Giáo Trình Cơ Sở Kỹ Thuật Thông Tin Vô Tuyến

Học viện kỹ thuật quân môn thông tin - khoa vô tuyến điện tử Trần Văn Khẩn - Đỗ Quốc Trinh - Đinh Cờng Giáo trình sở kỹ thuật thông tin vô tuyến (Dùng cho đào tạo kỹ s Điện tử - Viễn thông) Hà nội - 2006 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Môc lôc Mục lục Ký hiệu, chữ viết tắt Lời nói đầu Chương 1: PHÂN CHIA DẢI TẦN SỐ VÔ TUYẾN VÀ ĐẶC TÍNH KÊNH VƠ TUYẾN 1.1 Phân chia dải tần vơ tuyến ứng dụng cho mục đích thơng tin 1.2 Đặc điểm truyền sóng vơ tuyến 1.2.1 Một số khái niệm truyền sóng vơ tuyến 1.2.2 Các tính chất quang học sóng vơ tuyến 1.2.3 Các phương thức truyền lan sóng điện từ 1.2.4 Một số thuật ngữ định nghĩa truyền sóng 1.2.5 Đặc điểm số dải sóng vơ tuyến 1.3 Các đặc trưng hệ thống thông tin 1.3.1 Hệ thống thơng tin - Kênh thơng tin 1.3.2 Các tính chất kênh thơng tin vơ tuyến 1.3.3 Các tính chất thống kê tín hiệu vơ tuyến nhiễu kênh thông tin vô tuyến 1.3.4 Tốc độ truyền tin tức dung lượng kênh 1.3.5 Tính chống nhiễu tính hiệu hệ thống thơng tin 1.3.6 Các đặc trưng tổng quát hệ thống thông tin 1.4 Hệ thống thông tin vô tuyến 1.4.1 Sơ đồ tổng quát hệ thống thông tin vô tuyến 1.4.2 Phân loại thiết bị thông tin vô tuyến Chương 2: CÁC ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT CỦA HỆ THỐNG THƠNG TIN VƠ TUYẾN 2.1 Những đặc tính kỹ thuật hệ thống thơng tin vơ tuyến 2.1.1 Các đặc tính kỹ thuật chung cho máy thu máy phát 2.1.2 Các đặc tính kỹ thuật máy phát 2.1.3 Các đặc tính kỹ thuật máy thu 2.1.4 Phương pháp hình thành tín hiệu vơ tuyến 2.2 Cơ sở xây dựng tiêu kỹ thuật cho máy thu phát sóng ngắn cơng suất trung bình 2.2.1 Yêu cầu chung CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 11 11 13 14 16 18 22 26 31 31 32 34 35 46 55 56 56 57 59 59 59 64 66 69 88 88 2.2.2 Chọn dải tần công tác máy thu phát 2.2.3 Chọn dạng công tác 2.2.4 Chọn anten phương thức điều khiển 2.3 Cơ sở xây dựng tiêu kỹ thuật cho máy thu phát sóng ngắn cơng suất nhỏ 2.3.1 Yêu cầu chung 2.3.2 Chọn dải tần công tác cho máy thu phát SN/CSN 2.3.3 Chọn dạng công tác 2.3.4 Lập luận chọn phương pháp ổn định tần số 2.3.5 Chọn loại an ten cho máy thu phát 2.3.6 Phương thức điều khiển 2.4 Cơ sở xây dựng tiêu cho máy thu phát sóng cực ngắn công suất nhỏ 2.4.1 Yêu cầu chung 2.4.2 Chọn dải tần công tác cho máy thu phát 2.4.3 Chọn dạng công tác 2.4.4 Phương pháp ổn định tần số máy thu phát SCN/CSN 2.4.5 Anten máy thu phát SCN/CSN 2.4.6 Phương thức điều khiển Chương 3: CƠ SỞ XÂY DỰNG SƠ ĐỒ KHỐI CHO HỆ THỐNG THÔNG TIN VÔ TUYẾN 3.1 Cơ sở xây dựng sơ đồ khối cho máy thu phát sóng cực ngắn cơng suất nhỏ 3.1.1 Máy thu phát cầm tay 3.1.2 Máy thu phát SCN/CSN dải rộng 3.2 Cơ sở xây dựng sơ đồ khối cho máy thu phát sóng ngắn cơng suất nhỏ 3.2.1 Sơ đồ tuyến tín hiệu máy thu phát SN/CSN (dải tần 1,5 ÷ 11 MHz) 3.2.2 Sơ đồ máy thu phát SN/CSN làm việc dải tần 0,03 ÷ 30 MHz 3.3 Cơ sở xây dựng sơ đồ cấu trúc cho máy thu phát sóng ngắn cơng suất trung bình Chương 4: BỘ TỔNG HỢP TẦN SỐ 4.1 Khái quát chung tổng hợp tần số 4.1.1 Vị trí yêu cầu CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 88 89 89 95 95 95 95 96 97 98 98 98 99 99 99 100 100 101 101 101 102 110 111 114 119 125 125 125 4.1.2 Phân loại phương pháp tổng hợp tần số 4.2 Các mạch sở ứng dụng tổng hợp tần số 4.2.1 Tổng hợp tần số sử dụng mạch nhân, chia, cộng trừ 4.2.2 Các hệ thống tinh chỉnh tự động tần số tổng hợp 4.3 Các phương pháp tổng hợp tần số 4.3.1 Tạo mạng tần số phương pháp tổng hợp trực tiếp 4.3.2 Tạo mạng tần số phương pháp tổng hợp gián tiếp 4.3.3 Tổng hợp tần số số trực tiếp - DDS Chương 5: CÁC MẠCH ĐIỀU CHỈNH VÀ ĐIỀU CHỈNH TỰ ĐỘNG TRONG CÁC MÁY THU PHÁT VÔ TUYẾN 5.1 Các mạch điều chỉnh điều chỉnh tự động máy thu 5.1.1 Điều chỉnh tay điều chỉnh tự động hệ số khuếch đại 5.1.2 Mạch tự động khống chế tạp âm lối máy thu khơng có tín hiệu 5.1.3 Điều chỉnh dải thơng máy thu 5.2 Các hệ thống điều chỉnh điều chỉnh tự động máy phát 5.2.1 Mạch điều chỉnh tự động mức - ALC 5.2.2 Cơ sở hệ thống tự động điều chỉnh phối hợp anten 5.2.3 Các hệ thống ĐCTĐ phối hợp anten Chương 6: ỨNG DỤNG KỸ THUẬT MỚI TRONG HỆ THỐNG THÔNG TIN VÔ TUYẾN 6.1 Kỹ thuật trải phổ thông tin vô tuyến 6.1.1 Giới thiệu chung 6.1.2 Các ưu điểm hệ thống thông tin trải phổ 6.1.3 Các hệ thống thông tin trải phổ 6.2 Tự động thiết lập đường truyền - ALE 6.2.1 Tính cấp thiết ALE 6.2.2 Tiêu chuẩn FED-STD-1045 6.3 Hệ thống trung kế vô tuyến (Radio Trunking) 6.3.1 Đặt vấn đề 6.3.2 Các hệ thống trung kế vô tuyến đơn trạm 6.3.3 Các hệ thống trung kế vô tuyến vùng rộng Tài liệu tham khảo CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 126 126 126 129 137 137 144 150 157 157 157 162 165 168 168 169 175 187 187 187 188 191 195 195 196 198 198 199 204 209 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt KÝ HIỆU CÁC TỪ VIẾT TẮT ALC (Automatic Level Control) AGC (Automatic Gain Control) ALE (Automatic Link Establishment) DDS (Direct Digital Synthesizer) PD (Phase Detector) PTT (Press to Talk, Push to talk) VCO (Voltage Controlled Oscillator) CS CSN CSTB ĐCTĐ DĐCS DĐNS ĐKX GĐH KĐ KĐÂT KĐCS KĐCT KĐTT NS PTK SD ST SCN SN TĐF TĐT THTS Điều chỉnh tự động mức Điều chỉnh tự động khuếch đại (TĐK) Tự động thiết lập đường truyền Tổ hợp tần số số trực tiếp Bộ so pha Chuyển phát Dao động điều khiển điện áp Chủ sóng Cơng suất nhỏ Cơng suất trung bình Điều chỉnh tự động Dao động chủ sóng Dao động ngoại sai Điều khiển xa Giản đồ hướng Khuếch đại Khuếch đại âm tần Khuếch đại công suất Khuếch đại cao tần Khuếch đại trung tần Ngoại sai Phần tử kháng Sóng dài Sóng trung Sóng cực ngắn Sóng ngắn Tự động điều chỉnh tần số theo pha Tự động điều chỉnh tần số Tổng hợp tần số CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt LỜI NĨI ĐẦU Thơng tin vơ tuyến sử dụng khoảng không gian làm môi trường truyền dẫn Phương pháp thông tin là: phía phát xạ tín hiệu thơng tin sóng điện từ, phía thu nhận sóng điện từ phía phát qua khơng gian tách lấy tín hiệu gốc Về lịch sử thông tin vô tuyến, vào đầu kỷ Marconi thành công việc liên lạc vô tuyến qua Đại Tây dương, Kenelly Heaviside phát yếu tố tầng điện ly diện tầng phía khí dùng làm vật phản xạ sóng điện từ Những yếu tố mở kỷ ngun thơng tin vô tuyến cao tần đại qui mô Gần 40 nǎm sau Marconi, thông tin vô tuyến cao tần phương thức thông tin vô tuyến sử dụng phản xạ tầng đối lưu, không đáp ứng nhu cầu thông tin ngày gia tǎng Chiến tranh giới lần thứ hai bước ngoặt thông tin vô tuyến Thông tin tầm nhìn thẳng - lĩnh vực thơng tin sử dụng bǎng tần số cực cao (VHF) nghiên cứu liên tục sau chiến tranh giới - trở thành thực nhờ phát triển linh kiện điện tử dùng cho HF UHF, chủ yếu để phát triển ngành rađa Với gia tǎng không ngừng lưu lượng truyền thông, tần số thông tin vô tuyến vươn tới bǎng tần siêu cao (SHF) cao (EHF) Vào nǎm 1960, phương pháp chuyển tiếp qua vệ tinh thực phương pháp chuyển tiếp tán xạ qua tầng đối lưu khí xuất Do đặc tính ưu việt mình, chẳng hạn dung lượng lớn, phạm vi thu rộng, hiệu kinh tế cao, thông tin vô tuyến sử dụng rộng rãi phát truyền hình quảng bá, vô tuyến đạo hàng, hàng không, quân sự, quan sát khí tượng, liên lạc sóng ngắn nghiệp dư, thơng tin vệ tinh - vũ trụ v.v Tuy nhiên, can nhiễu với lĩnh vực thông tin khác điều không tránh khỏi, thơng tin vơ tuyến sử dụng chung phần không gian làm môi trường truyền dẫn Để đối phó với vấn đề này, loạt Hội nghị vô tuyến Quốc tế tổ chức từ nǎm 1906 Tần số vô tuyến ấn định theo "Qui chế thông tin vô tuyến (RR)" Hội nghị ITU (Internasional Telecommunications Union) Geneva nǎm 1959 Sau Hội nghị phân bố lại dải tần số sóng ngắn để sử dụng vào nǎm 1967, Hội nghị bổ sung qui chế tần số vô tuyến cho thông tin vũ trụ vào nǎm 1971, Hội nghị phân bố lại tần số vô tuyến thông tin di động hàng hải cho mục đích kinh doanh CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt vào nǎm 1974 Tại Hội nghị ITU nǎm 1979, dải tần số vô tuyến phân bố mở rộng từ kHz ÷ 400 GHz xem xét lại bổ sung cho Qui chế thông tin vô tuyến điện (RR) Để giảm bớt can nhiều thông tin vô tuyến, ITU tiếp tục nghiên cứu vấn đề sau để bổ sung vào xếp xác khoảng cách sóng mang Qui chế thơng tin vơ tuyến: dùng cách che chắn thích hợp lựa chọn trạm; cải thiện hướng tính anten; nhận dạng sóng phân cực chéo; tǎng cường độ ghép kênh; chấp nhận sử dụng phương pháp điều chế chống lại can nhiễu Ngày với phát triển mạnh mẽ hệ thống thông tin khác thông tin di động, vi ba số, cáp quang, thông tin vệ tinh v.v, thông tin vơ tuyến tiếp tục đóng vai trò quan trọng phát triển ngày hoàn thiện với cơng nghệ cao đáp ứng đòi hỏi khơng mặt kết cấu mà mặt truyền dẫn, xử lý tín hiệu, bảo mật thơng tin Giáo trình "Cơ sở kỹ thuật thơng tin vơ tuyến" nhóm tác giả biên soạn với mục đích hệ thống kiến thức mặt sở xây dựng, lựa chọn tiêu kỹ thuật cấu trúc sơ đồ khối việc ứng dụng kỹ thuật vào việc khai thác, thiết kế thiết bị hệ thống thông tin vô tuyến dải tần HF, V-UHF Giáo trình xây dựng phục vụ cho công tác đào tạo kỹ sư ngành điện tử viễn thông Học viện 10 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chương PHÂN CHIA DẢI TẦN SỐ VƠ TUYẾN VÀ ĐẶC TÍNH KÊNH VÔ TUYẾN 1.1 PHÂN CHIA DẢI TẦN SỐ VÔ TUYẾN VÀ ỨNG DỤNG CHO CÁC MỤC ĐÍCH THƠNG TIN Ta biết thông tin vô tuyến đảm bảo việc phát thơng tin xa nhờ sóng điện từ Mơi trường truyền sóng (khí mặt đất, vũ trụ, nước, lớp địa chất mặt đất) chung cho nhiều kênh thông tin vô tuyến Việc phân kênh chủ yếu dựa vào tiêu chuẩn tần số Một cách tổng quát, phổ tần tổng cộng miền áp dụng chúng hình 1-1 Dải tần số radio Hạ âm 100 Âm Siêu âm 102 104 AM TV, radio FM 106 Viba, vệ tinh, rađa 108 1010 Dải sợi quang Tia Hồng nhìn ngoại thấy Cực tím Tia X 1012 1014 1016 Tia Tia gamma vũ trụ 1018 1020 1022 Tần số (Hz) Hình 1-1 Phổ tần số vơ tuyến ứng dụng Phổ kéo dài từ tần số âm (subsonic - vài Hz) đến tia vũ trụ (1022 Hz) chia tiếp thành đoạn nhỏ gọi băng tần Toàn dải tần số vô tuyến (RF) lại chia thành băng nhỏ hơn, có tên kí hiệu bảng 1-1 theo Ủy ban tư vấn Thông tin vô tuyến quốc tế CCIR (Comité Consultatif Internationa des Radiocommunications - International Radio Consultative Committee) Bảng 1-1 Kí hiệu phân chia băng tần theo CCIR STT Phạm vi tần số 30 Hz ÷ 300 Hz Tên gọi Tần số thấp (ELF) 0.3 kHz ÷ kHz Tần số thoại (VF) 3 kHz ÷ 30 kHz Tần số thấp (VLF) 11 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt C( f ) D( f ) f f D( f ) * C ( f ) * C ( f ) D( f ) * C ( f ) f f Hình 6-5 Biểu đồ phổ hệ thống trải phổ DS Các thiết bị thơng tin vơ tuyến dải sóng HF VHF hệ thường sử dụng kỹ thuật trải phổ nhảy tần (FH) phổ tín hiệu sau trải khơng phụ thuộc vào tốc độ mã trải phổ dễ thực đồng máy thu máy phát, khả chống nhiễu cố ý tốt Tốc độ nhảy tần tùy theo cấp thiết bị tùy theo chất lượng kênh thơng tin mà đạt đến vài trăm lần (tần số / giây) thông tin dải VHF vài chục lần thông tin dải HF 6.2 TỰ LẬP THIẾT LẬP ĐƯỜNG TRUYỀN - ALE 6.2.1 Tính cấp thiết ALE ALE tên viết tắt "Automatic Link Establishment" có nghĩa "Tự động thiết lập đường truyền" thường dùng để hệ thống phát triển với mục đích "tự động" chọn tần số hỗ trợ liên lạc trạm mạng vào lúc Như giới thiệu chương 1, với tính chất thất thường mơi trường sóng ngắn biết kênh tốt lúc hồn tồn trở nên vơ dụng vào lúc khác Chính mà trước khai thác thơng tin dải sóng ngắn cần phải có người sử dụng với nhiều kinh nghiệm huấn luyện tốt để thiết lập trì tay đường liên lạc trạm Công việc q trình tốn thời gian, đòi hỏi nhiều chi phí thường khơng tin cậy Với giúp đỡ tiến công nghệ, lĩnh vực mạch tích hợp (IC), nhà nghiên cứu bắt đầu quan tâm đến vấn đề làm để tự động hóa q trình chọn kênh liên lạc "tốt" Tình hình trở lên cấp bách thông tin vô tuyến sử dụng lĩnh vực ngày đòi hỏi phải có độ tin cậy cao chấp nhận chậm trễ, gián đoạn trình kết nối tay ALE đáp ứng cách đầy đủ cho vấn đề cung cấp 195 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt cho trạm vô tuyến HF khả thiết lập kết nối trạm khác khơng cần giúp đỡ người vận hành Trong năm 1980, số nhà sản xuất thiết bị HF, hoàn toàn độc lập với nhau, đưa hệ thống ALE riêng giải pháp cho vấn đề Tất hệ thống ALE này, mức độ đó, bao gồm chức tương tự nhau: tự động gọi trả lời, gọi chọn lọc, tự động bắt tay, quét kênh chọn kênh phân tích chất lượng đường truyền Tất hệ thống làm việc theo cách riêng tạo nên phương pháp cho máy thu phát (trạm) "tự động" kết nối với máy thu phát (trạm) khác Vì đặc điểm máy thu phát HF làm cho chúng thích nghi với nhu cầu người sử dụng, nên chúng gọi máy thu phát HF thích nghi 6.2.2 Tiêu chuẩn FED-STD-1045 Vấn đề với hệ thống ALE tạo nên nhà sản xuất HF riêng rẽ thật đơn giản: khơng có tính tương tác lẫn Trong chế độ tự động hóa cao máy thu phát HF mới, đảm bảo tự động kết nối mạng sử dụng thiết bị nhà sản xuất khác Các phương pháp truyền dẫn bắt tay khơng tương thích nhà sản xuất khác đơn giản chưa có u cầu chúng phải tương thích với Do việc phát triển Tiêu chuẩn Viễn thông Liên bang cho ALE bắt đầu vào năm 1985 Vì vào năm 1990, phiên FED-STD-1045 đời Đây tiêu chuẩn chi tiết cho tương tác hệ thống ALE thiết bị thu phát vô tuyến HF FED-STD-1045 sở cho họ tiêu chuẩn vô tuyến HF mô tả việc tự động hóa tất máy thu phát HF Nó cung cấp chức tiêu chuẩn hóa khởi xướng gọi, phát, trả lời tín hiệu xác nhận liên quan đến ALE Dạng sóng phát chứa thơng tin địa để gọi chọn lọc đài yêu cầu đài trả lời có mở máy Tiêu chuẩn xác định nghi thức cần thiết, định thời định nghĩa kỹ thuật, việc thực giao diện người dùng dành quyền cho nhà sản xuất cải tiến cụ thể hóa Sau tóm tắt trình làm việc hệ thống ALE 1045 - Máy thu ALE ln chế độ qt chờ khơng kết nối với đài khác Nó quét đến 100 kênh với tốc độ kênh giây liên tục theo dõi kênh nhóm qt đặt trước mạng để tìm tín hiệu ALE tới Các tín hiệu đánh giá chất lượng kênh (LQA - Link 196 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Quality Analysis), liệu đánh giá lưu giữ nhớ để dùng sau - Khi đài muốn liên lạc với đài khác, đài gọi kiểm tra nhớ LQA để tìm kênh tốt nhất dùng kênh để gọi Nó kiểm tra xem kênh có bận hay khơng phát tín hiệu gọi dạng số kênh Tín hiệu gọi tuân theo nghi thức cụ thể chứa địa gọi chọn lọc đài gọi đài bị gọi Nếu đài bị gọi thu giải mã gọi cách xác, trả lời tín hiệu cụ thể Khi nghe tín hiệu trả lời đài gọi gửi tín hiệu xác nhận kết nối thiết lập - Nếu không thiết lập kết nối kênh đầu tiên, hệ thống thử tần số khác nhóm quét theo thứ tự "độ tốt" nhớ thiết lập kết nối tần số LQA số đo tự động chất lượng tín hiệu ALE đài, dựa tỉ lệ lỗi bít (BER - Bit Error Rate) tỉ số tín tạp (SINAD) Bộ nhớ LQA máy thu hình thành phép đo thụ động tích cực chất lượng kênh ngắn hạn tần số định Phép đo tích cực dựa tín hiệu truyền dẫn đặc biệt gọi "thăm dò âm thanh" để cung cấp cho đài nghe hội đo chất lượng kênh khoảng thời gian định trước Phép đo thụ động phép đo thực kết nối thiết lập đài khác tình cờ nghe thấy chúng gọi đài thứ Trong loại đo lường kênh, tất đài mạng phải thỏa thuận trước tập tần số nhóm quét mà chúng dùng cho ALE Tất đài không kết nối với đài khác tự động trở chế độ quét chờ chúng lắng nghe gọi ALE ngẫu nhiên có kế hoạch trước Những ích lợi ALE 1045: Các máy thu phát có chứa ALE 1045 khơng u cầu người khai thác sử dụng có kinh nghiệm huấn luyện tốt để thiết lập cách nhanh chóng kết nối chất lượng cao Các máy thu phát ALE 1045 chứa địa (dấu hiệu gọi) gọi để gọi chọn lọc, quét đến 100 kênh lập trình sẵn, phân tích chất lượng đường truyền sóng tần số tự động kết nối vài giây Kết nối mà hệ thống ALE cung cấp bền vững tin cậy, việc truyền liệu kênh HF nhiều tạp Dạng sóng ALE sử dụng 197 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt kỹ thuật truyền thông báo lần để dự trữ, sửa lỗi thuận (FEC), xen kẽ, mã hóa Golay bỏ phiếu theo đa số 2/3 Vì hệ thống ALE 1045 dựa vào thuật toán DSP để phân tích, nên liệu khơng lỗi khôi phục bạn chép CW ALE 1045 trình diễn hoạt động gần 100% khơng lỗi mức tín hiệu vùng 15 dB thấp chất lượng kênh thoại "tồi" theo tiêu chuẩn CCIR Một đặc điểm hấp dẫn khác ALE chức nghiệp vụ Chức cho phép tự động truyền liệu văn sau kết nối thiết lập Hai loại thông tin nghiệp vụ Tự động hiển thị thông báo (AMD) Chế độ liệu văn (DTM) Các thơng báo AMD dài đến 90 kí tự thường kết hợp vào gọi kết nối DTM cho phép truyền dẫn tồn kí tự ASCII file có độ dài Mặc dù tốc độ truyền thấp, thông báo nghiệp vụ truyền khơng có loại truyền dẫn khác chất lượng kênh tồi 6.3 HỆ THỐNG TRUNG KẾ VÔ TUYẾN (Radio Trunking) 6.3.1 Đặt vấn đề Trong lĩnh vực thông tin di động dải tần nguồn tài nguyên có giá trị Khi tần số ngày trở nên dày đặc khắp nơi, nhà sản xuất tiếp tục tìm kiếm cách sử dụng dải tần có hiệu Trong năm gần đây, phương pháp có hiệu phổ biến thành công hệ thống trung kế vô tuyến Trong hệ thống trung kế di tần từ 800 đến 900 MHz phát triển hệ thống dùng kênh VHF UHF thông thường vừa giới thiệu có thành cơng nhanh chóng Việc đưa vào đài vô tuyến tổng hợp tần số đa tần (DTMF) cuối năm 70 cho phép áp dụng khái niệm trung kế với ứng dụng vô tuyến di động Thay có truy nhập vơ tuyến đơn vào kênh đơn, hệ thống trung kế cho phép đài vơ tuyến tìm kiếm qt kênh rỗi kênh chuẩn bị trước Trung kế có nghĩa tự động tìm kiếm kênh rỗi hay nhiều kênh Nếu kênh bận đài vơ tuyến tự động qt tới kênh có sẵn Vì việc quét nhanh tự động nên người sử dụng khơng thể xử lý kịp Do cần phải có kiểm sốt trước phát, việc quét làm tự động Cũng xảy việc nghe trộm can thiệp từ người sử dụng khác kênh, nhân tố ngồi khơng hệ thống trung kế Tóm lại, ba yếu tố 198 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt hệ thống trung kế là: chế độ quét kênh nhanh, tự động chọn kênh rỗi tính riêng biệt (không bị nghe trộm) Hệ thống trung kế di động mặt đất tại: Phần quan trọng hệ thống trung kế thiết kế cho hoạt động di tần từ 800 đến 900 MHz Những đề xuất thiết kế Motorola, E.F Johnson Ericsson/GE Ngoài ra, hệ MPT - 1327 Philips hỗ trợ lần đầu sử dụng rộng rãi thị trường chấu Âu Những hệ thống giá cao, cho thiết bị di động thiết bị trạm chủ vị trí chuyển tiếp (lặp lại) Mặc dù hệ thống dùng cho ứng dụng kết nối điện thoại, chúng chủ yếu thiết kế cho hoạt động nhanh nhóm Cấu hình điển hình thường kênh, hệ thống đem lại hiệu lợi ích trung kế cho ứng dụng vô tuyến di động Thực tế, trung kế 800 900 MHz phát triển vô tuyến di động thương mại nhanh chóng giai đoạn 10 năm qua, với cạnh tranh lĩnh vực điện thoại tổ ong Tuy nhiên tất loại trung kế có hai trở ngại sử dụng nước phát triển giá thành cao khơng thể thích hợp với việc sử dụng tần số thấp 800 MHz Giới thiệu kiểu hệ thống trung kế vô tuyến: Một yếu tố quan trọng việc chọn lựa hệ thống trung kế vơ tuyến vùng phủ sóng Trong chuyển tiếp đơn cung cấp đủ vùng phủ sóng cho số phận, số phận khác lại cần có hệ thống phủ sóng vùng rộng lớn Trong trường hợp cần thiết phải có hệ thống phủ sóng vùng rộng Nhiều nhà sản xuất đề nhiều giải pháp để đáp ứng cho nhu cầu sử dụng khác nhau, cách tổng quát tham khảo hãng Motorola chia hệ thống trung kế vô tuyến thành nhóm chủ yếu sau: - Các hệ thống trung kế vô tuyến đơn trạm - Các hệ thống trung kế vơ tuyến với phủ sóng vùng rộng 6.3.2 Các hệ thống trung kế vô tuyến đơn trạm a Hệ thống trung kế Smartrunk Khái quát hệ thống trung kế Smartrunk Các hãng Mỹ bắt đầu giới thiệu hệ thống trung kế vô tuyến 199 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt thiết kế đặc biệt với giá thành hợp lý Sử dụng hệ báo hiệu mang tên “Smartrunk”, hệ thống hoạt động dải tần tương thích với nhiều máy thu di động cầm tay phổ thông Khác hẳn với dạng trung kế vô tuyến mô tả trước, Smartrunk thiết kế đặc biệt cho ứng dụng kết nối điện thoại vơ tuyến đảm bảo cho gọi đài di động với đài di động tốt Ý tưởng Smartrunk bắt nguồn từ Trung Quốc, nơi có triệu máy thu cầm tay giá thấp dùng máy thu cầm tay Giống nhiều nước phát triển, xây dựng mạng điện thoại dây Trung Quốc đắt khó khăn Để cung cấp phương tiện truyền thơng nhiều nữa, nhà kinh doanh cá nhân Trung Quốc thiết lập hệ thống từ đến kênh vô tuyến để kết nối trạm sở mạng lưới điện thoại công cộng Tuy nhiên hệ thống khơng có tính trung kế vơ tuyến cồng kềnh Ví dụ, để tạo gọi hệ thống kênh, người sử dụng phải nghe kênh số 1, bận, phải chuyển mạch vơ tuyến tay sang kênh số đến kênh số kênh nghe rõ tìm thấy Tất nhiên, làm vậy, dễ dàng nghe trộm kênh khác truyền qua gọi khác thực Với nơi từ 25 đến 100 người sử dụng kênh hệ thống trở thành hỗn loạn không hiệu Giải pháp trung kế Smartrunk Khi dùng trạm sở máy di động trang bị module Smartrunk đài vơ tuyến tự động quét từ đến 16 kênh trung kế để đóng mở kênh Với Smartrunk, giám sát can thiệp vào gọi tiến hành (gọi khẩn cấp) Người điều hành hệ thống tăng số lượng kênh tải nhờ vào hiệu vốn có trung kế Khi người sử dụng muốn chức riêng hệ trung kế cung cấp cho họ Về mặt này, Smartrunk hệ thống điện thoại tổ ong giá thành thấp cung cấp nhiều đặc tính tính dễ dùng hệ thống điện thoại tổ ong với giá thấp nhiều Cấu hình hệ thống Smartrunk Hệ thống Smartrunk gồm phần chính: điều khiển trạm sở mà giao diện nối tới trạm sở song công khác tới máy 200 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt khuếch đại lặp lại; bảng logic cho máy di động lắp đặt máy di động máy thu cầm tay Bộ điều khiển trạm sở phục vụ máy điện thoại kết nối với đầy đủ chức thêm vào để điều khiển toàn chức trung kế Mỗi phận điều khiển đòi hỏi kênh trung kế Bảng logic cho máy di động điều khiển quét kênh vô tuyến, kiểm tra, chống ồn chức PTT (ấn phát) đưa toàn chức báo hiệu Ở máy cầm tay bảng logic thay điều chế giải mã DTMF thông thường Hệ thống Smartrunk đảm bảo từ đến 16 kênh trung kế vơ tuyến có dung lượng tới 1100 thuê bao hệ thống Ngoài kết nối trạm sở kênh trung kế đạt giá trị khác nhau, vị trí khác vùng rộng Cấu hình thơng dụng dùng cho liên lạc điện thoại thường gồm kênh vô tuyến với mức tải 25 đến 30 người kênh Các thuê bao vùng 30 kilomet khơng cần xâm nhâp vào mạng điện thoại cơng cộng mà phục vụ chỗ dùng dịch vụ di động tới di động Bé điều khiển Tx/Rx Tổng đài Bộ điều khiển Tx/Rx Máy di động Bộ điều khiển Tx/Rx DTMF Tel Tổ hợp Tx Ghép Rx Máy cầm tay Pulse Tel Trạm cố định song công ghép Fax, Tel., Máy tính Hỡnh 6-6 Sơ đồ cấu trúc hệ thống Smartrunk điển hình 201 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Hình 6-6 sơ đồ xây dựng cấu trúc hệ thống Smartrunk điển hình Chúng rõ cấu hình hệ thống Khả ứng dụng Có dạng gọi thực qua hệ thống: từ di động tới cố định; từ cố định tới di động; từ di động tới di động; gọi nhóm; gọi điều hnh/khn cp (xem hỡnh 6-7) Kênh vô tuyến #1 giao diện âm tần điện thoại vào di động di động vào điện thoại Duplexer Máy thu Máy phát Bộ điều khiển đờng điện thoại Kênh vô tuyến #2 giao diện âm tần di động với di động Duplexer Máy thu Máy phát Bộ điều khiển đờng điện thoại Kênh vô tuyến #3 giao diện âm tần gọi nhóm / khẩn cấp Duplexer Máy thu Máy phát Bộ điều khiển đờng ®iƯn tho¹i Hình 6-7 Mơ hình hệ thống kênh trung kế vô tuyến khả ứng dụng b Hệ thống trung kế Smartrunk II Phần trình bày khái quát hệ thống Smartrunk dùng điều chế mã DTMF Kỹ thuật số đưa vào áp dụng cho đời hệ thống Smartrunk II trình bày Mô tả chung Qua thời gian ngắn kể từ giới thiệu vào năm 1992, Smartrunk II Selectone trở thành tiêu chuẩn giới cho hệ thống tổng đài vô tuyến với giá thành hạ Smartrunk II hệ sau Smartrunk, có nhiều đặc tính 202 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt ưu việt người sử dụng người điều khiển hệ thống Khn dạng (format) đánh tín hiệu riêng Smartrunk II đem lại tốc độ cao, dải phủ sóng rộng độ bảo mật thơng tin cao Có thể lựa chọn chế độ làm việc gồm: tạo trung kế thoại vô tuyến, tạo trung kế phát nhanh chế độ vô tuyến thông thường Đối với người sử dụng, Smartrunk II cung cấp dịch vụ kiểu cellular thực với đặc tính nhớ phát quay số, quay số nhớ quay lại số Đồng thời hệ thống Smartrunk II cung cấp độ bảo mật cao để chống lại người dùng khơng phép Ngồi lựa chọn vài dạng làm việc linh hoạt thiết kế hệ thống Và hết, Smartrunk II có khả tương thích với Smartrunk nguyên gốc Các đặc điểm Ngoài đặc điểm có Smartrunk, Smartrunk II có đặc điểm ưu việt sau đây: - Lựa chọn chế độ trung kế: thoại gửi nhanh - Làm việc giống điện thoại tổ ong thực chế độ trung kế thoại vô tuyến - Hoạt động “PTT” thực chế độ trung kế - Format báo hiệu số riêng cho phép bảo vệ tối đa việc ngăn cản người dùng không phép, cự ly tăng đáng kể, tốc độ truyền số liệu nhanh - Tương thích trực tiếp với dạng trung kế vô tuyến khác hệ cellular, PCS, CT2 dạng khác Smartnet, LTR, MPT - Nhớ phát tín hiệu quay số (giống cellular) - Tự động quay số nhanh 10 kênh nhớ người dùng lập trình - Quay lại số điện thoại sau - Đa âm chuông để phân biệt loại gọi - Có tín hiệu báo kênh rỗi cho người dùng biết - Có 10 mức gọi ưu tiên - Bảo mật số lập trình - Nhiều chế độ hoạt động bình thường - Điều khiển vơ tuyến từ xa để cắt người sử dụng bất hợp pháp (hay không trả tiền) 203 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt - Tự động nhận biết máy di động để giảm bớt thời gian lãng phí (Radio check) - Thời gian thâm nhập kênh nhanh - Nhiều lựa chọn lập trình - Tương thích với hệ có - Có sẵn nâng cấp với giá thành thấp cho phân điều khiển Smartrunk có Tóm tắt đặc tính kỹ thuật hệ Smartrunk II - Làm việc dải tần: dải thấp VHF, UHF 800/900 MHz - Hoạt động hoàn toàn tự động: từ điện thoại theo kiểu tone hay pulse - Gọi riêng biệt an toàn: tới 11000 thuê bao - Các thuê bao ưu tiên: điều hành / khẩn cấp Khả bổ sung hệ Smartrunk II Cơ sở liệu thuê bao - Ghi giữ tới 1800 gọi kênh - Nội dung ghi gọi gồm có: thuê bao, số quay số, thời gian gọi loại gọi - Các file cấu hình tạo lập hay gỡ bỏ Các interface - đường điện thoại / điều khiển DTMF (đa tần) hay xung, đầu nối RJ11-C - Interface vô tuyến - âm tần phát, âm tần thu, đường phát PTT, triệt ồn, đầu - Mã triệt ồn CTCSS 6.3.3 Các hệ thống trung kế vô tuyến vùng rộng Đối với nhiều phận, vị trí chuyển tiếp đơn bao phủ vùng tồn hoạt động họ Tuy nhiên nhu cầu sử dụng tăng lên vượt xa vùng phủ sóng địa lý hệ thống đơn trạm cần thiết phải có hệ thống vùng rộng người sử dụng máy vô tuyến dễ dàng liên lạc nơi mà họ cần, cho dù họ di chuyển trạm chuyển tiếp khác Những lợi ích thông tin vùng rộng: - Phối hợp tổ chức đơn vị với vùng rộng lớn 204 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt - Vùng phủ sóng mở rộng vượt ngồi khả hệ thống có - Độ tin cậy vùng phủ sóng nâng lên - Phối hợp thành tổ chức lớn có kiểm tra nhờ người điều phối trì liên lạc với người sử dụng suốt vùng phủ sóng Hãng Motorola đưa cấu hình hệ thống sau: a Hệ thống đồng phát (Simulcast) Simulcast sử dụng nhiều trạm thu phát để mở rộng vùng phủ sóng hệ thống Simulcast sử dụng kiểu báo hiệu Smartnet II Có thể xắp xếp tới 10 trạm hệ thống Simulcast Mỗi trạm xa gồm có điều khiển từ xa nhiều chuyển tiếp với tần số giống đặt trạm chủ Hệ thống yêu cầu có đường kết nối (Link) viba cáp quang để kết nối trạm với Hình 6-8 minh họa cho cấu hình F1 F1 F1 Hình 6-8 Hệ thống thông tin vùng rộng Simulcast Simulcast thực truyền đồng thời tín hiệu sóng mang giống từ nhiều trạm có tính địa lý riêng biệt Điều có tầm quan trọng đặc biệt đảm bảo khả nhận biết chất lượng thoại vùng bị chồng lấn Để thực tốt yêu cầu cần có thiết bị đặc biệt để kiểm tra tần số phát đồng thoại toàn hệ thống 205 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt b Hệ thống chọn đa trạm tự động (Automatic Multiple Site Selection AMSS) Chọn đa trạm tự động (AMSS) phương pháp tạo vùng phủ sóng rộng lớn thơng qua sử dụng định kênh phối hợp nhiều trạm kênh chung AMSS đặc biệt thích hợp ứng dụng vùng rộng lớn, mà đòi hỏi thiết kế hệ thống có nhiều vùng chồng lấn, vùng địa lý phủ sóng lớn khơng có giao thoa tần số Hình 6-9 minh hoạ cấu hình này, AMSS giống với Simulcast chỗ đòi hỏi trạm phải kết nối với để cung cấp thông tin cho khu vực trạm Sự khác nhau, AMSS trạm sử dụng tần số khác Simulcast lại đòi hỏi trạm sử dụng tần số F2 F1 F3 Hình 6-9 Hệ thống chọn đa trạm tự động (AMSS) Vì AMSS khơng đòi hỏi tần số giống trạm Simulcast, nên hạn chế cần thiết phải có thiết bị đặc biệt để cân trì tiêu kỹ thuật tần số Tuy nhiên AMSS lại cần nhiều tần số đan xen khơng thích hợp vùng đơng đúc tần số Mặc dù tần số tái sử dụng hệ thống AMSS, chúng phân định lại trạm lân cận Mỗi trạm AMSS có điều khiển trung tâm từ xa ngân hàng chuyển tiếp với tần số, mà tần số cho trạm Vì có kênh điều khiển trạm hệ thống AMSS, nên trạm cần phải có kênh điều khiển dự phòng Hệ thống Simulcast AMSS đa thoả mãn nhiều yêu cầu phủ sóng vùng 206 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt rộng nhiều tổ chức Song số tổ chức lại cần có thêm yêu cầu khác dung lượng cao tích hợp nhiều hệ thống có vào hệ thống có vùng phủ sóng rộng lớn nhiều Hệ thống thỏa mãn yêu cầu hệ thống SmartZone c Hệ thống SmartZone SmartZone hệ thống vô tuyến trunking phủ sóng vùng rộng, tích hợp, dung lượng cao Mặc dù SmartZone thiết kế dùng với kỹ thuật trunking, tích hợp hệ thống thông thường (Conventional) vào hệ thống dễ dàng, hệ thống SmartZone minh họa hình 6-10 sau đây: Vì SmartZone kết hợp hệ thống Simulcast có khả tần số hệ thống tái sử dụng lại tần số, nên SmartZone tối đa hố khả có tần số Điều giúp cho SmartZone có ưu điểm kiểu hệ thống vùng rộng khác tích hợp, hệ thống điển hình đòi hỏi có số lượng