Thông tin vệ tinh địa tĩnh và ứng dụng để phân tích và tính toán đường truyền cho kênh thuê riêng qua vệ tinh.

Chỉ với lịch sử hơn 40 năm ra đời và phát triển trong diễn biến nhanh như vũ bãocủa cuộc cách mạng công nghệ Viễn thông, thông tin vệ tinh ngày nay đã trở nên quáquen thuộc trên phạm vi toàn cầu, trong đó có Việt Nam.Trong tình hình chung của thế giới hiện nay, các quốc gia đều chú trọng phát triểntheo xu hướng hội nhập với khu vực và toàn cầu hoá, vì lẽ đó vai trò của thông tin làrất quan trọng. Điều này đặt ra yêu cầu là phải có một mạng lưới thông tin hiện đại, đửsức đáp ứng những nu cầu kết nối đường thông tin đến mọi nơi, mọi lúc. Một trongnhững công nghệ viễn thông mới hiện nay là hệ thống thông tin sử dụng vệ tinh. Loạihình thông tin này tuy mới bắt đầu ứng dụng thực tiễn từ những năm 60, nhưng do cónhiều ưu điểm cho hệ thống viễn thông mà đến nay đã có sự phát triển mạnh mẽ về sốlượng và chất lượng.Trong bối cảnh vừa cạnh tranh khốc liệt vừa thừa kế những thành tựu vượt bậc vớicác phương thức truyền dẫn khác (điển hình là cáp sợi quang), thông tin vệ tinh ngàynay vẫn giữ vai trò quan trọng trong lĩnh vực truyền thông, đặc biệt tính quảng bá củanó đã và đang đảm nhiệm một tỷ trọng không nhỏ trong việc chuyển tải nhiều loạihình dịch vụ từ mạng viễn thông Quốc tế cho tới tận từng hộ gia đình.Tiến trình áp dụng công nghệ thông tin vệ tinh vào mạng Viễn thông nước ta đượcbắt đầu từ năm 1980 đến nay đã là một yếu tố góp phần đem lại sự phồn vinh củangành Bưu điện Việt Nam nói riêng và nền kinh tế quốc dân nói chung trong 25 nămqua. Hệ quả tất yếu của quá trình phát triển này là dự án phóng vệ tinh Viễn thôngriêng của Việt Nam đang được triển khai một cách khẩn trương và dự kiến sẽ trở thànhhiện thực trong thời gian sắp tới.Trong bản luận văn này em nghiên cứu tổng quan về lý thuyết thông tin vệ tinhđịa tĩnh và ứng dụng để phân tích và tính toán đường truyền cho kênh thuê riêng quavệ tinh.

Trường ĐH Công Nghệ - ĐH Quốc gia Hà Nội LỜI NÓI ĐÀU Chỉ với lịch sử cách mạng 40 công năm nghệ đời Viễn phát thông, triển thông tin vệ diễn tinh biến ngày nhanh trở vũ bão nên quen thuộc phạm vi tồn cầu, có Việt Nam Trong tình hình xu hướng hội quan trọng sức đáp ứng theo cơng hình thơng nhiều ưu chung nhập với khu Điều đặt nu cầu nghệ viễn thông tin điểm cho hệ vực nối quốc cầu hố, phải đường ứng thơng có thơng đầu nay, tồn cầu kết viễn yêu bắt thống giới hệ dụng mà mạng thống vai trò thơng thơng tin lưới thơng tiễn đến thực đến lẽ tin gia từ nơi, tin có sử trọng phát lúc dụng năm tin đại, đử tinh Loại mạnh triển Một vệ 60, triển phát mẽ có số lượng chất lượng Trong bối phương cảnh thức giữ vừa truyền vai cạnh dẫn trò tranh khác quan đảm khốc (điển trọng nhiệm liệt vừa hình lĩnh tỷ thừa cáp vực trọng kế sợi truyền thành tựu vượt quang), thông tin vệ biệt tính thơng, nhỏ đặc việc bậc tinh quảng chuyển với tải ngày bá nhiều loại hình dịch vụ từ mạng viễn thông Quốc tế tận hộ gia đình Tiến bắt trình đầu ngành từ Bưu qua Hệ riêng áp dụng năm 1980 điện Việt tất Việt công đến thông tin vệ tinh yếu tố Nam nói riêng trình phát yếu Nam nghệ triển kinh triển khai vào góp tế mạng phần quốc cách Viễn khẩn đem dân dự thông án trương lại nói chung phóng vệ nước dự phồn ta vinh 25 năm tinh kiến Viễn thông trở thành thực thời gian tới Trong địa tĩnh luận văn ứng dụng để em nghiên phân tích cứu tổng tính quan tốn đường lý thuyết truyền cho thông kênh tin thuê vệ tinh riêng qua vệ tinh CHƯƠNG THÔNG TIN VỆ TINH ĐỊA TĨNH 1.1 GIỚI THIỆU CHUNG 1.1.1 Sự đòi hệ thống thơng tin vệ tinh Thông thông mức tin nhằm gia vô mục tăng tuyến qua vệ tinh đích khắctơt nghiệp phục Khố luận chua có cự nhuợc ly thành điểm dung tựu nghiên mạng luợng, đem cứu vô lại lĩnh tuyến mặtDũngđất, Lê Đình cho khách hàng vực truyền đạt đuợc nhiều dịch vụ với chi phí thấp có đại, Trong chiến nuớc tranh tham chiến giới buộc lần thứ phải hai, nghiên để cứu tạo hai kỹ vũ thuật khí, khí là: tài tên ngày lửa tầm xa Trường ĐH Công Nghệ - ĐH Quốc gia Hà Nội truyền dẫn viba Hai nghiên cứu này, tin vệ tinh cách bắt hữu kỹ thuật sau nguời ta đầu ích đuợc cho đề lúc tìm cập đầu cách kết hợp hai đến Dịch vụ dịch vụ mà truớc đuợc bắt đầu vào năm cung kỹ kỹ cấp thuật riêng thuật qua thông rẽ, với tin xuất vệ phát tinh mạng thông bổ từ sung duới đất tạo đầu cung cấp, sử dụng vô tuyến cáp Kỷ nguyên tiên (vệ tinh nhiều mừng Giáng phóng thành tiếp vũ trụ sputnik thử Tổng sinh công vệ Liên vệ tinh tinh Xô cũ) Những nghiệm, thống Mỹ phản COURIER xạ với việc năm tiếp phải kể năm 1960, vệ sau qua 1960, phóng đến Eisenhower ECHO năm 1957 tinh tinh để lại kiện vệ truyền vệ tinh dẫn chuyển nhân sau: SCORE kiểu tiếp luu băng ấn tuợng Lời chúc năm 1958, chuyển trữ rộng TELSTAR RELAY năm 1962 vệ tinh địa tĩnh SYNCOM năm 1963 Trong Bird) năm đuợc INTELSAT 1965, đua Cùng vệ lên năm tinh quỳ đó, địa đạo, tĩnh đánh Liên Xơ thuơng dấu cũ có sụ mại mở đầu đầu phóng vệ tiên cho tinh INTELSAT-1 hàng truyền loạt thông (hay Early vệ tinh hàng loạt vệ tinh truyền thơng mang tên MOLNYA 1.1.2 Q trình phát triển thông tin vệ tinh Các giá 480 hệ thuê bao kênh thống thời vệ tinh tuơng đối cao với giá thuê bao 32.500USD khả thoại điểm lúc Ví dụ vệ khả tinh cung INTELSAT-1 tên kênh lửa đẩy cấp nặng một 68kg năm thấp dung Giá nên luợng phóng với có thành cao nguời ta đua lên đuợc vệ tinh nặng có dung luợng lớn lên quỹ đạo Việc giảm giá Khố luận tơt nghiệp thấp Lê Đình Dũng Trường ĐH Cơng Nghệ - ĐH Quốc gia Hà Nội thành kết nhiều nỗ lực, nỗ lực dẫn đến việc tạo tên lửa phóng có khả đua vệ tinh ngày nặng lên quỹ đạo (3750kg phóng vệ tinh INTELSAT-6) Ngồi ra, nhờ khả phát triển kỹ thuật siêu cao tần ngày tăng tạo điều kiện thực anten nhiều tia có khả tạo biên hình mà búp sóng chúng hồn tồn thích ứng với hình dạng lục địa, cho phép tái sử dụng băng tần búp sóng kết hợp sử dụng khuếch đại truyền dẫn công suất cao Dung luợng vệ tinh tăng lên dẫn đến giảm giá thành kênh thoại (80000 kênh INTELSAT-6 có giá thuê bao kênh 380 USD năm) Ngồi việc giảm chi phí truyền thơng, đặc điểm bật tính đa dạng dịch vụ mà hệ thống thông tin vệ tinh cung cấp Lúc đầu, hệ thống đuợc thiết kế để thục truyền thông từ điểm đến điểm khác, nhu mạng cáp diện bao phủ rộng vệ tinh lợi dụng để thiết lập tuyến thông tin vô tuyến cự ly xa, vệ tinh Early Bird cho phép thiết lập trạm bên bờ Đại Tây Dương kết nối với Do hiệu hạn chế vệ tinh, người ta thường sử dụng trạm mặt đất có anten lớn mà giá thành cao (khoảng 10 triệu USD cho trạm mặt đất có anten đường kính 3Om) Kích thước cơng suất vệ tinh tăng lên cho phép giảm kích thước trạm mặt đất giảm giá thành chúng, đồng thời tăng số lượng trạm mặt đất Bằng cách này, khai thác tính khác vệ tinh, khả thu thập phát quảng bá tín hiệu từ tới số điểm Thay phát tín hiệu từ điểm tới điểm khác, phát từ máy phát tới nhiều máy thu vùng rộng lớn, ngược lại, phát từ nhiều trạm tới trạm trung tâm gọi HUB Nhờ mà mạng truyền số liệu đa điểm, mạng phát quảng bá qua vệ tinh mạng thu thập liệu khai thác Có thể phát quảng bá tới máy phát chuyển tiếp (hoặc trạm đầu cáp) trực tiếp tới khách hàng cá nhân (trường hợp gọi phát quảng bá trực tiếp qua hệ thống truyền hình qua vệ tinh) Các mạng hoạt động với trạm mặt đất nhỏ có đường kính anten từ 0.6m đến 3.5m với giá thành từ 500 USD đến 50000USD 1.1.3 Các dạng quỹ đạo vệ tinh Tuỳ thuộc vào mục đích khác mà vệ tinh bay quỳ đạo: 1.1.3.1 Quỹ đạo tròn - Các quỹ đạo thấp (LEO): loại quỹ đạo vệ tinh bay độ cao khoảng 400 km đến 1200 km có chu kỳ quay khoảng 90 phút Thời gian quan sát thấy vệ tinh khoảng 30 phút Dạng quỹ đạo thuờng sử dụng cho vệ tinh quan trắc quân dân dụng Nhờ quỹ đạo thấp thời gian trễ truyền tín hiệu bé nên Khố luận tơt nghiệp Lê Đình Dũng Trường ĐH Cơng Nghệ - ĐH Quốc gia Hà Nội thích họp cho thơng tin di động sử dụng tròm vệ tinh nhu: chòm vệ tinh IRIDIƯM, GLOBALSTAR - Quỹ đạo trung bình (MEO): vệ tinh bay độ cao khoảng 10000 -í- 20000 km, chu kỳ bay vệ tinh từ -ỉ-12 giờ, thời gian quan sát thấy vệ tinh từ -ỉ- Quỹ đạo loại có iru điểm cần 10 vệ tinh phủ sóng tồn cầu - Quỹ đạo địa cực: quỹ đạo tròn qua hai cực Trái Đất, có vùng bao phủ dài hạn toàn cầu ưu điểm quỹ đạo điểm mặt đất nhìn thấy vệ tinh khoảng thời gian định Việc phủ sóng tồn cầu dạng quỹ đạo đạt quỹ đạo bay vệ tinh quét tất vị trí mặt đất, dạng quỹ đạo sử dụng cho vệ tinh dự báo thời tiết, hàng hải, vệ tinh thám Nó sử dụng cho thơng tin thời gian xuất - Quỹ đạo địa tĩnh (GEO): quỹ đạo tròn nằm mặt phẳng xích đạo độ cao khoảng 36786 km so với đường xích đạo Vệ tinh quỹ đạo có tốc độ bay đồng với tốc độ quay Trái Đất (T=23g56’04”) Do đó, vệ tinh gần đứng yên điểm so với Trái Đất Quỹ đạo địa tĩnh thích hợp cho loại hình thơng tin quảng bá như: phát thanh, truyền hình Còn cho thơng tin thoại (u cầu thời gian thực cao) khơng tốt, thời gian trễ truyền sóng lớn (khoảng 0.25s) 1.1.3.2 Quỹ đạo elíp Quỹ đạo với tâm điểm Trái Đất hai tiêu điểm elíp Ưu điểm loại quỹ đạo vệ tinh đạt tới vùng cực cao mà vệ tinh địa tĩnh đạt tới, dạng quỹ đạo dẹt thì thuận lợi cho thông tin vĩ độ cao Quỹ đạo dạng elíp nghiêng có nhược điểm hiệu ứng Doppler lớn vấn đề điều khiển bám vệ tinh phải mức cao 1.1.3.3 Quỹ đạo đồng mặt tròi (HEO) Là loại quỹ đạo gần địa cực, mặt phẳng quỹ đạo giữ góc khơng đổi so với trục Trái Đất - Mặt Trời, dạng quỹ đạo sử dụng cho vệ tinh quan trắc mặt đất 1.1.4 Đặc điểm thông tin vệ tinh Nói tới thơng tin vệ tinh, phải kể đến ưu điểm bật so với hệ thống thơng tin khác là: - Tính quảng bá rộng lớn cho loại địa hình - Có dải thơng rộng - Nhanh chóng dễ dàng cấu hình lại cần thiết Đối với hệ thống thơng tin vô tuyến mặt đất hai trạm muốn thông tin cho anten chúng phải nhìn thấy nhau, gọi thơng tin vơ tuyến tầm Khố luận tơt nghiệp Lê Đình Dũng Trường ĐH Cơng Nghệ - ĐH Quốc gia Hà Nội nhìn thẳng Tuy nhiên Trái Đất có dạng hình cầu nên khoảng cách hai trạm bị hạn chế để đảm bảo điều kiện cho anten trơng thấy Đối với khả quảng bá vậy, khu vực mặt đất khơng nhìn thấy anten đài phát sê khơng thu tín hiệu Trong trường hợp bắt buộc phải truyền tin xa, người ta dùng phương pháp nâng cao cột anten, truyền sóng phản xạ tầng điện ly xây dựng trạm chuyển tiếp Trên thực tế ba phương pháp có nhiều nhược điểm Việc nâng độ cao cột anten gặp nhiều khó khăn kinh tế kỹ thuật mà hiệu khơng Neu truyền sóng phản xạ tầng điện ly cần có cơng suất phát lớn bị ảnh hưởng mạnh môi trường truyền dẫn nên chất lượng tuyến không cao Việc xây dựng trạm chuyển tiếp hai trạm đầu cuối cải thiện chất lượng tuyến, nâng cao độ tin cậy chi phí lắp đặt trạm trung chuyển lại q cao khơng thích hợp có nhu cầu mở thêm tuyến Tóm lại, để truyền tin xa người ta mong muốn xây dựng anten cao lại phải ổn định vững Sự đời vệ tinh để thoả mãn nhu cầu đó, với vệ tinh người ta truyền sóng xa dễ dàng thơng tin tồn cầu hệ thống thông tin khác Thông qua vệ tinh INTELSAT, lần hai trạm đối diện hai bờ Đại Tây Dương liên lạc với Do khả phủ sóng rộng lớn nên vệ tinh thích hợp cho phương thức truyền tin đa điểm đến đa điểm, điểm đến đa điểm (cho dịch vụ quảng