Thông tin vi ba số pdf

Pha đinh phẳng Pha đinh phẳng do mưa: phụ thuộc vào tần số không đáng kể, nếu độ rộng băng thông nhỏ, trong hệ thống vi ba số thì tương ứng với tốc độ của Vbit 70 Mb/s thì xảy ra pha đi

1 Phương thức truyền sóng trong thông tin vi ba số

a Phân loại sóng theo bước sóng

Ứng dụng

- Tần số cực kỳ thấp: có giá trị nằm trong phạm vi từ 30 – 300Hz, chứa cả tần số

điện mạng AC, và các tín hiệu đo lường từ xa tần thấp

- Các tần số tiếng nói: có giá trị nằm trong khoảng từ 300Hz – 30Ghz, phổ tín hiệu

thoại từ 03 – 3,4Khz các tần số rất thấp VLF từ 3Ghz – 30Ghz, chứa phần trên của dải nghe được của tiếng nói dùng cho các hệ thống an ninh, quân sự

- Tần số thấp: LF từ 30Khz – 300KHz là sóng dài dành cho thông tin hàng hải,

hàng không

- Tần số trung bình : MF từ 300KHz – 3 Mhz gọi là sóng trung.

- Tần số cao: HF từ 3Mhz – 30MHz là sóng ngắn ứng dụng thông tin cự li xa

xuyên lục địa , phat thanh quảng bá

- Tần số rất cao: VHF, 30MHz – 300Mhz là sóng mét dành cho thông tin di động ,

phát thanh FM thương mại

- Tần số cực cao: UHF từ 300MHz – 3Ghz là sóng dm dùng cho hệ thống rada , hệ

thống thông tin vi ba vệ tinh

- Tần số siêu cao: SHF từ 3GHz – 30Ghz là sóng cm dùng cho thông tin vi ba vệ

tinh

b Phân loại sóng theo phương thức truyền lan.

Các sóng bức xạ từ điểm phát có thể đến được các điểm thu theo những đường khác nhau

- Sóng mặt đất là: các sóng truyền lan dọc theo bề mặt trái đất (sóng bề mặt)

- Sóng điện li là: Các sóng đi tới các lớp riêng biệt của tầng ion và phản xạ lại được

gọi (sóng trời)

- Sóng không gian gồm: sóng trực tiếp và sóng phản xạ từ mặt đất, sóng phản xạ

tầng đối lưu

- Phương thức truyền sóng trong thông tin vi ba là phương thức truyền thẳng.

- Trong thực tế hiện nay thường tính toán tối ưu độ cao anten ứng với R=50km Do

đó để đảm bảo thông tin 1 cách chắc chắn và tin cậy thì anten của thiết bị thu và anten của thiết bị phát phải nhìn thấy nhau, do bề mặt trái đất có độ cong nhất định và địa hình phức tạp nên môi trường truyền dẫn ảnh hưởng đến thông tin trong tầm nhìn thẳng.để tăng cự li liên lạc thì tăng độ cao anten, thiết lập các trạm trung giancos chức năng chuyển tiếp

- Chức năng của trạm chuyển tiếp là: thực hiện chức năng khuếch đại để bù đắp suy hao trên đường truyền sau đó, nó phát đi đến trạm trung gian kế tiếp để chuyển tiếp tình trạng trung gian là anten phát và anten thu đặt gần nhau

2 Các yếu tố ảnh hưởng đến đường truyền

Pha đinh.

Khái niệm: Pha đinh là hiện tượng suy lạc tín hiệu thu 1 cách bất thường xảy ra đối

với các hệ thống vô tuyến do tác động của môi trường truyền dẫn

Nhiễu xạ xảy ra tại cạnh chắn của vật thể, vật thể có kích thước so sánh được bước sóng

Bản chất của pha đinh: là sự giao thoa của nhiều tia sóng đi theo các quãng đường

khac nhau, sau những khoảng thời gian khác nhau đến cùng anten thu, làm cho tín hiệu bên thu bị thăng hoặc giáng thất thường

Phân loại pha đinh: có 4 loại pha đinh

Xét hệ số suy hao đường truyền: a(t,f) = α.A(t,f)

- a(t,f): là hệ số suy hao sóng vô tuyến trong khí quyển

- α : là hệ số suy hao sóng vô tuyến trong không gian tự do

- A(t,f) : là hệ số suy hao sóng do pha đinh

Nếu A(t,f) phụ thuộc vào tần số ta có : pha đinh phẳng và pha đinh chọn lọc theo tần số

Nếu A(t,f) phụ thuộc vào thời gian: pha đinh nhanh và pha đinh chậm

Phân tích pha đinh phẳng và pha đinh chọn lọc theo tần số.