lớn tần số Thêm vào sở hạ tầng đại SmartZone cho phép SmartZone cung cấp giải pháp mạng cho yêu cầu thông tin vùng rộng với giao diện người dùng đơn giản Trunking đồng phát Chuyển tiếp thông thường F1 F1 F1 SMARTZONE Trunking đơn vùng Trunking mật độ thấp Chuyển tiếp xen băng Hình 6-10 Hệ thống SmartZone tích hợp hệ thống khác Các ưu điểm hệ thống SmartZone: 207 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt SmartZone có tính đột phá cải tiến mở rộng khả vùng rộng Smartnet có cung cấp ưu điểm sau: Vùng phủ sóng SmartZone cho phép phủ sóng vùng địa lý rộng lớn Một vùng (Zone) hệ thống SmartZone có tới 48 trạm (Site), tuỳ thuộc vào hệ thống cấu hình tuỳ chọn Và tích hợp hệ thống SmartZone thành hệ thống đa vùng Hiệu phổ tần SmartZone cho phép sử dụng tài nguyên kênh tần số hiệu Điều đạt thơng qua tính việc "chỉ định trạm động", cho phép SmartZone có khả cấp kênh trạm có thành viên nhóm hoạt động Hiệu đầu tư SmartZone cung cấp khả trang bị cho trạm với số chuyển tiếp phù hợp với nhu cầu thông tin trạm Điều có nghĩa trạm có số lượng chuyển tiếp khác Những khu vực mật độ lưu lượng thấp phủ sóng với số lượng chuyển tiếp tối thiểu, giảm đáng kể giá thành Độ tin cậy cao SmartZone khơng đòi hỏi trạm xa phải có điều khiển trung tâm sử dụng chuyển tiếp thông minh (IntelliRepeater) Các chuyển tiếp thông minh trang bị khả vận hành Trunking nội (tự đóng vai trò điều khiển trung tâm) Và chuyển tiếp thơng minh làm dự phòng cho nhau, giúp cho độ tin cậy trạm nâng cao Dung lượng gọi tối đa SmartZone cung cấp khả để khai thác tối đa dung lượng gọi cho hệ thống, với tính thiết lập gọi kênh bận (Busy Override), ấn định trạm quan trọng (Critical Site Assignment) vận hành trạm ưu tiên Tính mềm dẻo hệ thống SmartZone phối ghép hệ thống đơn trạm có cấu hình khác hệ thống đồng phát Simulcast SmartZone áp dụng triển khai công nghệ khác công nghệ tương tự, công nghệ số kết hợp tương tự số 208 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt TÀI LIỆU THAM KHẢO Brennan V P, "Phase-Locked Loops: Principles and Practice," McGraw-Hill, New York, 1996 Conely Mgr., "Kenwood Trunked Radio Systems", Kenwood Trunked System D C Green, “Radio Systems for Technicians,” 2nd Edition, Longman, 1995, 294 pp Edward Singer, “Land Mobile Radio Systems,” Prentice Hall, 1989, 258 pp "Giới thiệu chung lý thuyết viễn thông - General Introduction of Telecommunication Theory," LG Information & Communications, Ltd (Sách song ngữ Việt-Anh) Nxb Thanh niên, Hà Nội, 1995 Jack R Smith, “Modern Communication Circuits,” 2nd Edition, McGrawHill, 1996, 580 pp Proakis G J, "Digital Communications," McGraw-Hill, New York, 1989 Rappaport S T, "Wireless Communications," Prentice Hall, New Jersey, 1996 Shakhgildyan V V, “Radio Transmitter Design,” Mir Publisher, Moscow, 1987, 487 pp 10 "ST-853 SmarTrunk II - Digital Trunking Systems Overview for Icom Twoway Radios", March 2000 11 Steele R (Ed), "Mobile Radio Communications," Pentech Press, London, 1992 12 Ulrich L.Rohde, T.T.N Bucher, “Communications Receivers: Principles and Design,” McGraw-Hill, 1994, 584 pp 13 Viterbi J A, "CDMA-Principles of Spread Spectrum Communication," Addision-Wesley, Reading, Massachusetts, 1995 14 Wayne Tomasi, “Electronic Communications Systems: Fundamentals through Advanced,” 4th Edition, Prentice Hall, 2001, 947 pp 15 Wozencraft J M., Jacobs I M, "Principles of Communication Engineering," John Willey & Sons, Inc., New York-London-Sydney, 1965 209 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt ... DỤNG KỸ THUẬT MỚI TRONG HỆ THỐNG THÔNG TIN VÔ TUYẾN 6.1 Kỹ thuật trải phổ thông tin vô tuyến 6.1.1 Giới thiệu chung 6.1.2 Các ưu điểm hệ thống thông tin trải phổ 6.1.3 Các hệ thống thông tin trải... ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT CỦA HỆ THỐNG THÔNG TIN VÔ TUYẾN 2.1 Những đặc tính kỹ thuật hệ thống thơng tin vơ tuyến 2.1.1 Các đặc tính kỹ thuật chung cho máy thu máy phát 2.1.2 Các đặc tính kỹ thuật máy... thống thông tin 1.3.6 Các đặc trưng tổng quát hệ thống thông tin 1.4 Hệ thống thông tin vô tuyến 1.4.1 Sơ đồ tổng quát hệ thống thông tin vô tuyến 1.4.2 Phân loại thiết bị thơng tin vơ tuyến