bá) hay đa điểm đến điểm trung tâm HUB (cho dịch vụ thu thập số liệu) Bên cạnh khả phủ sóng rộng lớn, băng tần rộng hệ thống vệ tinh thích họp với dịch vụ quảng bá truyền hình số phân giải cao HDTV (High Dmition Television), phát số hay dịch vụ ISDN thông qua mạng mặt đất trực tiếp đến thuê bao DTH (Direct To Home) thông qua trạm VSAT(Very Small Aperture Terminal) Cuối sử dụng phương tiện truyền dẫn qua giao diện vô tuyến hệ thống thông tin vệ tinh thích họp cho khả cấu hình lại cần thiết Các công việc triển khai mạng mới, loại bỏ trạm cũ thay đổi tuyến thực dễ dàng, nhanh chóng với chi phí thực tối thiểu Tuy nhiên vệ tinh có nhuợc điểm quan trọng là: - Khơng hồn tồn cố định - Khoảng cách truyền dẫn xa nên suy hao lớn, ảnh hưởng tạp âm lớn - Giá thành lắp đặt hệ thống cao, phí phóng vệ tinh tốn mà tồn xác suất rủi ro - Thời gian sử dụng hạn chế, khó bảo dưỡng, sửa chữa nâng cấp - Do đường tín hiệu vơ tuyến truyền qua vệ tinh dài (hon 70.000 km vệ tinh địa tĩnh) nên từ điểm phát đến điểm nhận có thời gian trễ đáng kể Khố luận tơt nghiệp Lê Đình Dũng Trường ĐH Công Nghệ - ĐH Quốc gia Hà Nội Người ta mong muốn vệ tinh có vai trò cột anten cố định thực tế vệ tinh ln có chuyển động tương đối mặt đất, dù vệ tinh địa tĩnh có dao động nhỏ Điều buộc hệ thống phải có trạm điều khiển nhằm giữ vệ tinh vị trí định cho thơng tin Thêm vệ tinh bay quỹ đạo cách xa mặt đất việc truyền sóng trạm phải chịu suy hao lớn, bị ảnh hưởng yếu tố thời tiết phải qua nhiều loại môi trường khác Để đảm bảo chất lượng tuyến người ta phải sử dụng nhiều kỹ thuật bù chống lỗi phức tạp Như ta biết, chi phí phóng vệ tinh cao nói chung vệ tinh có khả hạn chế Bù lại, trạm mặt đất phải có khả làm việc tương đối mạnh nên thiết bị phần lớn đắt tiền, chi phí cho anten lớn (ví dụ trạm cổng quốc tế có anten đường kính 18m giá khoảng 5-7 triệu USD) Các vệ tinh bay không gian cách xa mặt đất, lượng chủ yếu dùng cho động phản lực điều khiển loại nhiên liệu lỏng rắn vệ tinh mang theo boong Lượng nhiên liệu dự trữ lớn khả tên lửa đẩy có hạn, đồng thời làm cho kích thước vệ tinh tăng lên đáng kể phải tăng thể tích thùng chứa Neu vệ tinh dùng hết lượng nhiên liệu chúng khơng thể điều khiển vệ tinh tức khơng trì độ ổn định tuyến Khi đó, vệ tinh coi hết khả sử dụng tuổi thọ vệ tinh nói chung thường thấp so với thiết bị thông tin mặt đất khác Để làm cho vệ tinh hoạt động trở lại, người ta cần thu hồi vệ tinh lại để sửa chữa tiếp thêm nhiên liệu sau phóng lại lên quỹ đạo Việc khôi phục vệ tinh hết tuổi thọ tốn phức tạp nên thực tế người ta thường dùng phương pháp thay vệ tinh hoàn toàn vứt bỏ vệ tinh cũ 1.1.5 Các ứng dụng thông tin vệ tinh Một hệ thống vệ tinh cung cấp nhiều loại hình dịch vụ khác ngày đuợc phát triển đa dạng hon Tuy nhiên nhìn chung thơng tin vệ tinh đem lại lớp dịch vụ sau: - Trung kế phạm vi toàn cầu kênh thoại chương trình truyền hình Đây đáp ứng cho dịch vụ người sử dụng Nó thu thập luồng số liệu phân phối tới trạm mặt đất với tỷ lệ hợp lý Ví dụ cho lớp dịch vụ hệ thống INTELSAT EUTELSAT Các trạm mặt đất chúng thường trang bị anten đường kính từ 15 -ỉ- Om - Cung cấp khả đa dịch vụ, thoại, số liệu cho nhóm người sử dụng phân tách mặt địa lý Các nhóm sê chia sẻ trạm mặt đất truy nhập tới thơng qua mạng Ví dụ cho lớp dịch vụ hệ thống vệ tinh TELECOM-1, Khố luận tơt nghiệp Lê Đình Dũng Trường ĐH Cơng Nghệ - ĐH Quốc gia Hà Nội SBS, EUTELSAT-1, TELE-X INTELSAT (cho mạng SBS) Các trạm mặt đất trang bị anten đường kính từ -5- lOm - Ket nối thiết bị đầu cuối với anten cỡ nhỏ (VSAT/USAT) nhằm truyền dẫn luồng số liệu dung lượng thấp quảng bá chương trình truyền hình, truyền số Thơng thường người dùng sè kết nối trực tiếp với trạm mặt đất có trang bị anten đường kính từ 0.6 -ỉ- 2.4m Các thuê bao di động nằm lớp dịch vụ Tiêu biểu cho loại hình hệ thống EQUALTORIAL, INTELNET INTELSAT Các dịch vụ VSAT phong phú mà ta kể đến cấp tự động quản lý thẻ tín dụng, thu thập phân tích số liệu, cung cấp dịch vụ thoại mật độ thưa, hội nghị truyền hình 1.1.6 Xu hưóng phát triển kỹ thuật thơng tin vệ tinh Thế hệ vệ tinh thương mại INTELSAT-1 hay Early Bird đời vào năm 1965 Đen đầu năm 1970 hệ thống vệ tinh cung cấp dịch vụ trao đổi thoại truyền hình hai lục địa Mới đầu vệ tinh đáp ứng cho tuyến dung lượng thấp, sau nhu cầu gia tăng tốc độ số lượng thông tin qua vệ tinh thúc đẩy nhanh chóng việc hình thành hệ thống vệ tinh đa búp sóng kỳ thuật sử dụng lại tần số cho sóng mang Kỹ thuật dùng cho hệ thống vệ tinh truyền dẫn tương tự, sử dụng công nghệ FDM/FM/FDMA Sau để đáp ứng nhu cầu gia tăng thơng tin, người ta tiến đến phương thức truyền dẫn tiên tiến SCPC/FM/FDMA (năm 1980) hay PSK/TDMA PSK/CDMA Các phương thức sau dựa truyền dẫn số qua vệ tinh để khai thác triệt để kỹ thuật số mang lại Trong tương lai dung lượng tuyến vệ tinh số lượng vệ tinh tồn cầu tăng lên cực lớn việc sử dụng nhiều sóng mang làm cho mức can nhiễu hệ thống thông tin với vuợt mức cho phép Để giải toán này, nhà chế tạo phải bắt buộc nghĩ tới việc áp dụng công nghệ sau: - Xử lý chỗ: giải điều chế tín hiệu vệ tinh để xử lý, sau điều chế lại truyền tín hiệu xử lý xuống trạm mặt đất thu Đây truờng họp vệ tinh tích cực - Chuyển mạch vệ tinh: hay gọi đa truy nhập phân chia theo thời gian chuyển mạch vệ tinh (SS-TDMA) - Sử dụng mạng kết nối trực tiếp vệ tinh - Sử dụng búp sóng quét búp sóng nhảy buớc cho tế bào mặt đất - Sử dụng tài nguyên tần số cao với dải thông lớn (20/30 GHz 40/50 GHz) Mặc dù dải tần khơng nằm dải cửa sổ sóng vơ tuyến (300 MHz-10 GHz) Khố