Thiết kế tuyến vi ba số từ xã tây thành đến thị trấn yên thành luận văn tốt nghiệp đại học

TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH KHOA ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Đề tài: THIẾT KẾ TUYẾN VI BA SỐ TỪ XÃ TÂY THÀNH ĐẾN THỊ TRẤN YÊN THÀNH Giảng viên hướng dẫn Sinh viên thực Lớp : ThS Cao Thành Nghĩa : Nguyễn Sỹ Hùng : 48K-ĐTVT Nghệ An 1/2012 MỤC LỤC Trang CHƯƠNG Hình1.7 Sơ đồ nguyên lý giải điều chế tín hiệu 2-PSK………………… 21 11 Hình 1.8 Sơ đồ nguyên lý điều chế tín hiệu QPSK…………… 22 11 Hình 1.9 Tín hiệu 4PSK…………… ……………………………… 23 11 Hình 1.12 Sơ đồ nguyên lý điều chế tín hiệu 8-PSK……………… 25 11 Hình 1.13 Biểu đồ vector 8-PSK 25 11 Hình 1.14 Sơ đồ nguyên lý giải điều chế tín hiệu 8-PSK……………… .26 11 Hình 1.15 Sơ đồ nguyên lý điều chế tín hiệu M-QAM…………… … .28 11 Hình 1.17 Biểu đồ không gian tín hiệu QAM nhiều trạng thái………… 29 11 Hình 1.19 Sơ đồ nguyên lý giải điều chế M-QAM………… ……… .30 11 Hình 1.20 Dạng sóng HDB3…… .………………………… 33 11 HDB3: High Density Binary with maximum of consecutive Zeros 13 CMI: Coded Mark Inversion 13 Chương .14 1.7.1 Điều chế số 20 Điều chế số phương thức điều chế tín hiệu số mà hay nhiều thông số sóng mang thay đổi theo sóng điều chế Hay nói cách khác, trình gắn tin tức (sóng điều chế) vào dao động cao tần (sóng mang) nhờ biến đổi hay nhiều thông số dao động cao tần theo tin tức Thông qua trình điều chế số, tin tức vùng tần số thấp chuyển lên vùng tần số cao để truyền xa 20 Giả sử có sóng mang hình sin sau: 21 Tuỳ theo tham số sử dụng để mang tin: biên độ A, tần số fo, pha ϕ(t) hay tổ hợp chúng mà ta có kiểu điều chế khác nhau: 22 1.7.2 Các phương thức điều chế giải điều chế 22 PSK phương thức điều chế mà pha tín hiệu sóng mang cao tần biến đổi theo tín hiệu băng tần gốc 23 Giả sử tín hiệu sóng mang biểu diễn: 23 23 Biểu thức tín hiệu băng gốc: s(t) tín hiệu dạng nhị phân (0,1) dãy NRZ (Non-Return Zero) 23 Khi đó, tín hiệu điều pha PSK có dạng: 23 Vậy, tín hiệu điều pha tổng hai tín hiệu điều biên vuông góc 23 1.7.2.2 Điều chế pha mức BPSK 23 Từ biểu thức (1.2), với n = 2, ∆φ = π ta có kiểu điều chế 2-PSK hay gọi PSK nhị phân BPSK Tín hiệu 2-PSK có dạng: 23 Điều chế 23 Tín hiệu băng gốc s(t) xung NRZ lưỡng cực sơ đồ điều chế sử dụng hai pha lệch 180o gọi PSK nhị phân (BPSK) .23 Giải điều chế 24 Tín hiệu 2-PSK tổng hợp với sóng mang chuẩn thông qua lọc thông thấp để loại bỏ thành phần hài bậc cao cho ta thu tín hiệu ban đầu .24 Pha tín hiệu sóng mang chuẩn với pha tín hiệu thu nhận được, nên tín hiệu thu là: 24 tín hiệu chuẩn là: tín hiệu giải điều chế là: s(t) 24 25 Hình 1.7 Sơ đồ nguyên lý giải điều chế tín hiệu 2-PSK .25 1.7.2.3 Điều chế pha trạng thái QPSK .25 Từ biểu thức (1.2), với n = 4, ∆φ = π/2 ta có kiểu điều chế 4-PSK hay PSK cầu phương (QPSK) Tín hiệu 4-PSK có dạng: .25 Tín hiệu băng gốc s(t) xung lưỡng cực nhận giá trị .25 Điều