòm phương pháp điều chế số 39 i i i i i i i i i i i i i i Hình 2.19 Sơ đồ nguyên lý giải điều chế M-QAM 40 i i i i i i i i i Hình 2.20 Sơ đồ khối tuyến phát 41 i i i i i i i i Hình 2.21 Sơ đồ khối tuyến thu 42 i i i i i i i i Hình 2.22 Sơ đồ khối trạm đầu cuối 42 i iiii i i i i i i i i Hình 2.23 Sơ đồ kích thước anten Parabol 43 i i i i i i i i i Hình 2.24 Biểu đồ xạ anten Parabol .45 i i i i i i i i Hình 3.1 Mặt cắt đường truyền hai trạm A B 50 i i i i i i i i i i i Hình 3.2 Mặt cắt nghiêng đường truyền miền Fresnel thứ .53 i i i i i i i i i i i Hình 3.3 Xác định độ cao tia B để làm hở vật chắn .54 i i i i i i i i i i i i i Hình 3.4 Minh họa việc tính độ cao anten biết độ cao anten 55 i i i i i i i i i i i i i i i i i Hình 3.5 Vị trí đặt trạm vi ba số Vinh 62 i iii i i i i i i i i Hình 3.6 Vị trí trạm tt.Nam Đàn 62 i i i i i i i Hình 3.7 Khoảng cách tuyến Vinh – TT.Nam Đàn 63 i i i i i i i i Hình 3.8 Địa hình tuyến TP Vinh – TT Nam Đàn 63 i i i i i i i ii ii i i Hình 3.9 Vị trí đồi vị trí C 64 i i i i i i i i i i Hình 3.10 Mặt cắt tuyến TP Vinh – TT.Nam Đàn .65 i i i i i i i ii i i Đồ án tốt nghiệp DANH SÁCH BẢNG BIỂU i i i Bảng 2.1 Kí hiệu phân chia băng tần theo CCIR 17 i i i i i i i i i i Bảng 2.2 Kết thực nghiệm suy hao nước – khí hậu theo tần số sóng vơ i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i tuyến Alcatel 25 i i Bảng 2.3 Mã truyền dẫn dùng vi ba số 31 i i i i i i i i i Bảng 2.4 Độ lợi an ten theo hiệu suất tần số (số liệu hãng Alcatel) 44 i i i i i i i i i i i i i i i i i Bảng 2.5 Góc phát xạ theo đường kính anten (số liệu hãng Alcatel) .45 i i i i i i i i i i i i i Bảng 2.6 Kết tính tốn 71 i i i i i Đồ án tốt nghiệp Chương TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG VIBA SỐ iiiiiiiiiiiii i i i i i i i i 1.1 Khái niệm i i Vi ba có nghĩa sóng điện từ có bước sóng cực ngắn Hệ thống vi ba số hệ i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i thống thông tin vô tuyến số sử dụng đường truyền dẫn số phần i i i i i i i i i i i i i i i i i tử khác mạng vô tuyến Từ vi ba sử dụng chung cho hệ thống vệ tinh, i i i i i i i i i i i i i i i i i i i di động hay vô tuyến tiếp sức mặt đất, song nước ta từ vi ba sử dụng từ trước i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i để hệ thống vô tuyến tiếp sức i i i i i i i i Thông tin vi ba phương tiện truyền dẫn chủ yếu bên i i i i i i i i i i i i i i i i cạnh thông tin quang thông tin vệ tinh Đây mạng thông tin vô tuyến sử dụng sóng i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i Đồ án tốt nghiệp vô tuyến có tần số từ GHz đến 30 GHz khoảng không gian làm môi trường truyền i i i i i i i i i i ii i i i i i i i i dẫn 1.2 Tóm tắt trình phát triển hệ thống vi ba i i i i i i i i i i i Thơng tin sóng cực ngắn hai điểm bắt đầu xuất vào năm 30 i i i i i i i i i i i i i i i i i kỷ XX, nhiên lúc khó khăn mặt kỹ thuật nên làm việc dải sóng i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i mét ưu điểm thông tin siêu cao tần chưa phát huy i i i i i i i i i i i i i i Năm 1935 đường thông tin vô tuyến tần số thành lập New York i i i i i i i i i i i i i i i i i Philadenphia chuyển tiếp qua địa điểm truyền kênh thoại Sau chiến tranh i i i i i i i i i i i i i i i i i giới thứ hai thông tin vô tuyến tần số phát triển bùng nổ Hệ thống vi ba số bắt đầu i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i hình thành vào năm 50 phát triển mạnh mẽ với phát triển kỹ i i i i i i i i i i i i i i i i i i i thuật viễn thông i i i Tại Việt Nam, hệ thống thông tin vi ba lắp đặt RVG-950 vào cuối i i i i i i i i i i i i i i i i i tháng năm 1969 Đầu năm 1988 hệ thống vi ba số AWA đưa vào nước ta Đến i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i năm 1990 hệ thống thiết bị vi ba số, vi ba nhiều kênh thay hoàn toàn hệ thống i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i RVG-950 1.3 Hệ thống vi ba số ii i i i i 1.3.1 Mơ hình hệ thống vi ba số ii i i i i i i Sơ đồ tổng quát hệ thống truyền dẫn vi ba số i i i i i i i i i i i i i 10