Ứng dụng VHF offset trong liên lạc hàng không dân dụng Việt Nam

Luận văn “Ứng dụng VHF offset trong liên lạc hàng không dân dụng Việt Nam” nghiên cứu về kỹ thuật VHF offset – một kỹ thuật thông tin liên lạc thoại giữa kiểm soát viên không lưu và phi

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

Nguyễn Thị Minh Ngọc

ỨNG DỤNG VHF OFFSET TRONG LIÊN LẠC HÀNG KHÔNG DÂN DỤNG VIỆT NAM

Ngành: Công nghệ Điện tử – Viễn thông

Chuyên ngành: Kỹ thuật điện tử

Lời mở đầu:

Trong lịch sử xây dựng và phát triển hơn nửa thế kỷ qua, ngành Hàng không dân dụng Việt Nam đã có những bước phát triển đáng tự hào, tạo được những điều kiện tương đối vững chắc để không bị tụt hậu và có thể từng bước hòa nhập với sự phát triển chung của Hàng không thế giới Trong đó Quản lý bay là một trong ba chuyên ngành mũi nhọn của ngành Hàng không dân dụng Việt Nam và ngày càng đóng góp những cố gắng trong việc đưa Hàng không Việt Nam lên một tầm cao mới xứng với sự phát triển của khu vực và thế giới

Luận văn “Ứng dụng VHF offset trong liên lạc hàng không dân dụng Việt Nam” nghiên cứu về kỹ thuật VHF offset – một kỹ thuật thông tin liên lạc thoại giữa

kiểm soát viên không lưu và phi công sử dụng sóng vô tuyến VHF được làm trễ, có thể phát cùng một tần số trên nhiều trạm và giải quyết bài toán xây dựng tuyến truyền thông VHF offset giữa các trạm với nhau cũng như giữa các trạm với tàu bay Đây là một trong nhiều kỹ thuật được đề ra để nghiên cứu, lựa chọn phương án thay thế cho trạm thu phát VHF Tam Đảo Và kỹ thuật này đã được chọn nhờ lợi thế về tính đơn giản, hiệu quả và kinh tế khi nâng cấp hệ thống VHF cũ, đó là:

- Vẫn là truyền dẫn VHF truyền thống, nên thay đổi về mặt công nghệ kỹ

thuật không nhiều và có thể đào tạo cho người vận hành khai thác trong một thời gian ngắn

- Đảm bảo được tầm phủ sóng rộng sau khi bỏ trạm VHF Tam Đảo

- Chỉ cần đầu tư trang thiết bị mới cho phần hệ thống VHF offset mà không

phải toàn bộ dây chuyền

- Giúp cho kiểm soát viên không lưu đường dài thuận tiện hơn trong điều

Xin chân thành cảm ơn!

CHƯƠNG 1: QUẢN LÝ BAY VIỆT NAM – HIỆN TRẠNG

VÀ KHÓ KHĂN

1 1 Hoạt động của Trung tâm quản lý bay dân dụng Việt Nam (VATM) – hiện chuyển tên là Tổng công ty bảo đảm hoạt động bay Việt Nam (VANSCORP):

Trung tâm quản lý bay dân dụng Việt Nam là công ty nhà nước có nhiệm vụ cung ứng bảo đảm hoạt động bay nhằm bảo đảm hoạt động bay an toàn, điều hoà, liên tục và hiệu quả Chức năng và nhiệm vụ chính của VATM là:

Cung cấp các dịch vụ không lưu bao gồm:

 Dịch vụ điều hành không lưu cho tại sân (TWR), vùng tiếp cận (APP) và đường dài (ACC)

 Công tác thông báo bay (FIS) và các dịch vụ cảnh báo (ALRS)

 Quản lý vùng trời, không phận quốc gia:

 Quản lý các phương tiện cơ sở hạ tầng cho không vận

 Thiết lập các đường bay và phối hợp trong việc sử dụng vùng trời

Ngoài ra còn có các dịch vụ khác như dịch vụ khí tượng, tìm kiếm cứu nguy, huấn luyện, đào tạo,

Cùng với yêu cầu phát triển của ngành hàng không quốc tế, tổ chức hàng không dân dụng quốc tế ICAO đã có những giám sát, khuyến nghị hướng dẫn các quốc gia trong các hệ thống tổ chức quản lý không lưu Theo ICAO yêu cầu, để cung cấp các dịch vụ tốt nhất theo yêu cầu của các khách hàng thì một hệ thống quản lý bay cần phải cung cấp tất cả các dịch vụ cơ bản là:

 Quản lý không lưu – ATN: Quản lý chung các dịch vụ cung cấp, phối kết hợp đồng bộ các dịch vụ để đạt được kết quả tốt nhất

 Dịch vụ không lưu – ATS: Điều hành bay trực tiếp các tàu bay trong vùng thông báo bay

 Dịch vụ thông tin liên lạc – CS: Hay còn gọi là các dịch vụ thông tin cố định hàng không, bao gồm: thông tin thoại, số liệu giữa các đơn vị kiểm soát không lưu nội địa, quốc tế với nhau và với tàu bay Mạng bao gồm các hệ thống thông tin trực thoại, hệ thống chuyển tiếp điện văn tự động

sử dụng các đường truyền dẫn viễn thông quy mô lớn

 Dịch vụ giám sát – SS: giám sát tất cả các hoạt động bay trong vùng thông báo bay, sử dụng các Radar tại các trạm thu thập xử lý, lưu trữ và phân phát các dữ liệu bay về trung tâm phục vụ cho việc điều hành bay

 Dịch vụ dẫn đường – NS: Sử dụng các phương tiện dẫn đường như đèn hiệu, NDB, VOR/DME hoặc vệ tinh để dẫn đường cho các tàu bay

 Dịch vụ khí tượng hàng không – MS: Giám sát các hiện tượng thời tiết trong vùng thông báo bay, xử lý các số liệu thời tiết và cấp phát cho tất cả các đơn vị liên quan

 Dịch vụ cảnh báo, tìm kiếm và cứu nạn – SAR: tổ chức tốt các mạng lưới tìm kiếm, cứu nguy trên quy mô quốc gia, quốc tế, sẵn sàng ứng phó với các tình huống lâm nạn của tàu bay

Ngoài ra việc huấn luyện, đào tạo chuyên môn cũng có vai trò to lớn trong việc duy trì và phát triển hệ thống, đây cũng là một loại dịch vụ không thể thiếu được trong việc quản lý nguồn nhân lực cho ngành quản lý bay

1 2 Hiện trạng của các hệ thống hiện tại:

Không phận Việt Nam được chia thành 2 vùng thông báo bay (FIR) là FIR Hà Nội và FIR Hồ Chí Minh Việc điều hành hoạt động bay trong FIR Hà Nội do Trung tâm quản lý bay miền Bắc – nay là Công ty bảo đảm hoạt động bay miền Bắc, đảm trách

Hình 1 – 1: FIR Hà Nội và FIR Hồ Chí Minh FIR Hà Nội bao gồm 16 đường bay, trong đó có 5 đường bay quốc tế (A202, A206, B465, R474, R471) và 11 đường bay nội địa (W1, W2, W3, W4, W5, W6,

W10, W14, W20, W21, W22) với 2 sân bay quốc tế (Nội Bài, Cát Bi) và 4 sân bay quốc nội (Điện Biên, Nà Sản (đang tạm ngừng để nâng cấp), Vinh, Đồng Hới) Nó được chia thành 2 phân khu, phân khu Bắc và phân khu Nam có nhiệm vụ cung cấp các dịch vụ không lưu cho các tàu bay đến/đi và quá cảnh qua FIR Hà Nội

Hình 1 – 2: Các trạm VHF và tầm phủ sóng tương ứng trên lãnh thổ Việt Nam

Hệ thống thông tin trực thoại hàng không sử dụng các tuyến truyền dẫn

VSAT, Viba và cáp quang cung cấp các dịch vụ trực thoại đường dây nóng giữa các Trung tâm chỉ huy bay Việc liên lạc không – địa sử dụng các hệ thống điều khiển xa VHF với cơ chế điều biên AM 25kHz công suất phát lớn đến 250W tạo nên mạng lưới các trạm VHF bao phủ toàn bộ FIR và hệ thống thu phát HF đơn biên Cụ thể như sau:

- Hệ thống thiết bị VHF Nội Bài (VHF EXICOM 50W) được đặt tại ACC

Hà Nội và lắp đặt và đưa vào sử dụng từ năm 1993, trang bị cho cả hai phân khu điều hành bay của FIR Hà Nội (phân khu Bắc và phân khu Nam)

- Trạm VHF Tam Đảo (VHF EXICOM 50W) được sử dụng để phủ sóng cho phân khu Bắc và một phần phân khu Nam

- Trạm VHF Vinh (VHF EXICOM 50W) được triển khai, lắp đặt và đưa vào sử dụng từ năm 1997 với mục đích đáp ứng việc phủ sóng cho phân khu Nam

- Trạm VHF Sơn Trà được thiết lập với mục đích ban đầu để phục vụ công tác điều hành bay cho phân khu I ACC Hồ Chí Minh Đến năm 2000 triển khai thêm hệ thống VHF để bổ trợ cho các trạm VHF Vinh và VHF Nội Bài

- Hệ thống thiết bị VHF Vinh, Điện Biên, Cát Bi đều dùng thiết bị thu phát công suất 7W

Hệ thống chuyển tiếp điện văn tự động AMSC được đặt tại các trung tâm

HAN, DNA, HCM và Trung tâm điều hành chỉ huy bay kết nối sử dụng các phương tiện truyền dẫn nêu trên

Hệ thống giám sát được cơ cấu bởi các trạm Radar sơ cấp PSR tầm phủ 80 dặm

và các trạm Radar thứ cấp SSR tầm phủ 250 dặm có nhiệm vụ thu thập các thông tin tàu bay cung cấp cho các trung tâm xử lý số liệu Radar tại hai FIR Sơ đồ trạm và tầm phủ được mô tả như hình 1 – 3 dưới đây

Hình 1 – 3: Tầm phủ Radar trên lãnh thổ Việt Nam

Dich vụ dẫn đường được cung cấp bởi các đài NDB và VOR/DME trải dài trên

các tuyến bay nội địa và quốc tế Tại các sân bay với yêu cầu cao về lưu lượng có sự

phối hợp giữa các đài NDB, hệ thống đèn tín hiệu và các phương tiện hạ cánh ILS lắp đặt tại đường băng