chế 25 Sơ đồ nguyên lý điều chế 4-PSK sử dụng pha lệch 90o, gọi 4-PSK hay PSK cầu phương (QPSK) 25 25 Hình 1.8 Sơ đồ nguyên lý điều chế tín hiệu QPSK 26 Tín hiệu băng gốc đưa vào biến đổi nối tiếp thành song song, đầu hai luồng số liệu có tốc độ bit giảm nửa, đồng thời biến đổi tín hiệu đơn cực thành tín hiệu ±1 Hai sóng mang đưa tới hai trộn làm lệch pha 90o Tổng hợp tín hiệu đầu trộn ta tín hiệu 4-PSK Tín hiệu trộn: 26 26 26 với a(t) = 1, b(t) = 1 26 Tín hiệu 4-PSK là: (1.7) 26 Giải điều chế 26 Giả sử tín hiệu thu: 26 (1.8) 26 Với ϕ(t) = nπ/2; n = 0,1,2,3 Và a(t) = ±1, b(t) = ±1 .27 Hai tín hiệu chuẩn vào trộn: .27 Tín hiệu sau qua lọc: 27 1.7.2.4 Điều chế pha trạng thái 8-PSK .27 Từ biểu thức (1.2), với n = 8, φ = /4 ta có sóng điều chế 8-PSK Tín hiệu 8-PSK có dạng: 27 (1.9) 27 Tín hiệu băng gốc s(t) nhận giá trị .27 27 Điều chế 27 Bộ điều chế 8-PSK kết hợp tín hiệu điều chế 4-PSK .27 Sóng mang điều chế cos sai pha 45o Một mã hoá biến đổi tín hiệu tạo từ tín hiệu băng gốc s(t) sau qua SPC thành tín hiệu điều chế 28 Tổng hợp tín hiệu hai điều chế 4-PSK ta tín hiệu 8-PSK.28 28 Biểu đồ vector điều chế pha trạng thái 8-PSK .28 Hình 1.13 Biểu đồ vector 8-PSK 28 Giải điều chế 28 Giả sử tín hiệu thu là: 28 Với (t) = nπ/2; n = 0,1,2, ,7 29 Tín hiệu chuẩn vào trộn: 29 Tín hiệu giải điều chế sau qua lọc thông thấp 29 (1.10.a) 29 (1.10.b) 29 (1.10.c) 29 Sau lọc thông thấp so sánh nhằm xác định tín hiệu nhị phân Các mạch logic tạo tín hiệu nhị phân từ đường vào xử lý logic thích hợp 30 Nhận xét: .30 1.7.2.5 Điều chế biên độ cầu phương QAM 30 Điều chế biên độ cầu phương QAM phương pháp điều chế kết hợp điều chế biên độ ASK điều chế pha PSK Trong phương thức điều chế này, ta thực điều chế biên độ nhiều mức sóng mang mà sóng mang dịch pha góc 90o Tín hiệu tổng sóng mang có dạng vừa điều biên vừa điều pha: 30 Tín hiệu s(t) tổng thành phần ss(t) sc(t) biểu diễn sau: 30 (1.11) 30 Nhờ có biên độ thay đổi mà trạng thái pha sóng mang cách xa nhau, khả mắc lỗi giảm, ưu điểm QAM .30 Điều chế 30 Bộ chuyển đổi SPC chuyển đổi tín hiệu điều chế vào thành m chuỗi tín hiệu nhị phân Bộ biến đổi 2/L có chức chuyển đổi chuỗi nhị phân thành chuỗi tín hiệu có mức Ta có mối quan hệ m L mức sau: m =log2L 31 Ví dụ với L = m = M = 16, ta có điều chế 16-QAM, với L = m =3 M = 64, ta có điều chế 64-QAM .31 31 Hình 1.17 Biểu đồ không gian tín hiệu QAM nhiều trạng thái 32 32 Giải điều chế 32 Tín hiệu M-QAM vào: 32 Tín hiệu chuẩn: 33 Sau loại bỏ thành phần hài bậc cao lọc thông thấp ta có: .33 33 Hình 1.19 Sơ đồ nguyên lý giải điều chế M-QAM 33 Biên độ tín hiệu giải điều chế có L = mức, M số trạng thái tín hiệu Tín hiệu L mức biến đổi biến đổi ADC thành n/2 tín hiệu mức, L = 2n/2 M = L2 Với 16-QAM n = 4, L = với 64QAM n = 6, L = Từ n tín hiệu này, biến đổi PSC tạo nên tín hiệu giải điều chế 33 1.8.1 Mã HDBN 35 Mã HDBN mã lưỡng cực mật