Đề tài tốt nghiệp kỹ thuật phát hiện lỗi và sửa lỗi trong hệ thống thông tin vệ tinh INMARSAT

Để nâng cao hiệu quả truyền tin, các hệ thống INMARSAT số sử dụng phương pháp mã hoá sửa lỗi trước FEC. Phương thức FEC chủ yếu sử dụng mã xoắn. Cả hệ thống INM B, INM C và INM MmM đều sử dụng mã xoắn tốc độ R = 12 cho hầu hết các kênh (với INM B, INM MmM thì trừ kênh thoại, INM C không có dịch vụ thoại). Sở dĩ trong phương thức FEC các hệ thống INMARSAT số đều sử dụng mã xoắn tốc độ R = 12 vì hai thông số quan trọng để đánh giá chất lượng bộ mã là R và K. Khi R tăng thì dfree tăng, do đó khả năng sửa lỗi tăng. Tuy nhiên, R tăng thì đồng nghĩa với việc tăng số bit đầu ra,nghĩa là tăng công suất phát và băng thông yêu cầu. Mặc dù các hệ thống INMARSAT đều sử dụng mã xoắn tốc độ R = 12 nhưng thuật toán mã hoá lại có sự khác nhau. Ở INM B thì cứ 3 bit vào liên tiếp thì cho chuỗi 6 bit ra còn ở INM M mM thì cứ 2 bit vào liên tiếp cho chuỗi ra là 4. Khi R = 12 là tốc độ mã hoá tối thiểu thì mặc dù khả năng sửa lỗi bị hạn chế nhưng tăng được số bit thông tin, giảm được công suất phát và băng thông yêu cầu. Để khắc phục sự hạn chế sửa lỗi khi dùng mã xoắn R = 12 thì chiều dài từ mã được sử dụng là K = 7. Cũng giống với R, khi K tăng thì dfree cũng tăng do đó khả năng sửa lỗi tăng nhưng độ phức tạp của mạch mã hoá và giải mã cũng tăng theo hàm mũ nghĩa là chi phí cho thiết bị cũng cao hơn và thiết bị phải xử lý nhanh hơn. Tuy nhiên, khi sử dụng mã xoắn R = 12, K = 7 thì tốc độ mã hoá thấp bù lại với chiều dài từ mã lớn sẽ làm giảm bớt độ phức tạp của mạch mã hoá và giải mã mà vẫn cải thiện được đáng kể khả năng sửa lỗi nhưng thiết bị phải có khả năng tính toán và lưu trữ lớn. Trong xu hướng phát triển của công nghệ điện tử thì khả năng chế tạo những bộ nhớ lớn và các vi mạch có khả năng xử lý hàng triệu phép tính 1 giây sẽ ngày càng trở lên đơn giản. Do đó, việc lựa chọn các bộ mã hoá có tốc độ mã hoá R nhỏ và chiều dài từ mã K lớn là hợp lý hơn khi truyền dữ liệu.Trong hệ thống INM B và INM M mM, ngoài việc sử dụng mã xoắn tốc độ R = 12 thì còn sử dụng mã xoắn có tốc độ R = 23 hoặc R = 34 cho kênh thoại (R = 34 với INM B và INM M, R = 23 với INM mM) vì ở chế độ thoại, thời gian truyền tin là thời gian thực nên tốc độ yêu cầu cao hơn, đòi hỏi độ chính xác hơn. Khi R lớn thì khả năng sửa lỗi tăng nhưng giá thành thiết bị lại đắt vì độ phức tạp của thiết bị cũng tăng theo.Ở mã hoá tốc độ R = 23 hoặc R = 34, người ta đều loại trừ bit ở chuỗi bit ra của bộ mã hoá mã xoắn tốc độ R = 34 nhưng ở INM B, INM M thì loại trừ 2 bit ở chuỗi 6 bit ra còn ở INM mM thì loại trừ 1 bit ở chuỗi 4 bit ra.Nói chung, khi sử dụng mã xoắn tốc độ R = 23 hoặc R = 34 thì khả năng sửa lỗi lớn hơn so với R = 12 nhưng độ phức tạp của thiết bị cũng cao hơn, công suất phát tăng và độ rộng băng thông cũng tăng. Tuy nhiên, ở tín hiệu thoại thì việc sử dụng R = 34 ( với INM B, INM M) hoặc R = 23 (với INM mM) lại là hợp lý.Trong INM M mM ngoài mã xoắn thì còn sử dụng mã Golay (23, 12) và mã Hamming (15, 11) nhằm mục đích phát hiện và sửa lỗi bởi với mã Golay thì khả năng sửa được số bit lỗi lớn (tối đa 3 bit trong một từ mã dài 23 bit) còn với mã Hamming thì mạch tạo mã và giải mã khá đơn giản do đó sẽ giảm được chi phí của thiết bị, giá cước thông tin thấp. Tuy