luận tơt nghiệp Lê Đình Dũng Trường ĐH Cơng Nghệ - ĐH Quốc gia Hà Nội nên sóng mang phải chịu tác động lớn mơi trường truyền dẫn sóng mưa Nó bù lại cơng suất phát hệ thống tự động điều chỉnh - Quảng bá trực tiếp từ vệ tinh tới người sử dụng Khi thiết bị đầu cuối người sử dụng kết nối thẳng với trạm mặt đất mà thông qua mạng - Hiện nước Châu Âu, Mỹ Nhật có nhiều chương trình phát triển thông tin vệ tinh nhằm tăng cường khả vệ tinh dung lượng, công suất, tuổi thọ phương thức truyền dẫn Điều cho phép kích cỡ giá thành trạm mặt đất giảm trở nên gần gũi với người sử dụng Trong số trường họp chúng đơn giản trạm thu đơn TVRO mà phổ biến trạm thu truyền hình trực tiếp từ vệ tinh Đây tiến có ý nghĩa cho hội phát triển vệ tinh tương lai 1.1.7 Phân cực sóng mang tuyến thơng tin vệ tinh Sóng điện từ có thành phần điện trường thành phần từ trường có hướng vng góc với vng góc với phương truyền sóng Theo quy ước phân cực sóng định nghĩa hướng vectơ cường độ điện trường Nói chung, hướng cường độ điện trường khơng cố định biên độ khơng phải số Khi truyền sóng điện từ , đầu mút vectơ cường độ điện trường vạch hình elíp gọi phân cực elíp Phân cực sóng điện từ có thơng số sau: - Hướng quay vectơ cường độ điện trường: theo tay phải theo tay trái (tức ngược chiều kim đồng hồ - Clockwise or Counter Clockwise) - Tỷ số trục AR (Axial Ratio): AR = EMAX/EMIN tỷ số trục lớn trục nhỏ elíp phân cực Khi AR = (hay OdB) đường elip trở thành đường tròn phân cực gọi phân cực tròn Khi AR = 00 đường elip trở thành đường thẳng phân cực gọi phân cực thẳng - Độ nghiêng T elíp phân cực Khố luận tơt nghiệp Lê Đình Dũng Trường ĐH Cơng Nghệ - ĐH Quốc gia Hà Nội Hình 1.1 Phân cực Elíp Khi dùng công nghệ truyền dẫn sử dụng lại tần số (Reuse) người ta phải dùng đến hai sóng mang có phân cực vng góc lúc khơng thể phân biệt sóng mang qua tần số Hai sóng điện từ gọi vng góc với chúng có elíp phân cực vng góc hay độ nghiêng T elíp lệch 90° Nhiều tuyến gây xuyên cực lớn người ta phải sử dụng thêm phân biệt chiều quay vectơ cường độ điện trường Một sóng mang quay theo tay phải sóng mang vng góc với quay theo tay trái Đặc biệt sử dụng phân cực tròn phân biệt chiều quay vecto phân cực Khi sóng mang vuctơ E quay theo tay phải gọi RHCP (Right Hand Circular Polaristion) sóng mang có vectơ E quay theo tay trái gọi LHCP (Left Hand Circular Polaristion) Các phân cực tròn LHCP RHCP dùng phổ biến thông tin vệ tinh, đặc biệt hệ thống sử dụng lại tần số Hai phân cực thẳng gọi vng góc với có phân cực hướng theo chiều thẳng đứng (Vertical), phân cực hướng theo chiều nằm ngang (Horizontal) hệ quy chiếu 1.1.8 Phân chia dải tần cho thông tin vệ tinh Để phân phối tần số người ta chia giới làm khu vực sau: - Khu vực 1: gồm Châu Âu, Châu Phi, vùng Trung Đông Nga - Khu vực 2: gồm nước Châu Mỹ - Khu vực 3: gồm nước Châu Á (trừ vùng Trung Đông, Nga) Châu Đại Dương Tần số phân phối cho dịch vụ phụ thuộc vào khu vực Trong khu vực vùng dịch vụ dùng toàn băng tần khu vực phải chia sẻ với dịch vụ khác Các dịch vụ cố định sử dụng băng tần sau: Khoá luận tơt nghiệp Lê Đình Dũng Trường ĐH Cơng Nghệ - ĐH Quốc gia Hà Nội - Băng c (khoảng GHz cho tuyến lên GHz cho tuyến xuống gọi băng 6/4 GHz) Băng tần hệ thống cũ sử dụng, ví dụ hệ thống INTELSAT, hệ thống nội địa Mỹ có xu hướng bão hồ - Băng X (khoảng GHz cho tuyến lên GHz cho tuyến xuống gọi băng 8/7 GHz) Băng tần dành riêng cho quân đội sử dụng - Băng Ky (khoảng 14 GHz cho tuyến lên 11 12 GHz cho tuyến xuống đựoc gọi băng 14/12 GHz - 14/11 GHz) Băng tần hệ thống sử dụng ví dụ hệ thống EUTELSAT, TELECOM I II - Băng Ka (khoảng 30 GHz cho tuyến lên 20 GHz cho tuyến xuống gọi băng 30/20 GHz) Băng tần sử dụng cho hệ thống cao cấp, thử nghiệm dành cho tương lai - Các băng tần cao 30 GHz nghiên cứu chắn dùng phổ biến tương lai - Các dịch vụ di động dùng thông tin vệ tinh sử dụng băng tần khoảng 1.6 GHz cho tuyến lên 1.5 GHz cho tuyến xuống Băng tần gọi băng 1.6/1.5 GHz hay băng L - Các dịch vụ quảng bá qua vệ tinh có tuyến xuống sử dụng băng tần vào khoảng 12 GHz Đối với thông tin vệ tinh Quốc tế, độ tin cậy quan trọng Do đó, việc lựa chọn băng tần dùng cho thông tin vệ tinh Quốc tế cần phải lựa chọn thăm dò kỹ Người ta chọn băng c dùng cho thông tin vệ tinh Quốc tế, băng Ky trước dùng cho thông tin vệ tinh nội địa mở rộng cho khu vực 1.2 THÔNG TIN VỆ TINH ĐỊA TĨNH 1.2.1 Các đặc điểm thông tin vệ tinh địa tĩnh Hệ thống thông tin sử dụng vệ tinh địa tĩnh hình thành từ ý tưởng Arthur Clarke năm 1945, đến năm 60 ý tưởng trở thành thực Ngày nay, với thành tựu đạt khoa học - công nghệ, thông tin sử dụng vệ tinh địa tĩnh phát triển lớn mạnh Một điều kiện tạo nên thành công thông tin sử dụng vệ tinh địa tĩnh có ưu điểm sau: -Vệ tinh quỹ đạo địa tĩnh có chu kỳ bay đồng với chu kỳ quay Trái Đất, nên nhìn từ Trái Đất vệ tinh địa tĩnh nằm cố định điểm trời Điều có lợi cho việc phủ sóng cố định vùng vệ tinh cung cấp - Di tần Doppler thấp, vệ tinh gần cố định chỗ, anten trạm mặt đất nhỏ không cần bám sát - Chỉ cần vệ tinh thiết lập hệ thống viễn thơng tồn cầu Khố luận tơt nghiệp Lê Đình Dũng Trường ĐH Cơng Nghệ - ĐH Quốc gia Hà Nội Tần số sóng mang xác định theo tập hợp log 2N chip, N số lượng tần số sóng mang có Mỗi lần thay đổi mã tạo log 2N chip liên tiếp Do vậy, tần số sóng mang thay đổi theo bước Bước tần số RH=Rc/log2N Tại máy thu, sóng mang nhân với sóng mang chưa điều chế tạo điều kiện máy phát Neu mã chỗ pha với mã thu tín hiệu đầu nhân là: r(t) = m(t)coscoc(t)t.2coscoc(t)t = m(t) + m(t)cos2íDc(t)t Tín hiệu qua lọc thơng thấp LPF thành phần tần số cao bị giữ lại đầu giải điều chế ta có tín hiệu m(t) cần thu phục hồi 2.