đồ án kỹ thuật viễn thông Tổng quan về thông tin viba số và Thiết bị viba số FHD 2.2.34

Hiện nay người ta có thể truyền trên đường truyền thông tin viba cáctín hiệu như: thoại, truyền thanh, truyền hình, số liệu,...Trong mạng thông tin số, các hệ thống viba số nhận tín hiệu

Lời nói đầu

Trong sự phát triển của xã hội, thông tin đóng một vai trò hết sứcquan trọng Sự đòi hỏi nhu cầu thông tin phải chính xác, hiệu quả ngày mộtgia tăng, không những ở thành phố lớn mà ngay cả những vùng nông thôn,vùng núi ĐiÒu đó khiến thông tin toàn cầu nói chung và ở Việt Nam nóiriêng phải luôn phát triển và đòi hỏi nhiều thiết bị thông tin hiện đại, phùhợp với nhu cầu ngày càng tăng của con người trong thời đại mới

Song bên cạnh đó truyền dẫn bằng vi ba số là không thể thiếu trongmạng quốc gia, bởi nó rất phù hợp với địa hình ở Việt Nam và bởi tính kinh

tế cao Nó được sử dụng để dự phòng cho cáp quang trên các đường trụcchính xuyên quốc gia và là công nghệ truyền dẫn chính cho mạng viễn thôngnông thôn

có hạn nên cuốn đồ án này sẽ không tránh khỏi những thiếu sót Em rấtmong được sự chỉ bảo, góp ý của các thầy cô và các bạn

Lời cảm ơn

Em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ nhiệt tình của thầy giáohướng dẫn Phan Văn Phương cùng toàn thÓ các thầy cô giáo khoaĐiện Tử Viễn Thông, Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội đã giúp đỡ

em trong suốt quá trình học tập cũng như giúp em hoàn thành cuốn đồ

án tốt nghiệp này

Em xin chân thành cảm ơn Công ty cổ phần viễn thông – tin họcbưu điện (CT - IN) thuộc Tổng công ty bưu chính viễn thông ViệtNam, cùng các anh trong phòng kỹ thuật đã tạo điều kiện thuận lợigiúp em hoàn thành cuốn đồ án tốt nghiệp này

1.1 Khái niệm cơ bản về viba sè

1.1.1 Khái niệm:

Những năm gần đây, cùng với sự phát triển như vũ bão của côngnghệ viễn thông - tin học thế giới, nhiều loại hình dịch vụ phong phú đápứng nhu cầu ngày càng cao của con người Trong đó, hệ thống thông tin vôtuyến ở dải sóng ngắn Ýt kênh không thể đáp ứng với yêu cầu thông tinngày nay Chính vì vậy mà hệ thống thông tin nhiều kênh đã phát triển Hệthống thông tin nhiều kênh ở dải sóng cực ngắn gọi tắt là thông tin viba Thông tin là một trong những nhu cầu không thể thiếu đối với conngười Nói đến thông tin cũng đồng thời nói đến sự giao lưu trao đổi tin tức.Mặt khác, cùng với sự phát triển của ngành thông tin nói chung, kỹ thuậtthông tin viba cũng phát triển nhanh chóng Từ hệ thống thông tin tương tựghép kênh theo tần số và theo thời gian đến nay đã chuyển sang hệ thốngthông tin viba số nhiều kênh có độ ổn định cao, thiết bị gọn nhẹ Bên cạnhcác đường thông tin viba đặt trên mặt đất, chúng ta còn sử dụng đường thôngtin viba chuyển tiếp qua vệ tinh với cự ly thông tin khoảng vài chục nghìn

km Vì vậy có thể thông tin tại mọi điểm bÊt kỳ trên trái đất với nhau Khảnăng truyền tín hiệu trên đường thông tin viba cũng ngày một đa dạng vàphong phú hơn

Hiện nay người ta có thể truyền trên đường truyền thông tin viba cáctín hiệu như: thoại, truyền thanh, truyền hình, số liệu, Trong mạng thông tin

số, các hệ thống viba số nhận tín hiệu từ tổng đài số hoặc từ các nguồnthông tin số khác (tín hiệu truyền hình đã được mã hoá thành dạng số khácchẳng hạn ), thực hiện điều chế số, sau đó thực hiện trộn tần chuyển phổ tínhiệu đã điều chế số lên tần số vô tuyến công tác rồi truyền đi bằng antenđịnh hướng Theo dung lượng (tốc độ bit tổng cộng B ở đầu vào) các hệthống viba số được phân thành:

+ Các hệ thống dung lượng thấp: B < 10Mb/s

+ Các hệ thống dung lượng trung bình: B  (10100)Mb/s

+ Các hệ thống dung lượng cao: B >100Mb/s

1.1.2 Định nghĩa viba sè:

“Viba số” là một phương thức truyền dẫn sử dụng năng lượng của sóngđiện từ có tần số cực cao chứa đựng các nội dung tin tức đã được số hoá,truyền lan trong không gian khí quyển trực tiếp từ Anten nhìn thẳng đếnAnten kia

Dải tần của vi ba sè:

SHF (Super high frequency ): Miền tần số siêu cao tần

Tần sè f = (3  30) GHz

Bước sóng  =1 dm đến 1 cm

1.2 Sơ đồ khối tổng quát của viba sè:

hình bên

a) Khối ghép kênh (Mux-multiplexer).

Các máy ghép kênh cơ sở PCM hoặc các luồng số khác có thể ghép chungvới nhau để tạo thành một luồng số có tốc độ cao hơn ở cấp bậc cao hơn cácthiết bị nhận các luồng số ở đầu vào và kết hợp chúng thành một luồng số cótốc độ bit cao hơn ở đầu ra được gọi là các máy ghép kênh tín hiệu số trongmáy ghép kênh cơ sở PCM 30 kênh thoại chứa các khối có chức năng chính sauđây:

+ khối kênh (channel cards) chứa 30 kênh

+ khối giao tiếp 2Mb/s (2Mb/s interface)

+ khối xử lý báo gọi (signalling processor)

b) Khối mỏy phỏt (TX-transmitter).

Mỏy phỏt thực hiện cỏc chức năng chớnh sau đõy:

+ điều chế súng mang từ mỏy ghộp kờnh tới

+ điều tần cỏc kờnh nghiệp vụ và giỏm sỏt

+ khuyếch đại tớn hiệu sau khi điều chế để đạt được cụng suất ở đầu ra theoyờu cầu

Mỏy phỏt trong hệ thống viba số băng hẹp cú cỏc chức năng chớnh sau:

- khối mạch in băng tần cơ sở phỏt (Tx baseband PBA)

- khối kớch thớch (Exciter)

- Khối khuyếch đại cụng suất (power amplifier)

- khối mạch in hiển thị (display PBA)

c) Khối mỏy thu (Rx receiver)

Mỏy thu cú nhiệm vụ chớnh là giải điều chế tớn hiệu thu, tớn hiệu thu baogồm cỏc thành phần sau :

+ luồng số liệu được điều chế

+ tớn hiệu kờnh nghiệp vụ và kờnh giỏm sỏt

Mỏy thu trong hệ thống thụng tin viba số băng hẹp bao gồm cỏc khốichớnh sau:

+ module biến đổi hạ tần (converter module)

+ module trung tần (IF module)

+ băng tần cơ sở thu (Rx baseband PBA)

+ khối mạch in hiển thị (display PBA)

d) Bộ phõn nhỏnh siờu cao tần (dup: duplexer).