nhiên, khi sử dụng mã Hamming thì số bit lỗi tối đa mà mã Hamming có thể sửa được là 1 bit nên nếu số bit lỗi xảy ra lớn hơn 1 thì mã này lại không có khả năng sửa lỗi.Tóm lại, trong phương thức FEC, các hệ thống INMARSAT số sử dụng các loại mã có khả năng phát hiện và sửa sai để tăng độ tin cậy của thông tin nhưng số bit lỗi sửa được chỉ giới hạn trong một phạm vi nào đó tuỳ theo từng loại mã. Nếu lỗi cả burst thông tin thì các mã đó lại không có khả năng sửa được. Để khắc phục điều đó, người ta sử dụng phương thức ARQ. Vì trong phương thức ARQ phía thu chỉ có khả năng phát hiện lỗi và khi có lỗi thì yêu cầu bên phát phát lại chứ không có khả năng sửa lỗi nên mã được sử dụng trong phương thức ARQ là các loại mã có khả năng phát hiện lỗi cao. Mã chủ yếu được sử dụng là mã kiểm tra độ dư chu trình. Phương pháp mã hoá sửa lỗi ARQ áp dụng cho các hệ thống INMARSAT có ưu điểm đơn giản, dễ thực hiện do đó chi phí hệ thống thấp tuy nhiên trong trường hợp sai lỗi xảy ra trên một quãng bit liên tiếp (giả sử 32 bit) thì loại mã hoá này có thể không phát hiện được. Để khắc phục nhược điểm này, người ta sử dụng phương pháp kết hợp đó là sử dụng kết hợp giữa phương thức FEC và phương thức ARQ. Trong đó, phương thức FEC sử dụng các loại mã có khả năng sửa lỗi cao còn phương thức ARQ sử dụng các loại mã có khả năng phát hiện lỗi cao. Như vậy sẽ tận dụng được ưu điểm và hạn chế nhược điểm của từng phương thức.Với kỹ thuật phát hiện và sửa lỗi như trên vừa đảm bảo được độ tin cậy của thông tin mà thiết bị không quá phức tạp dẫn đến giá thành của hệ thống và các thiết bị đầu cuối không quá đắt.

Nội dung trang Chơng 1 Tổng quan về hệ thống thông tin vệ tinh 1. Cấu trúc của hệ thống thông tin vệ tinh 1.1.Cấu trúc 1.2.Phân tích các khối 1.3.Tỷ số lỗi 1.4.Xác suất lỗi 2.Các yếu tố ảnh hởng đến tuyến thông tin vệ tinh 2.1.Tạp âm 2.1.1.Tạp âm vũ trụ 2.1.2.Tạp âm khí quyển 2.1.3.Tạp âm trái đất 2.1.4.Tạp âm do hiện tợng xuyên âm 2.1.5.Tạp âm méo xuyên điều chế 2.1.6.Tạp âm nhiệt 2.1.7.Tạp âm mặt trời 2 2.Một số nguyên nhân khác 2 2.1.ảnh hởng của ma 2 2.2. .ảnh hởng của pha ding 2 2.3. .ảnh hởng của tầng điện ly 2.2.4.Sự nhiếu loạn do các sóng can nhiễu 2.2.5.Méo tín hiệu Chơng 2. Các phơng pháp truyền tin chỗng nhiễu 1. Phơng thức FEC 1.1.Định nghĩa 1.2.Các loại mã sử dụng trong phơng thức FEC 2.phơng thức arq 2.1.ARQ dừng và đợi 2 2.ARQ liên tục và lặp lại 2.3.ARQ liên tục và lặp lại có lựa chọn 2.4.Phơng pháp kết hợp Chơng 3. Các loại mã phát hiện và sửa lỗi 1. Giới thiệu chung 1.1.Khái niệm vễ phát hiện và sửa lỗi 1.2.Cơ chế phát hiện sai của mã hiệu 1.3.Cơ chế sửa sai của mã hiệu 2. Mã khối tuyến tính 2.1.Cấu trúc 2.2.Ma trận sinh 2.3.Ma trận kiểm tra 2.4.Syndrome và phát hiện sai 2.5.Khả năng phát hiện và sửa sai 2.6.Mã hoá mã khối tuyến tính 2.7.Giải mã Syndrome 3.mã hamming 3.1.Địng nghĩa 2 3.1.1.Khái niệm 3.1.2.Đặc điểm 3.2.Tạo mã 3.3.Giải mã 4.Mã vòng 4.1.Định nghĩa 4.2.Mã hoá mã vòng 4.3.Giải mã mã vòng 5.Mã Golay 5.1.Cấu trúc 5.2.Mã hoá 5.3.Giải mã 6.Mã xoắn 7.Mã BCH nhị phân 7.1.Biểu diễn mã 7.2.Giải mã BCH 7.3.Thủ tục sửa lỗi cho bộ mã BCH 8.mã BCH không nhị phân và mã Reed-Solomon Chơng 4.Một số phơng pháp bổ trợ 4.1.Phơng pháp interleaved hoặc interleaved code 4.2.Mã hoá ngẫu nhiên 4.3.Mã hoá vi sai 4.4.Mã hoá Gray 4.5.Kỹ thuật chống lỗi cơ sở 4.5.1.Sự sửa lỗi bit chọn lọc 4.5.2.Phép nội suy 4.6.Kỹ thuật bộ đầu cuối vệ tinh 4.6.1.Các biện pháp chống tiếng vọng 4.6.2.Bộ bù trễ cho đờng thông tin vệ tinh Chơng 5.Kỹ thuật phát hiện và sửa lỗi trong hệ thống INMARSAT 1.Kỹ thuật phát hiện và sửa lỗi trong hệ thống INM - B 1.1.Giới thiệu chung 1.1.1.