Ó.4.3 Hiệu suất CDMA Hiệu suất CDMA khảo sát tỷ số tổng dung lượng mà kênh cung cấp trường hợp truy nhập đơn, có nghĩa sóng mang đơn điều chế đồng thời theo CDMA Khi đó, tổng dung lượng kênh tích dung lượng sóng mang với số lượng sóng mang, có nghĩa số lượng truy nhập Dung lượng sóng mang Rb số lượng truy nhập tối đa bao nhiêu? a) Số lưọng tối đa truy nhập Xét trường họp trải phổ trực tiếp (DS-CDMA) Để đơn giản, giả thiết N sóng mang thu đựơc có cơng suất c Cơng suất hữu ích đầu vào máy thu c Neu tốc độ thông tin mà sóng mang vận chuyển R b lượng tính cho bit thơng tin E b = C/Rb Bỏ qua tạp âm nhiệt công suất tạp âm đầu vào máy thu giữ lại phần tạp âm can nhiễu góp vào, mật độ phổ công suất tạp âm No đầu vào máy thu N = (N-1)C/Bn, BN dải thông tạp âm tương đương máy thu Điều dẫn đến: Eb/No = BN/Rb(N-1) Hiệu phổ r = RC/BN điều chế số dùng đưa vào biểu thức Khi đó: Eb/N0 = Rc/Rb(N-1 )r Khi chất lượng tuyến tỷ lệ lỗi xác định giá trị Eb/No bắt buộc Từ đó, chất lượng tối đa truy nhập Nmax = + (Rc/Rb)/T(Eb/N0) Biểu thức hiệu suất Khố luận tơt nghiệp Lê Đình Dũng Trường ĐH Cơng Nghệ - ĐH Quốc gia Hà Nội Dung lượng tổng tối đa mạng với N maxRb Dung lượng sóng mang đơn điều chế mà khơng có trải phổ chiếm dụng dải thơng B N Rc- Hiệu suất ĩ| CDMA đựơc tính theo cơng thức: h NrnaxR-b/Rc 2.Ĩ.4.4 Kết luận Đa truy nhập phân chia theo mã CDMA có ưu điểm sau đây: - Hoạt động đơn giản, khơng đòi hỏi đồng truyền dẫn trạm Đồng đồng máy thu với chuỗi sóng mang thu -Nó cung cấp thuộc tính hữu ích để chống lại can nhiễu từ hệ thống khác can nhiễu tượng đa đường truyền Điều làm cho hấp dẫn mạng có trạm nhỏ với độ rộng chùm tia anten lớn truyền thông vệ tinh với máy di động Nhược điểm hiệu suất thấp; dải thông rộng đoạn không gian sử dụng cho tổng dung lượng mạng thấp so với dung lượng sóng mang đơn khơng giãn phổ 2.7 CÁC THIẾT BỊ TRUYỀN DẪN SỐ CỦA TRẠM MẶT ĐẤT Truyền dẫn số liên quan đến tuyến thông tin vô tuyến mà đầu cuối khách hàng chúng tạo tín hiệu số Nhưng phát tín hiệu gốc tương tự dạng số Mặc dù lựa chọn hàm ý gia tăng băng tần gốc, cho phép tín hiệu từ nguồn khác phát kênh vệ tinh tuyến thông tin vệ tinh kết nối vào mạng số đa dịch vụ tích hợp Nguồn ttự Bộ mã hố Tồc độ bit Rb Nguồn số Tốc độ bit Rc ru u ru:*-/~\ Tốc độ ký tự R thanHt Người dùng Điều hàm ý sử dụng kỹ thuật ghép kênh phân chia theo thời gian (TDM) Bộ TDM ► Mãhoásốliệu —^ Mãhoákênh —^ Xáo trộn ► Điều chế số V Hình 2.12 Các thành phần chuỗi truyền dẫn số qua vệ tinh Khố luận tơt nghiệp Lê Đình Dũng Trường ĐH Cơng Nghệ - ĐH Quốc gia Hà Nội 2.7.1 Số hố tín hiệu tương tự Số hố tín hiệu tương tự bao gồm giai đoạn: - Lấy mẫu - Lượng tử hoá - Mã hoá nguồn 2.7.1.1 Lấy mẫu Việc lấy mẫu phải thực tần số F s hai lần tần số cực đại fmax phổ tín hiệu tương tự Tín hiệu đầu lấy mẫu dãy xung điều biên (PAM) Đối với tiếng nói kênh thoại, f max = 3400 Hz Fs=8KHz Đối với chương trình phát fmax=15KHz Fs=32KHz 2.7.1.2 Lưọng tử hố Sau đó, mẫu lượng tử hoá thành số lượng xác định M mức rời rạc Quá trình lượng tử hố tạo sai lỗi mơ tả tạp âm lượng tử hố Lượng tử hố đồng không đồng tuỳ theo bước lượng tử hố; bước độc lập hàm số giá trị mẫu Trong trường hợp lượng tử hố khơng đồng nhất, chấp nhận sử dụng luật lượng tử hoá cho phân cấp biên độ mẫu nhằm trì tỷ số tín hiệu tạp âm lượng tử hố khơng đổi cho tất biên độ mẫu Hoạt động gọi nén Đối với mẫu tiếng nói, có hai luật nén sử dụng nén theo “quy luật A” “quy luật p” 2.7.1.3 Mã hoá nguồn Các mẫu lượng tử hố có số lượng M mức, mức đại diện bảng ký tự xác định tín hiệu phát tuyến Hoạt động gọi mã hoá nguồn (PCM) nhằm phân biệt với mã hố kênh nhiệm vụ chống lỗi truyền dẫn Phần tử thơng thường bảng ký tự tín hiệu nhị phân thiết phải phát m = log 2M bit cho mẫu tốc độ bit: Rq = Fslog2M Ví dụ điện thoại, M=2 8=256 cần có bit cho mẫu Với Fs=8KHz, tốc độ bit Rq=64Kbps Đối với chương trình phát mã hố nguồn có nén sử dụng sê cung cấp tốc độ bit 384Kbps Các kỹ thuật khác sử dụng để giảm tốc độ bit Các kỹ thuật lợi dụng dư thừa diện mẫu Theo cách tốc độ bit R b < Rq đạt tốc độ thơng tin cần phát Các kỹ thuật gọi mã hoá tốc độ thấp (LRE - Low Rate Encoding) Chúng áp dụng cho tiếng nói hình ảnh Đối với điện thoại, thiết bị thơng dụng sử dụng mã hố vi phân thích ứng (ADPCM - Adaptive Differential PCM) cung cấp giá trị Rq=32Kbps Khố luận tơt nghiệp Lê Đình Dũng Trường ĐH Công Nghệ - ĐH Quốc gia Hà Nội 2.7.2 Thiết bị ghép kênh phân chia theo thời gian TDM Ghép kênh phân chia theo thời gian (TDM) bao gồm việc đặt xen nhịp bit liên quan đến tín hiệu khác Đối với ghép kênh điện thoại số, hai kênh mà CCITT G.732 G.733 khuyến nghị sử dụng rộng rãi - tiêu chuẩn Châu Âu CEPT tiêu chuẩn “sóng mang T” sử dụng Nhật Bản Bắc Mỹ (Hoa Kỳ Canada) 2.7.2.1 Phân cấp CEPT Tiêu chuẩn CEPT dựa khung gồm 256 phần tử nhị phân Độ dài khung 125 ps Tốc độ bit 2.048 Mbps Dung lượng ghép 30 kênh thoại, 16 bit khung sử dụng cho báo hiệu đồng khung Các dung lượng cao đạt việc phép kênh liên tiếp ghép kênh dung lượng Theo cách vậy, hệ thống thứ bậc ghép kênh thiết lập gồm số mức; mức cấu trúc việc ghép kênh với dung lượng dung lượng mức thấp 1.1.2.2 Phân cấp “sóng mang T” (T - carrier) Tiêu chuẩn dựa vào khung 192 bit có nhờ ghép 24 mẫu, mẫu gồm bit, khung lại bổ sung bit chỉnh khung Do vậy, mà khung chứa 193 bit Độ dài khung 125ps Tốc độ bit 1.544Mbps Dung lượng ghép kênh 24 kênh (23 + cho báo hiệu) Phân cấp ghép kênh có khác Nhật Bản Bắc Mỹ 2.7.3 Thiết bị bảo mật (Encryption) Thiết bị bảo mật sử dụng muốn ngăn chặn việc khai thác, can thiệp vào tin tức phát người dùng không phép Nó phép thực phép thuật giải theo bit theo thời gian thực dòng nhị phân Tập trung tham số dùng để xác định phép biến đổi gọi “khoá” Mặc dù việc sử dụng thiết bị bảo mật thường liên quan đến thông tin quân sự, song hệ thống vệ tinh thương mại ngày nhiều khách hàng đề nghị có tuyến bảo mật, đặc biệt mạng thương mại quản trị Trong thực tế, vùng bao phủ vệ tinh rộng truy nhập tới vệ tinh trạm nhỏ, việc nghe nén ngụy tạo tin tức cao Khố luận tơt nghiệp Lê Đình Dũng Trường ĐH Cơng Nghệ - ĐH Quốc gia Hà Nội Hình 2.13 Minh hoạ nguyên lý truyền dẫn bảo mật Các khối bảo mật giải bảo mật hoạt động với chìa khố khối tạo khố cung cấp Việc có đuợc Văn Kênh vệ tinh Văn Hình 2.13 Nguyên lý truyền dẫn bảo mật chìa khố chung hàm ý phuong pháp an tồn cho phân phối khóa Bảo mật bao gồm hai khía cạnh: - Khía cạnh bảo mật: tránh không để nguời không đuợc phép khai thác tin tức - Khía cạnh xác thực: cung cấp việc bảo vệ khơng cho kẻ thâm nhập có thay đổi tin tức Hai kỹ thuật đuợc sử dụng thiết bị bảo mật là: - Bảo mật trực tuyến (mật mã luồng) bit dòng nhị phân gốc (văn rõ) đuợc kết họp, nhờ sử dụng phép tính đơn giản (chẳng hạn cộng modun 2) với bit dòng nhị phân (dòng khố) thiết bị khố tạo Dòng này, tạo chuỗi giả ngẫu nhiên mà cấu trúc mã khoá định - Bảo mật theo khối (mật mã hố khối) chuyển dòng nhị phân gốc thành dãy mật hoá đuợc thực theo khối theo logic khoá mã xác định 2.7.4 Các bit dư thừa Ký tự số liệu thông tin Ký tự số liệu N=2" Bộ mã hoá kênh Tốc độ vào Rb mã hoá N=2" Bộ mã Encoder) hoá kênh (Channel Tốc độ Rc / \ Hệ số mã hoá p=n/n+r s / Hình 2.14 Ngun lý mã hố kênh Mã hố kênh có mục đích cộng thêm bit du thừa vào bit thông tin Các bit du thừa đuợc dùng máy thu để phát sửa sai Việc thêm bit đuợc thực theo khối phép nhân chập Tỷ lệ mã đuợc định nghĩa là: p = n/n+r; r số luợng bit đuợc cộng vào với n bit thơng tin Khố luận tơt nghiệp Lê Đình Dũng Trường ĐH Công Nghệ - ĐH Quốc gia Hà Nội Tốc độ bit đầu vào mã hoá Rb Tại đầu lớn Rc đuợc xác định theo công thức: Rc=Rb/p (bps) 2.7.5 Bộ tiêu tán lưọng Khuyến nghị CCIR soạn thảo việc sử dụng kỹ thuật tiêu tán luợng nhằm hạn chế can nhiễu hệ thống thông tin vô tuyến dùng chung băng tần nhu Trong truyền dẫn số, mà dòng nhị phân ngẫu nhiên, luợng sóng mang đuợc dàn trải khắp phổ tần tín hiệu điều chế Bằng việc giới hạn EIRP phát vệ tinh, nguời ta trì mức giới hạn mật độ công suất bề mặt mức đất Ngược lại, luồng nhị phân chứa mô hình cố định lặp lặp lại dòng xuất phổ sóng mang điều chế biên độ chúng dẫn đến giới hạn mật độ công suất bề mặt mức đất bị vượt Nguyên tắc tiêu tán lượng tạo luồng nhị phân điều chế có thuộc tính ngẫu nhiên, bất chấp cấu trúc luồng nhị phân chứa thông tin Hoạt động thực máy phát trước điều chế, gọi xáo trộn (scrambling) Khi thu, hoạt động ngược lại, thực sau giải điều chế, gọi bỏ xáo trộn (descrambling) Hình 2.15 trình bày ví dụ việc thực xáo trộn bỏ xáo trộn Mỗi bit dòng bit vận chuyển thông tin tổ họp lại nhờ phép cộng modun 2, với bit tạo chuỗi giả ngẫu nhiên tạo Bộ tạo chuỗi giả ngẫu nhiên bao gồm ghi dịch với đường hồi tiếp khác Bộ phục hồi (descrambler) gồm tạo chuỗi giả ngẫu nhiên giống tính chất phép cộng modun dòng nhị phân giải điều chế với bit chuỗi ngẫu nhiên bảo đảm phục hồi nội dung thông tin Điều hàm ý chế độ đồng hai tạo chuỗi giả ngẫu nhiên Hình 2.15 a) Bộ xáo trộn b) Bộ bỏ xáo trộn (phục hồi xáo trộn) Co chế Hình 2.15 tự bảo đảm chế độ đồng này: sau r bit phát Khố luận tơt nghiệp Lê Đình Dũng Trường ĐH Cơng Nghệ - ĐH Quốc gia Hà Nội mà khơng có sai lỗi, trạng thái r ghi dịch phía xáo trộn vào trạng thái Tuy nhiên, sai lỗi bit tạo nhiều lỗi khoảng r bit cho có hệ số ãị khác không đường hồi tiếp Thêm ưu điểm trình xáo trộn tạo chế ngự chuỗi gồm số logic 1, mà theo mã hố NRZ chúng dẫn đến làm đồng mạch phục hồi định thời bit làm cho lỗi phát đầu giải điều chế giống kết lỗi định thời vào thời điểm định Khố luận tơt nghiệp Lê Đình Dũng CHƯƠNG PHÂN TÍCH VẢ TÍNH TỐN ĐƯỜNG TRUYỀN 3.1 PHÂN TÍCH ĐƯỜNG TRUYỀN 3.1.1 Giói thiệu chung Phần trình đất, đuờng trạm truyền bày trạm phát bao trình gồm truyền hai dẫn trạm tuyến: sóng trạm tuyến lên vô thu từ tuyến qua thông trạm mặt hai trạm vệ đất phát đầu truyền tinh đến mặt Trong vệ tinh vào máy thu dẫn máy tuyến xuống từ vệ tinh đến trạm mặt đất thu Mục Tỷ số đích thu Tuyến xác lập phần phụ thuộc lên biểu vào tuyến thức xuống cho xác tỷ số định đặc trước tín tỷ số tín hiệu tính máy phát, tiên xem xét hiệu tạp âm tạp môi trường âm cách riêng tuyến lớn biệt hồn Sau chỉnh hai tăng ích thay lớn trạm mặt đất 3.1.2 Phân tích đưòug truyền tuyến lên 3.1.2.1 Hệ số tăng ích anten (G - Gain) Hệ số tăng ích anten thông số quan trọng, định chất lượng anten mà chất lượng quy mô trạm mặt đất Từ chương 2, có hệ số tăng ích anten cho công thức sau: GDBI = lOlog TỊ + 201og d + 201og f + 20.4dB Hệ số tăng ích anten có diện tích bề mặt lm với hiệu suất 100% là: Gim2dBi = 201og f + 20.4dB Trong đó: ĩ] hiệu suất anten d (m) đường kính anten f (GHz) tần số làm việc 20.4dB số tính từ 101og(l*109*7ĩ/c) Phương anten đổi Các trình lớn anten giống tần số làm hệ kích thước việc thay số tăng hệ số tăng ích đường truyền tuyến xuống cho băng c Ky anten đổi ích hệ số đường tăng truyền hệ ích số tuyến anten lên 3.1.2.2 Cơng suất xạ đẳng hưóng tương đương (EIRP) Công Radiated suất Power) xạ đẳng định nghĩa hướng