Bộ phõn nhỏnh siờu cao tần cho kết hợp mỏy thu và mỏy phỏt dựng chungmột anten Duplexer tham gia chọn lọc và giảm nhỏ nhất nhiễu của kờnh lõncận

RF Thu

Lọc thu

Lọc phát

RF Phát

Circulator

Sơ đồ bộ duplexer

Trong bé duplexer gồm có:

+ bộ lọc phát

+ bộ lọc thu

+ bộ phân nhánh tín hiệu (circulator)

Sóng điện từ được định hướng theo chiều mũi tên

2.1 Phân loại tần số vô tuyến

Hiện nay với sự phát triển của công nghệ truyền dẫn và thiết bị thuphát thông tin ngày càng cao và hiện đại với sự ra đời của cáp quang nhưngviệc truyền dẫn bằng vi ba là không thể thiếu được trong mạng viễn thôngđiện tử Nó là một phần trong thông tin vô tuyến, nó sử dụng khoảng khônggian làm môi trường truyền dẫn với phương pháp thông tin là phía phát bức

xạ thông tin bằng sóng điện từ ở tần số siêu cao, phía thu nhận sóng điện từ

từ phía phát qua không gian và tách lấy tín hiệu gốc: Viba chỉ sử dụng để dựphòng cáp quang trên những trục dọc lớn, và sử dụng chủ yếu cho các trạmthông tin có cự ly ngắn và ở những nơi có địa hình đồi núi hay đảo rất xa đấtliền

Một vấn đề lớn đặt ra với thông tin vô tuyến là cơ chế truyền sóng vôtuyến, và việc sử dụng thiết bị truyền thông phụ thuộc vào tần số vô tuyến sửdụng

Theo tiêu chuẩn quốc tế thì băng tần số vô tuyến được phân loại theobảng sau:

BẢNG 1.1: PHÂN LOẠI CƠ CHẾ VÀ SỬ DỤNG SÓNG VÔ TUYẾN

loại băng

Cơ Chế truyền sóng

vô tuyến

Cù ly thông tin và lĩnh vực sử dông

thế giới

630 MHz : thông tin di động, thông tin kinh doanh và nghiệp dư quân sự quốc tế.

lưu

Thông tin thực thi, VHF, FM, đa thông tin

Trên thực tế sóng viba là một sóng có tần số lớn hơn 100 MHz tức là cóbước sóng nhỏ hơn 3m

2.2 Các đường truyền lan sóng vô tuyến

Có 2 loại sóng thường thấy trong thực tế là sóng dọc và sóng ngang.Sóng dọc là sóng truyền lan theo phương chuyển động của nó như sóng âmthanh truyền trong không khí

Sóng ngang (phát xạ điện từ ) là sóng truyền lan theo hướng vuông gócvới phương chuyển động của nó

Một sóng điện từ trong không gian ba chiều gồm hai thành phần: điện từ

E và thành phần từ B hoặc H ( B =H ) Các thành phần này trực giao vớinhau Các sóng vô tuyến có thể được truyền lan theo các phương thức khácnhau trên mặt đất Sóng có thể truyền từ Anten phát đến anten thu bằg haiđường chính:

- bằng tầng điện ly ( sóng trời )

- Hoặc đi sát mặt đất (sóng đất)

Sóng đất bản thân được chia thành hai loại :

+ Sóng bề mặt

Hiệu dụng của đất trên 30 MHz đất có tác dụng như một dây dẫn kém vàtiêu hao là quá cao đối với sự truyền lan sóng VHF, UHF, SHF.

2.2.1.2 Sóng không gian

Phương thức truyền sóng này hầu như được sử dụng cho tất cả các hệthống được khảo sát Sóng truyền trong tầng đối lưu lan rộng đến 10 dặmtrên bề mặt đất Năng lượng sóng truyền từ Anten phát đến Anten thu theomột đường thẳng hoặc phản xạ ở mặt đất hoặc phản xạ từ tầng đối lưu Sóngkhông gian là một loại sóng quan trọng trong thông tin VHF, UHF, SHF

Sóng trực tiếp: Sóng này phát xạ trực tiếp từ Anten thu mà không bị

phản xạ ơ đâu cả trong các điều kiện truyền lan bình thường, nó có biên độlớn hơn so với một sóng bất kỳ nào đén máy thu

Sóng phản xạ đất: Sóng này đến Anten thu sau khi đã để phản xạ một

vài lần từ các vật thể xung quanh, sự phản xạ không những chỉ xuất hiện trênmặt phẳng đứng mà có thể xuất hiện trên mặt phẳng ngang Như vậy sóng bịphản xạ từ một vật cản sẽ lệch so với đường chính Sóng phản xạ sẽ có biên

độ và pha khác với biên độ và pha của sóng trực tiếp Nếu khoảng cáchtruyền lớn hơn một số lẻ bước sóng thì ở anten thu sóng phản xạ lệch phavới sóng trực tiếp 1800 và kết quả triệt tiêu tín hiệu sóng tới đến một mức độnào đó Mức độ đó phụ thuộc vào biên độ của sóng phản xạ

Sóng phản xạ tầng đối lưu: Do sù thay đổi chỉ số khúc xạ của không

khí theo độ cao so với mặt đất nên sóng có thể bị tạp âm xạ và tuỳ theo gócsóng tới có thể xảy ra phản xạ toàn phần từ tầng đối lưu trong trường hợpnày xuất hiện một biên giới có tác dụng như một bề mặt phản xạ, gửi sóng

trở lại mặt đất Một số tia này sẽ đến được Anten thu, ở đây có thể khử bớtsóng trực tiếp do có sự thay đổi về pha và biên độ gây ra do phản xạ.

* Các cơ chế bề mặt: Bề mặt quả đất là việc chủ yếu trong việc phản

xạ và tạp âm xạ sóng vô tuyến trái lại bầu khí quyển trên bề mặt trái đấtđóng góp chủ yếu vào sự khúc xạ cua sóng Hiện tượng truyền theo ống dẫnhầu như là nguyên nhân gây giao thoa trên cả 2 đường tầm nhìn thẳng vàvượt tầm nhìn (Tán xạ không đối lưu ) có thể xuất hiện ở cả bề mặt và ở các

vị trí cao trên 200m so với mặt đất Trong tất cả các cơ chế bề mặt, truyềnsóng xảy ra gần như một đường vòng lớn