Dịch vụ cảnh báo, tìm kiếm và cứu nạn SAR được tổ chức thành ba trung tâm

chịu sự quản lý trực tiếp bởi VATM, bao gồm:

- 2 trung tâm tìm kiếm và cứu nạn tại HAN và HCM

- 1 trung tâm con tại DNA

Các trung tâm trên hoạt động có sự phối hợp cùng các nhà chức trách, các cụm cảng hàng không và trung tâm tìm kiếm cứu nạn quốc gia đảm bảo dịch vụ nhanh nhất trong mọi trường hợp khẩn cấp

Hình 1 – 4: Hệ thống các phương tiện dẫn đường kết hợp

1 3 Phân tích đánh giá hiện trạng của hệ thống VHF tại FIR Hà

Nội:[1]

Do đặc điểm địa hình phần phân khu Bắc rộng có dãy núi Hoàng Liên Sơn chia cắt làm 2 phần, phần phía Tây hẹp nhưng núi non hiểm trở, có nhiều núi cao, phần phía Đông rộng gồm núi cao, đồng bằng, biển Phân khu Nam hẹp nhưng lại dài Do

đặc thù của địa hình nêu trên, nên mặc dù hiện nay, trong FIR Hà Nôị đã lắp đặt 4 trạm VHF (Nội Bài, Tam Đảo, Vinh, Sơn Trà) phục vụ công tác điều hành bay nhưng thực tế cho thấy vùng phủ sóng VHF của các trạm này còn có nhiều hạn chế:

- Phân khu Bắc với 2 trạm thu/phát sóng VHF đặt tại Nội Bài và Tam Đảo (Kiểm soát viên không lưu chỉ chọn được một trong hai trạm) cũng đã phủ sóng phần lớn vùng trách nhiệm, tuy nhiên vẫn còn những vùng chưa được phủ sóng như phần phía Tây Bắc nơi có 2 sân bay Nà Sản và Điện Biên trên đường W4, các vùng biển khu vực Hải Phòng, Quảng Ninh, trên đường bay W10 ở các mực bay thấp

- Phân khu Nam với 3 trạm thu/phát sóng VHF đặt tại Nội Bài, Vinh, Sơn Trà trên thực tế tại một thời điểm chỉ phát được trên một trạm VHF Hiện nay phân khu Nam được điều hành chính bằng trạm VHF Vinh Trạm VHF Sơn Trà chỉ để dự phòng trong trường hợp trạm Vinh có sự cố kỹ thuật Với cách tổ chức hiện nay, tầm phủ sóng VHF của trạm VHF Vinh chưa đảm bảo phủ sóng toàn bộ phân khu Nam Cụ thể một số đường bay như W20, một phần của đường bay W1, W2, W10

Vấn đề nhiễu sóng VHF có và không có khả năng khắc phục cũng là điểm cần chú ý Do việc quản lý về tần số đồng thời phương thức điều chế AM hiện đang dùng

là phương thức phổ thông và không có mã hoá chống nhiễu nên còn bị nhiễu tần số tại các vùng cục bộ Ta chỉ có thể khắc phục tạm thời là sử dụng các tần số dự phòng khác

đã đăng ký

Như vậy, hiện trạng của hệ thống trên không thể đảm bảo cho nhu cầu lưu lượng bay hiện nay Theo số liệu thống kê thì đối với FIR Hà Nội tính từ năm thành lập 1993 đến năm 2003, tổng số chuyến bay được điều hành đã đạt trên 230000 chuyến (dựa trên báo cáo hàng năm của VATM) Tính từ ngày 1 tháng 1 đến ngày 30 tháng 9 năm

2009, FIR Hà Nội đã điều hành bay được khoảng 49000 chuyến bao gồm cả quốc tế và quốc nội (được lấy từ số liệu bay của công ty bảo đảm hoạt động bay miền Bắc) Do lưu lượng bay tăng lên, nhu cầu về cung cấp dịch vụ không lưu trên một vùng trời cũng tăng lên Đối với các tiêu chuẩn phân cách và trang thiết bị hiện tại, số lượng các chuyến bay không thể lựa chọn đường bay tối ưu ngày càng tăng Nếu tại thời điểm năm 1995 ta có thể giải quyết bằng cách tăng thêm các trạm thiết bị, nhưng hiện nay thì không thể áp dụng phương pháp này mà cần phải nâng cấp hệ thống CNS để bắt kịp sự phát triển của toàn cầu và tránh các chi phí phụ trội, lãng phí do tắc nghẽn hàng không gây ra Sự thay đổi này cũng giống như công nghệ điện thoại di động, khi không thể tăng thêm số Cell (GSM) do thuê bao tăng thêm nữa thì cần có sự nâng cấp hoặc thay đổi dịch vụ như tiến lên các thế hệ tiếp theo

Trong luận văn này chỉ đề cập đến giải pháp khắc phục cho hệ thống thông tin liên lạc VHF hàng không và sẽ được trình bày chi tiết trong các chương sau

CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU VỀ CÁC GIẢI PHÁP KỸ

THUẬT (TRONG QUẢN LÝ BAY)

Dải tần thông tin liên lạc VHF hàng không từ 118 – 137MHz và được dùng chủ yếu cho thông tin liên lạc thoại ATC Ban đầu dải VHF được chia thành 760 kênh với phân cách 25kHz và DSB-AM, hệ thống thông tin liên lạc tương tự được dùng cho đến ngày nay Hệ thống thoại DSB-AM này được dùng để phân cách và hướng dẫn máy bay từ những năm 40

Thoại vô tuyến hoạt động theo kiểu PTT đơn, với cùng tần số được sử dụng cho các

truyền dẫn liên kết phát (kiểm soát viên không lưu phát tín hiệu huấn lệnh đến phi công) và liên kết thu (phi công yêu cầu hay xác nhận huấn lệnh đến kiểm soát viên

không lưu) Điều này cho phép mỗi thành viên trong nhóm người dùng (bao gồm các kiểm soát viên không lưu và tất cả các tàu bay ở trong một dịch vụ xác định) giám sát đàm thoại Đặc tính này được biết là “đường nhóm” làm tăng nhận biết tình trạng của phi công Ngày nay sự kết hợp giữa kiểm soát viên không lưu và các tàu bay được hỗ trợ bởi một tần số thông tin liên lạc VHF R/T1 cho mỗi phân vùng Với giả thuyết rằng mỗi phân vùng phải dùng kênh VHF được dành cho nó, những nhà quản lý tần số làm việc chăm chỉ để đạt được hiệu suất phổ tốt nhất có thể trong dải VHF Tuy nhiên, việc tìm ra cách phân chia kênh VHF mới để mở rộng dung lượng dải VHF qua việc tổ chức lại và giảm kích thước phân vùng ATC đang trở nên hầu như là không thể được

Vì thế, dải VHF có thể được cho là hoàn toàn dùng được với các kênh VHF được phân

Khi các kênh thoại VHF tại Châu Âu đã sử dụng hết và số lượng không lưu vẫn tiếp tục tăng, phân cách kênh 8,33kHz được đề nghị và đã được thực hiện cách đây không lâu Việc này đã làm tăng thêm một chút dung lượng kênh và tạm thời đẩy lùi thời điểm hết kênh dùng đến tương lai EUROCONTROL cho rằng giới hạn dung lượng đối với hệ thống thông tin liên lạc thoại hiện nay sẽ đạt được trong vòng từ năm

2015 cho đến năm 2020 Vì thế nó phải được thay thế bằng một hệ thống hỗ trợ cả thoại và bản tin dữ liệu có đủ dung lượng phổ được tìm ra cho phép truyền dẫn như một hệ thống vô tuyến mới

Một vài kỹ thuật mới cho liên lạc hàng không tương lai đã được thảo luận từ trước, phải thực hiện đủ các mong đợi sau:

- Hỗ trợ tăng dung lượng cho cả thoại và dữ liệu

- Triển khai phải khả thi

- Dùng lại kỹ thuật hiện đã biết đến

Nhiều đề xuất được cho là chương trình cần nhiều thời gian để hoàn thành Những đề xuất này xếp từ phân cách đơn giản 25kHz sang phân cách 8,33kHz với hệ thống liên kết dữ liệu riêng biệt (VDL mode 2) qua các khái niệm hệ thống tích hợp dữ liệu và thoại số đến các hệ thống dải rộng trạm mặt đất (CDMA 2000) và vệ tinh (SDLS) Các khái niệm liên kết dữ liệu của hai đề xuất đầu tiên được dựa trên đường quét tần số hiện nay, bằng cách sử dụng các kỹ thuật băng hẹp và phải cùng tồn tại với hệ thống thoại băng hẹp trong suốt giai đoạn truyền dẫn kéo dài Các kỹ thuật khác yêu cầu thêm phổ bảo vệ được cho là để dành cho thông tin liên lạc hàng không hay một cơ sở

hạ tầng khác [6]

2.1.VHF Datalink [2,9,15,16]:

VHF datalink hay VHF Digital Link (VDL) là một phương tiện gửi thông tin giữa tàu bay và các trạm mặt đất (với trường hợp VDL mode 4 là truyền thông tin giữa các tàu bay) Các liên kết dữ liệu VHF hàng không sử dụng dải 117.975 – 137Mhz do hiệp hội viễn thông thế giới ITU phân cho các dịch vụ định tuyến di động hàng không AMRS Đây là một chuẩn ngành hàng không (AEEC) cho VHF datalink ACARS được lắp trên khoảng 14000 tàu bay và các chuẩn ICAO được xác định bởi Tổ chức thông tin liên lạc di động hàng không AMCP năm 1990 VDL mode 2 là mode duy nhất được triển khai hoạt động hỗ trợ thông tin liên lạc datalink kiểm soát viên không lưu – phi công CPDLC

VDL mode 1:

AMCP ICAO xác định mode này cho những mục đích hợp thức hoá Nó giống với VDL mode 2 ngoại trừ việc sử dụng liên kết VHF tương tự như ACARS VHF nên

nó có thể được triển khai nhờ sử dụng vô tuyến tương tự trước khi triển khai vô tuyến

số VHF được hoàn thành AMCP ICAO hoàn toàn xác nhận VDL mode 1 và 2 vào năm 1994, sau đó mode 1 không còn cần thiết nữa và đã được loại khỏi các chuẩn của ICAO

VDL mode 2:

VDL mode 2 ICAO là phiên bản chính của VDL Nó được triển khai trong một chương trình EUROCONTROL link 2000+ và được quy định là liên kết chính trong chuẩn EU single sky mới được chấp nhận yêu cầu tất cả các tàu bay đang bay trong Châu Âu phải được trang bị CPDLC

Trước CPDLC, VDL mode 2 đã được triển khai với xấp xỉ 2000 tàu bay để chuyển các bản tin ACARS đơn giản hoá phần thêm vào của CPDLC Mạng lưới các trạm mặt đất cung cấp dịch vụ VDL mode 2 đã được ARINC và SITA triển khai với các mức tầm phủ khác nhau

Chuẩn ICAO cho VDL mode 2 xác định 3 lớp, là: lớp vật lý, lớp liên kết và lớp mạng con Lớp mạng con tuân thủ những yêu cầu về chuẩn mạng viễn thông hàng không (ATN) ICAO để xác định giao thức dữ liệu đầu cuối được dùng trên nhiều mạng con mặt đất và không - địa bao gồm cả VDL

Lớp liên kết VDL mode 2 được tạo thành từ hai lớp con, lớp con dịch vụ liên kết

dữ liệu và lớp con điều khiển truy nhập môi trường (MAC) Giao thức liên kết dữ liệu dựa trên các chuẩn ISO được dùng cho HDLC quay số truy nhập vào các mạng X25

Nó cung cấp cho tàu bay một thiết lập liên kết tích cực tới một trạm mặt đất và xác định một bảng địa chỉ cho các trạm mặt đất Giao thức MAC là một phiên bản của đa truy nhập phát hiện sóng mang CSMA

Lớp vật lý VDL mode 2 xác định cách sử dụng kênh VHF rộng 25kHz kiểu điều chế D8PSK bằng cách cung cấp tốc độ dữ liệu 31.5kbit/s Đây là tốc độ dữ liệu cao nhất có thể đạt được trong kênh 25kHz với phạm vi tối đa là 200NM Điều này yêu cầu triển khai VHF vô tuyến số

VDL mode 3:

Chuẩn ICAO cho VDL mode 3 xác định một giao thức cung cấp cho tàu bay cả thông tin liên lạc dữ liệu và thoại được số hoá do US FAA xác định với sự hỗ trợ của Mitre Hỗ trợ thoại số hoá làm cho giao thức mode 3 phức tạp hơn VDL mode 2 Các gói dữ liệu và thoại số hoá vào các khe đa truy nhập phân chia theo thời gian TDMA được phân bởi các trạm mặt đất FAA thực hiện một hệ thống mẫu vào năm 2003 nhưng không thành công khi thuyết phục các hãng hàng không lắp đặt các điện tử hàng không VDL mode 3 và đến năm 2004 thì huỷ bỏ

VDL mode 4:

Chuẩn ICAO cho VDL mode 4 xác định một giao thức cho phép tàu bay trao đổi

dữ liệu với các trạm mặt đất và với tàu bay khác

VDL mode 4 sử dụng một giao thức đa truy nhập phân chia theo thời gian tự tổ chức STDMA (được Hakan Lans, người Thụy Điển phát minh vào năm 1988) cho phép nó tự tổ chức, tức là không đòi hỏi một trạm mặt đất chính Vì thế nên nó dễ triển khai hơn VDL mode 3

Tháng 11 năm 2001, giao thức này được ICAO chấp nhận như là một chuẩn toàn cầu Chức năng chính của nó là cung cấp lớp vật lý tần số VHF cho các truyền dẫn ADS-B Tuy nhiên, nó đã bắt kịp như là liên kết cho ADS-B nhờ hoạt động liên kết radar mode S trong dải 1090MHz và được Hội nghị dẫn đường hàng không ICAO chọn là liên kết chính vào năm 2003

Môi trường VDL mode 4 cũng có thể được dùng cho chuyển đổi không - địa Tốt nhất là dùng cho các truyền dẫn bản tin ngắn giữa một lượng lớn người sử dụng, ví dụ: cung cấp nhận thức tình huống, quản lý thông tin hàng không số D-AIM,

Những thử nghiệm hiện đại hoá quản lý không lưu Châu Âu đã triển khai ADS-B

và các truyền dẫn không - địa bằng cách sử dụng các hệ thống VDL mode 4 Tuy

nhiên, trên tàu bay không vận, hoạt động triển khai ADS-B sẽ dùng liên kết mode S và CPDLC sẽ dùng VDL mode 2

Hai hệ thống VDL mode 2 và VDL mode 4 đã được phát triển và sử dụng tại Châu Âu và Mỹ Việt Nam vừa đưa vào sử dụng hệ thống VDL mode 4 (đang trong giai đoạn thử nghiệm) tại FIR Hồ Chí Minh

2.2 B – VHF [5,6,7]:

2.2.1 Nguyên lý:

B-VHF là một hệ thống thông tin liên lạc mặt đất với các trạm mặt đất GS hoạt động như một kiểm soát viên mạng và cung cấp đa dịch vụ trong các tế bào B-VHF Mỗi tế bào sử dụng kênh thông tin liên lạc băng rộng chuyên dụng và cung cấp tầm phủ vật lý cho vùng không phận tương ứng Nếu tầm phủ vật lý của một tế bào nhỏ hơn tầm phủ vận hành dịch vụ yêu cầu thì dịch vụ này sẽ được cài đặt tại một số tế bào láng giềng thích hợp với vùng bao phủ chồng lấn nhau Trong suốt quá trình chuyển giao dịch vụ được thực hiện khi một tàu bay bay qua đường biên giữa các tế bào liên quan – điều này có thể xảy ra trong suốt quá trình phát thoại liên tục giữa kiểm soát viên và phi công Khi hệ thống B-VHF có thể cung cấp tầm phủ dịch vụ thoại và dữ liệu trên phạm vi rộng lớn, rất hiệu quả khi tách khỏi cấu trúc không phận và chuẩn bị cho các khái niệm ATM tương lai bao gồm quản lý không phận động B-VHF là một

hệ thống song công dựa trên TDD (song công phân chia theo thời gian) tách rời liên kết phát (FL tức là trạm mặt đất phát) và liên kết thu (RL tức là tàu bay phát)

Hình 2 – 1: Cấu trúc khung B-VHF

Dữ liệu người dùng, thoại được số hóa và các khối dữ liệu hệ thống được chuyển vào các khung ngắn (hình 2 – 1) Các loại khung này bao gồm các khung FL và RL mang lưu lượng của người dùng cũng tốt như các khung FL quảng bá và các khung RL truy cập ngẫu nhiên mang dữ liệu hệ thống Cấu trúc khung sau đó được xếp vào các

đa khung, các siêu khung và các hyper-frames Hệ thống hỗ trợ dịch vụ đường thoại truyền thống tốt như liên kết dữ liệu và thoại quảng bá từ GS đến tàu bay Thông tin

dữ liệu điểm – điểm (PP) giữa tàu bay và GS đều được hỗ trợ tốt Hệ thống cung cấp tùy ý thông tin thoại không – địa được định địa chỉ tại GS dùng các địa chỉ tàu bay rời rạc

Khi tất cả các truyền dẫn RL luôn có hướng đến GS điều khiển, các dịch vụ thông tin liên lạc đòi hỏi kết nối không – không giống như đường dây thoại hay chuyển đổi dữ liệu không – không phải được xây dựng lại bằng cách sử dụng một phát lại tự động qua GS Nếu vài GS liên quan được kết nối qua mạng mặt đất – thông tin được phát lại trên tất cả các GS B-VHF sử dụng lớp vật lý một hệ thống đa sóng mang dựa trên ghép kênh phân chia theo tần số trực giao OFDM B-VHF sẽ hoạt động trong phổ thông tin liên lạc VHF hiện tại được dùng bởi các hệ thống thông tin liên lạc băng hẹp, sử dụng lại tập các sóng mang OFDM “có sẵn” được xác định trong kênh B-VHF băng rộng cấp cho tế bào Chòm sao của các sóng mang “có sẵn” cho một tế bào cho trước tùy thuộc vào cấu trúc chi tiết của các thiết bị phát và thu băng hẹp hoạt động trong dải thông kênh B-VHF trong tế bào và vài vùng quanh tế bào Một phân tích tỉ

mỉ về việc sử dụng cục bộ các kênh băng hẹp được thực hiện trước khi triển khai tế bào B-VHF được bảo đảm hoạt động không gây nhiễu sang các hệ thống băng hẹp lân cận và bảo đảm hệ B-VHF bản thân nó sẽ không bị nhiễu bởi các hệ thống đó

Các kênh truyền tải B-VHF được tạo ra bằng cách kết hợp một số thích hợp các sóng mang OFDM điều chế Sóng mang của một kênh truyền tải thông thường được chèn, lựa chọn từ các vùng không liên tục khác nhau trong kênh B-VHF băng rộng Đa truy nhập phân chia theo mã CDMA được dùng cho FL để truyền thông tin người dùng trên vài sóng mang OFDM, làm tăng tính năng hệ thống có trong nhiễu băng hẹp Trên RL, toàn bộ tàu bay thông dụng trong một tế bào cho trước dùng cùng một tập các sóng mang OFDM khi được dùng bởi GS trên FL, nhưng tàu bay khác dùng các nhóm không chồng lấn của các sóng mang OFDM Tùy chọn trải phổ có thể được áp dụng cho dữ liệu người dùng RL trong mỗi nhóm OFDM bằng cách sử dụng kỹ thuật

đa truy nhập đa sóng mang trải phổ SS – MC – MA

Bất kỳ kênh truyền tải vật lý FL hay RL có thể được mô tả bởi chòm sao các sóng mang con OFDM được dùng, nhờ kế hoạch điều chế, và tỷ lệ mã hóa Trong FL,

mã và chiều dài trải phổ theo lý thuyết phải được thêm vào

Các truyền dẫn B-VHF RL được tách riêng khỏi các truyền dẫn FL và được đồng

bộ chính xác với GS điều khiển Tất cả các ký hiệu RL đến GS theo thời gian thích hợp nên GS có thể dễ dàng phân biệt và giải điều chế cùng một lúc các sóng mang RL của nhiều tàu bay Ngoại lệ duy nhất là phần mào trong tế bào B-VHF trong trường hợp truy cập ngẫu nhiên tàu bay không đồng bộ được dùng, nên những truyền dẫn RL của vài người dùng tại GS về mặt lý thuyết có thể chồng lấn Tuy nhiên, xác suất của những xung đột này ít được chấp nhận, khi số thời cơ truy nhập đủ để hỗ trợ số lượng lớn tàu bay đi vào