Pha đinh phẳng

Pha đinh phẳng do mưa: phụ thuộc vào tần số không đáng kể, nếu độ rộng băng

thông nhỏ, trong hệ thống vi ba số thì tương ứng với tốc độ của Vbit<10Mb/s thì xảy ra pha đinh phẳng.để khắc phục pha đinh phẳng người ta sử dụng 1 lượng dự trữ công suất phát đủ lớn , người ta gọi đó là dự trữ pha đinh phẳng trong toàn bộ băng tần hiệu dụng của tín hiệu đông đều trên toàn bộ băng tần

Nguyên nhân: do cường độ điện trường tại điểm thu bị thăng hoặc giáng thất thường

khi có mưa hay không có mưa 1 cách ngẫu nhiên

Nhận xét: tần số từ 0 – 10GHz tiêu hao nhỏ, đặc tính tiêu hao tương đối bằng phẳng,

tần số từ 10- 20 Ghz tiêu hao nhanh do hấp thụ nước va hơi nước,tần số từ 20-40Ghz tiêu hao nhanh do hấp thụ rất mạnh sóng điện từ, từ đặc tính tiêu hao này ta thấy tiêu hao do mưa chỉ đáng kể với tần số f ≥10Ghz, f càng cao thì suy hao do mưa càng lớn Đối với hệ thống vi ba

số chỉ áp dụng với tần số f< 7Ghz vậy suy hao do mưa là rất nhỏ

Pha đinh phẳng do truyền lan đa đường:

Nguyên nhân: do truyền lan đa tia dẫn đến tín hiệu tại đầu anten thu là tổng hợp của

nhiều tia đi từ nhiều đường khác nhau, và các anten thu không cùng 1 lúc Mặt khác do không khí biến đổi ngẫu nhiên nên pha của các tia này đến đầu của anten thu là khác nhau làm cho tín hiệu bên thu bị giăng hay giáng

Pha đinh chọn lọc theo tần số:

Trong hệ thống vi ba số pha đinh chọn lọc theo tần số xảy ra với độ rộng băng thông lớn, tương ứng với tốc độ bit lớn khi Vbit > 70 Mb/s thì xảy ra pha đinh chọn lọc theo tần số

Đặc điểm: tiêu hao do pha đinh nó không đồng đều trên toàn bộ băng tần hiệu dụng

của tín hiệu đây là loại pha đinh nguy hiểm nhất là nguyên nhân gây đứt liên lạc trong hệ thống viễn thông nói chung

2

3 Điều chế và giải điều chế số.

Điều chế số là phương thức điều chế đối với tín hiệu số mà trong đó 1 hay nhiều thông

số của sóng mang được thay đổi theo sóng điều chế Hay nói cách khác, đó là quá trình gắn tin tức (sóng điều chế) vào một dao động cao tần (sóng mang) nhờ biến đổi 1 hay nhiều hơn 1 thông số nào đó của dao động cao tần theo tin tức Thông qua quá trình điều chế số, tin tức ở vùng tần số thấp sẽ được chuyển lên vùng tần số cao để có thể truyền đi xa

f0(t) = A.cos ( ω0.t + φ) Trong đó:

+ A : biên độ của sóng mang + ω0 = 2.π.f0 : tần số góc của sóng mang + f0 : tần số của sóng mang

+ φ(t) : pha của sóng mang Tuỳ theo tham số được sử dụng để mang tin: có thể là biên độ A, tần số f0, pha φ(t) hay

tổ hợp giữa chúng mà ta có các kiểu điều chế khác nhau:

+Điều chế khóa dịch biên độ ASK (Amplitude Shift Keying): Sóng điều biên được tạo

ra bằng cách thay đổi biên độ của sóng mang tuỳ thuộc băng gốc Sóng điều biên được tạo ra bằng cách nhân sóng cao tần hình sin với băng gốc