* Các cơ chế khối: Các cơ chế này xuất hiện do sự tán xạ trong cấu

trúc vi mô của tầng đối lưu và bao gồm tán xạ tầng đối lưu sự thăng giángchỉ số khúc xạ của tầng khí quyển Những hạt rắn, lỏng như mưa, mưa đácũng gây nên tán xạ Tán xạ do các hạt nhỏ không hạn chế trong đường vònglớn, nhưng phụ thuộc nhiều vào các đặc tính phát xạ và hình thể tương quancủa Anten

sóng trời

sóng phản xạ đối luu tầng đối luu

khí giảm theo độ cao với tốc độ không đổi (theo lý thuyết) Trên 30MHz thìlượng nước trong không khí đóng vai trò chủ yếu trong sù thay đổi chỉ sốkhúc xạ, vì hằng số điện môi của nước lớn hơn xấp xỉ 8 lần so với khôngkhí Trong bầu khí quyển bình thường thì độ Èm, hoặc khối lượng hơi nướctrên một khối lượng không khí là không đổi Điều này có nghĩa là hằng sốđiện môi và chỉ số khúc xạ Cả hai sẽ giảm liên tục khi tăng độ cao, ảnhhưởng chung của sự thay đổi chỉ số khúc xạ trong phương thẳng đứng củabầu khí quyển là làm uốn cong các sóng trong mặt phẳng thẳng đứng Khi

nó truyền từ máy phát đến máy thu độ cong của đường thay đổi theo thờigian do sù thay đổi về nhiệt độ, áp xuất và độ Èm Trong các điều kiệntruyền lan bình thường, đường uốn xa dần bề mặt thực trái đất làm cho tầmnhìn vô tuyến mổ rộng một cách rõ rệt Khi gadien hệ số khúc xạ thẳng đứngtăng thì đường sóng vô tuyến bị uốn cong về phía bề mặt trái đất do đó làmgiảm khe hở vượt qua địa hình phía dưới Tình trạng này có thể gây ra ảnhhưởng trong dó chính mặt đất, cây cối gây nên vật cản Trong điều kiện nhưvậy, pha đinh vật cản có thể xuất hiện Một thiết kế đường vô tuyến tốt cầnphải tránh điều này xảy ra bằng cách đảm bảo tầm nhìn thẳng từ máy phátđến máy thu, qua việc đặt độ cao Anten một cách thích hợp, đây là một loạitổn hao bất thường trong các điều kiện khúc xạ xấu nhất

Các sự thay đổi về chỉ số khúc xạ n chỉ cần vài phần triệu đã có thể ảnhhưởng tới sự lan truyền của sóng vô tuyến Các giá trị của n xấp xỉ bằng 1 (bình thường là 1,00035 ), lúc đó độ khúc xạ N:

N =( n-1 ) 106 (2.1 )

Sự biến đổi của chỉ số khúc xạ theo độ cao xuất phát từ một thực tế là nphụ thuộc vào áp suất P (milibar), nhiệt độ (Kelvin , cùng với áp xuất hơinước e ( milibar) và chính chúng thay đổi theo độ cao Đối với những tần sốlên đến 30 GHZ thì độ khúc xạ N cho bởi

N= 77,6 P/T + 3,73 105 e/T N đơn vị (2.2 )

Biểu thức này đúng 5% đối với áp xuất khí quyển nằm giữa2001100mbar

Nhiệt độ giữa 240K và 360K đối với các tần số vô tuyến nhỏ hơn 30 GHz

Số hạng 77,6P/T= N khô và 3,73105e/T2 = N ướt

Mét trong những hệ số có ý nghĩa nhất về sự thăng giảm của lan truyềnsóng vô tuyến là sự thay đổi một cách rộng rãi chỉ số khúc xạ theo độ cao vàtheo thời gian

Giả sử hệ số khúc xạ không đổi, lúc đó sóng vô tuyến là một cung trònbán kính r và có quan hệ chỉ số khúc xạ n theo:

a    

1 1

n e

d

d a d

d a a

a k

(2.5)

ở đây:

k – là hệ số bán hiệu của quả đất

dn/dh – là gradien (độ biến thiên ) của chỉ sè khúc xạ vô tuyến theo độcao

dN/dh – là độ biến thiên của độ khúc xạ trên 1 km và biểu thị bằngN/km

Khi dN/dh > 39N/km thì lúc đó có thể nói là sóng khúc xạ “thấp” hayuốn cong xuống Ýt hơn so với bình thường tức là uốn cong lên bầu trời(o<k<4/3)

Khi dN/dh < -39N/km ta bảo rằng sóng “ siêu khúc xạ” hay uốn congxuống hơn bình thường Nói cách khác sóng vô tuyến uốn xuống đất(4/3<k<)

Khi dN/dh = -39N/km diều này đã nói khi điều kiện k = 4/3

Phần lớn các giá trị thực nghiệm đã thu được đối với tốc độ thay đổi độkhúc xạ theo chiều cao và giá trị trung bình đã tìm thấy là -39N/km, ta sửdụng giá trị này để xác định đường khúc xạ chuẩn của vô tuyến đi qua bầukhí quyển trong 1km so với bề mặt đất Như vậy khí quyển được lấy làmtiêu chuẩn

Nếu thay đường kính của quả đất (a = 6,37.103km ) vào phương trình(2.5) thì biểu thức trở thành:

gradien khóc x¹ N/km

hÖ

sè K

Hình 1.3: Hệ số bán kính hiệu dụng của quả đất đối với các gradien

khúc xạ khác nhau

Hệ số K biến đổi là phương pháp thường được sử dụng nhất để mô tảkhả năng uốn cong của tia sóng cực ngắn Hệ số này nhân với bán kính thựcquả đất cho ta bán kính ảo của đường cong mặt đất Trong điều kiện khíquyển tiêu chuẩn phạm vi của k từ 1,2 ở vùng cao khô giáo và 4/3 trongvùng nội địa thông thường đến 2 hoặc 3 trong vùng Èm ướt

Khi K=  mặt đất xuất hiện đối với tia sáng cực ngắn là hoàn toàn phẳng

vì các độ cong của tia trùng chính xác với độ cong của đất

Nếu K < 1 các tia bị bẻ cong lên so với mặt đất điều này xuất hiện vớisóng vô tuyến như là mặt đất bị lồi lên và từ đó dẫn tới cản đường truyềndẫn Hiện tượng này là do mật độ khí quyển tăng theo chiều cao thay vìgiảm theo chiều cao Khí quyển có phẩm chất thấp hoặc có phản xạ kém gây

ra do những đám sương mù được tạo ra khi một luồng không khí nóng điqua vùng đất lạnh Èm ướt, kết quả của sương mù là tạo ra mật độ khí quyểngần mặt đất thấp hơn So với tầng cao hơn, gây ra sự uốn cong tia lên trên.Siêu khúc xạ hoặc sự khúc xạ có phẩm chất tốt là kết quả do các điều kiệntăng nhiệt độ khi tăng độ cao hoặc một sự giảm đáng kể lượng Èm tổngtrong không khí theo độ cao Mét trong hai điều kiện sẽ gây ra sự giảm mật

độ khí quyển theo độ cao Trong trường hợp này K tăng và độ cong của mặtđất đối với sóng vô tuyến như được làm phẳng ra Nếu hệ số K tăng đến thì sóng vô tuyến tiến đến chuyển động song song với bề mặt trái đất.Trường hợp cực đoạn của siêu khúc xạ thì sóng vô tuyến sẽ bị uốn cong với

1 bán kính nhỏ hơn bán kính quả đất (K âm) và gây ra pha đinh mất liên lạc,nếu máy thu nằm ở ngoài điểm ở đó sóng hạ xuống mặt đất Đây không phải

là một điều kiện bình thường mà nó là một điều kiện lan truyền dị thường Hiện tượng siêu khúc xạ có thể xảy ra khi không khí lạnh đi qua mộtvùng nước Èm Sù bay hơi của nước sẽ làm tăng độ Èm và nhiệt độ gần mặt

nước thấp, đó là một dấu hiệu của đảo nhiệt Nhiệt độ và độ Èm cao làm chomật độ khí quyển gần mặt đất tăng lên nhiều, điều đó gây nên sự uốn xuốngrất cong một cách dị thường các sóng vô tuyến Hình 1.4 chỉ ra sự ảnhhưởng của các hệ số K đến tia sóng vô tuyến, trong đó vỏ bán kính thực củatrái đất.