Trên lớp vật lý đa sóng mang, lớp liên kết dữ liệu và lớp con mạng con được xác định theo hình 2 – 2

Hình 2 – 2: Sắp xếp giao thức B-VHF DLL sử dụng vài loại kênh logic và kênh truyền tải, sắp xếp hiệu quả thông tin của người dùng vào các kênh truyền tải vật lý DLL bao gồm đa MAC tồn tại để quản

lý định thời cục bộ khi đặt/ trích thông tin vào/ra các khung FL/RL vật lý Các lớp con DLL khác – các dịch vụ B-VHF đặc trưng BSS, các dịch vụ liên kết dữ liệu DLS, và thực thể quản lý liên kết LME – phân đoạn các gói dữ liệu người dùng vào các đơn vị

để có thể xử lý nhờ lớp vật lý B-VHF, sắp xếp các đoạn này vào các kênh logic và truyền tải, thực hiện các cơ chế tính toán, bảo đảm dữ liệu và điều khiển dòng (FEC và CRC), và cung cấp hỗ trợ cho các thủ tục hệ thống đặc trưng (ví dụ: khởi tạo mạng, vào/ra mạng, chuyển giao giữa các tế bào, quản lý tài nguyên, hay quản lý ưu tiên) Lớp con mạng con B-VHF thực hiện một giao diện cho mạng viễn thông hàng không ATN và hỗ trợ những cung cấp tùy chọn cho thông tin liên lạc IP

Phần thoại của hệ B-VHF dùng bộ vocoder (mã hóa thoại) tốc độ thấp 4.8 kbps được ICAO phê chuẩn và thông qua cho mạng con VDL mode 3 Ba khung vocoder được kết hợp thành một khung dữ liệu đơn và được phát trong FL hay RL B-VHF

2.2.2 Cấu trúc:

Cấu trúc mặt đất B-VHF được biểu diễn trong hình 2 – 3 Nó tương tự với cấu trúc dự định của VDL mode 3 và bao gồm nhiều GS, mỗi GS gồm kiểm soát viên trạm mặt đất GSC và các thiết bị thu và phát B-VHF, còn được gọi là giao diện mạng mặt đất GNI

Hình 2 – 3: Cấu trúc B-VHF mặt đất Lớp vật lý và lớp con MAC của DLL được thực hiện trực tiếp trong các khối

vô tuyến GSC thực hiện các yếu tố của lớp liên kết dữ liệu B-VHF và quản

lý các cơ chế B-VHF đặc trưng (ví dụ: phát lại tự động thoại RL của phi công

để xây dựng lại tính năng đường thoại của hệ thống thoại tương tự) GNI cung cấp các giao diện để mở rộng các hệ thống liên kết dữ liệu (DLS 1, DLS 2) và thoại (VCS 1, VCS 2), thực hiện lớp con mạng con B-VHF, cung cấp truy nhập vào liên kết dữ liệu và thiết lập đa GS thành các cụm để cung cấp tầm phủ theo yêu cầu cho các dịch vụ dữ liệu và thoại vượt ngoài tầm phủ vật lý của một GS đơn

Cấu trúc B-VHF trên tàu bay (hình 4) phần lớn giống với cấu trúc hiên nay Mỗi khối vô tuyến B-VHF vật lý có khả năng cung cấp đồng thời đa dịch vụ thoại và dữ liệu Các đơn vị vô tuyến vật lý VHF được điều khiển qua các bảng quản lý vô tuyến RMP Các phụ trợ thoại của phi công (ví dụ headset_ống nghe nói choàng đầu), phím PTT, và các vô tuyến vật lý đều được nối qua các dây tương tự đến hệ thống quản lý

âm tần AMS hoạt động như các khóa chuyển mạch âm tần

Hình 2 – 4: Cấu trúc B – VHF trên tàu bay

Về lâu dài, cấu trúc trên tàu bay và truyền dẫn có thể được số hóa hoàn toàn, nhưng cấu trúc hiện nay và truyền dẫn tương tự vẫn được dùng rộng rãi tại thời điểm ban đầu khi giới thiệu hệ thống B-VHF Hơn nữa, cách phi công dùng kỹ thuật B-VHF mới vẫn còn dùng với các thủ tục hiện hành và thực hành như những thủ tục đó đang được dùng trong nhiều năm – kết hợp với các kỹ thuật truyền thống – trong các vùng

mà độ khẩn cấp của các hệ thống thông tin mới không cao như ở Châu Âu hay Mỹ

Ba khối vô tuyến B-VHF trên tàu bay được tính toán độc lập nhau, mỗi cái có thể cung cấp dịch vụ thoại và/hoặc liên kết dữ liệu độc lập Người dùng các dịch vụ liên kết dữ liệu B-VHF qua khối quản lý thông tin liên lạc CMU được nối qua các cáp chuyên dụng hàng không đến hệ quản lý bay FMS và có thể các hệ thống dữ liệu hàng không khác Phi công tác động vào hệ thống liên kết dữ liệu trên tàu bay qua các giao diện thích hợp:

- Khối hiển thị và điều khiển đa mục đích MCDU

- Khối hiển thị và điều khiển chuyên dụng DCDU

Để duy trì các tính năng hiện nay của thoại đã đạt được bằng cách nhân đôi thiết

bị thoại tàu bay, tất cả chức năng được yêu cầu cho hoạt động thoại B-VHF phải được đặt trong khối vô tuyến vật chất mà không cần yêu cầu thêm hỗ trợ bên ngoài như CMU Điều này cho phép bổ sung các thiết bị thu phát B-VHF trên tàu bay bằng cách

mở rộng chuẩn ARINC 750 đã bao gồm các chế độ đa hoạt động, kể cả thoại tương tự, VDL mode 2 và mode 3

Ngược lại với thoại, các chức năng liên kết dữ liệu mức cao được thực hiện trong CMU khi đó là hoạt động thông thường để kết hợp với các mạng con ATN không – địa khác Các tính năng thoại tiên tiến như là xác nhận người nói hay các cuộc gọi khẩn nguy sẽ có lợi từ cơ sở hạ tầng số hoàn toàn

Có thể là tại thời điểm nào đó trong tương lai toàn bộ hệ thống con liên kết dữ liệu có thể được tăng gấp đôi do sự gia tăng những yêu cầu tính năng liên kết dữ liệu trong khi những yêu cầu tính năng thoại có thể ít chặt chẽ hơn Giả sử rằng những thay đổi được biết đến trước khi việc chuẩn hóa hệ thống B-VHF được hoàn thành, chúng

có thể được điều chỉnh dễ dàng trong cấu trúc hệ thống B-VHF trên tàu bay

- Dịch vụ thoại đường dây chung (B-VP)

- Dịch vụ thoại quảng bá (B-VB)

- Dịch vụ thoại chọn lựa (B-VS)

- Dịch vụ liên kết dữ liệu có xác nhận (B-DA)

- Dịch vụ liên kết dữ liệu quảng bá (B-DB)

- Dịch vụ liên kết dữ liệu không xác nhận (B-DN)

Các kênh thoại quảng bá (B-VB) và đường dây chung (B-VP) được gán cố định cho các phân vùng ATC và các chức năng (giống như hệ thống thoại tương tự hiện hành) Điều này là cần thiết vì những yêu cầu tính năng chặt chẽ (thời gian thiết lập dịch vụ) cho loại dịch vụ thoại này Kênh thoại đường dây chung RL được chia sẻ giữa các phi công với truy nhập PTT nhưng kênh FL lại được gán cố định cho kiểm soát viên, cho phép kiểm soát viên ngắt lời/chồng lên truyền dẫn RL đường dây chung đang diễn ra (tính năng giành quyền không có trong hệ thống hiện hành) Chuyển giao giữa các tế bào cung cấp tương đương cho thoại đường dây chung truyền thống các giải pháp tầm phủ vùng rộng dựa trên hoạt động trễ sóng mang (CLIMAX)

Ngược với các kênh thoại đường dây chung, các kênh thoại chọn lựa (tùy ý) được gán động bởi GS bằng cách yêu cầu ngoài trực tiếp (cả kiểm soát viên và phi công có thể yêu cầu các kênh thoại chọn lựa)

Các kỹ thuật bên trong hệ thống cho phép các yêu cầu này được đặt và các thông báo kết hợp được hiển thị cho kiểm soát viên Mặc dù thoại ATC chọn lựa (B-VS) rõ ràng là không được yêu cầu nữa, tính năng này được dùng tiếp trong thiết kế hệ thống B-VHF vì nó có thể được quan tâm với thông tin liên lạc thoại AOC

Dịch vụ B-DA thực hiện những yêu cầu của một liên kết dữ liệu không – địa ATN có thể được dùng cho cả các ứng dụng AOC và các ứng dụng ATM khác Nó cung cấp hỗ trợ cho hiện tại và có thể hỗ trợ cho các dịch vụ liên kết dữ liệu hoạt động trong tương lai

GS B-VHF có thể cung cấp thông tin bay và thông tin không lưu đặc biệt đến tàu bay đang bay bằng cách dùng dịch vụ liên kết dữ liệu B-DB trong chế độ quảng bá không xác nhận

Dịch vụ B-DN dành cho liên lạc dựa trên việc cung cấp các tham số tàu bay, vị trí của nó, và chú ý đến các trạm mặt đất

Một hệ thống thông tin liên lạc hàng không mặt đất băng rộng mới (B-VHF) đang được triển khai theo dự án B-VHF của EC FP6 Các phần trước mô tả các

nguyên lý hoạt động, cấu trúc, các dịch vụ thông tin liên lạc cơ bản của hệ thống VHF và bản chất các cơ chế trong việc cấu hình và vận hành hệ thống Nó có thể gồm các thành phần hệ thống tất cả các tính năng chức năng của các hệ thống thông tin liên lạc băng hẹp hiện nay, cung cấp tính năng tương đương cho các dịch vụ liên kết dữ liệu và thoại diện rộng

B-Hệ thống B-VHF được thiết kế theo các sự cần thiết hàng không đặc trưng cung cấp một phạm vi rộng của các dịch vụ thông tin liên lạc ATM và AOC, và có thể trở thành một động lực mạnh mẽ cho phép các khái niệm ATM toàn cầu và European mới trong các thế kỷ tiếp theo