Đặc điểm 1.1.2.Các dịch vụ 1.2.Kỹ thuật phát hiện và sửa lỗi 2.Kỹ thuật phát hiện và sửa lỗi trong hệ thống INM C 2.1.Giới thiệu chung về hệ thống 2.2.Kỹ thuật phát hiện và sửa lỗi 2.2.1.Phơng thức FEC 2.2.2.Phơng thức ARQ 3.Phơng pháp phát hiện và sửa lỗi trong hệ thống INM M/mM 3.1.Khái quát về hệ thống INM M/mM 3.1.1.Hệ thống INM M 3.1.2.Hệ thống INM mM 3.2.Kỹ thuật phát hiện và sửa lỗi trong hệ thống INM M/mM 3.3.Nắn thích nghi 4.Đánh giá về các phơng pháp phát hiện và sửa lỗi trong 3 hÖ thèng INMARSAT sè 4 chơng1 Tổng quan về hệ thống thông tinh vệ tinh Nh ta đã biết, sóng vô tuyến điện phát đi từ một vệ tinh ở quĩ đạo vệ tinh địa tĩnh có thể bao phủ 1/3 bề mặt quả đất. Bởi vậy, những trạm mặt đất đặt trong vùng đó có thể thông tin trực tiếp với bất kỳ một trạm mặt đất khác trong vùng qua một vệ tinh thông tin. Các u điểm chính của thông tin vệ tinh so với các hệ thống thông tin khác nh hệ thống cáp và hệ thống chuyển tiếp viba là: - Có khả năng đa truy nhập - Vùng phủ sóng rộng - Chất lợng và khả năng cao về thông tin băng rộng - Có thể ứng dụng cho thông tin di động - Hiệu quả kinh tế cao trong thông tin cự ly cực lớn, đặc biệt là trong thông tin xuyên lục địa. Chính vì những u điểm trên mà thông tin vệ tinh đã phát triển và phổ biến nhanh chóng. 1. Cấu trúc của hệ thống thông tin vệ tinh 1.1. Cấu trúc 1.1.1. Phần phát Nguồn tin 1.1.2. Phần thu Hình 1. Cấu trúc của hệ thống thông tin vệ tinh 1.2. Phân tích các khối Cấu trúc của một hệ thống thông tin gồm có 2 khâu chính: khâu mặt đất và khâu không gian - Khâu mặt đất gồm có: Phần phát và phần thu 5 Mã hoá nguồn Mã hoá kênh Ghép kênh Điều chế U/C HPA LNA D/C Giải điều chế Tách kênh Giải mã kênh Giải mã nguồn Nguồn tin ban đầu Vệ tinh Vệ tinh + Mã hoá nguồn và giải mã nguồn tín hiệu: Thực hiện nén và giải nén tin nhằm giảm tốc độ bit để giảm phổ chiếm của tín hiệu số + Mã hoá và giải mã kênh: Nhằm chống nhiễu và các tác động xấu khác của đờng truyền dẫn. + Ghép, tách kênh: Nhằm thực hiện việc truyền tin từ nhiều nguồn tin khác nhau tới các đích nhận tin khác nhau trên cùng một hệ thống truyền dẫn + Thực hiện biến đổi số thành các tín hiệu liên tục phù hợp với việc truyền đa tín hiệu đi xa Ngoài ra, còn có khối đồng bộ bao gồm đồng bộ nhịp và đồng bộ pha sóng mang. + U/C: Bộ biến đổi tần lên. + HPA: Khuếch đại công suất cao. + LNA: Khuếch đại tạp âm thấp. + D/C: Bộ biến đổi tần xuống Các khối khác ở phía thu thực hiện thuật toán ngợc lại so với các khối ở phía phát. - Khâu không gian gồm có vệ tinh và kênh tryền. ở phần này chỉ xét đến kênh truyền. Nh ta đã biết, có 2 loại kênh truyền đó là kênh truyền loại cứng và kênh truyền loại mềm. Trong đó, kênh truyền loại cứng là kênh truyền nhân tạo nh: ODS, Kênh truyền loại mềm là loại kênh truyền sử dụng môi trờng tự nhiên để truyền sóng nh: không gian tự do, tầng khí quyển, tầng điện ly, Hệ thống thông tin vệ tinh sử dụng loại kênh truyền thứ hai. Do đó môi trờng truyền sóng có ảnh hởng rất lớn đến chất