Chỗ lồi của quả trái đất tại một điểm trên đường vô tuyến được cho bởi:

h .d .d /K

51

4

2 1

 ( mét) (2.7)

Ở đây d1, d2 là khoảng cách tính bằng km tương ứng đến đầu cuối gần

và đầu cuối xa của đường truyền Trừ khi sử dụng giấy vẽ mặt nghiêng củađường đặc biệt để vẽ chỗ lồi của mặt đất với một hệ số K đặc trưng, còn chỗlồi thực của quả đất đầu tiên cần phải vẽ theo trục nằm ngang, sao cho tiasáng cực ngắn có thể bị dìm xuống so với đường thẳng trực tiếp

Sự nhấp nháy : Sự nhấp nháy của tín hiệu viba tầm nhìn thẳng do sự

thăng giáng của chỉ số khúc xạ trong vùng khí quyển mà mà tín hiệu truyềnlan Các sự thăng giáng tạo ra sự hội tụ và phân kỳ nhẹ tia vô tuyến Tín hiệuthu được là tổng của nhiều thành phần từ các hướng khác nhau đi đến cóbiên độ và độ dài đường thay đổi liên tục, như vậy kết quả là làm biên độ vàpha biến đổi nhanh và ngẫu nhiên, có thể nhận diện bốn loại thăng giángngắn chủ yếu

- Tán xạ thuần kết hợp với mức trung bình không đổi có thăng giángtương đối nhỏ khoảng 0,5dB

- Tán xạ có phản xạ kết hợp với thăng giáng ngắn chồng lên một mức

trung bình, do đó nó thay đổi gần như theo chu trình với chu kỳ vài phút

- Phản xạ từ một cấu trúc lớp, kết hợp với tín hiệu khá ổn định có mứctrung bình thay đổi theo chu trình ảnh hưởng nhấp nháy là một vấn đề quantrọng đối với các tuyến viba dung lượng cao hoạt động ở các tần số lớn hơn10GHz trong môi trường thành phố

Nếu sử dụng các anten lớn có thể làm ảnh hưởng của các pha đinh khúc

xạ loại này vì phạm vi góc từ các đường thu khác nhau bị giảm xuống và cómột số trung bình khoảng không cắt ngang qua độ mở của sóng tới

Thứ nhất này thì sóng phản xạ sẽ triệt tiêu sóng trực tiếp Trong thực tếgiả thiết truyền sóng trong tầm nhìn thẳng trong sóng, tức là không xuất hiệnbất kì tiêu hao tạp âm nào, nếu không có một vật cản trong miền Fresnel thứnhất Ngoài miền Fresnel thứ nhất còn có một họ Elíp xung quanh đườngbao thứ nhất này, đó là các miền Fresnel 2,3,4… chúng có ảnh hưởng Ýt đếnviệc tạo ra tiêu hao nhiễu đáng kể vì công suất tín hiệu chứa trong đó quánhỏ Bán kính của họ Elíp xung quanh đường trực tiếp thay đổi dọc theođường truyền được hiểu theo:

2 1 2

/ 1 2 1 2

1 /( ) /

 - bước sóng của sóng mang

d1- khoảng cách từ một đầu cuối đến điểm ở đó bán kính của miềnFresnel được tính toán

d2- là khoảng cách từ đầu cuối kia đến điểm ở đó bán kính của miềnFresnel

Tất cả các đại lượng là cùng đơn vị Bán kính của miền Fresnel thứ nhấtcho bởi :

2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình truyền sóng

2.3.1 Fading

Fading là sự biến đổi cường độ tín hiệu sóng mang vô tuyến siêu caotần thu được do sù thay đổi khí quyển và các phản xạ của đất và nước tronghướng truyền sóng

Có hai loại fading chính là các fading phẳng, tác động chủ yếu đến thiết

kế hệ thống viba sè dung lượng bé làm giảm đều tín hiệu sóng mang đi quadải tấn số Và fading lựa chọn, tác động đến thiết kế hệ thống viba sè dunglượng cao Các phân loại như trên với điều kiện khoảng hở tuyến phù hợp,

để cho tổn hao tạp âm xạ là không đáng kể, và với sự phản xạ đất phản chiếuđơn được hạn chế, nguyên nhân chủ yếu của fading trên các tuyến viba tầmnhìn thẳng là sự biến đổi bất đồng đều về chỉ số khúc xạ của khí quyển Sựbiến đổi này tạo nên các điều kiện cho nhiều đường tín hiệu tầng đối lưu(nhiều tia) tồn tại

2.3.1.1 Fading phản xạ đất

Phản xạ từ mặt đất làm cho cường độ tín hiệu thu thăng giáng ngẫunhiên vì các điều kiện khí tượng gây ra các biến đổi tham số truyền dẫn Cácđặc tính của fading phản xạ là khác nhau, người ta sử dụng các đặc tính đó

để mô tả fading nhiều tia Đặc biệt các kỹ thuật sử dụng để dự đoán fadingnhiều tia không sử dụng cho fading phản xạ, ở đó xuất hiện độ sâu fadingtương đối nhỏ và tương đối lớn, phụ thuộc vào độ cao của các anten trên mặtphản xạ và các hệ số bề mặt của phản xạ

2.3.1.2 Các kỹ thuật giảm ảnh hưởng của fading nhiều tia bề mặt (fading phản xạ đất)

Thông thường chỉ thu và truyền dẫn phân tập không gian với anten đặtcách nhau theo chiều dọc mới đạt được biện pháp chống lại hữu hiệu đối vớicác tia phản xạ bề mặt, trong khi cách sử dụng một mình phân tập tần số chỉ

có hiệu quả nếu sử dụng phân tập băng tần chéo Điều này đôi khi có thể đạtđược bằng cách tạo các anten có độ cao khác nhau, mét anten ở đầu có vị trícao, còn đầu kia ở vị trí thấp Nếu phương pháp này không thực hiện đượcthì có thể thay đổi độ cao của một anten sao cho điểm phản xạ được chechắn khỏi anten kia Tuy vậy điều này chỉ có thể sử dụng đối với các đườngngắn, còn đối với các đường tương đối dài người ta nhận xét là kỹ thuật này

có thể không đạt do siêu khúc xạ của tia phản xạ qua vật chắn làm mờ sựphản xạ

Đầu ra của mỗi một anten được nối đến một đầu sai động thông qua haiphiđơ được cắt theo một độ dài sao cho các tín hiệu thu trực tiếp được cộngvới nhau trùng pha ở đầu ra của cầu Phải sửa pha để đạt được chỉ tiêu chấtlượng tối ưu, người ta thường sử dụng một bộ dịch pha ở một trong hai dâyphiđơ đó Vì để đến được mỗi một anten, các tia phản xạ phải qua các độ dàiđường đi khác nhau nên các pha của nó cộng không trùng pha