2.3 VHF – Offset:

Do môi trường và cơ sở hạ tầng bị hạn chế, vài tầm phủ của phân vùng điều khiển không thể đạt được chỉ bằng một trạm mặt đất Để đối phó với những hạn chế hoạt động này, cần phải dùng đồng thời vài trạm mặt đất độc lập hoạt động trên cùng một tần số Về mặt kỹ thuật có thể thực hiện được 5 trạm (theo Annex 10 của ICAO, nhưng thường giới hạn trong 4 trạm), quá trình này gọi là trễ sóng mang (offset

carrier) [8] Phần dưới đây chỉ giới thiệu qua một chút về VHF offset để tiện đánh giá

so sánh, và sẽ được trình bày chi tiết trong chương 3

Khi phát sóng địa - không (từ kiểm soát viên không lưu đến phi công), tín hiệu

âm tần cùng lúc được phát bởi tất cả các trạm mặt đất có liên quan Để giảm nhiễu giao thoa trong vùng phủ chồng lấn của thiết bị phát, các sóng mang con được làm trễ trong khi vẫn ở trong phạm vi độ rộng kênh (25kHz) Bằng cách này, tín hiệu thu được

từ việc kết hợp các sóng mang tại máy thu trên máy bay sẽ được dịch ra ngoài dải thông âm tần Ví dụ, các trễ của các hệ thống 2 sóng mang được đặt là ±5kHz

Khi phát sóng không - địa (từ phi công đến kiểm soát viên không lưu), tín hiệu

âm tần từ tất cả hoặc một phần các trạm mặt đất này (tuỳ thuộc vào vị trí tương ứng

với máy bay) được gửi ngược trở lại VCS

Để ngăn chặn việc tạo phách gây ra giảm chất lượng tín hiệu thoại, tần số của trạm phát sẽ đuợc dịch đi một tần số cố định so với tần số trung tâm của kênh Hoạt động của offset carrier được miêu tả chi tiết trong Annex 10 của tổ chức ICAO như dưới đây:

Số trạm Tần số phát

trạm 1

Tần số phát trạm 2

Tần số phát trạm 3

Tần số phát trạm 4

Tần số phát trạm 5

4 fc + 7,5 kHz fc – 7,5kHz fc +2,5kHz fc -2,5kHz N/A

5 fc –2,5 kHz fc – 7,5kHz fc fc +2,5kHz fc + 7,5 kHz Bảng 2.1: Bảng tần số sóng mang ứng với số trạm trong mạng VHF offset Các giá trị offset được dựa trên nguyên tắc giảm các phách được tạo ra trong băng âm tần, nâng cao đáng kể chất lượng thoại

2 4 Đánh giá:

Từ giới thiệu về 3 kỹ thuật VHF mới ở trên, ta có thể đưa ra các đánh giá như sau:

 VHF datalink thực hiện truyền dữ liệu qua sóng VHF, các trạm mặt đất và tàu bay thường xuyên cung cấp số liệu lẫn nhau (về vị trí, về độ cao, về tốc độ, )

để định tuyến bay tự động Kỹ thuật này được dùng cho ACC và APP, còn TWR thì vẫn sử dụng kỹ thuật VHF truyền thống để liên lạc với tàu bay

 B-VHF được đưa ra để giải quyết vấn đề hạn chế băng tần VHF hàng không cho các nước có mật độ bay cao sử dụng kỹ thuật MC – CDMA dựa trên OFDM Hệ thống B-VHF sẽ phát VHF băng rộng điều chế số, việc này đòi hỏi phải thay đổi tất cả các thiết bị thu phát trạm mặt đất và trên tàu bay

 VHF offset là VHF truyền thống được đưa ra để giải quyết việc giảm tải cho kiểm soát viên không lưu đường dài Với các nước có địa hình trải dài như Việt Nam thì một trạm VHF không thể phủ kín nên phải có các trạm VHF rải rác dọc địa hình, một tàu bay bay từ Nam ra Bắc phải qua nhiều trạm VHF Tùy theo vị trí của tàu bay mà kiểm soát viên không lưu đường dài chọn trạm VHF thích hợp để làm việc Nếu mật độ bay đông thì việc chọn trạm sẽ hết sức khó khăn Hệ thống VHF offset cho phép kiểm soát viên không lưu phát đồng thời trên các trạm không cần quan tâm đến vị trí của tàu bay nữa, và cũng không gây

ra nhiễu giữa các trạm tại tàu bay đặc biệt là không cần phải thay đổi công nghệ trên tàu bay

Từ nhận định này, việc lựa chọn kỹ thuật VHF offset là phù hợp và khả thi cho FIR Hà Nội Công ty bảo đảm hoạt động bay Việt Nam mới triển khai bắt đầu từ tháng

12 năm 2007 cho đến hết tháng 3 năm 2008, hoạt động thử nghiệm từ tháng 4 năm

2008 và đến tháng 9 năm 2008 thì chính thức đưa vào sử dụng

Trong chương sau sẽ mô tả chi tiết về kỹ thuật này cũng như tính toán cho tuyến liên lạc VHF tại các trạm cũng như thiết lập thời gian trễ tại mỗi trạm

CHƯƠNG 3: NGUYÊN LÝ KỸ THUẬT VHF OFFSET

– TÍNH TOÁN TUYẾN TRUYỀN THÔNG

3.1 Nguyên lý:

3.1.1 Hoạt động [1, 8, 11]:

Hoạt động offset-carrier cho liên lạc không lưu là việc phát quảng bá đồng thời trên một kênh liên lạc thông qua hai hay nhiều máy phát như hình dưới đây

Trung tam dieu khien

Tram phat chang 1: fo + 5kHz

Tram phat chang 2: fo - 5kHz

Hình 3 – 1: Nguyên lý hoạt động offset carrier Khi thu đồng thời các sóng mang VHF:

Giả sử ta có một hệ thống hai sóng mang offset có vùng phủ chồng lấn lên nhau được phát đi từ hai trạm có vị trí cách nhau 200km trên trục Bắc – Nam Các trạm đều phát sóng vô hướng Các tín hiệu âm tần điều chế được sắp xếp để phát đồng pha với nhau Tàu bay đặt tại vị trí chính giữa 2 trạm sẽ nhận được hai tín hiệu điều chế biên

độ đồng pha với nhau (như mô tả trong hình 3 – 2.a) Giả sử rằng âm tần đưa vào điều chế là tín hiệu tone 3kHz

Tuy nhiên khi tàu bay di chuyển không vuông góc với đường nối giữa hai trạm mặt đất thì nó sẽ tiến đến một trạm và xa dần trạm còn lại, hai tín hiệu nhận được sẽ dần dần lệch pha với nhau và kết quả âm tần thu được sẽ giảm dần (hình 3 – 2.b) Đến một thời điểm tàu bay sẽ đến một điểm mà hai tín hiệu nhận được ngược pha với nhau (hình 3 – 2.c), trong trường hợp này sẽ không thu được âm tần Nếu giả sử

âm tần điều chế tại các trạm mặt đất là 3kHz thì chu kỳ sóng hình sin sẽ là 333s, do

đó việc đến trễ một khoảng thời gian là 333/2 = 167s giữa hai tín hiệu sẽ dẫn đến

việc mất các âm tần 3kHz tại thiết bị thu Khoảng cách di chuyển của sóng trong thời gian trễ đó sẽ là 3.108.167.10-6 = 50,1km

Hình 3 – 2: Các trường hợp sai khác pha của các sóng mang tại đầu ra giải điều chế

thiết bị thu

Ta có thể mô tả bằng định tính như sau:

Giả sử tín hiệu cơ sở có fm là tần số, được biểu diễn:

m(t) = M.cos(2..fm.t)

Và tín hiệu sóng mang có tần số là fc được biểu diễn bởi:

c(t) = cos(2..fc.t) Tín hiệu sau điều chế DSB – AM có dạng như sau:

yAM(t) = [A + m(t)].c(t)

= [A + M.cos(2..fm.t)] cos(2..fc.t) Khi đó dạng tín hiệu sau điều chế ở trạm một (là trạm gần - local) là:

yL(t) = [A + M.cos(2..fm.t)] cos{2..(fc – fof).t}

với fof là tần số offset, và dạng tín hiệu sau điều chế của trạm hai (trạm xa – remote) là:

yR(t) = [A + M.cos(2..fm.t)] cos{2..(fc + fof).t}

Trên máy bay sẽ thu được tín hiệu là tổng của cả hai tín hiệu này

y(t) = [A + M.cos(2..fm.t)].[ cos{2..(fc – fof).t} + cos{2..(fc + fof).t}]

= 2 [A + M.cos(2..fm.t)] cos(2..fof.t).cos(2..fc.t)

Khi đó phụ thuộc vào vị trí của máy bay so với hai trạm mà tín hiệu sẽ được tăng cường hay suy giảm như trên hình 3 – 2

Nếu tính toán thời gian trễ cho trạm gần (local) thích hợp thì tín hiệu từ hai trạm luôn đồng pha với nhau khi đến thiết bị thu trên máy bay

Cũng với quãng đường này thì hai tín hiệu điều chế 1,5kHz sẽ lệch pha nhau 90o,

do đó biên độ tín hiệu nhận được sẽ giảm đi còn 0,707 so với khi hai tín hiệu đồng pha Như vậy, các tần số càng cao thì sẽ bị suy giảm càng lớn, quan hệ thực tế được biểu diễn như sau:

Hình 3 – 3: Đáp ứng biên độ

Độ trễ 167s về chủ quan nằm trong vùng chấp nhận được, việc tăng thời gian trễ sẽ dẫn đến các âm tần có tần số thấp hơn bị suy giảm Quỹ tích các điểm có hiệu khoảng cách giữa hai trạm bằng 50,1km mô tả giới hạn mà vẫn chấp nhận việc thu tín hiệu Chúng được biểu diễn bởi đường viền dưới đây:

Hình 3 – 4: Vùng giới hạn thu tín hiệu của máy bay (cách hai trạm 50,1km) Thêm vào đó, khi tàu bay đến gần một trạm thì tín hiệu mạnh hơn hẳn, khi sự khác nhau giữa hai mức tín hiệu > 6dB (một trạm cách xa tàu bay gấp đôi trạm kia) thì ảnh hưởng tín hiệu của trạm xa kia không còn ý nghĩa Khi đó, quỹ tích các điểm giới hạn vùng thu tín hiệu tạo thành hai đường tròn