lợng của tuyến thông tin. 1.3. Tỷ số lỗi Tỷ số lỗi có thể đo nhằm xác định khả năng hoạt động của toàn tuyến truyền dẫn. Vì mẫu bit cố định, nhờ kiểm tra các bit đến nên mạch logic trong thiết bị đo có thể xác định bất kỳ lỗi nào nếu nó xảy ra. Bất kỳ một lỗi nào cũng đều đợc đa vào máy đếm để chỉ thị tỷ số của bit lỗi đã xuất hiện và tổng số bit thu trong một khoảng thời gian cố định cho trớc. Báo cáo 613-2 của CCITT đã định nghĩa tỷ số lỗi BER (Bit error Rate) nh sau: BER = N e /N t = N e /(Bt 0 ) (1) Trong đó: - N e : Số bit lỗi trong khoảng thời gian t 0 - N t : Tổng số bit truyền đi trong khoảng thời gian t 0 - B : Tốc độ bit của tín hiệu nhị phân tại điểm tiến hành đo - t 0 : Khoảng thời gian đo ( thời gian đếm lỗi) Khi quá trình phát sinh lỗi là ngẫu nhiên và dừng, lỗi đợc đếm trong khoảng thời gian đủ dài t 0 thì phơng trình (1) có thể có sự đánh giá của xác suất lỗi. Độ chính xác của sự đánh giá tăng lên khi Ne tăng, nhng yêu cầu thực tế của quãng thời gian đo thờng hạn chế trị số của N e . Trị số tối thiểu chấp nhận đợc của N e dờng nh gần bằng 10, vì vậy xác suất lỗi chính xác nằm trong giới hạn 50% quanh N e /N t với hệ số tin cậy 90%. Các số liệu cần thiết trong phơng trình (1) có thể đạt đợc khi sử dụng các thể thức khác nhau. Nếu thể thức sử dụng nơi mà số lợng bit lỗi đợc phát 6 hiện hạn chế đối với khoảng thời gian cố định t 0 thì số liệu đo đợc có thể trực tiếp trên hình vẽ có sẵn. Nếu phơng pháp sử dụng nơi mà đòi hỏi khoảng thời gian đủ để phát hiện chính xác số bit lỗi N e (thích hợp hơn là số lợng bit phát đi N t trong cùng khoảng thời gian), sẽ đạt đợc độ chính xác đo gần nh không đổi cho bất kỳ trị số tỷ số lỗi trong thời gian tối thiểu. - Giây có lỗi (ES) và giây không có lỗi(EFS) Giây có lỗi (ES) và giây không có lỗi (EFS) đợc định nghĩa nh sau: Những giây có lỗi (ES) là trong khoảng thời gian 1 giây đo bit đợc thu có lỗi. Còn những giây không có lỗi là trong khoảng thời gian 1 giây không có bit nào thu đợc có lỗi trên tổng số bit thu đợc. Để đo các đại lợng này sử dụng 2 phơng pháp: Phơng pháp thứ nhất là phơng pháp đồng bộ, thời điểm khởi đầu của chu kỳ đo trùng với 1 lỗi và phơng pháp thứ hai là phơng pháp không đồng bộ, khi đó quãng thời gian độc lập với thu lỗi. Trong hai phơng pháp trên thì phơng pháp thứ hai là thông dụng vì nó thể hiện thực tế hơn chất lợng của một hệ thống khi có sự đột biến của lỗi. Cả ES và EFS, tỷ lệ lỗi bit (BER), số phần trăm thời gian mà BER không vợt quá ngỡng và các khối lỗi của số liệu (EFB) là các đại lợng đo chất lợng của hệ thống truyền dẫn số. - Số phần trăm sử dụng Việc đo này biết đợc quãng thời gian gián đoạn của hệ thống. Chu kỳ thời gian không sử dụng bắt đầu khi tỷ số bit lỗi trong mỗi giây xấu hơn 10 -3 kéo dài trong 10 giây liên tiếp, đó là thời gian không sử dụng. Chu kỳ thời gian không sử dụng kết thúc khi tỷ số bit lỗi trong mỗi giây thấp hơn 10 -3 kéo dài trong 10 giây liên tiếp, chu kỳ này đợc xem nh thời gian sử dụng. Số phần trăm sử dụng là một trong hai cách thể hiện tính khách quan khả năng hoạt động của hệ thống. Cách thể hiện khác là nhờ trạng thái chất lợng của hệ thống. Hai lĩnh vực này chịu ảnh hởng của độ tin cậy truyền lan và độ tin cậy của thiết bị. 1.4. Xác suất lỗi Đánh giá ảnh hởng của tạp âm đến chất lợng của hệ thống thông tin