độ cao có cực đại N số 0, loại mã cải tiến mã AMI thực việc thay N+1 số liên tiếp N+1 xung nhịp chứa xung phạm luật V xung phạm luật bit thứ N+1 mã số liên tục .35 Với loại mã HDBN dạng HDB3 thường sử dụng hệ thống truyền đẫn thông tin vi ba số 35 1.8.2 Mã HDB3 35 Mã HDB3 mã lưỡng cực mật độ cao có cực đại số liên tiếp 35 Quy tắc mã hoá: .35 36 36 Hình 1.20 Dạng sóng HDB3 36 Mã thông dụng ITU-T khuyến nghị sử dụng tốc độ bit 2,048Mbps; 8,448Mbps; 34,368Mbps theo tiêu chuẩn châu Âu (khuyến nghị G-703) 36 1.8.3 Mã CMI (Coded Mark Inversion) .36 Nó mã NRZ hai mức bit nhị phân mã hóa hai mức tương ứng, mức chiếm khoảng thời gian đơn vị T/2 Trong bít mã hóa sau: .36 Bít mã hóa hai mức biên độ A1 A2 mức chiếm thời gian T, mức luân phiên thay đổi theo bít Đối với bít có chuyển tiếp dương điểm thời gian bít, bít có chuyển tiếp dương điểm đầu khoảng thời gian đơn vị bít 36 Ba tiêu chủ yếu để đánh giá chất lượng tuyến là: .70 - Độ không sử dụng đường cho phép (đối với đường trục): 70 Pucf = 0,06L/600 % với L ngungthu And z > ngungthu2 Then lblThongbao.Text = "TUYẾN HOẠT ĐỘNG TỐT" Else lblThongbao.Text = "TUYẾN KHÔNG HOẠT ĐỘNG" End If End If End Sub End Class 1.3 Chương trình thiết kế theo chất lượng tuyến 87 Imports System.Math Public Class Form3 Private Sub Label4_Click(sender As System.Object, e As System.EventArgs) Handles Label4.Click End Sub Private Sub Button1_Click(sender As System.Object, e As System.EventArgs) Handles Button1.Click Form2.Show() Me.Dispose(False) End Sub Private Sub btnKetqua_Click(sender As System.Object, e As System.EventArgs) Handles btnKetqua.Click If txtTanso.Text = "" Or txtKhoangcach.Text = "" Or txtBer106.Text = "" Or txtNT103.Text = "" Or txtCongsuat.Text = "" Then MsgBox("Mới nhập tất thông số!", MsgBoxStyle.OkOnly) Else Dim congsuat As Double = Double.Parse(txtCongsuat.Text) Dim khoangcach As Double = Double.Parse(txtKhoangcach.Text) Dim tanso As Double = Double.Parse(txtTanso.Text) Dim ngungthu103 As Double = Double.Parse(txtNT103.Text) Dim ngungthu106 As Double = Double.Parse(txtBer106.Text) Dim temp, temp2 As Double Dim P As Double Dim x, y, z, i, j As Double Dim khanang As Double txtPD103.Text = congsuat - (-91) txtPD106.Text = congsuat - (-87) temp = Double.Parse(txtPD103.Text) temp2 = Double.Parse(txtPD106.Text) 88 P = 1.4 * Pow(10, -8) * tanso * Pow(khoangcach, 3.5) txtPDT.Text = P txtSXBer103.Text = Pow(10, -(temp / 10)) txtXSBer106.Text = Pow(10, -(temp2 / 10)) txtTGPD103.Text = 10.3 * Pow(tanso, -0.5) * khoangcach * Pow(10, -((0.5 * temp) / 10)) txtTGPD106.Text = 10.3 * Pow(tanso, -0.5) * khoangcach * Pow(10, -((-0.5 * temp2) / 10)) x = Double.Parse(txtTGPD103.Text) y = Double.Parse(txtTGPD106.Text) txtXSPD10.Text = 0.225 * Log(10 / x) txtXSPD60.Text = 0.043 * Log(10 / y) i = Double.Parse(txtSXBer103.Text) j = Double.Parse(txtXSBer106.Text) txtXacSber103.Text = P * i txtXacSBer106.Text = P * j txtXSber10660.Text = P * j * 0.1 txtkhongSD.Text = P * i * 0.8 z = Double.Parse(txtkhongSD.Text) txtKhanang.Text = 100 * (1 - z) khanang = Double.Parse(txtKhanang.Text) If khanang > 50 Then lblThongbao.Text = "TUYẾT CHẤT LƯỢNG HOẠT ĐỘNG TỐT" Else lblThongbao.Text = "TUYẾN CHẤT LƯỢNG HOẠT ĐỘNG KHÔNG TỐT" End If End If 89 End Sub Private Sub Button2_Click(sender As System.Object, e As System.EventArgs) Handles Button2.Click Me.Close() End Sub Private Sub Button3_Click(sender As System.Object, e As System.EventArgs) Handles Button3.Click txtBer106.Text = "" txtCongsuat.Text = "" txtKhanang.Text = "" txtKhoangcach.Text = "" txtkhongSD.Text = "" txtNT103.Text = "" txtPD103.Text = "" txtPD106.Text = "" txtPDT.Text = "" txtSXBer103.Text = "" txtTanso.Text = "" txtTGPD103.Text = "" txtTGPD106.Text = "" txtXacSber103.Text = "" txtXacSBer106.Text = "" txtXSBer106.Text = "" txtXSber10660.Text = "" txtXSPD10.Text = "" txtXSPD60.Text = "" End Sub End Class 90 91 [...]... quát về hệ thống vi ba số( khái niệm, mô hình, các mạng vi ba số hiện nay) bên cạnh đó chương này em cũng trình bày các phương thức điều chế số thông dụng hiện nay(phương thức điều chế PSK-M mức,QAM) và các mã truyền dẫn được sử dụng trong hệ thống thông tin vi ba số 1.1 Khái niệm hệ thống vi ba số Vi ba có nghĩa là sóng điện từ có bước sóng cực ngắn Hệ thống vi ba số sử dụng sóng vô tuyến và biến đổi... đưa vào nước ta Đến năm 1990 thì hệ thống thiết bị vi ba số, vi ba nhiều kênh đã thay thế hoàn toàn hệ thống RVG-950 1.3 Mô hình hệ thống viba số Một hệ thống vi ba số bao gồm một loạt các khối xử lý tín hiệu Chức năng của các khối như sau: • Khối ADC: biến đổi tín hiệu tương tự thành tín hiệu số; • Bộ ghép số: tập hợp các tín hiệu số từ các nguồn khác nhau thành tín hiệu băng tần gốc; • Máy phát: xử... hiệu đến các trạm ngoại vi Từ đây, thông tin sẽ được truyễn đến các thuê bao Thiết bị vi ba trạm ngoại vi có thể đặt ngoài trời, trên cột v.v mỗi trạm ngoại vi có thể được lắp đặt thiết bị cho nhiều trung kế Khi mật độ cao có thể bổ 19 sung thêm thiết bị, được thiết kế để hoạt động trong các băng tần 1,5GHz – 1,8GHz và 2,4GHz sử dụng một sóng mang cho hệ thống hoàn chỉnh Hình 1.3 Hệ thống vi ba số điểm... bộ phận của mạng trung kế quốc gia hoặc trung kế riêng, hoặc là nối các tuyến nhánh xuất phát từ trung tâm thu thập thông tin khác nhau đến trạm chính (ứng dụng trong các trung tâm chuyển mạch hoặc tổ chức các mạng Internet) 18 1.6.1 Mạng vi ba số điểm nối điểm Mô hình hệ thống vi ba số điểm nối điểm được mô tả như Hình 1.2 Hình 1.2 Hệ thống vi ba số điểm nối điểm Mạng vi ba số điểm nối điểm hiện nay... gốc từ kênh thông tin trên đường truyền vô tuyến; • Khối DAC: biến đổi tín hiệu số thành tín hiệu tương tự; 15 • Bộ tách số: xử lý tín hiệu băng gốc và tách chúng thành các nguồn số tương ứng Sơ đồ mô hình của