Hình 3 – 5: Vùng gới hạn thu tín hiệu của máy bay (gần một trạm hơn)

Tổng hợp các vùng không bị suy giảm trở thành như sau:

Tất cả các tính toán trên đều giả thiết rằng các trạm phát tín hiệu điều chế đồng pha và không có thêm bất kỳ trễ nào khác, có nghĩa là cần có các đường truyền kết nối các trạm với một trung tâm điều khiển chính Tuy nhiên nếu đường truyền cân bằng giữa trung tâm và một trạm bị đảo ngược thì tín hiệu điều chế sẽ bị đảo pha 180o, tàu bay giữa hai trạm sẽ nhận được tín hiệu nhiễu và âm tần bị triệt bằng 0

3.1.2: Ảnh hưởng của trễ thời gian [3, 8, 10]:

Trễ thoại được hiểu là thời gian cần thiết để phát thoại từ đầu - cuối giữa người nói và người nghe

Trễ xảy ra trong suốt quá trình chuyển đổi tương tự/số (A/D) và tuỳ thuộc vào phương pháp nén thoại được áp dụng, ví dụ với nén PCM (điều chế xung mã), luật A (G.711) trễ là 0.75ms, trong khi với nén ADPCM (điều chế xung mã sai phân thích nghi) (G.726) trễ là 1ms

Rõ ràng là kỹ thuật mã hoá thoại với nén thấp hơn có trễ ngắn hơn, tức là trễ tăng lên khi tăng mức nén

Theo khuyến cáo G.114 của ITU-T đã xác định trễ thoại đầu - cuối chấp nhận được trong suốt quá trình truyền dẫn qua mạng viễn thông có thể lên đến 150ms Sự khác biệt về trễ sẽ không lớn hơn 10ms đối với các truyền dẫn tại các vị trí vô tuyến khác nhau; nếu trễ lớn hơn 10ms có thể gây ra tiếng vọng trên tàu bay

Nếu thoại được phát qua các vệ tinh địa tĩnh thì trễ là 260ms, nếu gồm cả cơ sở

hạ tầng trên mặt đất thì có thể là 350ms Vì thế, thông tin vệ tinh hiện chỉ có thể được dùng như là một hệ thống dự phòng hay trong trường hợp không có lựa chọn khác cho liên lạc thoại

Kỹ thuật trễ sóng mang bao gồm vài loại nhiễu đặc trưng ảnh hưởng đến chất lượng dịch vụ Do đó, sử dụng kỹ thuật này phải bị hạn chế trong một số trường hợp sau:

3.1.2.1 HiÖu øng tiÕng väng:

Tiếng vọng trễ sóng mang (offset carrier), hay còn gọi là hiệu ứng Barrel, xuất hiện khi hai hay nhiều tín hiệu âm tần giống nhau được thu và giải điều chế theo thời gian trễ tương ứng

Hiện tượng này có thể xuất hiện hoặc là trên tàu bay hoặc là trên mặt đất mà tại

đó các tín hiệu thu về được kết hợp lại trong mạch âm tần của máy thu trên máy bay hoặc của VCS

Với liên lạc địa – không, hiệu ứng tiếng vọng là giới hạn chủ yếu đối với vùng phủ chồng lấn của máy phát tại mặt đất, trong vùng phủ này, cường độ tín hiệu là gần như bằng nhau (trên thực tế tỷ số công suất nhỏ hơn 8dB, không có gì vượt trội) Vùng này có thể phức tạp ít hay nhiều do địa thế và dao động phù hợp với sự thay đổi của truyền dẫn (các điều kiện khí quyển)

Với liên lạc không địa, vùng này có thể lan rộng do hoạt động AGC của máy thu mặt đất để bù lại sự thay đổi của tín hiệu

Trong hầu hết các trường hợp, kết quả trễ thời gian tương ứng từ sự phối hợp của các phương tiện truyền thông mặt đất – mặt đất được dùng để liên kết ACC với các trạm xa tương ứng Những trễ thời gian này có thể biến đổi trong phạm vi lớn tùy thuộc vào loại phương tiện: các đường điện thoại thuê dùng, các liên kết vô tuyến, các liên kết sợi quang, các liên kết VSAT, cáp đồng riêng

3.1.2.2 Fading:

Bên cạnh hiệu ứng tiếng vọng, fading có thể xảy ra trong vùng phủ chồng lấn Nó

có thể được nhận biết khi thu nhận trên máy bay hay trạm mặt đất

Hiện tượng này phần lớn là do sự khác pha giữa các tín hiệu âm tần thu về qua các đường truyền khác nhau Hơn nữa, tình huống này còn trở nên tồi tệ hơn khi ngưỡng sóng mang trên tạp âm được thiết lập trên máy thu của máy bay Thật vậy, độ nhạy máy thu có thể bị giảm trong vùng phủ chồng lấn với một mạch ngắt riêng

Ngược lại với hiệu ứng tiếng vọng có trễ khoảng vài ms, fading có trễ tổng cộng nhỏ hơn 1ms (phần dao động thay đổi theo sự di chuyển của máy bay) và mạng các đường cáp âm tần tương tự dọc theo đường truyền thông mặt đất/mặt đất (phần cố định

có thể thay đổi do đảo chiều phân cực của cáp 2 dây liên quan)

Với liên lạc địa – không, khi hai (hay có nhiều hơn hai) sóng mang thu về có cùng mức ở trên máy bay, các tín hiệu vô tuyến được giải điều chế và các tín hiệu âm tần tương ứng được kết hợp trên đường ra

Vì thế, tín hiệu âm tần đầu ra được đưa tới headset của phi công sẽ không thực do hiệu ứng tiếng vọng (các trễ thời gian liên quan của các tín hiệu RF thu về) và fading (các pha liên quan của điều chế tương ứng) Nó sẽ suy giảm, bị méo ít hay nhiều và có thể bị loại bỏ tại các tần số riêng Trong trường hợp xấu nhất (ngược pha – không có trễ thời gian liên quan), tín hiệu âm tần ra này có thể bị suy giảm hết

Với liên lạc không – địa, bất kỳ bản tin nào được nhận tự tất cả hay phần nào từ các trạm mặt đất chiếm phần trong đỉnh cao để gửi đến VCS với mức giống nhau sau

khi được bù bởi AGC Nếu không thực hiện chọn thiết bị, những tín hiệu thu về này được trộn lẫn gây ra các vấn đề tương tự như trên máy bay

3.1.3 Giải pháp khắc phục:

a Đối với liên lạc không – địa:

Trong trường hợp liên lạc không đối đất, toàn bộ mặt hạn chế của hoạt động offset carrier được khắc phục dễ dàng bằng cách sử dụng thiết bị lựa chọn tín hiệu tốt nhất (BSS - Best Signal Selection) trong bộ điều khiển VCS

Khi phát tầu bay không sử dụng offset tần số, các trạm mặt đất trong tầm phủ đều thu được tín hiệu và truyền về trung tâm thông qua các đường truyền như viba, cáp quang Đương nhiên là trạm thu ở gần tầu bay nhất sẽ thu được tín hiệu tốt nhất và sẽ được kiểm soát viên lựa chọn

Thiết bị lựa chọn thu sẽ tự động lựa chọn tín hiệu tốt nhất thay cho kiểm soát viên, tín hiệu có tỉ số S/N lớn nhất sẽ được chọn Để làm việc này thì thiết bị tại trung tâm sẽ phải đo S/N tại đây bao gồm cả việc tính toán cả nhiễu do máy thu lẫn đường truyền gây ra Khi trong đường truyền có cả hệ thống thông tin vệ tinh thì tất cả các tín hiệu đưa về sẽ phải đưa qua một bộ tạo trễ, việc này nhằm :

 Các tín hiệu thu về, kể cả tín hiệu từ vệ tinh, sẽ nhận được đồng thời để tính toán đo đạc, nếu không thì tín hiệu thu từ vệ tinh sẽ luôn đến trễ nhất và không được lựa chọn

 Tránh được tình huống trễ, trong đó thiết bị lựa chọn có thể lựa chọn tín hiệu từ vệ tinh tại một số thời điểm và các từ hội thoại đầu tiên có thể bị nghe lặp lại một lần nữa

Việc đo đạc S/N mất khoảng 70ms Trong quá trình khởi tạo, tín hiệu làm câm sẽ được gửi đến tai KSV, khi đã đo S/N xong thì các tín hiệu yếu hơn sẽ được ngắt khỏi hệ thống Toàn bộ quá trình trong khoảng 85ms

Với thiết bị này, chỉ một tín hiệu audio được đưa đến tổ hợp tai nghe của khai thác viên

b Đối với liên lạc địa – không:

* Hiệu ứng tiếng vọng:

Nếu hiện tượng này có thể bị chặn bởi thiết bị BSS, các thời gian trễ khác nhau trong truyền dẫn mặt đất cần phải được bù cho liên lạc giữa người điều khiển và phi công Việc này có thể điều chỉnh bằng cách đưa vào đường trễ phù hợp tại đầu vào/ ra VCS

* Fading:

Có thể giảm vùng phủ chồng lấn đến một quy mô nhất định bằng cách sử dụng các anten định hướng với các cảnh bảo (tại mức thấp tầm phủ phải là hoàn toàn - hiệu ứng các đường biên phải phù hợp với chiều cao anten trên mặt đất và ảnh hưởng cột anten thường khó ước lượng được) Thêm nữa, có thể đạt được mục tiêu này bằng cách điều chỉnh tỉ số công suất của các máy phát liên quan nhằm dịch chuyển vùng nhiễu sang các đường bay có mật độ bay thấp

Trong bối cảnh này, một giải pháp bổ sung được thông qua để giảm hiệu ứng của CLIMAX là duy trì một trễ truyền dẫn tương đối trong phạm vi 4ms giữa các trạm vô tuyến mặt đất khác nhau có liên quan Kinh nghiệm cho thấy giá trị này được coi là thoả hiệp tốt nhất cho cả hiệu ứng tiếng vọng và fading

Quay trở lại vấn đề trễ tín hiệu đã đề cập ở trên, với trễ 167s thì các thành phần

âm tần 3kHz đều bị triệt tiêu Nếu tăng thêm thời gian trễ này thì sự triệt tiêu sẽ xảy ra