ngời ta sử dụng tỷ số tín hiệu trên tạp âm và xác suất lỗi. Tỷ số tín hiệu trên tạp âm là một trong những tham số chất lợng quan trọng nhất, nó yêu cầu đo lờng và điều khiển trong hệ thống thông tin tơng tự, còn tơng ứng trong hệ thống thông tin số là xác suất lỗi P e . Xác suất lỗi có thể hiểu đợc là: Trong trờng hợp một hệ thống thông tin số đầu vào của nó có một dãy ký hiệu, do ảnh hởng của tạp âm kênh (giả thiết là tạp âm Gauss) đầu ra sẽ có một dãy số khác. Trong một hệ thống lý tởng hoặc không tạp âm thì cả hai dãy vào và dãy ra là giống nhau. Nhng trong hệ thống thực tế thì thỉnh thoảng chúng có khác nhau. Toàn bộ chỉ tiêu của một hệ thống thông tin đợc đo bằng xác suất dãy các ký hiệu vào khác với các ký hiệu ra. Có một biểu thức thay thế cho xác suất lỗi đó là: Mức lỗi bit trung bình (BER) = Tỷ số lỗi bit trung bình (BER) = Xác suất lỗi P e 7 Chỉ tiêu chất lợng P e là một độ đo chỉ tiêu chất lợng trung bình của một hệ thống, nhng nó không chỉ ra tần suất xuất hiện lỗi. Thông thờng, nó là một đại lợng bắt đầu từ lý thuyết, nó không chỉ ra bao nhiêu lỗi xuất hiện trong một giây hoặc trong khoảng thời gian đo, độ đo của các lỗi xuất hiện trong mỗi giây là bao nhiêu. Trong thực tế sử dụng tỷ lệ lỗi bit (BER) cùng với các khoảng thời gian để tạo nên tính khách quan về chỉ tiêu chất lợng đối với các hệ thống số. 2. Các yếu tố ảnh hởng đến tuyến thông tin vệ Tinh 2.1.Tạp âm Trong tuyến thông tin vệ tinh, ở luồng tín hiệu thu về bao giờ cũng có chứa những tín hiệu không mong muốn. Các tín hiệu này do nhiều nguyên nhân khác nhau gây lên nh : môi trờng truyền sóng, bản thân thiết bị gây ra, Các tín hiệu không mong muốn đó gọi chung là tạp âm. Nh vậy, có thể hiểu một cách khái quát : Tạp âm là những tín hiệu không mong muốn có trong luồng tín hiệu thu về. Đối với các hệ thống thông tin khác, tạp âm thờng rất nhỏ so với tín hiệu. Do đó, tạp âm ảnh hởng không đáng kể đến sự trung thực của tín hiệu. Còn trong hệ thống thông tin vệ tinh, với tuyến thông tin rất dài (36.000 km) mà tạp âm lại lớn nên chất lợng thông tin giảm đi đáng kể. Bên cạnh đó anten thu cũng góp nhặt tạp âm từ môi trờng truyền nh: ma, mây, tầng điện ly, thông qua búp sóng của nó nên làm cho tín hiệu không mong muốn lại càng lớn hơn. Chúng ta thờng gặp một số loại tạp âm sau: 2.1.1.Tạp âm vũ trụ Tạp âm vũ trụ đợc hình thành do các nguyên nhân: - Nhiễu - Bức xạ siêu cao tần từ các dải ngân hà - Do sự hoạt động của mặt trời, mặt trăng Những yếu tố trên tác động rất mạnh đến dải tần làm việc của thông tin vệ tinh đặc biệt là ở dải 1 GHz. 2.1.2. Tạp âm khí quyển Tạp âm này sinh ra do các chất khí ôxi, nitơ, hơi nớc, có trong khí quyển. Các chất khí trên không chỉ hấp thu sóng vô tuyến điện mà còn là các nguồn bức xạ tạp âm nhiệt. Khi sóng truyền qua nó thì làm sóng điện từ của tuyến thông tin vệ tinh bị suy yếu và sinh ra tạp âm. Suy hao do hơi nớc và oxy đợc tính theo công thức sau: { } r 0 woA d)r(y)r(y += [dB] - r : Chiều dài đờng truyền sóng trong tầng khí quyển - y 0 : Hấp thụ của các phần tử oxy [dB/ km] - y w : Hấp thụ của các phần tử hơi nớc [dB/ km] 2.1.3. Tạp âm trái đất 8 Bề mặt trái đất có khả năng phản xạ sóng điện từ đối với các búp sóng phụ từ anten trạm mặt đất. Các búp sóng phụ này gây ra tạp âm ảnh hởng trực tiếp từ mặt đất và tạp âm khí