+Điều chế khóa dịch tần số FSK (Frequency Shift Keying): Sóng điều biên

được tạo ra bằng cách thay đổi tần số sóng mang theo biên độ tín hiệu băng gốc

+Điều chế khóa dịch pha PSK (Phase Shift Keying): Sóng điều biên được

tạo ra bằng cách thay đổi pha sóng mang theo biên độ tín hiệu băng gốc

+Điều chế biên độ và pha kết hợp hay điều chế cầu phương QAM

(Quadrature Amplitude Modulation)

Giải điều chế là quá trình ngược lại với quá trình điều chế, trong quá trình

thu được có một trong những tham số: biên độ, tần số, pha của tín hiệu sóng mang

được biến đổi theo tín hiệu điều chế và tuỳ theo phương thức điều chế mà ta có các

phương thức giải điều chế thích hợp để lấy lại thông tin cần thiết

4 Điều chế PSK.

PSK là phương thức điều chế mà pha của tín hiệu sóng mang cao tần biến đổi theo tín hiệu băng tần gốc Biểu thức tín hiệu sóng mang:

2PSK – BPSK:

M=2 k (K: số bit)

Với phương thức này người ta dung 2 góc pha biểu diễn cho 2 bít nhị phân

a0(t)= Acos(ωt) = Acos(2πft) => bít 1

Acos(ωt+π) = Acos(2πft+π) => bít 0

*Nhận xét: Khi dữ liệu đầu vào thay đổi thì pha sẽ tha đổi 1800

4PSK-QPSK:

Q: trực giao (cộng phương từ 2PSK)

M= 4 => ghép 2 bit thành 1 symbol

4

{

*So sánh BPSK – QPSK:

So với BPSK thì QPSK được lợi 2 lần về dải thông, tốc độ bít của QPSK lớn gấp đôi BPSK, tuy nhiên QPSK bị lỗi nhiều hơn

Trong hệ thống QPSK tín hiệu truyền đi được biến đổi thành 2 tín giệu m1(t) và m2(t) thông qua biến đổi nối tiếp -> // khi đó tốc độ truyền bằng 1 nửa tốc độ tín hiệu đầu vào -> QPSK = 2BPSK

Trên một băng thông tăng tốc độ đường truyền tăng mức điều chế

Tránh trường hợp nhận nhầm mức cần một khoảng cách giữa 2 mức cách xa nhau, giữa 2 mức 0 và 1 có 1 biên quyết điịnh đường trung trực giữa 2 điểm tín hiệu

 Khoảng cách d=2 (2PSK), d=4 (QPSK) Khi d càng nhỏ mức độ nhận nhầm mức càng lớn => tăng công suất, mức năng lượng nhưng không thể tăng mức

Để giảm khả năng măc lỗi có thể dung QAM

5 Đặc điểm của hệ thống VIBA.

Ưu điểm:

- Nhờ các phương thức mã hoá và ghép kênh theo thời gian dùng các vi mạch tích hợp

cỡ lớn nên thông tin xuất phát từ các nguồn khác nhau như điện thoại, máy tính, facsimile, telex,video đựợc tổng hợp thành luồng bit số liệu tốc độ cao để truyền trên cùng một sóng mang vô tuyến

- Nhờ sử dụng các bộ lặp tái sinh luồng số liệu nên tránh được nhiễu tích luỹ trong hệ thống số Việc tái sinh này có thể được tiến hành ở tốc độ bit cao nhất của băng tần gốc mà không cần đ-a xuống tốc độ bit ban đầu

- Nhờ có tính chống nhiễu tốt, các hệ thống vi ba số có thể hoạt động tốt với tỉ số sóng mang / nhiễu (C/N)>15dB Trong khi đó hệ thống vi ba tương tự yêu cầu (C/N) lớn hơn nhiều (>30dB, theo khuyến nghị của CCIR) Điều này cho phép sử dụng lại tần số đó bằng ph-ơng pháp phân cực trực giao, tăng phổ hiệu dụng và dung lượng kênh

- Cùng một dung lượng truyền dẫn, công suất phát cần thiết nhỏ hơn so với hệ thống tương tự làm giảm chi phí thiết bị, tăng độ tin cậy, tiết kiệm nguồn Ngoài ra, công suất phát nhỏ ít gây nhiễu cho các hệ thống khác

Nhược điểm:

- Khi áp dụng hệ thống truyền dẫn số, phổ tần tín hiệu thoại rộng hơn so với hệ thống tương tự

- Khi các thông số đường truyền dẫn như trị số BER, S/N thay đổi không đạt giá trị cho phép thì thông tin sẽ gián đoạn, khác với hệ thống tương tự thông tin vẫn tồn tại tuy chất lượng kém

- Hệ thống này dễ bị ảnh hưởng của méo phi tuyến do các đặc tính bão hoà, do các linh kiện bán dẫn gây nên, đặc tính này không xảy ra cho hệ thống tương tự FM Các vấn đề trên

đã được khắc phục nhờ áp dụng các tiến bộ kỹ thuật mới như điều chế số nhiều mức, dùng thiết bị dự phòng (1+n) và sử dụng các mạch bảo vệ

6

6 Các mạng VIBA số.

Thường các mạng vi ba số được nối cùng với các trạm chuyển mạch như là một bộ phận của mạng trung kế quốc gia hoặc trung kế riêng, hoặc là nối các tuyến nhánh xuất phát

từ trung tâm thu thập thông tin khác nhau đến trạm chính (ứng dụng trong các trung tâm chuyển mạch hoặc tổ chức các mạng Internet)

Mạng vi ba số điểm nối điểm.

Mạng vi ba số điểm nối điểm hiện nay được sử dụng phổ biến Trong các mạng đường dài thường dùng cáp sợi quang còn các mạng quy mô nhỏ hơn như từ tỉnh đến các huyện hoặc các ngành kinh tế khác ng-ời ta th-ờng sử dụng cấu hình vi ba số điểm-điểm dung lượng trung bình hoặc cao nhằm thoả mãn nhu cầu của các thông tin và đặc biệt là dịch vụ truyền

số liệu Ngoài ra, trong một số trường hợp vi ba dung lượng thấp là giải pháp hấp dẫn để cung cấp trung kế cho các mạng nội hạt, mạng thông tin di động

Mạng viba số điểm nối nhiều điểm:

Mạng vi ba số này trở thành phổ biến trong một số vùng ngoại ô và nông thôn Mạng bao gồm một trạm trung tâm phát thông tin trên một an ten đẳng hướng phục vụ cho một số trạm ngoại vi bao quanh Nếu các trạm ngoại vi này nằm trong phạm vi (bán kính) truyền dẫn cho phép thì không cần dùng các trạm lặp, nếu khoảng cách xa hơn thì sẽ sử dụng các trạm lặp để đưa tín hiệu đến các trạm ngoại vi Từ đây, thông tin sẽ được truyễn đến các thuê bao Thiết bị vi ba trạm ngoại vi có thể đặt ngoài trời, trên cột.v.v mỗi trạm ngoại vi có thể được lắp đặt thiết bị cho nhiều trung kế Khi mật độ cao có thể bổ sung thêm thiết bị được thiết kế

để hoạt động trong các băng tần 1,5GHz -1,8GHz và 2,4GHz sử dụng một sóng mang cho hệ thống hoàn chỉnh

Hiện nay các hệ thống điểm nối đến đa điểm 19GHz đã được chế tạo và lắp đặt ở Châu

Âu để cung cấp các dịch vụ số liệu (Kbit/s) Internet trong mạng nội hạt khoảng cách 10Km Trạm trung tâm phát tốc độ bit khoảng 8,2Mb/s và địa chỉ mỗi trạm lại sử dụng kỹ thuật TDMA

8

7 Kĩ thuật phân tập:

Các kỹ thuật đợc sử dụng để giảm các ảnh hởng của pha dinh phẳng và pha đinh lựa chọn tần số nhiều tia là dùng phân tập không gian và phân tập tần số để nâng cao chất lợng của tín hiệu thu

Phân tập theo không gian cùng với các anten đặt cách nhau theo chiều dọc kết hợp các bộ khữ giao thoa phân cực giao nhau Hiệu quả của kỹ thuật này đảm bảo không làm gián đoạn thông tin, thờng đợc biểu thị bằng một hệ số nâng cao

Nhờ áp dụng kỹ thuật phân tập không gian và phân tập tần số thời gian gián đoạn thông tin giảm nhỏ so với thời gian yêu cầu để hệ thống đạt đợc chỉ tiêu chất lượng đề ra