Những cấu trúc thực tế đối với độ chính xác khử tín hiệu phản xạ là:Biến thiên chỉ số khúc xạ của khí quyển do biến đổi của góc 2, sự chuyểnđộng của anten theo gió Biến đổi độ dài trong các phiđơ do thay đổi nhiệt

độ, thay đổi tần số sóng mang so với thiết kế và khó khăn trong việc thi công

và hiệu chỉnh

2.3.2 Fading nhiều tia hoặc fading Rayleigh

Đối với một tuyến được thiết kế tốt, sẽ không lệ thuộc vào Fading nhiều

xạ hoặc các phản xạ bề mặt, truyền sóng nhiều tia là yếu tố chủ yếu trongFading duới 8 GHz Trên tần này các ảnh hưởng của mưa có những tầng lên

để xác định độ dài của tuyến cho phép thông qua các mục tiêu gián đoạn làmviệc của hệ thống Sự phân bố như vậy đặc trưng bởi độ dốc 10 dB/decadevới độ sâu Fading lớn hơn 10 dB trong các chặng tiếp phát bình thường và(2030) dB đối với các chặng khác phát dài (>60km) Đối với các chặng

1

tiếp phát ngắn, sự giảm tiệm cận này bắt đầu đối với các độ sâu Fading chỉvượt vài dB Nếu Fading nhiều tia xuất hiện trong một phần của tháng, trongthời gian còn lại, độ sâu fading có phân bố Ýt nghiêm trọng hơn nhiều, tuântheo phân bổ chuẩn logarit Các sự thăng giáng này như chúng ta đã biết làcác fading nông

Trong các điều kiện truyền lan bình thường với khí quyển dọc tuyếntương đối đồng nhất, chỉ có một đường truyền chủ yếu duy nhất giữa antenphát và anten thu Mức tín hiệu thu được trong các điều kiện này tương đối

ổn định và giá trị của nó (gọi là giá trị không gian tù do) có thể được tínhtheo cách đơn giản, mặc dù có sự lệch chỉ số khúc xạ ngẫu nhiên biến đổinhỏ theo thời gian gây ra sự nhấp nháy nhỏ trong công suất thu được, ngay

cả khi giá trị trung bình giữ không đổi

Trong các hệ thống dung lượng cao có độ rộng băng tần IF lớn hơn nhiều, vìthế các độ tán xạ biên độ trong băng tần có thể đủ để tạo ra gián đoạn thôngtin, điều đó không dễ thấy ngay lập tức khi xem xét Fading nhiều đườngkhông lựa chọn

2.2.3 Fading lựa chọn

Fading lựa chọn chủ yếu ảnh hưởng đến các hệ thống Viba số chuyểntiếp dung lượng trung bình (82Mb/s, 34Mb/s,45Mb/s) và các hệ thống dunglượng cao (98Mb/s,140Mb/s và có thể cao hơn )

Các fading không biểu hiện độ tán xạ kênh để đáp ứng BER đã dự đoán do

độ dự trữ fading Barnett đã chỉ ra rằng các độ sâu fading cường độ trungbình tương ứng với BER  1,2103 nằm trong khoảng 15 đến 40dB với giátrị trung điểm 28dB Các kết quả cũng chỉ ra rằng xác suất tán xạ tìm rađược với một kênh bị fading tăng đáng kể theo độ sâu fading Từ đó có thểkết luận rằng nguồn suy giảm chất lượng chủ yếu là giao thoa giữa các kíhiệu do các hiệu ứng của kênh tán xạ

2.3.4 Các ảnh hưởng của fading nhiều tia

2.3.4.1.Giao thoa giữa các ký hiệu

Khi trong máy thu sử dụng giải điều chế sóng mang, các ảnh hưởngnhiều tia có thể gây ra giảm chất lượng rõ rệt đối với lỗi pha của sóng mang,ảnh hưởng này sẽ được xem xét khi so sánh các kỹ thuật khôi phục sóngmang luân phiên Tương tự như vậy đối với việc khôi phục đồng hồ từ tínhiệu vào máy thu Trong trường hợp này, fading nhiều tia ảnh hưởng đến cácthời điểm lấy mẫu và tạo ra sự khép kín đồ thị hình mắt của luồng thông tinđược khôi phục

2.3.4.2.Sự phân biệt phân cực trực giao trong hệ thống số trùng kênh

Hiệu suất phổ của các hệ thống viba số hiện nay chỉ đạt tới 1/2 so vớicác hệ thống tương tự FDM-FM Để tăng gấp đôi hiệu suất phổ của một hệthống vô tuyến số bằng cách sử dụng phân cực giao nhau; một sóng mang

được truyền theo phân cực ngang, còn sóng mang kia từ máy vô tuyến kháctruyền theo phân cực đứng.

2.3.5 Kỹ thuật để giảm các ảnh hưởng của fading nhiều tia đến gián đoạn thông tin

Các kỹ thuật được sử dụng để chống lại các ảnh hưởng của fadingphẳng và fading lựa chọn nhiều tia là phân tập theo không gian về tần số, cótác dụng để nâng cao chất lượng của tín hiệu thu, và các bộ cân bằng kênh tựthích nghi hiệu chỉnh các biến đổi của tín hiệu thu dù lớn hoặc bé do môitrường truyền dÉn gây ra Phân tập theo không gian cùng với các bộ khửgiao thoa phân cực giao nhau, cũng giúp để nâng cao XPD trong các khoảngthời gian có fading lựa chọn

2.3.5.1 Phân tập theo không gian

Trong các hệ thống thông tin tầm nhìn thẳng trong thời gian fadingnhiều tia các tín hiệu thu được bằng hai anten cách nhau theo trục đứng rất

Ýt khi bị fading như nhau đồng thời khi có fading sâu Khả năng cải thiện domột cặp anten như vậy được xác định bằng độ lợi phân tập Ios, là tỷ số phầntrăm thời gian đối với tín hiệu có mức độ fading đã cho bị vượt quá đối vớimột kênh đơn

Ios = 100(s/9)2.(f/4).ar2[10-4+F

m/10]/(d/10) (2.8 )Trong đó, s: khoảng cách từ tâm này đến tâm kia của anten tinh bằng m f: tần số sóng mang, GHz

ar: hệ số khuếch đại điện áp tương đối của anten thứ cấp so vớianten chính =10(A

d+Am) /20 , ở đây Ad là hệ số khuếch đại công suất của antenphân tập tính bằng dBi

Hệ số cải thiện phân tập tần số có thể tính theo:

Iof = 0,8(1/fd) (f/f ).10F/10 (2.9 )

Trong đó, f là tần số trung tâm của băng tần, GHz

d là độ dài của đường truyền, km

(f/f ) là khoảng cách tần số tương đối biểu thị bằng 

F là độ sâu fading (dB )