đối với các thành phần tín hiệu tần số thấp hơn và các tần số cao hơn lại trở nên mạnh hơn Nếu tăng dần thời gian trễ lên sẽ xuất hiện các đỉnh cực đại và cực tiểu liên tiếp Khi trễ là 2ms, phổ tín hiệu tổng hợp thu được sẽ như sau:

Hình 3 – 6: Phổ tín hiệu âm tần thu được với thời gian trễ là 2ms

Tuy có một số thành phần âm tần bị suy hao nhưng kết quả đạt được có thể chấp nhận được Nếu trễ nói trên cũng thay đổi thì các thành phần tần số bị suy hao cũng thay đổi theo, nhưng các thành phần đối xứng của phổ âm tần thiết bị thu vẫn nhận được Hơn nữa, khi đường kết nối của một trong hai trạm bị ngược pha (180o

) thì phổ tín hiệu âm tần thu được sẽ như sau:

Hình 3 – 7: Phổ tín hiệu âm tần thu được khi hai trạm ngược pha nhau

Khi đó ta vẫn thu được tín hiệu âm tần gần giống với khi không ngược pha Như vậy, việc thiết kế các kết nối giữa các trạm VHF yêu cầu sao cho trễ giữa các trạm lân cận là 2ms Khi đó khoảng cách di chuyển của sóng trong thời gian trễ đó

sẽ là 3.108.2.10-3 = 600km

Như vậy với khoảng cách từ Vinh – Nội Bài: 280km và Mộc Châu – Nội Bài: 128km sẽ không sợ bị ảnh hưởng bởi hiện tượng ngược pha

3.1.4 Kết nối các trạm VHF offset thông qua vệ tinh:

Đây là phương án kết nối các trạm VHF xa để đạt được trễ giữa các trạm xấp xỉ

là 2ms

Hình 3 – 8: Kết nối qua vệ tinh Một điểm cần chú ý ở đây là đối với việc kiểm soát không lưu cần phải có tín hiệu gọi là side-tone, tín hiệu này có được do kết nối trạm thu mặt đất với tai nghe của kiểm soát viên Tuy nhiên đối với kết nối vệ tinh thì có một độ trễ đáng kể giữa đàm thoại của kiểm soát viên và side-tone gửi về từ máy thu, lúc này site-tone giống như một dạng tiếng vọng làm khó chịu người sử dụng Do vậy trong tình huống sử dụng vệ tinh thì side-tone sẽ được thu về ngay tại hệ thống trung tâm bằng cách lấy mẫu tín hiệu âm tần gửi đi trước khi nó bị trễ Sau khi PTT được nhả thì ngay lập tức tai nghe của kiểm soát viên sẽ được nối lại với máy thu

Độ trễ của đường vệ tinh là lớn nhất, vậy để bù trễ cho đường kết nối mặt đất , sử dụng chức năng bù trễ của thiết bị điều khiển từ xa cho tín hiệu thoại RCE

3.2 Phương án tổ chức offset carrier cho Nội Bài – Mộc Châu và Nội Bài – Vinh:

3.2.1 Thiết lập thiết bị phát:

Mạng VHF offset tổ chức như sau:

Tên trạm Trung tâm điều khiển Tần số (MHz)

Phương thức truyền dẫn: landline và vệ tinh (dự phòng)

Khi đó ta thiết lập các máy phát như sau:

Sector South, fo1 = 125,9MHz Sector North, fo2 = 132,3MHz

Nội Bài f = fo1 – 5kHz Nội Bài f = fo2 – 5kHz

Vinh f = fo1 + 5kHz Mộc Châu f = fo2 + 5kHz

Bảng 3.2: Thiết lập các trễ offset tại mỗi trạm

3.2.2 Thiết lập độ trễ thời gian cho hệ thống phát:

Theo cấu hình của hệ thống, sẽ có 3 loại đường truyền cho các hệ thống VHF:

 Kết nối trực tiếp với VCS (đối với hệ thống ACC HAN)

 Tín hiệu từ VCS đưa qua thiết bị điều khiển xa, qua line A rồi thông qua phương tiện truyền dẫn landline (đường điều khiển chính cho trạm thu/phát xa tại Vinh

và Mộc Châu)

 Tín hiệu từ VCS qua thiết bị điều khiển xa, qua line B rồi thông qua phương tiện truyền dẫn VSAT (đường điều khiển dự phòng cho trạm thu/phát xa tại Vinh và Mộc Châu)

3.2.2.1 C¸c trÔ tÝn hiÖu ë c¸c ®iÓm xö lý vµ ®-êng truyÒn nh- sau :

Trễ tín hiệu tại VCS : TVCS

Trễ tín hiệu tại thiết bị điều khiển xa Line A : TRCEA

Trễ tín hiệu tại thiết bị điều khiển xa Line B : TRCEB

Trễ tín hiệu đường truyền Landline: TLL

Trễ tín hiệu đường truyền vệ tinh : TSAT

Trễ tín hiệu đường từ VCS đến trạm Nội Bài : TNBL

Giả sử các trễ truyền dẫn khác (giữa thiết bị điều khiển xa với VCS và với vệ tinh cũng như với đường Landline) là không đáng kể và là như nhau đối với các trạm

3.2.2.2 TÝnh to¸n cho tuyÕn Néi Bµi – Vinh:

Tổng trễ tín hiệu khi đến Vinh theo đường Landline là :

TVLL = TVCS + TRCEA + TLL Tổng trễ tín hiệu khi đến Vinh theo đường Vệ tinh là :

TVVT = TVCS + TRCEB + TSAT Tổng trễ tín hiệu khi đến trạm Nội bài là :

TNB = TVCS + TNBLNhư đã nói ở trên độ trễ giữa 2 trạm theo bất cứ đường nào cũng phải xấp xỉ 2ms nên :

a, Độ trễ giữa hai trạm theo đường landline là:

∆T1 = TVLL - TNB = TRCEA + TLL - TNBL = 2ms Trong đó:

TRCEA có thể hiệu chỉnh được

TLL sẽ được đo đạc trong thực tế, nhưng tại tài liệu này giả sử TLL = 5ms

TNBL = 223,2ms theo lý thuyết nêu trên do đó :

=>TRCEA = 220,2ms là độ trễ ta cần phải căn chỉnh tại thiết bị điều khiển xa landline A

b, Độ trễ giữa hai trạm theo đường vệ tinh là :

∆T2 = TVVT - TNB = TRCEB + TSAT - TNBL = 2ms Trong đó :

TRCEB có thể hiệu chỉnh được

TSAT = 225,2ms

TNBL = 223,2ms theo lý thuyết nêu trên

=> TRCEB = 0ms Như vậy đây là độ trễ ta phải căn chỉnh tại thiết bị điều khiển xa landline B

Tuy nhiên trong thực tế sẽ có cả độ trễ của kết nối từ thiết bị điều khiển xa ra vệ tinh nên trong thực tế phải đo đạc trễ này để thêm vào giá trị trên

3.2.2.3 TÝnh to¸n cho tuyÕn Néi Bµi – Méc Ch©u:

Với đường Mộc Châu – Nội Bài ta cũng có kết quả tương tự nhưng độ trễ trên đường Landline có thể khác tùy vào kết quả đo đạc thực tế

3.2.3 Với hệ thống thu:

Việc đo đạc S/N mất khoảng 70ms Trong quá trình khởi tạo, tín hiệu làm câm sẽ được gửi đến tai KSV, khi đã đo S/N xong thì các tín hiệu yếu hơn sẽ được ngắt khỏi

hệ thống Toàn bộ quá trình trong khoảng 85ms

3.3 Tính toán thiết kế tuyến liên lạc VHF A/G:

3.3.1 Cho trạm Nội Bài:

Mục đích

sử dụng

Khoảng cách (kHz)

Cự ly liên lạc yêu cầu (km)

Hình 3 – 9: Bố trí anten tại ACC Hà Nội

c Độ lợi của anten (Gant):

e Tiêu hao của các bộ lọc (LFt):

Lọc Sai lệch tần số Tiêu hao (dB) Số bộ lọc Tiêu hao (dB) Cho ACC:

Bảng 3.6: Tiờu hao của bộ lọc

f Tiờu hao feeder (LFd):

Feeder Tiờu hao (dB) Số lượng (m) Tiờu hao

(dB/m) Cho ACC

Cho APP/TWR/Gr

Bảng 3.7: Tiờu hao của feeder

g Tiờu hao của bộ chống sột trờn đường feeder (Lcs): 0,1dB

h Đặc tớnh mỏy phỏt cho ACC:

Độ nhạy mỏy thu (m=30%, S/N=10dB): 1V hay -107dBm

Mức điện đầu vào làm tờ liệt mỏy thu: -12 dBm tại khoảng cỏch 400KHz

Mức điện đầu vào làm mỏy thu gõy điều chế chộo: -18dBm tại khoảng cỏch 400KHz

Cho APP/TWR/Gr:

Độ nhạy mỏy thu (m=30%, S/N=10dB): 1V hay -107dBm

Mức điện đầu vào làm tờ liệt mỏy thu: -12dBm tại khoảng cỏch 400KHz

Mức điện đầu vào làm mỏy thu gõy điều chế chộo: -18dBm tại khoảng cỏch 400KHz

3.3.1.2 Tính toán để đảm bảo có tuyến thông tin ổn định trong cự ly cần liên lạc:

3.3.1.2.1 Tớnh toỏn tầm nhỡn thẳng giữa trạm mặt đất và mỏy bay:

(3 – 1) với h1, h2 là độ cao anten trạm mặt đất và mỏy bay (m)

- Kết quả tính với đơn vị là km

- Nếu LOS đảm bảo được yêu cầu khai thác (về cự ly với độ cao tối thiếu của máy bay) thì chuyển sang bước tiếp theo

3.3.1.2.2 Tính toán để chọn công suất cho máy phát trạm mặt đất:

a Xác định công suất tối thiểu tại điểm thu trong vùng phủ sóng của máy phát trạm

mặt đất:

Yêu cầu của ICAO về trạm mặt đất phát cho máy bay là phải cung cấp tối thiểu

cường độ điện trường 75V/m trong vùng phủ sóng:

Theo lý thuyết ta có mối quan hệ giữa công suất và cường độ trường tại một điểm

trong đó: D - cự ly liên lạc yêu cầu (km)