một hệ thống vi ba số phổ biến FDM Codec Thoại tương tự ADC Bộ ghép số Máy phát Nguồn số Đường truyền FDM Codec Thoại tương tự DAC Bộ tách số Máy thu Nguồn số Hình 1.1 Mô hình hệ thống vi ba số. .. Tần số sóng vô tuyến (0,4 - 1,5)GHz • Vi ba số băng trung bình (tốc độ trung bình): được dùng để truyền các tín hiệu có tốc độ từ (8-34) Mbit/s, tương ứng với dung lượng kênh thoại là 120 đến 480 kênh Tần số sóng vô tuyến (2 - 6)GHz • Vi ba số băng rộng (tốc độ cao): được dùng để truyền các tín hiệu có tốc độ từ (34-140) Mbit/s, tương ứng với dung lượng kênh thoại là 480 đến 1920 kênh Tần số sóng vô tuyến. .. được thành lập ở New York và Philadenphia Sau chiến tranh thế giới thứ hai thì thông tin vô tuyến tần số phát triển bùng nổ Hệ thống viba số bắt đầu được hình thành vào những năm 50 và phát triển mạnh mẽ cùng với sự phát triển của kỹ thuật vi n thông Tại Vi t Nam, hệ thống thông tin vi ba đầu tiên được lắp đặt là RVG-950 vào cuối tháng 6 năm 1969 Đầu năm 1988 hệ thống viba số AWA được đưa vào nước ta Đến. .. sóng mang vô tuyến bằng những biến đổi gián đoạn và truyền trong không trung Sóng mang vô tuyến được truyền đi có tính định hướng rất cao nhờ các anten định hướng Hệ thống Vi ba số là hệ thống thông tin vô tuyến số được sử dụng trong các đường truyền dẫn số giữa các phần tử khác nhau của mạng vô tuyến Hệ thống Vi ba số có thể được sử dụng làm: + Các đường trung kế số nối giữa các tổng đài số + Các đường... 1.6.2 Mạng vi ba số điểm nối nhiều điểm Mô hình hệ thống vi ba số điểm nối nhiều điểm được mô tả như Hình 1.3 Mạng vi ba số này trở thành phổ biến trong một số vùng ngoại ô và nông thôn Mạng bao gồm một trạm trung tâm phát thông tin trên một anten đẳng hướng phục vụ cho một số trạm ngoại vi bao quanh Nếu các trạm ngoại vi này nằm trong phạm vi (bán kính) truyền dẫn cho phép thì không cần dùng các trạm... đổi số sang tương tự HDB3: High Density Binary with maximum of 3 consecutive Zeros số CMI: Coded Mark Inversion 13 Chương 1 TỔNG QUAN HỆ THỐNG VI BA SỐ Các hệ thống vi ba số mặt đất là một phần tử quan trọng của mạng vi n thông Bên cạnh hệ thống sợi quang, hệ thống di động, hệ thống vệ tinh, vi ba là một trong những phương tiện truyền dẫn chủ yếu hiện nay Nhưng để hiểu được thế nào là hệ thống vi ba số, ... tuyến thông tin vi ba Chương Thiết kế tuyến vi ba số xã Tây Thành đến Trung Tâm Yên Thành Chương Thiết kế chương trình hỗ trợ cho vi c tính toán thiết kế tuyến vi ba số Mặc dù cố gắng thời gian làm... trình thiết kế tuyến phần sau Một vấn đề quan trọng hệ thống vi ba sô phương thức điều chế số thiết bị trình bày chương Chương đồ án vào khảo sát thiết kế tuyến vi ba số thực tế từ xã Tây Thành đến. .. hình vi ba số, loại mạng vi ba số, kỹ thuật điều chế, mã truyền dẫn đưa số ưu nhược điểm hệ thống vi ba số Chương trình bày sở lan truyền sóng nhân tố ảnh hưởng đến tuyến thông tin vi ba số để