Để có hệ số cải thiện, khi sử dụng trong hệ thống số, thì hệ thốngchuyển mạch cần phải hoạt động theo phương thức không trùng hợp, saocho không xảy ra việc giảm đáng kể kênh thông tin Thời gian thích hợpđược coi là phù hợp với thời gian chuyển mạch là 10ms

2.3.5.3 Cân bằng tự thích nghi

Đối với các hệ thống số, việc xử lý tín hiệu miền thời gian có thể là loạitốt hơn trong 2 loại kỹ thuật cân bằng, vì nó xử lý trực tiếp với giao thoagiữa các ký hiệu Thông tin điều khiển có thể lấy ra căn cứ vào sự tươngquan giao thoa mà nó xuất hiện tại các thời điểm quyết định với các ký hiệulân cận khác nhau tạo ra nã Sau đó, thông tin điều khiển này được sử dụng

để điều khiển các mạng đường dây trễ và do đó tạo ra tín hiệu thích hợp đểkhử giao thoa

2.4 Tiêu hao do mưa

Tiêu hao do mưa và fading nhiều tia là các ảnh hưởng truyền lan chủyếu nhất đối với các tuyến vô tuyến tầm nhìn thẳng trên mặt đất làm việc ởcác tần số trong dải tần GHz, vì chúng quyết định các biến đổi tổn haotruyền dẫn và do đó quyết định khoảng cách lặp cùng với toàn bộ giá thànhcủa một hệ thống vô tuyến chuyển tiếp

Fading nhiều tia tăng lên vì độ dài của đường truyền tăng, nhưng nó khôngphụ thuộc nhiều vào tần số, tuy nhiên, tiêu hao do mưa tăng lên khi tần sốtăng, và biến thiên không nhiều theo độ dài của đường Việc phân biệt giữa

sự xuất hiện fading nhiều tia và fading mưa không khó khăn lắm, vì fadingnhiều tia và fading mưa không xảy ra đồng thời Do đó có thể xác định thờigian gián đoạn dự kiến đối với một tuyến trong đó dự kiến xuất hiện cả haiảnh hưởng Đối với các đường truyền dài và tần số thấp, fading nhiều tia làchủ yếu, trái lại đối với các đường truyền ngắn, với các tần số hoạt độngtương đối cao, tiêu hao do mưa là chủ yếu

2.5 Các kỹ thuật để giảm các ảnh hưởng của tiêu hao do mưa

Việc sử dụng phân tập không gian, phân tập tần số, các bộ phận cânbằng tự thích nghi và rút ngắn độ dài đường truyền không làm thế nào đểgiảm được các ảnh hưởng của fading do mưa Do đó, cách hữu hiệu để giảmcác ảnh hưởng do mưa là giảm tần số hoặc tránh khỏi đường của nó Khibiến đổi phân cực từ ngang sang đứng hoặc giảm độ dài của chặng tiếp phát

có thể làm giảm nhẹ đi phần nào Độ giảm tiêu hao này có thể được xácđịnh:

Chương III: Kỹ thuật điều chế số và giải

+ Khoá biên độ (ASK)

+ Khoá pha (PSK)

+ Khoá tần số (FSK)

Các dạng điều chế khác hay được dùng trong truyền dẫn viba số là tổhợp

PAM và PSK và gọi là khoá pha biên độ (APK)

3.2 Điều chế khoá dịch biên độ ASK (Amplititude Shift Keying)

Điều chế ASK là làm biến đổi biên độ của tín hiệu sóng mang theo giátrị dòng số đưa vào

Như vậy tớn hiệu số sau khi điều chế cú phổ rất rộng, vậy muốn truyền núđược vào kờnh thụng tin tương tự thỡ cần phải hạn chế bớt băng tần, và cầnhạn chế băng tần đế dải tần số nào để tớn hiệu khụng bị mộo.

3.2.2 ASK khụng kết hợp

Tỏch súng đường bao thực hiện đơn giản hơn tỏch súng kết hợp vỡkhụng yờu cầu sự kết hợp pha tớn hiệu trong quỏ trỡnh tỏch súng Bộ tỏchsúng đường bao đơn giản được dựng tiếp sau cỏc bộ khuếch đại IF, hoặc ở

6fo

2fo

Hình vẽ: dải phổ của tín hiệu ASK

Hình 1.7 - Sơ đồ khối điều chế và giải điều chế ASK

những chỗ không có tầng chuyển đổi, sau bộ lọc băng vào RF Do đó sơ đồ

bộ giải điều chế không kết hợp ASK:

3.3 Điều chế khoá dịch tần số FSK (Frequency Shift Keying )

Điều tần là làm cho tần số của tín hiệu thay đổi theo giá trị bit vào.Hình vẽ:

Từ hình vẽ trên ta có thể thấy tín hiệu FSK như là tổng của hai tínhiệu điều chế ASK cho các bit 0 và các bit 1

Do đó phổ của tín hiệu được vẽ như sau:

n(t)

Ra

6f0

fs

2f0

2f0

f

1-3f

2-3f0

f

1+3f

1-f0

f

2-f

2+f0

f2

H×nh 1.10 - Phæ cña tÝn hiÖu FSK

Vậy ta cú sơ đồ khối điều chế FSK

Trong sơ đồ khối điều chế FSK thường dựng mạch dao động điều khiểnbằng điện ỏp VCO (Voltage Control Osilator) Mỗi tần số phỏt ra ứng vớimột mức điện ỏp (mức 0 hoặc mức 1).Mạch dải điều chế thường là bộ daođộng cộng hưởng ở hai tần số

3.4 Điều pha số PSK (: Phase Shift Keying)

Kỹ thuật điều chế pha là làm cho gúc pha của súng mang biến đổi theotớn hiệu số đưa vào

Xột về phổ thỡ phổ tớn hiệu điều chế pha tương tự như phổ tớn hiệu điều chếASK

Lọc thông dải

Lọc

thông dải

Giải điều chế Khôi phục

Hình 1.11-Sơ đồ khối điều chế và giải điều chế ASK

t

f

psk

tS(t) 1 0 1 1 0 1

Hình 1.12 - Tín hiệu PSK-2P

3.4.1 Khoá dịch pha nhị phân (BPSK)

TÝn hiệu BPSK được biểu diễn bởi:

S(t) = Accos[ct + Dpm(t) ]

Trong đó, m(t) là một tín hiệu dữ liệu băng cơ sở cực

Để tách sóng BPSK, phải sử dụng tách sóng đồng bộ, như hình vẽ:

Vì không có số hạng sóng mang rời rạc trong tín hiệu BPSK nên có thể

sử dụng một PLL để lấy ra chuẩn sóng mang chỉ khi một sóng mang chủmức thấp được phát đi cùng với tín hiệu BPSK này Nếu không thì có thể sửdụng một vòng lặp Costas hoặc một vòng lặp cầu phương để tổng hợp chuẩnsóng mang từ tín hiệu DSB-SC này (tức là BPSK) cung cấp cho tách sóngtổng hợp Tuy nhiên, sự nhập nhằng pha 1800 phải được giải quyết.Vấn đềnày có thể giải quyết được bằng cách sử dụng mã hoá vi phân tại đầu vàomáy phát và giải mã vi phân tại đầu ra máy thu