quyển phản xạ từ mặt đất. Nhiệt độ tạp âm đợc cộng thêm do ảnh hởng của trái đất là 0 - 25 0 K. 2.1.4. Tạp âm do hiện tợng xuyên âm Là tạp âm sinh ra do các đờng tín hiệu ghép tơng hỗ trong các thiết bị. Hiện tợng xuyên âm thờng xảy ra giữa các sóng mang trên một bộ phát đáp của vệ tinh. Để chống hiện tợng này, đối với vệ tinh, ngời ta dành khoảng cách bảo vệ giữa các sóng mang trong mỗi một bộ phát đáp. 2.1.5. Tạp âm méo xuyên điều chế Tạp âm méo xuyên điều chế là một trong nhiều tạp âm ở đờng vệ tinh của tuyến thông tin vệ tinh. Tạp âm xuyên điều chế trong vệ tinh sinh ra khi bộ phát đáp của nó khuyếch đại đồng thời nhiều sóng mang. Các đặc tính phi tuyến vào ra của bộ phát đáp là nguyên nhân sinh ra tạp âm xuyên điều chế. Bộ khuyếch đại TWT là thành phần chính của bộ phát đáp. Mối quan hệ giữa đầu ra và đầu vào của một TWT đợc biểu diễn ở hình 2. Mức ra Mức vào Hình 2: Đặc tính vào - ra của TWT Nếu quan hệ vào - ra tuyến tính nh đờng nét đứt thì sẽ không gây ra méo do xuyên điều chế. Tuy nhiên, trong thực tế, đặc tuyến của TWT không tuyến tính nh đờng nét đứt nên xảy ra xuyên điều chế. Tạp âm xuyên điều chế sinh ra các sản phẩm xuyên điều chế hoặc méo lọt vào băng tần truyền dẫn khi nhiều sóng mang đợc khuyếch đại đồng thời bằng bộ khuyếch đại TWT phi tuyến. Mức độ xuyên điều chế phụ thuộc vào số sóng mang và sự chênh lệch tần số giữa chúng. Khi các đặc tính khuyếch đại của TWT không tuyến tính thì điện áp ra của TWT tính nh sau: - Nếu tín hiệu vào chỉ có một tần số f 1 thì tín hiệu đầu ra chứa các thành phần cơ bản của f 1 ứng với số hạng thứ nhất, thành phần 2f 1 ứng với số hạng thứ hai Tuy nhiên, vì các thành phần 2f 1 , 3f 1 là hài của f 1 nên chúng không lọt vào băng truyền dẫn của TWT. VD: f 1 = 4GHz => 2f 1 = 8GHz, 3f 1 =12GHz. Chúng hoàn toàn ngoài băng tần của bộ khuếch đại 4GHz. - Nếu tín hiệu vào chứa 2 tần số f 1 và f 2 gần nhau thì các thành phần nhiễu là (f 1 + f 2 ), (f 1 - f 2 ), (f 2 - f 1 ) và 2f 1 , 2f 2 ứng với số hạng thứ 2. Nếu tần số f 1 và f 2 đủ gần 9 để: (f 1 - f 2 ), (f 2 - f 1 ) coi nh bằng 0, f 1 + f 2 gần bằng 2f 1 , 2f 2 => chúng không lọt vào băng truyền dẫn của tần số f 1 , f 2 . Nhng nếu không xảy ra trờng hợp trên, nghĩa là f 1 và f 2 không đủ gần thì các thành phần (f 1 + f 2 ), (f 1 - f 2 ), (f 2 - f 1 ) sẽ không lọt vào băng truyền dẫn. - Tơng tự nh vậy, các thành phần tín hiệu méo ứng với số hạng bậc 3 hay các sản phẩm bậc 3 có tần số (2f 1 + f 2 ), (2f 2 + f 1 ), (2f 2 - f 1 ), (2f 1 - f 2 ) và các thành phần hài bậc 3 là 3f 1 , 3f 2 đợc tạo ra. Mỗi loại trong các thành phần này gây ảnh hởng ở mức độ khác nhau đến tuyến thông tin. VD: Nếu f 1 = 4GHz, f 2 = 4,1GHz => 2f 1 - f 2 = 3,9GHz thành phần này sẽ lọt vào băng truyền dẫn 4GHz. Thành phần nhiễu này đợc gọi là tạp âm xuyên điều chế bậc 3. Để méo do xuyên điều chế nhỏ hơn giá trị cho phép, TWT phải làm việc ở mức thấp hơn điểm bão hoà. Hình 3: Nhiễu khi có 2 tín hiệu vào 2.1.6. Tạp âm nhiệt Tạp âm nhiệt sinh ra do chuyển động ngẫu nhiên của các điện tử tự do trong các vật dẫn điện. Khi chuyển động, các điện tử này va trạm sinh ra tạp âm nhiệt. Cho dù các vật dẫn hở mạch thì các điện tử tự do vẫn chuyển động và sinh ra tạp âm nhiệt. 