tích tương số đương cơng (EIRP suất đầu - vào Equivalen anten Isotropic hệ số tăng ích anten có giá trị tính cơng thức: EIRP = PTGT (W) Hoặc tính theo dBw: EIRPdB\v = lOlog PT + GxdBi Trong đó: PT (W) công suất đầu vào anten GidBi (dBi) hệ số tăng ích anten phát Cơng xác, suất EIRP xạ lớn đẳng hướng tương nguyên nhân đương gây (EIRP) nhiễu phải kênh chùm điều nhiễu chỉnh kênh lân cận sóng mang; ngược lại EIRP nhỏ làm giảm chất lượng dịch vụ 3.1.2.3 Suy hao đưòưg truyền a) Suy hao khơng gian tự Neu trải có anten hình đẳng dạng hướng xạ mặt cầu công với suất anten Px tâm Công công suất tạo suất vùng bề mặt khoảng cách D tính theo cơng thức sau: w = PT/4JTD2 (W/m2) Với anten phát lượng (khi có hệ số tăng ích anten) thay đổi “thu thập” theo phương trình: w = Gx.Pi/47rD2 (W/m2) Hoặc tính theo dBW/m2: WdB\v/m2 = EIRPdBVV - 201og D - 71dB Trong đó: GT.PT cơng suất xạ đẳng hướng tương đương w độ chiếu xạ D khoảng cách (km) 71dB số tính từ lOlog (471* 106) Với phụ thuộc anten vào kích thu “thu thước thập” tín anten hiệu, thu số lượng tín Cơng suất anten hiệu thu cơng thức: PR = W*Ae (W) Ae góc mở hiệu dụng anten thu (Ae = (^ /47T)/GR) Do đó, cơng suất anten thu là: PR = [GT.PT/47tD2]*[().2/47t)/GR] tính theo PR= [GT.PT]* [4HDA,]2*[1/GRĨ Biểu thức Lo = [4ĩtD/Ằ]2 suy hao khơng gian tự Hoặc tính theo dB: Lo = 201og D + 201og f + 92.5dB Trong đó: D (km) khoảng cách đầu thu đầu phát vệ tinh trạm mặt đất f (GHz) tần số làm việc o9* 103)/c} 92.5dB số tính từ 201og Phưong trình mơ tả cơng suất anten thu theo dB là: p R dBW Trong PR phương trở trình thành này, độ chiếu GR xạ hệ = EIRP — Lo + GR số tăng đơn ích vị (dBW/m ), anten lm2 độ với chiếu hiệu xạ suất có 100%, thể sóng tính theo công thức: WdBw/m2 = EIRP - L0 + Glm2 b) Khoảng cách từ trạm mặt đất đến vệ tinh Khoảng cách s từ vệ tinh địa tĩnh tới trạm mặt đất tính theo cơng thức sau: D = {r2 + s2 - 2rS(cosC)}1,2 Trong đó: r bán kính trái đất (6378 km) s bán kính quỹ đạo vệ tinh địa tĩnh (42164 km) c = cos'1 (cosOi.cos(Ôs - Ơe)} góc tâm 1] vĩ độ trạm mặt đất 0S kinh độ vệ tinh ôe kinh độ trạm mặt đất 3.1.3 3.I.3.I Phân tích đường truyền tuyến xuống Nhiệt tạp âm Nhiệt tạp âm mang, thường nguyên tử điện các điện áp điện tử tạp tử âm Sự xuất chuyển đặc động điểm chung 0° tuyệt đối Cơng suất tạp âm tính theo cơng thức: pn = KTB (W) 23 Trong đó: K = 1.374* 10' (J/K) số Boltzmann 54 T(K) nhiệt độ tạp âm tương đương B(Hz) độ rộng băng tần từ ngẫu chuyển nhiên động nguyên ngẫu tố nhiên mức nhiệt lượng độ Từ công thức ý sau: - Một tải cho công suất tạp âm lớn KTB tới thiết bị thu - Công suất tạp âm sẵn có ảnh hưởng trực tiếp tới nhiệt độ tuyệt đối nguồn tạp suất tạp âm - Nếu nhiệt độ tương đương biết ta biết công suất tạp âm Cho nên, KTB âm anten Nhưng có trở kháng za thiết bị cung cấp thu tới thiết sinh bị thu một tạp âm công AN đầu vào nó, tổng tạp âm sẵn có đầu thiết bị thu là: NT = (KTB)G + AN Trong đó: (KTB)G tạp âm đầu vào máy thu có hệ số tăng ích G AN = KTeB tạp âm thiết bị thu Te nhiệt độ tạp âm tương đương thiết bị thu Nếu biết nhiệt độ tạp âm tương đương (T e) thiết bị ta biết từ hệ số tạp âm hệ số tạp âm thiết bị Hệ số tạp âm thiết bị (F) tính theo cơng thức sau: F = + (Te/To) Và nhiệt độ tạp âm tương đương biết thiết âm từ trạm mặt đất vệ tinh nhỏ góc Với điều kiện rộng búp sóng bị công thức: Te = ( F - l ) To Trong đó: F hệ số tạp âm thiết bị Te(K) nhiệt độ tạp âm tương đương thiết bị thu To = 290 K nhiệt độ mơi trường 3.1.3.2 Nhiệt tạp âm anten Có hai trường họp xem xét: - Anten vệ tinh (tuyến lên) - Anten trạm mặt đất (tuyến xuống), a) Anten vệ tinh (tuyến lên) Tạp không âm nhận gian bên quan sát từ ảnh Ỡ3dB=17.5° vệ anten ngồi Độ rộng búp sóng tinh xuống Trái Đất, với hưởng nhiệt chủ độ tạp yếu âm vệ tinh từ anten tạp vệ trạm phụ anten tinh mặt thuộc địa đất vào tinh Khi độ rộng nhỏ (một búp sóng hẹp) nhiệt độ tạp âm phụ thuộc vào tần số vùng phủ sóng; đất liền xạ tạp âm lớn đại dương Thường lấy giá trị tạp âm anten 290 K b) Anten trạm mặt đất (tuyến xuống) tĩnh Với tần 17.5° anten có độ số vị trí và tạp quỹ âm đạo từ vệ Tạp âm gây cho anten trạm mặt đất bao gồm tạp âm từ bầu trời tạp âm vùng ion khí tượng khí bầu số tăng tác dụng phụ xạ từ mặt đất Nó khác trời trời có mưa 1) Trường họp trời Ở mà tần môi trường tượng (được số gọi lớn hấp thụ, bầu trời GHz ảnh hưởng nguồn trong) tạp Khi không âm xảy nhiệt tạp âm anten bao gồm bầu trời hướng nhiệt tạp âm tròi mặt đất xung quanh Trong thực tế, lớn Như vậy, ích nhiệt độ vùng có ảnh phủ phần hưởng sóng tạp âm góc bầu ngẩng trời anten mà T SKY Nhiệt anten tạp có có hệ thể âm bầu có trời hàm số tần số góc ngẩng Bức anten phụ có xạ từ tính góc đặc mặt đất phần £2j Tị búp = Tg vùng lân cận trạm mặt góc ngẩng nhỏ Gi giá Gj/(£V47t)Tg, nhiệt độ vùng chiếu đất sáng gây Ảnh trị búp hưởng hệ số mặt đất riêng lẻ nằm sóng tăng Tổng ích búp sóng búp ảnh phụ hưởng giá trị Tground Ta lấy giá trị gần đúng: - Tg = 290 K búp phụ có góc ngẩng E nhỏ -10° - Tg = 150 K -10° < E < 0° - To = 50 K 0° < E < 10° - Tg = 10 K 10° < E < 90° Nhiệt tạp âm anten là: Ta = Tsky + Tground (K) Tạp âm tính Tn hướng tần số anten khảo tăng Đối sát thêm với đo nguồn nguồn vô mặt đất mức tuyến sau đường suy kính hao góc khí khu vực lân cận nhiệt tạp âm tạp âm a nhiệt phụ ATa anten có độ rộng búp sóng 03DB cho bởi: ATa = TN(A/03DB)2 e3dB > a Ô3DB < a ATa = Tn Chỉ có địa tĩnh âm Điều mặt Mặt tăng kiện đặc trời trời lên biệt mặt trăng mặt trăng có có có vật thể thể biết kể đến đối đường bầu trời trước Để rõ với