Để có tách sóng BPSK tối ưu (tức là xác suất lỗi thấp trong trường hợp cótạp âm trắng ký sinh – AWGN) thì bộ lọc thông thấp được thay bằng một bộlọc tích hợp

3.4.2 PSK kết hợp (CPSK):

Bé läc th«ng thÊp

Cos(

ct)H×nh 1.13 - T¸ch sãng BPSK

vµo

Hỡnh 1.14 là sơ đồ khối bộ điều chế Tớn hiệu từ S(t) đi vào cỏc mạchkhụi phục súng mang, lấy ra tớn hiệu dao động nội cựng pha với tớn hiệuđến

3.4.3 PSK vi sai kết hợp (DPSK)

Hỡnh 13 là sơ đồ khối mỏy thu trong giải điều chế DPSK Trong hệthụng này, mỏy phỏt dịch pha súng mang 180so với pha trong khoảng tớnhiệu trước đú, khi số nhị phõn 1 đó được phỏt đi Mỏy thu giải điều chế tintức nhị phõn bằng cỏch so sỏnh pha của tớn hiệu thu với pha trước đú trongkhoảng trước

định

Trễ T

Đồng bộ

(b )

Lấy mẫun(t)

Hình 1.15 – a) Bộ điều chế DPSK ; b) Bộ giải điều chế DPSK

Ưu điểm của hệ thống này là giải mã sóng mang đã điều chế mà khôngcần tín hiệu dao động nội kết hợp Vì vậy sơ đồ điều chế PSK vi sai kết hợp

có thể xem như một loại không kết hợp của sơ đồ PSK kết hợp

Bảng mã hoá vi sai

Trước khi chuỗi vi sai b(t) xuất hiện ở đầu vào bộ dịch mức, mức vàogiữ mức điện áp cố định, phù hợp với một trạng thái logic nhị phân

Lý do tại sao pha phát đi dịch 0 khi 1 được phát đi thay vì dịch 180, là để

đề phòng một sóng mang không chứa dịch pha và có phổ tương đối hẹp xảy

ra, nên chuỗi dài “0” được gửi đi

Phương pháp khôi phục tín hiệu nhị phân của một sóng mang DPSKminh hoạ ở hình 5b Tín hiệu vào s(t) cộng với tạp âm n(t), trước hết đượclọc để hạn chế công suất tạp âm, sau đó đi qua nhân hoặc bộ tương quan, ở

đó có nó được nhân với số đảo bit trễ của tín hiệu vào Tín hiệu ra của bộnhân, đi qua bộ tích phân hay bộ lọc thông thấp để tách ra hai tần số mang từdạng sóng tín hiệu, và tiếp đến đi vào mạch quyết định, trong đó nó so sánhvới điện áp “không” Những ưu điểm của hệ thống DPSK đối với PSK làmạch điện không phức tạp để tạo nên sóng mang nội ở máy thu Tạp âmxuất hiện trong so sánh pha trong quá trình truyền dẫn có xu hướng bị khử

bỏ, nhưng vì việc xác định bit trong mạch quyết định có thể dựa vào tín hiệuthu được trong hai khoảng liên tiếp nhau, tạp âm trong khoảng một bit có thểgây ra lỗi đối với các yếu tố xác định hai bit

Như vậy, có một yếu tố tăng lỗi, trong đó các bit lỗi có khuynh hướng xuấthiện từng đôi Tỷ lệ của DPSK do đó sẽ lớn hơn PSK một hoặc hai dB vớicùng một tỷ số sóng mang trên tạp âm (C/N )

3.4.4 PSK M trạng thái

Chuçi vµo b(t) 1 0 1 0 1 1 0 1 1 0

Chuçi m· ho¸ vi sai b(t) 0 1 1 0 0 1 0 0 1 0

Pha ph¸t ®i  0 0   0   0 

Phương thức điều chế này là một trong những phương thức thông dụngnhất trong truyền dẫn viba số Cũng như trong các hệ thống băng gốc PAM,

sơ đồ tín hiệu M trạng thái được sử dụng để truyền dẫn M tín hiệu số riêngbiệt qua một kênh hạn chế đơn biên, bằng cách thay đổi pha sóng mang theo

M bậc gián đoạn Ưu việt của điều chế sóng mang máy phát với M tín hiệu

số khác biệt có tốc độ bit thấp hơn là độ rộng băng vẫn giữ nguyên

Việc giảm độ rộng băng của hệ PSK M trạng thái cho phép tốc độ bit nhịphân cao hơn vào máy phát, được dẫn vào hệ thống điều chế PSK 2 trạngthái qua dải thông đủ thoả mãn đối với tốc độ bit tín hiệu nhị vào duy nhất.Giới hạn băng tần của một hệ thống vô tuyến là một vấn đề quan trọng, vìphổ vô tuyến là một tài nguyên có hạn, cần phải được sử dụng có hiệu quả

để thoả mãn các nhu cầu tăng lên về dung lượng truyền dẫn.Việc giới hạnbăng tần của tín hiệu số thường xảy ra cả ở máy phát và máy thu, và các bộlọc phải được thiết kế để có xung tín hiệu nằm trong giới hạn băng tần đãđịnh và giảm được công suất tín hiệu ngoài băng Chức năng lọc hỗn hợpgiữa máy phát và máy thu cũng được thiết kế để chặn tạp âm kênh lân cận,ảnh hưởng nhỏ nhất và để tách sóng tối ưu ở máy thu

Việc sắp xếp các khối m bit tín hiệu vào đối với M trạng thái điều chếkhác nhau hay các trạng thái pha lân cận nhau khác một số nhị phân của mã

M bit đã mã hoá Sự thay đổi chỉ một bit ở thời điểm giữa các trạng thái pha

kế nhau trong quá trình giải điều chế, ngăn các diễn biến logic xảy ra và đảmbảo là hầu như các lỗi xảy ra (đó là việc lựa chọn lỗi của trạng thái pha lâncận) chỉ tạo ra mét bit đơn chứ không phải là một lỗi đa bit Hình 1.15 minhhoạ bộ điều chế QPSK và bộ giải điều chế kết hợp

Luồng bit nhị phân đi vào bộ chuyển đổi nối tiếp – song song Hai luồngbit nhị phân đi ra có tốc độ bit bằng một nửa Một luồng bit đi vào bộ điềuchế cân bằng, một luồng trực tiếp từ bộ dao động sóng mang, và luồng kia điqua bộ dịch pha 90 Tín hiệu của bộ điều chế gồm có các tín hiệu, ta gọi là I(cùng pha ) và Q (trực pha) và sóng mang song biên bị nén (do điều chế cânbằng) Vì các tín hiệu nhị phân đi vào từng bộ điều chế đều làm cho sóngmang thay đổi pha 0 và 180, nên trong đường cầu phương nếu thay đổi pha90 có nghĩa là các độ dịch pha sóng mang nằm giữa 90 và 270 Do đó tổngtuyến tính của những tín hiệu trực giao sẽ tạo ra những tín hiệu 4-PSK hayQPSK đi vào máy phát qua bộ lọc thông dải để tạo dạng phổ Mã hoá cáctrạng thái pha phụ thuộc trực tiếp vào chuỗi nhị phân đầu vào đưa đến cácmạch điều chế máy phát Trong máy thu, sự khác nhau chủ yếu là ngược lạivới mạch máy phát, đó là mạch khôi phục sóng mang đến để sao cho việcgiải điều chế và các quá trình tách sóng có thể đạt được