125,90 100,5 110,1 114,5 116,1 118,0 120.5 122,5 125,4 126,5 127,6 128,5

128,15 100,7 110,2 114,7 116,2 118,2 120.7 122,6 125,5 126,7 127,7 128,6 132,30 101,0 110,5 114,9 116,5 118,5 121.0 122,9 125,8 127,0 128,0 128,9

Bảng 3.9: Tiêu hao do truyền sóng giữa trạm mặt đất và tàu bay

50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 190

200 210 220 230 240 250

Tieu hao do truyen song giua tram mat dat va tau bay

Hình 3 – 10: Tiêu hao do truyền sóng

Lưu ý: tiêu hao do truyền sóng giữa cự ly 400 và 500 km chỉ chênh lệch nhau có 2dB thôi Có thể đạt được 2dB này bằng cách giảm tiêu hao trong tuyến phát (bằng cách chọn cable feeder tốt hơn, bộ lọc phát có tiêu hao thấp hơn) hoặc bằng cách chọn anten có độ lợi cao hơn hay tăng công suất máy phát Tuy nhiên, giải pháp hiệu quả hay nhất được dùng để tăng tầm phủ là tăng độ lợi anten và/hoặc giảm tiêu hao trên tuyến phát

c Xác định mức công suất cần có ở đầu ra anten:

Từ công suất tối thiểu tại điểm thu và tiêu hao đường truyền ở trên, ta tính ra được mức công suất cần có ở đầu ra anten để đảm bảo tầm phủ như sau:

Tần số liên lạc (MHz)

Cự ly liên lạc yêu cầu

Gr TWR APP Military ACC

121,5 18,07 27,61 35,57 40,01 45,11 125,9 18,38 27,92 35,88 40,32 45,42 128,15 18,53 28,07 36,03 40,47 45,58 132,3 18,81 28,35 36,31 40,75 45,85 Bảng 3.10: Công suất phát đầu ra anten

d Xác định công suất máy phát:

Do tại ACC chỉ có các máy phát cho ACC với cấu hình dùng chung 1 anten cho cả 4 tần số nên tiêu hao trên tuyến phát (L tx ) sẽ được tính như sau:

L tx = L co + L Ft + L Fd + L cs - G ant

Từ các tham số trên, ta được tiêu hao tuyến phát tại tần số làm việc là 4,05dB

Từ đây, ta có yêu cầu công suất của máy phát cho ACC: 49,9dB hay 97,8W Do vậy, chọn máy phát có công suất 100W

3.3.1.3 Tính toán xác định yêu cầu về độ nhạy máy thu:

3.3.1.3.1 Xỏc định cụng suất tối thiểu tại điểm thu trong vựng phủ súng của mỏy thu trạm mặt đất:

Yờu cầu tối thiểu của ICAO đối với mỏy thu mặt đất là phải cú khả năng thu được tớn hiệu cú cường độ điện trường 20  V/m được điều chế 50% với tỉ số S/N = 15dB

Áp dụng cụng thức biến đổi cường độ điện trường sang cụng suất, ta được cụng suất mỏy thu phải thu được (theo cụng thức 3 – 2)

Với biến đổi m: mức cụng suất m = 50% hơn mức cụng suất m = 30% một lượng là

Với biến đổi S/N: S/N = 15dB sẽ cho mức cụng suất nhỏ hơn cụng suất cú S/N = 10dB một lượng là: 10 - 15 = - 5dB

Tổng cộng hai thay đổi trờn ta cú mức cụng suất tớn hiệu m = 50%, S/N = 15dB sẽ khỏc mức cụng suất của tớn hiệu cú m = 30%, S/N = 10dB một lượng là:

4,4 - 5 = - 0,6dB Tổng hợp lại ta cú mức tớn hiệu AM với m = 30%, S/N = 10dB tại anten thu mà mỏy thu mặt đất phải đảm bảo thu được là:

Pt = - 92,2 - 0,6 = - 93,45dB

3.3.1.3.2 Tiờu hao trờn tuyến thu:

a Đối với mỏy thu cho ACC:

Cấu hỡnh phần thu cho cỏc tần số ACC là dựng 1 anten thu chung cho cả 4 tần số nờn tiờu hao của tuyến thu (L Rx ) đối với cỏc mỏy thu ở ACC tại tần số làm việc sẽ theo cụng thức:

L Rx = L co + L Ft + L Fd + L cs - G ant

Từ cỏc tham số ở trờn ta được tiờu hao tuyến thu tại tần số làm việc là: 8,83dB

b Đối với mỏy thu cho APP/TWR/Gr:

Cấu hỡnh phần thu cho cỏc tần số ACC là dựng 1 anten thu chung cho cả 6 tần số nờn tiờu hao của tuyến thu đối với cỏc mỏy thu này tại tần số làm việc sẽ theo cụng thức:

L Rx = L co + L Ft + L Fd + L cs - G ant

Từ cỏc tham số ở trờn ta được tiờu hao tuyến thu tại tần số làm việc là: 10,08dB

3.3.1.3.3 Yờu cầu về độ nhạy mỏy thu:

3.3.1.4 Tính toán để đảm bảo chống nhiễu:

Việc tớnh toỏn này để đảm bảo hệ thống khụng bị nhiễu và khụng gõy nhiễu cho hệ thống khỏc Cỏc vấn đề cần phải xem xột khi cú nhiều mỏy thu phỏt VHF đặt cựng một chỗ là:

- Tạp nhiễu ngoài dải tần làm việc do mỏy phỏt tạo ra

- Nhiễu do điều chế tương hỗ

- Việc làm tờ liệt/ nghẹt mỏy thu

- Nhiễu do điều chế chộo/ngang

Trước tiên ta xác định lượng tiêu hao theo khoảng cách giữa các anten phát ACC và máy thu cho APP/TWR/Gr khi đặt ngang nhau theo công thức 3:

Tần số máy phát (MHz)

Mục đích

Lượng tiêu hao 121,5 ACC 37,71 125,9 ACC 38,02 128,15 ACC 38,18 132,3 ACC 38,45

Bảng 3.11: Tiêu hao do khoảng cách giữa anten phát ACC với anten thu TWR khi anten đặt ngang Khi anten phát và thu đặt thẳng đứng thì lượng tiêu hao như sau:

Tần số máy

phát (MHz)

Mục đích

Bước sóng (m)

Khoảng cách giữa các anten (m) theo tiêu hao

3.3.1.4.1 Tạp nhiễu ngoài dải tần làm việc do máy phát tạo ra:

Tất cả các máy phát sẽ tạo ra tạp không mong muốn ở một mức độ nào đó lên toàn bộ phổ tần Mức tạp này sẽ giảm rất nhanh về hai phía của tần số phát và thường đạt giá trị ổn định trong khoảng cách ngoài 1MHz tính từ tần số phát Nếu anten máy phát đặt gần anten máy thu thì mức tạp này sẽ làm che mất đi tín hiệu cần thu yếu hơn Nó có thể không đủ mức để mở SQU của máy thu và người khai thác sẽ không biết được là có vấn đề nhưng anh ta sẽ không nghe được tín hiệu cần thu yếu hơn

Vấn đề tạp ngoài băng này có thể được loại bỏ bằng việc lắp thêm vào các bộ lọc thông dải BPF được điều chỉnh ở tần số máy phát, vào đường feeder tới anten phát

Tại ACC ta có các máy phát là các máy phát cho ACC Ta tính toán để đảm bảo không có nhiễu tạp do các máy phát này tạo ra ảnh hưởng đến các máy thu cho ACC (anten đặt thẳng đứng phía trên anten phát) và các máy thu cho APP/TWR/Gr (anten đặt ở cột bên cạnh)

a Ảnh hưởng đến máy thu tại ACC:

Máy thu được chọn sử dụng có các tham số:

Do đó mức công suất của các biên tần sẽ là: - 107 + (-16,5) = -123,5dBm

Để đảm bảo được tỉ số S/N = 10dB thì mức tạp nền của máy thu phải đảm bảo nhỏ hơn -133,5dBm

Bất cứ tạp nào vào máy thu có mức trên -133,5dBm đều sẽ làm giảm tỉ số tín trên tạp của máy thu với mức độ bằng độ lớn của phần vượt lên trên đó

Tạp do các máy phát tạo ra (vào tần số máy thu) sẽ phải giữ ở mức không được vượt quá -133,5dBm ở đầu vào máy thu để ngăn ngừa việc giảm tỉ số S/N của máy thu trong trường hợp có tín hiệu thu ở mức tối thiểu -107dBm

Từ tính năng, máy phát cho ACC phát ra mức tạp âm (trên 1Hz) ở các tần số phát F một lượng tạp có mức:

Tại khoảng cách 400kHz: 50 – 145 = -95dBm/Hz

Tại khoảng cách 800kHz: 50 – 147 = -97dBm/Hz

Tiêu hao của bộ chống sét anten phát 0,1

Phân cách giữa anten phát và thu 33

Tiêu hao của bộ chống sét anten thu 0,1 Tiêu hao của bộ ghép anten thu 7,78

Tiêu hao bộ lọc thu tại tần số thu 2 Mức phân cách giữa máy phát và máy thu 83,88

Độ phân cách yêu cầu để không bị nhiễu 70,78

Bảng 3.13: Đánh giá ảnh hưởng tạp nhiễu đến máy thu ACC

b Ảnh hưởng đến máy thu tại APP/TWR/Gr:

Máy thu được chọn sử dụng có các tham số:

Do đó mức công suất của các biên tần sẽ là: - 107 + (-16,5) = -123,5dBm

Để đảm bảo được tỉ số S/N = 10dB thì mức tạp nền của máy thu phải đảm bảo nhỏ hơn -133,5dBm

Bất cứ tạp nào vào máy thu có mức trên -133,5dBm đều sẽ làm giảm tỉ số tín trên tạp của máy thu với mức độ bằng độ lớn của phần vượt lên trên đó

Do máy thu VHF AM làm việc với khoảng phân cách kênh 25kHz có độ rộng băng tần tín hiệu thu 3400Hz nên công suất tạp âm mà máy thu nhận được sẽ tăng thêm một lượng là:

Cách 800kHz

Cách 1MHz

Tiêu hao của bộ chống sét anten

phát

Phân cách giữa anten phát và thu 37,71 37,71 37,71

Tiêu hao của bộ chống sét anten

thu

Mức phân cách giữa máy phát và

Bảng 3.14: Đánh giá ảnh hưởng của tạp nhiễu đến máy thu TWR/APP/Gr

3.3.1.4.2 Nhiễu do điều chế tương hỗ: