Điều khiển công suất và tốc độ thích nghi trong thông tin vệ tinh băng ka

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ LẠI QUANG HƯNG Điều khiển công suất tốc độ thích nghi thơng tin vệ tinh băng KA luận văn thạc sĩ K THUT IN T - VIN THƠNG Hµ néi – 2006 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ LẠI QUANG HƯNG Điều khiển cơng suất tốc độ thích nghi thơng tin vệ tinh băng KA Mã số : 2.07.00 luËn văn thạc sĩ K THUT IN T - VIN THễNG Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Nguyễn Viết Kính Hµ nội - 2006 Điều khiển tốc độ công suất thích nghi thông tin vệ tinh băng Ka Mục lôc Môc lôc bảng Các chữ viÕt t¾t Mở ĐầU Ch−¬ng 1: Tỉng quan vỊ th«ng tin vƯ tinh 1.1 Lịch sử phát triển thông tin vÖ tinh 1.2 Các dạng quỹ đạo vệ tinh 1.2.1 C¸c nguyên lý quỹ đạo 1.2.2 Các dạng quỹ đạo vÖ tinh 11 1.3 Các băng tần làm việc thông tin vệ tinh 13 1.3.1 Lùa chän băng tần cho thông tin vệ tinh 13 1.3.2 Quy định băng tần cho thông tin vÖ tinh 15 1.4 Các phơng pháp đa truy nhập thông tin vệ tinh 18 1.4.1 Đa truy nhập phân chia theo tÇn sè (FDMA) 18 1.4.2 §a truy nhËp ph©n chia theo thêi gian (TDMA) 19 1.4.3 Đa truy nhập phân chia theo m· (CDMA): 22 1.5 CÊu tróc cđa hƯ thèng th«ng tin vƯ tinh 22 1.5.1 Phần không gian 23 1.5.2 Phần mặt đất 24 1.6 Các loại hình dịch vụ cđa th«ng tin vƯ tinh 25 chơng 2: tính toán tuyến thông tin vệ tinh 27 2.1 Các thông số anten 27 2.1.1 Hệ số tăng ích 27 2.2 Đồ thị bøc x¹ 28 2.3 Ph©n cùc 29 2.2 Công suất phát hớng cho trớc 32 2.2.1 C«ng suÊt bøc xạ đẳng hớng tơng đơng 32 2.3 C«ng st tÝn hiƯu thu 33 2.3.1 C«ng suÊt anten thu nhận đợc 33 2.3.2 Tr−êng hỵp thùc tÕ 34 2.3.3 KÕt luËn 36 2.4 Công suất tạp âm đầu vào máy thu 36 2.4.1 Nguồn tạp âm 36 2.4.2 Đặc tính xác định tạp âm 37 Lại Quang Hng - K10D1 Điều khiển tốc độ công suất thích nghi thông tin vệ tinh băng Ka 2.4.3 Nhiệt tạp âm anten 38 2.4.4 Nhiệt tạp âm suy hao 39 2.4.5 Nhiệt tạp âm thiết bị có nhiều phần tử tầng 39 2.4.6 Nhiệt tạp âm máy thu 39 2.5 Tû sè tín hiệu tạp âm đầu vào máy thu 40 2.5.1 Định nghĩa 40 2.5.2 BiÓu thøc 41 2.5.3 HÖ sè phÈm chÊt cđa thiÕt bÞ thu 41 2.5.4 Nhiệt tạp âm anten 42 2.5.5 NhiÖt tạp âm máy thu 46 2.5.6 KÕt luËn 47 2.6 ¶nh h−ëng cđa m«i tr−êng trun dÉn 47 2.6.1 ¶nh h−ëng cđa m−a 48 2.6.2 Các ảnh hởng khác 52 2.6.3 KÕt luËn 54 2.7 Sự bù lại ảnh hởng môi trờng truyền sóng 54 2.7.1 Phân cực trùc giao 54 2.7.2 Suy hao 54 2.7.3 Phân tập không gian 55 2.7.4 T−¬ng thÝch 57 2.7.5 KÕt luËn 57 2.8 Tû sè tÝn hiƯu trªn tạp âm tuyến (truy nhập đơn) 58 2.8.1 KiĨu bé lỈp 59 2.8.2 BiÓu thøc cña (C/N0)T 61 2.9 Xu thÕ th«ng tin vƯ tinh 63 Chơng 3: Điều khiển công suất tốc độ thích nghi Thông tin vệ tinh băng Ka 65 3.1 Giíi thiƯu 65 3.2 Mô hình kênh v ớc đoán kªnh 67 3.3 Tốc độ v công suất thích nghi 68 3.3.1 Điều khiển công suất thÝch nghi 69 3.3.2 Điều khiển tốc độ thích nghi 75 3.4 KÕt luËn 80 kÕt luËn 82 Phô lôc 84 L¹i Quang H−ng - K10D1 Điều khiển tốc độ công suất thích nghi thông tin vệ tinh băng Ka bảng Các chữ viết tắt AR1 First order Auto Regressive Mô hình tự håi quy bËc ARMA Auto Regressive Moving Average M« hình trung bình tự động hồi quy AWGN Additive White Gaussian Noise NhiƠu Gausse tr¾ng céng tÝnh BER Bit Error Rate Tỉ số lỗi bit BSS Broadcasting Satellite Service Dịch vụ vệ tinh quảng bá CDMA Code Division Multiple Access §a truy nhËp ph©n chia theo m· DVB Digital Video Broadcasting Quảng bá video số EIRP Equivalent Isotropic Radiotive Power Công suất xạ đẳng hớng tơng đơng FDMA Frequency Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo tần sè FSS Fixed Satellite Service DÞch vơ vƯ tinh cè định GEO Geographic Earth Orbit Quỹ đạo địa tĩnh HEO High Earth Orbit Quỹ đạo cao INTELSAT International Satellite Orgnisation Tỉ chøc vƯ tinh qc tÕ IBO Input Back Off Lùi đầu vào ITU International Telecommunication Liên minh viễn thông quốc Union tế LEO Low Earth Orbit Quỹ đạo thấp LHCP Left Hand Circular Polarization Phân cực tròn bên trái MEASAT Malaysia Satellite VÖ tinh Malaysia MEO Medium Earth Orbit Quỹ đạo trung bình MMSE Minimum Mean Squared Error Lỗi trung bình bình phơng tối thiểu MPSK Multi Phase Shift Key Khoá dịch đa pha Lại Quang Hng - K10D1 Điều khiển tốc độ công suất thích nghi thông tin vệ tinh băng Ka MQAM Multi Quadrature Amplitude Điều biên cầu phơng đa Modulation mức MSS Mobile Satellite Service Dịch vụ vệ tinh di động OBO Output Back Off Lùi đầu PSK Phase Shift Key Khoá dịch pha QAM Quadrature Amplitude Modulation Điều biên cầu phơng QPSK Quarter Phase Shift Key Khoá dịch pha cầu phơng RHCP Right Hand Circular Polarization Phân cực tròn bên phải SNR Signal to Noise Rate Tû sè tÝn hiƯu trªn nhiễu TDMA Time Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo thêi gian TTVT TT&C Th«ng tin vƯ tinh Telematric Tracking and Control Đo xa, bám điều khiển VINASAT Vietnam Satellite Project Dù ¸n vƯ tinh ViƯt Nam VSAT Very Small Aperture Terrminal Đầu cuối có góc mở nhá XPD Cross - Polarisation Discriminaion Ph©n cùc chÐo XPI Cross - Polarisation Isolation Cách ly phân cực chéo Lại Quang Hng - K10D1 Điều khiển tốc độ công suất thích nghi thông tin vệ tinh băng Ka Mở ĐầU Trong năm qua với phát triển nh vũ bÃo khoa học công nghệ, thông tin vệ tinh đà có bớc phát tiển nhảy vọt Do có tính u việt vợt trội so với phơng thức thông tin khác nh cho phép triển khai nhanh, cự ly liên lạc không hạn chếCác quốc gia hàng đầu công nghệ viễn thông nh Nga, Mỹ, Nhật, Pháp, Đứcđà quan tâm đầu t nghiên cứu, cải tiến, phát triển công nghệ thông tin vệ tinh Cùng với phát triển nhu cầu sử dụng dịch vụ viễn thông, nhu cầu sử dụng dịch vụ thông tin vệ tinh liên tục tăng với tốc độ cao ngày đa dạng, số lợng vệ tinh khu vực giới tăng lên nhanh chóng Cho đến nớc khu vực nh: Thái Lan, ấn Độ, Indonexia, Malaysia, đà có vệ tinh riêng phục vụ nhu cầu thông tin nớc, khu vực quốc tế Ngày 24 tháng 09 năm 1998, Thủ tớng phủ đà định số 868/QĐ-TTg việc thông qua báo cáo nghiên cứu khả thi dự án Phóng vệ tinh viễn thông Việt Nam với mục tiêu là: Phóng vệ tinh viễn thông Việt Nam nhằm đáp ứng nhu cầu truyền dẫn n−íc, qc tÕ qua vƯ tinh cđa ViƯt Nam năm đầu kỷ 21, xây dựng hệ thống trạm mặt đất phục vụ nhu cầu thông tin liên lạc công cộng nhu cầu số ngành chuyên phục vụ công ích Với trên, đề tài Điền khiển công suất tốc độ thích nghi thông tin vệ tinh băng Ka cần thiết nhằm đa hệ thống thông tin vệ tinh sử dụng có hiệu điều kiện băng tần khác đà sử dụng hết Cỏc yêu cầu sử dụng dịch vụ trực tiếp đến người dùng qua vệ tinh tăng, băng Ka trở thành lựa chọn ưa thích nhiều hệ thống cung cấp băng thơng rộng cần thiết để hỗ trợ cho nhu cầu dự đoán trước dung lượng Víi mơc ®Ých nh− vËy, ®Ị tài tìm hiểu biện pháp nâng cao chất lợng thông tin vệ tinh, tập trung sâu nghiên cứu điền khiển công suất nh tốc độ đáp ứng điều kiện suy hao lớn Trong băng tần Ka từ 20 30 GHz, suy hao ma lớn Nó ảnh hởng trực tiếp đến Lại Quang Hng - K10D1 Điều khiển tốc độ công suất thích nghi thông tin vệ tinh băng Ka chất lợng dịch vụ Khi a giải pháp cho vấn đề nghẽn phổ, băng Ka bị suy hao mưa sâu cỡ hàng chục dB Do vậy, đề tài Điền khiển công suất tốc độ thích nghi thông tin vệ tinh băng Ka đối tợng nghiên cứu để nâng cao chất lợng đờng truyền điều kiện suy hao lớn Luận văn bao gồm chơng sau: Chơng 1: Tổng quan thông tin vệ tinh Chơng 2: Tính toán tuyến thông tin vệ tinh Chơng 3: Điều khiển công suất tốc độ thích nghi thông tin vệ tinh băng Ka Phụ lục: Giới thiệu chơng trình nguồn mô phơng pháp thích nghi công suất tốc độ băng Ka viết Matlab 6.5 Các vấn đề kỹ thuật liên quan đến đề tài tơng đối rộng vấn đề khó nên luận văn chắn nhiều sai sót Do đó, mong nhận đợc ý kiến đóng góp, phê bình thầy cô giáo bạn bè đồng nghiệp để giúp hoàn thiện phần nghiên cứu Trong thời gian thực luận văn này, đà nhận đợc nhiều hỗ trợ, động viên khuyến khích nhiều từ gia đình, thầy cô đồng nghiệp Trớc hết, xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới Thầy PGS.TS Nguyễn Viết Kính, ngời đà tận tình bảo cách định hớng giải vấn đề để hoàn thành luận văn Bên cạch xin cảm ơn Gia đình đà khuyến khích, động viên tạo điều kiện cho yên tâm hoàn thành khoá học luận văn Tôi xin cảm ơn Các Thầy, Cô khoa Điện tử Viễn Thông đà trang bị kiến thức cho suốt thời gian học Và xin gửi lời biết ơn đến Phòng Thông tin vệ tinh ứng dụng công nghệ vũ trụ, Cục Thông tin liên lạc, Bộ Công an nơi công tác, đà tạo điều kiện vật chất, thời gian cho đợc theo học khoá học Cuối xin cảm ơn bạn học, đồng nghiệp đà giúp đỡ trình học Hà Nội, ngày 15 tháng năm 2006 Lại Quang Hng - K10D1 Điều khiển tốc độ công suất thích nghi thông tin vệ tinh băng Ka Chơng Tổng quan thông tin vệ tinh 1.1 Lịch sử phát triển thông tin vệ tinh [1] Trong chiÕn tranh thÕ giíi thø cã sù phát triển vợt bậc công nghệ khác viba tên lửa, tảng thông tin vệ tinh Ngoài ra, ý tởng hệ thống thông tin toàn cầu sử dụng vệ tinh bay xung quanh đất đà đợc nhà bác học Arthur C Clarke giới thiệu tạp chí Anh Wireless world (thế giới không giây) vào tháng năm 1945 Tháng 10 năm 1957, Liên xô đà phóng thành công vệ tinh nhân tạo (vệ tinh Sputnik) trªn thÕ giíi më mét kû nguyªn chinh phơc vị trơ cđa ng−êi, ®ång thêi cịng lần thông tin trái đất vũ trụ đợc thực Năm 1958 tin chúc mừng Giáng sinh tổng thống Mỹ Eisenhower lần đợc phát qua vệ tinh có tên Score bay độ cao 1500 km Những năm sau từ năm 1960 đến 1962 loạt vệ tinh khởi đầu có tên Echo, Curier, Telstar Relay đà đợc phóng lên quỹ đạo có độ cao thấp (khoảng 1000 km đến 8000 km), hạn chế tên lửa phóng Năm 1963 vệ tinh địa tĩnh có tên Syncom, có độ cao bay 36.000 km đà truyền hình trực tiếp vận hội Olympic Tokyo từ Nhật Mỹ Năm 1965 vệ tinh Molniya liên xô đợc phóng lên quỹ đạo elip nghiêng 65o so với mặt phẳng xích đạo Tháng năm 1964 tổ chức quốc tế thông tin vệ tinh đà đời, ban đầu có 11 nớc thành viên, gọi tắt Intelsat (Internation Telecommucations Satellite) [4] Các nớc tham gia vào tổ chức tăng lên nhanh chóng, 30 năm sau tháng năm 1994 số nớc thành viên tham gia tổ chức Intelsat ®· lµ 133, ®ã cã ViƯt Nam VƯ tinh thơng mại Intelsat tên Earlybird đợc phóng lên quỹ đạo địa tĩnh Đại tây dơng vào năm1965 Đó hệ Intelsat I Do phát triển nhanh chóng yêu cầu dịch vụ thông tin qua vệ tinh, Lại Quang Hng - K10D1 Điều khiển tốc độ công suất thích nghi thông tin vệ tinh băng Ka Intelsat đà phóng hàng loạt vệ tinh địa tĩnh ba vị trí Thái bình dơng, ấn độ dơng Đại tây dơng để phủ sóng toàn cầu Đó hệ vệ tinh Intelsat I, II, III, IV, IV-A, V, V-A, VI, VII, VII-A, VIII, VIIIA (tính đến tháng năm 1996) Việt Nam đà có trạm mặt đất Hoa Sen thập kỷ 70 Phủ Lý - Nam Hà (cũ) thuộc hệ thống InterSputnic Liên bang Nga cũ, sau giải phóng Miền nam có thêm trạm Hoa Sen thành phố Hồ Chí Minh Các trạm chủ yếu thông tin thoại truyền hình với nớc XHCN cũ Trong thËp kû 80 n−íc ta tham gia tỉ chøc Intelsat xây thêm trạm mặt đất làm việc với vệ tinh IntelSat Thông tin vệ tinh đóng vai trò quan trọng mạng viễn thông Việt Nam khoảng 2050 kênh qua vệ tinh Intelsat 30 kênh qua vệ tinh InterSputnic cho thông tin quốc tế với khoảng 36 nớc giới cho dịch vụ thoại, truyền hình, phát thanh, truyền số liệu Đài truyền hình Việt Nam thuê kênh vệ tinh MEASAT THAICOM để phát truyền đài trung ơng đài địa phơng Đài tiếng nói Việt nam sử dụng vệ tinh PALAPA để phát chơng trình quốc tế Ngoài cục hàng không dân dụng, công ty dầu khí VietsoPetro sử dụng vệ tinh cho nhu cầu thông tin ngành Hệ thống VSAT FDMA/DAMA thuê vệ tinh ASIASAT phục vụ vùng xa xôi hẻo lánh, hải đảo, cá nhân, tổ chức công ty có nhu cầu thông tin nớc nh quốc tế Số trạm VSAT lên tới hàng trăm trạm nằm rải rác khắp miền đất nớc Hệ thống VSAT TDM/TDMA đà da vào khai thác chủ u phơc vơ cho trun sè liƯu Th«ng tin vƯ tinh nội địa Việt Nam có mạng VSAT nhng mạng mặt đất số lợng trạm nh cha phong phú loại hình dịch vụ cung cấp Tuy nhiên tơng lai Việt nam có vệ tinh VINASAT riêng lúc mạng vệ tinh nội địa có điều kiện phát triển mạnh với nhiều loại dịch vụ nh phủ sóng phát truyền hình toàn quốc; dịch vụ truyền hình trả tiền trớc MMDS, Lại Quang Hng - K10D1 Điều khiển tốc độ công suất thích nghi thông tin vệ tinh băng Ka Hỡnh 3.2: Xỏc sut ngng hot ng hàm thông số fading - a với thích nghi cơng suất riêng Để hồn tất việc phân tích điều khiển cơng suất thích nghi , ta nghiên cứu trường hợp độ lợi kênh ước đoán công suất giới hạn Trong trường hợp này, thuật tốn thích nghi đưa là: Gˆ ≥ Gout ⎧ P K / Gˆ , PT = ⎨ T ⎩ O (3.14) khac Nói cách khác, ta áp đặt hạn chế công suất cực đại, trường hợp định theo đóng/mở phát, dựa theo cơng suất tức thời PT K / Gˆ khơng phải ước đốn độ lợi kênh Trong phân tích hai thuật toán, ta tập trung cho trường hợp thứ Theo cách tiếp cận nêu trên, ta xác định K, với yêu cầu xác suất ngừng hoạt động Pout đáp ứng Xác suất ngừng hoạt động là: { } { } { Pout = P Gˆ < Gout + P Gˆ ≥ Gout xP KG / Gˆ < Gˆ ≥ Gout } (3.15) Trong số hạng thứ đại biện cho xác suất ngừng hoạt động ngắt mạch (PT=0) số hạng thứ đại diện cho xác suất ngừng hoạt ng 73 Lại Quang Hng - K10D1 Điều khiển tốc độ công suất thích nghi thông tin vệ tinh băng Ka li c oỏn S dng tớnh trực giao ước đoán phần 2, biểu thức đơn giản: ⎡ m − ln Gout ⎤ ⎛ ⎡ m − ln Gout ⎤ ⎞ ⎡ ln K ⎤ Pout = Q ⎢ ⎥ + ⎜⎜1 − Q ⎢ ⎥ ⎟⎟Q ⎢ ⎥ (3.16) σ σ a a ⎣⎢ ⎦⎥ ⎝ ⎣⎢ ⎦⎥ ⎠ ⎣ − a σ ⎦ Từ biểu thức này, ta suy giá trị tối ưu K là: ⎡ ⎛ ⎛ Pout − Poff K = ⎢exp⎜ σQ −1 ⎜ ⎜ 1− P ⎢⎣ ⎜⎝ off ⎝ ⎞ ⎞⎤ ⎟ ⎟⎥ ⎟ ⎟⎥ ⎠ ⎠⎦ 1− a (3.17) ⎡ m − ln Gout ⎤ ⎥ aσ ⎢⎣ ⎥⎦ Trong Poff = Q ⎢ Và Gout xác định theo (3.7) Cơng suất trung bình tiêu thụ theo sơ đồ thích nghi với giá trị K là: PT = PT Ke − m + a σ /2 ⎡ m − ln Gout ⎤ Q⎢ a σ − ⎥ aσ ⎣⎢ ⎦⎥ (3.18) Sử dụng giá trị tối ưu K theo (18) ,ta phân tích trường hợp cực trị Với a → (fading chậm), ngừng hoạt động chủ yếu ngắt mạch, Poff → Pout , cơng suất trung bình tiến gần tới giá trị theo (3.9) thu kênh biết đầy đủ công suất bị ràng buộc Với a → (fading nhanh), ta thấy Poff → , PT → PT / Gout , giá trị tìm với hệ thống khơng thích nghi thiết kế dựa dự phòng cố định, tương đương, cơng suất cực đại cần thiết cho thích nghi lý tưởng để đạt xác suất ngừng hoạt động Pout địi hỏi Hình 3.3 trình bày cơng suất chuẩn hố, PT /( PT / Gout ) hàm thông số tốc độ fading 1-a Đường liền nét đại diện cho cơng suất trung bình tiêu thụ cho trường hợp lý tưởng fading biết Khi dùng ước đoán kênh, K ước đoán cho tốc độ fading theo (3.18) Cần ý rằng, với điều khiện đóng/mở dựa so sánh ước đốn Gˆ với ngưỡng Gout , công suất cực đại cần thiết để đạt Pout thay đổi theo tốc độ fading: PT max (a) = PT K / Gout 74 Lại Quang Hng - K10D1 Điều khiển tốc độ công suất thích nghi thông tin vệ tinh băng Ka Vỡ vy , K i din cho h số nhân công suất cực đại, tăng theo giá trị PT max (a) = PT / Gout cần ước đốn kênh lý tưởng Trong thí dụ xét, với tốc độ fading thấp 10-2, hệ số giữ thấp 1.5 Vì vậy, công suất cực đại bị buộc, điều giả thiết cần thiết cho việc thiết kế hệ thống vệ tinh, việc sử dụng công suất có hiệu Hình 3.3: Hệ thống có cơng suất trung bình điều khiển thích nghi công suất bắt buộc Khi truyền, công suất tức thời thay đổi phù hợp với ước lượng kênh Xác suất ngừng hoạt động thay đổi mi tc fading 3.3.2 Điều khiển tốc độ thích nghi [4] Một cách tiếp cận khác với điều khiển công suất thích nghi điều khiển tốc độ thích nghi Trong trờng hợp này, công suất giữ không đổi, tốc độ bit thay đổi theo fading kênh Về toán học hai cách tiếp cận tơng đơng Thực tế là, thích nghi cho ta lợng tin trung bình cao so với tiết kiệm công suất Với lý này, phơng pháp hay cho hệ thống vệ tinh với công suất bị buộc 75 Lại Quang Hng - K10D1 Điều khiển tốc độ công suất thích nghi thông tin vệ tinh băng Ka Dới ta xét trờng hợp giả sử biến thiên tốc độ liên tục Thực tế tốc độ phát thay đổi bớc rời rạc phụ thuộc vào việc dùng phần cứng cụ thể Lý tởng nhất, điều khiển tốc độ cho kết SNR thu đợc số đủ để có xác suất lỗi bit theo yêu cầu Pe = P[ ] Trờng hợp xảy độ lợi kênh đà biết Khi đó, ta mong muèn cã PT G / N R = γ R = PT G / N γ = R0 G , đó, R0 tốc độ tơng ứng với kênh fading (G = 1) Không có trờng hợp ngừng hoạt động xác suất lỗi bít luôn Pe Tốc độ trung bình đạt đợc trờng hợp nµy lµ R = R0 G = R0 e m + /2 Khi kênh hoàn toàn không biÕt tèc ®é cã thĨ ®iỊu chØnh: R = R0 G / K (3.19) Trong đó, K lợng dự trữ đợc tính cho độ lệch kênh ớc lợng kênh thực Ta lựa chọn K cho xác suất ngừng hoạt động theo yêu cầu là: Pout = P{PT G / N R < γ } = P{KG / Gˆ < 1} Do ®ã, víi bé ớc đoán kênh dựa mô hình AR1, ta có K đợc chọn (12) Tốc độ trung bình đạt đợc trờng hợp là: R= R0 m + a 2σ / e K (3.20) H×nh 3.4 tốc độ trung bình hàm hệ số fading 1-a Với fading chậm, ớc đoán gần hoàn hảo có thể, R R0 G Khi