3.4.4.1 Mã hoá vi sai băng gốc (DE-PSK)

Hình 6 là sơ đồ khối của bộ điều chế và giải điều chế của hệ thốngQPSK.Vì điều pha M trạng thái có ý nghĩa là chuyển sóng mang thành mộttrong số các trạng thái pha rời rạc dưới sự điều khiển của luồng số liệu, nócần phải có pha chuẩn được truyền đi để tách được những trạng thái pha này

ở đầu thu Để thoả mãn nững yêu cầu đối với pha chuẩn không có phát 0,hai bit phát đi (hoặc một khối gồm hai bit nhị phân) được cải biến bằng mộtlượng giá trị tuỳ theo quan hệ của nó với hai bit trước nó Điều này thườngđạt được bằng cách sử dụng “cộng mođun 4”, trong đó hai bit đến được cộngthêm tổng số các bit trước đó Sau đó kết quả tín hiệu ra bộ cộng dùng điềukhiển bộ điều pha mã nhị phân

Do đó, sơ đồ điều chế pha số thường yêu cầu tách sóng kết hợp Để giữđồng bộ đúng , tín hiệu khoá pha và tín hiệu chuẩn phải gắn liền với nhau vềtần số và thời gian để sao cho những biến động dọc đường truyền tác độnglên cả hai như nhau.Có 4 phương thức PSK cơ bản, trong đó tất cả cácphương thức đều có thể được xét trong hệ thống PSK M trạng thái

Phương thức thứ nhất gồm PSK 2 trạng thái hay BPSK, và PSK cầuphương (QPSK)

Phương thức thứ hai là mã hoá vi sai PSK (DE-PSK)

Phương thức thứ ba là vi sai PSK (DPSK), trong đó âm dẫn đáp ứng cho

cả tín hiệu và chuẩn

Phương thức thứ tư là PSK âm lân cận (AT-PSK), đó là một hệ thốngtrong đó một tone chuẩn được phát ở tần số kề bên đồng thời với âm khoá

ở máy thu, pha chuẩn được hiệu chỉnh để bù vào sự lệch tần số giữa chuẩn

và âm khoá Chuẩn pha để tách đồng bộ nhận được ở đầu ra của bộ lọc mứchay là mạch vòng theo dõi mức khoá pha Có nhiều phương pháp khác nhau

đã được nghiên cứu, nhưng chủ yếu là những biến thể hoặc tổ hợp của bốnloại cơ bản kể trên Loại PSK đánh giá trực tiếp mức quyết định (DDM-PSK) là một hệ thống cấu trúc lại âm chuẩn bằng cách đồng bé pha trongnhững khoảng tiếp theo dựa trên mức quyết định đã xác nhận.Hệ DDM-PSK

có thể xem như suy rộng từ DPSK, trong đó dùng nhiều khoảng thời gianhơn khoảng ngay trước đó Một hệ thống khác có tỷ lệ lỗi nhỏ hơn cả PT-ASK và DPSK là hệ thống “mạch vòng bám cầu phương”

3.4.4.2 Xác suất lỗi P e đối với các hệ thống PSK kết hợp M - trạng thái

Đối với QPSK, có bốn điểm tín hiệu có thể được phân chia thành 4 miền

có khoảng cách bằng nhau đối với 4 tín hiệu so,s1, ,s3 Lúc này, hoạt độngcủa mạch như sau: Tín hiệu thu được đi vào bộ lọc băng thông dùng để hạnchế tạp âm ngoài băng và tạp âm bất kỳ từ kênh lân cận Bộ rẽ công suất rẽtín hiệu đã điều chế có giới hạn băng theo đường truyền I và Q Mạch khôiphục sóng mang lấy từ tín hiệu vào một tín hiệu định thời đã được khoá đốivới tín hiệu đến Sau đó, sóng mang đã hồi phục rẽ ra hai đường truyền

Trong một đường truyền, sóng mang nối trực tiếp vào một trong hai bộ trộncân bằng để giải điều chế ra tín hiệu I, và trong đường truyền kia, sóng mangđược dịch pha 90 trước khi đi vào bộ trộn thứ hai để giải điều chế ra tín hiệu

Q Tín hiệu đồng bộ lấy từ tín hiệu đến dùng để cung cấp những thời điểmmẫu đúng để tách các trạng thái logic trong tín hiệu băng gốc Do đườngtruyền dẫn và những nguyên nhân khác, sóng mang đã khôi phục này có thể

có cả rung pha, ảnh hưởng đến những thời điểm mẫu tối ưu và do đó làmtăng tỷ số lỗi bit

CHƯƠNG IV: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TUYẾN

4.1 Các tính toán đường truyền

4.1.1 Mục đích

Nhằm xác định tất cả các tổn hao và các tăng Ých trong một hệ thống và

từ đó xác định các độ dự trữ fading, các xác suất vượt độ dự trữ fading, xácsuất gián đoạn thông tin, các yêu cầu phân tập và các loại anten cũng như độcao của các anten

4.1.2 Các tham số sử dụng trong tính toán đường truyền

* Giả sử rằng các điều kiện sau đây được xác định trước lúc tính toán

- Các tần số hoạt động

- Đo đạc hiện trường

- Các vị trí của các trạm đầu cuối

- Các tần số:Tần số phát chỉ được cho đối với mỗi một vị trí, vì tần số thu

ở trạm (A) sẽ là tần số phát của trạm (B) và ngược lại

- Sự phân cực: dùng cho chặng tiếp phát phải được vạch rõ

- Dung lượng của kênh: dùng cho tuyến được biểu thị bằng Mb/s

- Loại điều chế của thiết bị vô tuyến: dùng cho thiết bị được đặt cả ở 2 vịtrí

- Chuẩn bản đồ của sở địa chính hoặc chuẩn lưới quốc gia

- Độ nâng của vị trí: độ nâng của mặt đất trên mức nước biển trung bình(amsl) đối với mỗi vị trí

- Vĩ độ và kinh độ: Mỗi một vị trí tính toán các góc phương vị để điềuchỉnh anten

- Độ dài đường truyền: Khoảng cách từ A đến B (km)

- Độ cao anten: để tính các tổn hao của phiđơ

- Độ cao của anten phân tập: Nếu sử dụng phân tập theo không gian, thì độcao của anten ra phân tập trên mức đất (agl) bao gồm cho cả 2 vị trí

* Các tổn hao:

- Tổn hao đường truyền không gian tù do d : có hai cách tính

+ cách 1: tính theo công thức thực nghiệm:

- Loại phiđơ: Thường cho trong các bản tham số kỹ thuật

Ví dụ: Loại đồng trục rỗng, cách điện nhựa xốp,

Ký hiệu: LDF 5 – 50A (7/8”) trở kháng 50

Độ dài phiđơ (Lcáp): Thường bằng (1,2  1,5) độ cao anten

d