2.1.7. Tạp âm mặt trời Tạp âm sinh ra khi mặt trời hoạt động mạnh theo các chu kỳ khác nhau và ảnh hởng ở mức độ khác nhau. Nếu trạm mặt đất ở vị trí nhiễu thẳng của mặt trời thì có thể mất liên lạc hoàn toàn vì mức tạp âm lớn. 2.2. Một số nguyên nhân khác 2.2.1. ảnh hởng của ma Sự hấp thụ các sóng điện từ của các giọt nớc ma gây nên tổn hao các sóng, gọi là tổn hao do ma. Về nguyên tắc, giá trị tổn hao tính theo dB tỷ lệ với độ dài của chặng vô tuyến, tức là A[dB = D. Hệ số tổn hao phụ thuộc nhiều yếu tố khác nhau trong đó có tốc độ ma, phân cực của các sóng và tần số công tác. 10 f 2 0,1 3,9 4,0 4,1 4,2 8,0 8,1 8,2 GHz f 2 - f 1 2f 1 - f 2 f 1 2f 2 - f 1 2f 1 f 2 + f 1 2f 2 Thực tế thì các giọt ma không có dạng hình cầu. Trong quá trình rơi xuống, hình dạng giọt ma có xu hớng bẹt hơn, thậm chí hơi xiên do tơng tác với khí quyển, do vậy tổn hao do ma phụ thuộc vào phân cực sóng. Do kích thớc giọt ma theo chiều thẳng đứng nhỏ hơn kích thớc theo chiều ngang nên các sóng phân cực ngang bị tổn hao mạnh hơn. Ngoài ra, trong thực tế tốc độ ma không phải là một hằng số trên suốt chiều dài chặng vô tuyến và nói chung ma rào lớn thờng không diễn ra bao trùm cả chiều dài chặng vô tuyến. Khi tính đến tất cả các yếu tố trên, tổn hao do ma thờng đợc tính theo công thức: A=D(l eq ) (02) Trong đó: - = 0,0266.l 1,173 dB/km - l eq : Tốc độ ma tơng đơng, l eq = C 1 .C 2 .l với C 1 ,C 2 đợc xác theo đồ thị hình 4. Hình 4: Các hệ số C 1 và C 2 2.2.2. ảnh hởng của pha-ding Thông tin vệ tinh sử dụng đờng truyền dẫn vô tuyến, do đó, một ảnh hởng rất lớn đến tuyến thông tin là hiện tợng pha-ding. Có 2 loại Pha-ding: - Pha-ding đa tia chọn lọc theo tần số - Pha-ding vùng tối 11 1 0 . 9 0 . 8 0 . 7 0 . 6 0 . 5 0 . 4 0 . 3 0 . 2 5 10 15 20 30 40 50 60 80 120 160 180 200 C 1 (I,O ) l mm /h C 2 (I,O ) F 1 0 . 9 0 . 8 0 . 7 0 . 6 0 . 5 0 . 4 0 . 3 0 . 2 10 -3 5x10 - 4 2x10 - 4 10 -6 5x10 - 3 2 x 10 -5 10 -3 0, km 3 4 5 6 7 8 9 10 15 20 30 40 50 60 [...]... thuộc vào vị trí đặt các trạm mặt đất Phần trên đã đề cập đến can nhiễu của đờng thông tin viba mặt đất với hệ thống thông tin vệ tinh Ngợc lại, can nhiễu giữa hệ thống thông tin vệ tinh với đờng thông tin viba mặt đất cũng là một vấn đề Đặc biệt là khi máy phát trạm mặt đất làm việc ở cùng tần số với đờng thông tin viba mặt đất, có khả năng một tín hiệu can nhiễu mạnh sẽ trộn lẫn với tín hiệu đờng thông. .. nhiễu với đờng thông tin viba trên mặt đất Xảy ra 2 trờng hợp sau: - Trờng hợp 1: Đờng thông tin viba mặt đất có cùng tần số làm việc với đờng lên của hệ thống thông tin vệ tinh Do đó, tín hiệu viba mặt đất đợc trộn với tín hiệu ở đầu vào máy thu vệ tinh vệ tinh 1 vệ tinh 2 Geostationery Orbit Quỹ tạo địa tĩnh Đồ thị bức xạ Trạm mặt đất 1 Trạm mặt đất 2 Hình 5: Can nhiễu giữa các vệ tinh _ Đờng liền... cầu phát lại, là chế độ đợc sử dụng trong trờng hợp hai trạm thông tin theo kiểu bán song công Trạm phát gửi thông tin theo từng khối, mỗi khối gồm 3 ký tự, trạm thu sẽ nhận đợc và gửi xác nhận lại phía phát nếu thông tin thu đợc chính xác và phía phát lại tiếp tục giử khối thông tin tiếp theo .Trong trờng hợp có lỗi, thì bên thu sẽ yêu cầu bên phát phát lại khối thông tin bị lỗi Việc phát lại khối thông. .. trạm mặt đất 2 chiếu vào vệ tinh 1 và anten thu của vệ tinh 1 cũng nhạy cảm ở hớng trạm mặt đất 2 trên đờng lên Trong khi đó, đờng xuống can nhiễu xảy ra khi anten phát của vệ tinh 