fading nhanh hơn, lỗi ớc đoán kênh nguyên nhân làm giảm tốc độ trung bình Cuối fading trở nên nhanh R R0 Gout Giá trị với tốc độ với hệ không thích nghi, có tốc độ xác định với công suất PT xác định, đạt đợc thiết kế cho mục đích Pout ngừng hoạt động xác suất lỗi bít Pe0 Nó tơng tự nh trờng hợp dự trữ xác định Điều khiển tốc độ thích nghi làm tăng tốc độ trung bình so víi hƯ thèng kh«ng thÝch nghi mét hƯ sè có giá trị phụ thuộc vào tốc độ fading Giá trị cực đại kênh hoàn toàn đà biết (hoặc tơng đơng với fading đủ chậm để ớc đoán gần 76 Lại Quang Hng - K10D1 Điều khiển tốc độ công suất thích nghi thông tin vệ tinh băng Ka nh hoàn hảo xảy ra), G / Gout Do lỗi ớc đoán, tốc độ trung bình giảm, nhng cao hệ thống không thích nghi VÝ dơ, t¹i wd Td = 0.01 , tèc độ trung bình đạt đợc cao 12 lần so với không điều khiển tốc độ, thấp 1.4 lần trờng hợp fading hoàn toàn đà biết Từ đây, dù có xuất ớc đoán fading không hoàn hảo, có cải thiện đáng kể Thực tế thúc đẩy việc tìm kiếm kế hoạch điều khiển tốc độ thực tế Hình 3.4: Tốc độ trung bình hàm thông số fading - a Thuật toán thích nghi tốc độ đợc đa nhằm thoả mÃn xác suất ngừng hoạt động lối Việc thay đổi tốc độ truyền thực không thuận lợi thực tế yêu cầu chỉnh lại lọc phần cứng phải đồng Sẽ thuận tiện nhiều sử dụng tốc độ truyền xác định, phải thay đổi số bít ký hiệu, có nghĩa thay đổi mức điều chế Các kênh vệ tinh đợc đặc trng khuếch đại không tuyến tính, với lý này, hệ thống vƯ tinh thùc tÕ hiÕm dïng c¸c møc ®iỊu chÕ cao h¬n Mét thiÕt kÕ thÝ nghiƯm ®−ỵc thiÕt lËp dïng ®iỊu chÕ 4, 8, 16 QPSK hệ thống băng Ka Sử dụng mức điều chế cao giản đồ chòm với pha biên độ thay đổi (nh MQAM) cần đặc biệt ý đến 77 Lại Quang Hng - K10D1 Điều khiển tốc độ công suất thích nghi thông tin vệ tinh băng Ka méo phi tuyến Cần phải sử dụng phơng pháp làm méo chòm trớc, méo tín hiệu trớc, thu dựa phơng thức cân tách sóng Một thiết kế theo cách hệ thống 16 QAM dùng cho kênh vệ tinh đợc đa [7] Dới ta xÐt viƯc thiÕt kÕ hƯ thèng dùa trªn lùa chän mức điều chế thích nghi Sự lựa chọn đợc thực theo cách cho yêu cầu xác suất ngừng hoạt động Pout cho tỷ số lỗi bít Pe0 đa thoả mÃn Ta quan tâm đến hoạt động hệ thống tuyến tính nghiên cứu hiệu suất băng thông trung bình có đợc từ lựa chọn điều chế thích nghi Giả thiết hệ thống lựa chọn từ mức I khả dụng đợc miêu tả k1, k2, kI bít ký hiệu phơng thức điều chế đợc chọn ra, nh MPSK MQAM Xác suất lỗi tơng ứng mức đợc đa hàm đà biết Pe,i ( ) , = PT G / N R SNR đạt đợc với tốc độ ký hiệu R, tất phơng pháp điều chế Dùng xác suất ngừng hoạt động nh chuẩn thiết kế, trớc tiên ta xác định rõ khoảng SNR phơng thức điều chế đợc sử dụng Cụ thể, sù lùa chän theo c¸c møc sau: - Khi G < Gout = G0 kh«ng trun - Khi G ∈ [Gi , Gi ) phơng pháp i đợc chọn (i