Phân tập theo không gian:

Là phương pháp sử dụng nhiều an ten ở máy thu, máy phát hoặc ử cả thu cả phát để tạo nên các nhánh phân tập không gia khác nhay Khi sử dụng nhiều anten ở máy phát người

ta có hệ thống phân tập không gian phát, nhiều anten ở phía thu ta có phân tập không gian thu

Điều kiện: Các kênh xảy ra phadinh độc lập nau các anten các nhau nửa bước song λ/2, càng lớn càng tốt

Tín hiệu vào được phát đi trên tần số f1 tại phần thu, nó sử dụng 2 máy thu làm việc ở cùng tần số f1 cách nhau một khoảng là R R >100λ, càng lớn càng tốt, đảm bảo tính không tương quan của fadinh theo đường truyền song

Đặc điểm chỉ sử dụng 1 máy phát có phổ tần nhỏ, nhược điểm các máy thu cách xa nhau, không dặt tập chung tại cugnf một vị trí được, tốn anten, cột anten cần phải cao, chắc

Phân tập theo tần số:(Gần giống với FDMA)

Không phải tất cả tần số đều bị fadinh Tín hiệu đầu vào được phát đi đồng thời như 2 máy phát làm việc trên 2 tần số khác nhau là f1 và f2, bộ lọc ở đầu ra sẽ bên phát sẽ ghép 2 tín hiệu để phát chung trên 1 anten phát Các tần số f1, f2 cần phải có khoảng cách đủ lớn để thỏa mãn tính không tương quan, tức là nếu f1 bị fadinh thì f2 sẽ không bị fadinh

Tại đầu thu bộ lọc đầu vào sẽ chia hai tần số khác nhau vào 2 máy thu tương ứng Tín hiệu đầu ra từ 2 máy thu qua mạch tổng hợp sẽ cho phép nhận được tín hiệu không chịu ảnh hưởng của fadinh

Nhược :Tốn phỏ, phải dung 2 thiết bị thu phát.

Ưu: Không đổi anten, cột anten khôn cần quá cao, tốn kém.

f1 ∆f đủ lớn f2

Phân tập phân cực song:

Tín hiệu vào được phát đi trên cũng 1 tần số the 2 phân cuwcjsongs khác nhau

Định nghĩa: phân tập theo tần số là kỹ thuật thu hoặc phát một tín hiệu trên

cùng 1 tần số theo 2 phân cực song khác nhau Sử dụng 2 máy thu và thu tín hiệu phân cực

Ưu điểm: tiết kiệm phổ, phổ đảm bảo theo tiêu chuẩn Nhược: Vẫn phải sử dụng 2 máy phát và máy thu.

10

KĐ

MF1

MF2

MF1

MF2

hop

∑

B VỆ TINH

1 Đặc điểm thông tin vệ tinh

Ưu điểm:

- Có khả năng da truy nhập cao

- Vùng phủ sóng rộng

- Tính ổn định cao, chất lượng tốt

- Có hiệu quả kinh tế cao trong thông tin cự li lớn, đặc biệt trong thông tin xuyên lục địa

- Có thể ứng dụng trong thông tin do động

Nhược điểm: Bị ảnh hưởng bởi mưa làm giảm chất lượng thông tin vệ tinh.

2 Ứng dụng các loại hình dịch vụ thông tin vệ tinh.

+ Dịch vụ cố định FSS: cung cấp các đường truyền kết nối cho các mạng viễn thông

công cộng , mạng dùng riêng internet mạng quảng bá các chương trình phát thanh truyền hình

+ Dịch vụ vệ tinh quảng bá : dùng để quảng bá trực tiếp đến các hộ gia đình đôi khi

coi như dịch vụ viễn thông quảng bá trực tiếp: DBSS

+ Dịch vụ vệ tinh di động: MSS gồm có dịch vụ di động trên mặt đất , trên mặt biển,

và trên không

+ Dịch vụ vệ tinh dẫn đường NSS: gồm hệ thống định vị toàn cầuGPS

+ Dịch vụ vệ tinh khí tượng MSS: cung cấp các dịch vụ nghiên cứu thời tiết, thăm dò

tài nguyên khoáng sản và cứu hộ

+ Dịch vụ vệ tinh cỡ nhỏ VSAT.