2 cũng chiếu vào trạm mặt đất 1 và anten thu của trạm mặt đất 1 cũng thu đợc hớng của vệ tinh 2 (Hình 5) Công suất của sóng can nhiễu giảm khi góc tăng và hệ số tăng ích của anten trạm mặt đất giảm Khi 2 vệ tinh đặt cách nhau... truyền tin, nghĩa là sai lỗi xảy ra ít nhất Để giải quyết vấn đề này ta cũng thực hiện mã hoá Nh vậy, việc mã hoá nhằm 2 mục đích lớn: Tăng hiệu suất truyền tin và tăng độ tin cậy ở chơng này, em chỉ đề cập đến khả năng tăng độ tin cậy của việc mã hoá Cụ thể hơn là khả năng phát hiện và sửa lỗi của các loại mã dùng trong thông tin 22 1 Giới thiệu chung 1.1 Khái niệm về mã phát hiện sai và sửa sai Mã phát. .. tinh, mỗi block thông tin đợc phát chỉ bao gồm 3 ký tự vì tuyến thông tin dài, chịu tác động rất lớn từ môi trờng bên ngoài nên dễ xảy ra sai lỗi Khi có lỗi xảy ra thì việc phát lại các block thông tin sẽ mất ít thời gian hơn so với trờng hợp mỗi block thông tin bao gồm 5 hoặc 7 ký tự Nh trên đã nói, trong phơng thức truyền tin chống nhiễu FEC và ARQ, ngời ta sử dụng các loại mã phát hiện và sửa sai (với... 2: Đờng thông tin mặt đất có tần số bằng tần số đờng xuống Do đó, ở đầu vào máy thu trạm mặt đất cũng bị trộn với tín hiệu của đờng thông tin viba mặt đất Trong trờng hợp đầu, anten của đờng thông tin viba mặt đất đợc điều khiển sao cho không hớng về quĩ đạo vệ tinh địa tĩnh, nh vậy can nhiễu đợc giảm nhỏ ở trờng hợp sau, có thể có khả năng phát sinh can nhiễu mạnh lên hệ thống thông tin vệ tinh Điều... xác định vị trí lỗi ở dữ liệu thu và sửa nó Phơng thức này là phơng thức lý tởng cho việc phát quảng bá thông tin đồng thời tới các đài khác nhau, nó đợc sử dụng cho phát điểm danh dự báo thời tiết và cảnh báo hàng hải 1.2 Các loại mã sử dụng trong phơng thức FEC Để phát hiện và sửa lỗi, trong phơng thức FEC ngời ta sử dụng một số loại mã nhất định Có thể phân loại các mã sửa lỗi sử dụng trong phơng thức... Các loại mã phát hiện và sửa lỗi Trong các hệ thống truyền tin rời rạc, khi truyền các tín hiệu liên tục , tin tức thờng phải thông qua một số phép biến đổi từ tín hiệu tơng tự thành tín hiệu số sau đó thực hiện mã hoá ở phía thu , ta thực hiện phép biến đổi tín hiệu ngợc lại với các phép biến đổi trên để nhận đợc nguồn tin ban đầu Mục đích của sự mã hoá tin tức là làm cho hệ thống truyền tin có tính... tuyến lân cận trong môi trờng truyền dẫn tín hiệu số Tác động của tính phi tuyến tới tỷ lệ lỗi của hệ thống thì không giống nhau đối với tín hiệu có đờng bao không đổi hay với tín hiệu có đờng bao thay đổi Chơng 2 Các phơng thức truyền tin chống nhiễu 1 Phơng thức FEC 1.1 Định nghĩa Trong thông tin vệ tinh có hai phơng thức phát hiện và sửa lỗi cơ bản là phơng thức FEC và phơng thức ARQ Trong đó, phơng . 5 .Kỹ thuật phát hiện và sửa lỗi trong hệ thống INMARSAT 1 .Kỹ thuật phát hiện và sửa lỗi trong hệ thống INM - B 1.1.Giới thiệu chung 1.1.1.Đặc điểm 1.1.2.Các dịch vụ 1.2 .Kỹ thuật phát hiện và sửa. sửa lỗi 2 .Kỹ thuật phát hiện và sửa lỗi trong hệ thống INM C 2.1.Giới thiệu chung về hệ thống 2.2 .Kỹ thuật phát hiện và sửa lỗi 2.2.1.Phơng thức FEC 2.2.2.Phơng thức ARQ 3.Phơng pháp phát hiện. pháp phát hiện và sửa lỗi trong hệ thống INM M/mM 3.1.Khái quát về hệ thống INM M/mM 3.1.1 .Hệ thống INM M 3.1.2 .Hệ thống INM mM 3.2 .Kỹ thuật phát hiện và sửa lỗi trong hệ thống INM M/mM 3.3.Nắn