kính nằm hơn, góc thẳng tần nhiệt tạp âm tăng lên mặt trời thời điểm có giá trị AT a = 12000 K Các điều 56 khiển xảy giá trị ÀT a hàm đường kính trăng, gia tăng khoảng 250 K GHz 2) Trường hợp có mưa trạm mặt tương hàng đất đương với mặt số 12 GHz anten tần hướng 0.5° đất số vệ tinh Nhiệt tạp vệ tinh anten Đối 13 với m mặt Nhiệt tạp âm anten phát xạ vào môi do điều trường kiện Khi khí tượng ta có thể mây tính nhiệt mưa, tạp hấp thụ âm anten bình hiệu dụng nước theo cơng thức sau: Trong Arain suy Ta = Tsky/Arain + Tm(l - 1/Arain) + Tground (K) Tm giá trị nhiệt độ trung hao Tm có giá trị từ 260^-280 K Tóm lại, nhiệt tạp âm anten Ta hàm của: - Tần số - Góc ngẩng - Điều kiện khí (trời hay mưa) Do vậy, hệ số phẩm chất trạm mặt đất cần phải xác định tạp âm rõ điều máy thu, công thức kiện thực tế tần số, góc ngẩng tình trạng khí 3.1.3.3 Nhiệt tạp âm hệ thống Nhiệt nhiệt tạp tạp âm âm hệ thống anten Do đó, trạm nhiệt mặt đất gồm tạp âm hao ống có: hệ nhiệt thống tính theo sau: Tsystem Ta/L + (l-l/L)To + Te Trong đó: L suy hao ống dẫn sóng Te nhiệt độ tạp âm máy thu T0 = 290K nhiệt độ môi trường Ta nhiệt độ tạp âm anten Phương trình nhiệt tạp 0.3dB anten Suy hao fíđơ âm phải LNA cho biết hệ khơng ta suy thống Ví dụ, dọc theo khuếch đại đóng góp 19 giữ mức Vì nhỏ, lý khơng mà dẫn sóng thiết có bị tác ống động dẫn sóng K tới nhiệt tạp âm tác dụng anten LNA đặt quan trọng suy giảm hệ thống tạp âm vị trí thấp gần với đầu thu phát sóng anten 3.1.3.4 Hệ số phẩm chất (G/T) Trong hệ thống truyền dẫn, tạp âm hệ số có ảnh hưởng lớn lên chất lượng tuyến truyền dẫn Hệ số (G/TDBK) biết phép đo “phẩm chất” hệ thống thu INTELSAT quy định hệ số (G/T) đặc trưng cho tất trạm mặt đất quy tiêu định chuẩn Điều G/T, có INTELSAT nghĩa cung trạm cấp mặt đủ đất công đáp ứng suất từ vệ tinh đặc điểm kỹ thuật tới đáp ứng dàng tính theo cho dịch vụ khác Từ công thức sau: công thức tính trên, hệ số phẩm chất G/T dễ G/TdB/K = GdBi - 101ogTsystem Trong GdBi hệ số tăng ích trạm mặt đất tuyến xuống TSystem nhiệt độ tạp âm hệ thống 3.I.3.5 Tỷ số sóng mang tạp âm (C/N) Chất mang hiệu lượng gây tạp âm (C/N) méo tín tuyến hiệu thơng lượng thu tin méo vơ tín nhỏ, tuyến hiệu thu chất đánh tuyến lượng giá thông đường tỷ tin, truyền số ảnh sóng hưởng cần xác tín định tỷ số C/N đường truyền.Tỷ số C/N tính theo cơng thức sau: C/N = PR/PH Trong đó: PR công suất thu anten pn cơng suất nhiệt tạp âm Do đó, ta tính C/N theo cơng thức sau: C/N = {EIRP.GR}/ {KTsystemB} Lo Tính theo dB: C/NdB = EIRPdB - LodB + G/TdB/K - lOlog K* - lOlog B Trong đó: Lo suy hao không gian tự G/T hệ số phẩm chất máy thu K* số Boltzmann (hoặc - 228.6dBW/K) B độ rộng băng tần (với sóng mang số B = 06*tốc độ truyền dẫn) Ta có độ mối rộng liên hệ băng tần công (B) suất tạp thể âm (N) mật công độ thức: phổ N cơng = N0B suất Do tạp âm (No) đó, tỷ số tỷ số sóng mang mật độ phổ công suất tạp âm (C/No) định nghĩa: C/No dBHz= EIRPdB — Lo dB + G/TdB/K — lOlog K Một biểu thức đơn giản suy tỷ số sóng mang nhiệt độ tạp âm hệ thống (C/T): C/TdB/K = EIRP dB - L0 dB + G/TdB/K Từ tỷ số sóng mang mật độ phổ cơng suất lượng bít mật độ phổ công suất tuyến thông tin số: Eb/N0 = C/N0 dB/K — lOlog R Trong R tốc độ truyền dẫn số 3.I.3.6 Tổng tỷ số sóng mang tạp âm (C/Tx) Giá trị tổng tỷ số sóng mang tạp âm (C/Tt) tuyến thơng tin vệ tinh tính phương trình sau: (C/TT)"1 = (C/Tu)'1 + (C/T D)" Trong đó: (C/Tt) C/T tổng (C/Tu) C/T đường lên (C/Td) C/T đường xuống (C/No) ta tính Cần phải ý biến tỷ số C/T đổi từ mối tương công quan thức logarit, giá tổng trị tỷ số C/T thấp số tổng C/T tỷ số C/T bậc thấp Do vậy, mức bình tuyến thơng mức EIRP thường, tin vệ thấp tinh đường nghĩa lên C/N phải thấp, giữ xác mức EIRP cao phát phát không cần thiết C/N0 tốt 3.1.4 Bộ phát đáp vệ tinh Các phát đáp rơle chuyển lại chúng vệ tinh chuẩn tiếp xuống A, B, vô tuyến; trạm mặt chia sẻ D, E c, vệ chúng đất tới tinh nhận thu nhiều F thực sau đất; nhu với từ trạm đại đổi tần mục khác với cầu giống giao khuếch mặt với chuyển trạm chức hạng khác chức mặt đất Các tài nhau vệ tinh thiết đầu nguyên tiêu từ 51.2KHz dải tần (cho sóng mang 64Kbps với FEC=3/4) tới phát đáp hoàn toàn 3.1.4.1 Điểm hoạt động phát đáp Bộ khuếch đại công suất phải hoạt Back Off) động độ lùi đầu thấp đầu ra điểm (OBO phát bão - đáp hồ Output khơng Do đó, độ lùi Back Off) quy bị tuyến vào (IBO - Input để đạt định tính, điểm Đó hao phí cơng suất TWTA điển hình Độ lùi đầu vào (IBO) định nghĩa tỷ số mật độ thơng cơng suất lượng bão hồ mật độ thơng lượng hoạt động sóng mang đem lại Độ tương lùi đầu đương (OBO) (EIRP) bão hồ định nghĩa cơng tỷ suất số xạ đẳng hướng xạ tương đẳng đương hướng (EIRP) hoạt động sóng mang đem lại Độ lùi đầu vào độ lùi đầu liên hệ với theo biểu thức sau: OBO = IBO - X Trong X tỷ số nén hệ số tăng ích với hoạt động đơn sóng mang đa sóng mang X = 5.5dB cho TWTA INTELSAT VIHEMI/HEM độ lùi đầu vào đầu ra, giá trị khác ... tinh tinh để lại kiện vệ truyền vệ tinh dẫn chuyển nhân sau: SCORE kiểu tiếp luu băng ấn tuợng Lời chúc năm 1958, chuyển trữ rộng TELSTAR RELAY năm 1962 vệ tinh địa tĩnh SYNCOM năm 1963 Trong... - Mặt Trời, dạng quỹ đạo sử dụng cho vệ tinh quan trắc mặt đất 1.1.4 Đặc điểm thông tin vệ tinh Nói tới thơng tin vệ tinh, phải kể đến ưu điểm bật so với hệ thống thơng tin khác là: - Tính quảng... người ta phải sử dụng nhiều kỹ thuật bù chống lỗi phức tạp Như ta biết, chi phí phóng vệ tinh cao nói chung vệ tinh có khả hạn chế Bù lại, trạm mặt đất phải có khả làm việc tương đối mạnh nên thiết