Tài liệu Thiết kế tuyến vi ba số, chương 1 pdf

CHƯƠNG 1: LÝ THUYẾT THIẾT KẾ TUYẾN 1. NGHIÊN CỨU DUNG LƯNG ĐÒI HỎI Trong việc thiết kế một hệ thống liên lạc điểm nối điểm việc tìm hiểu kó về dung lượng cần thiết là rất quan trọng. Nó là nền tảng cho các quyết đònh quan trọng ở phần sau:  Phải chú ý đến dung lượng phát sẽ triển trong vòng 10 hoặc 15 năm tới cũng như dung lượng cần thiết ở hiện tại. Việc dự đoán này dựa vào các điểm sau:  Dựavào đặc điểm phát triển dân số.  Đặc điểm vùng (thành phố nông thôn, vùng nông nghiệp…)  Tỷ lệ phát triển của các hoạt động kinh tế.  Tốc độ cải thiện điều kiện sống trong tương lai.  Hệ thống phải được thiết kế để cho phép có thể nới rộng thêm trong tương lai. Tuy nhiên, ở các nước đang phát triển (như ở thực trạng nước ta) thường khó dự đoán chính xác dung lượng cần thiết trong khoảng thời gian dài. Do đó không nên lắp đặc các hệ thống có dung lượng quá lớn cho các yêu cầu cho tương lai. Sẽ kinh tế hơn khi chọn các thiết bò có dung lượng nhỏ ở giai đoạn đầu tiên và nếu dung lượng này không đáp ứng được sau khi sử dụng vài năm, hệ thống có thể thay thế bởi một hệ thống khác có dung lượng lớn hơn còn hệ thống cũ được dùng ở tuyến cần dung lượng nhỏ hơn. Nên đôi khi xây dựng một hệ thống vừa phải và dể dàng thay thế khi có kỹ thuật mới trong tương lai thì kinh tế hơn. 2. CHỌN BĂNG TẦN SỐ VÔ TUYẾN SỬ DỤNG. Đối với các ứng dụng của kỹ thuật Viba, băng tầng hoạt động của nó nằm trong khoảng từ 1GHz đến 15GHz. Trong đó các tần số vô tuyến được cấp phát cho các dòch vụ xác đònh được qui đònh bởi các luật vô tuyến. Chúng ta quan tâm đến dải tần từ 800MHz - 6425MHz và 7900MHz - 8100MHz. Luật vô tuyến mô tả luật cấm đoán của hệ thống trạm mặt đất sử dụng các băng tần số này, vì chúng chia băng tần với dòch vụ liên lạc vệ tinh. Trong trường hợp này công suất bức xạ hiệu dụng của máy phát và anten trong hệ thống L/S không vượt quá 55 dBw hoặc công suất đưa đến anten không được vượt quá 13dBw. Các yếu tố quan trọng khác trong việc gán đònh tần số bao gồm dung sai tần số và băng thông phát xạ. Luật vô tuyến không có tiêu chuẩn bắt buộc về băng thông. Tuy nhiên dung sai tần số của máy phát hoạt động trong vùng sóng Viba nên là 300*10 -6 cho máy phát có công suất dưới 100W và 100*10 -6 cho máy phát có công suất trên 100W. Hiện nay tầng số vô tuyến sử dụng trong hệ thống liên lạc Viba thay đổi từ 1GHz - 15 GHz. Các giá trò tương đối của tần số RF phụ thuộc vào nhiều yếu tố. - Ở các tần số thấp thì kích thước thiết bò lớn công suất máy dễ dàng thực hiện, độ lợi anten lớn, tổn hao phải nhỏ, tổn thất không gian và dây dẫn tần khác chủ yếu sử dụng cho các đường trung kế ngắn hoặc đường trung kế phụ. Dung lượng cũng đóng vai trò quan trọng trong việc chọn băng tần hoạt động cho hệ thống, bảng sau cho ta các tham khảo về băng tần chọn và dung lượng. Băng tần ( MHz) Băng thông cho phép ( MHZ) Dung lượng cực tiểu của các kênh thoại đã được mã hóa 1495 - 1535 2110 - 2130 2160 - 2180 3700 - 4200 5925 - 6425 10700 - 11700 2 3,5 3,5 20 30 40 30 96 96 1152 1152 1152 BẢNG 2-2-1 : Các băng tần số cấp phát của FCC cho các hệ thống Viba số 3. SỰ SẮP XẾP CÁC KÊNH RF Sự sắp xếp các kênh RF là một phần rất quan trọng trong việc thiết kế hệ thống. Nó đặc biệt quan trọng cho các hệ thống vô tuyến chuyển tiếp. Vì mức khác biệt về tín hiệu vô tuyến giữa ngõ vào và ngõ ra của một trạm lặp thay đổi từ 60 - 80 dB thì việc sử dụng cùng một tần số vô tuyến giữa ngõ ra và ngõ vào sẽ gây ra hiện tượng giao thoa động do phản hồi. Trong Viba chuyển tiếp ta thường sử dụng kế hoạch hai tần số hoặc kế hoạch bốn tần số. Kế hoạch bốn tần số được sử dụng rộng rãi vì lí do kinh tế. Nó cần hai tần số cho một mạch RF. Thường thì bốn anten sử dụng cho một trạm lắp đặt ngay cả với kế hoạch hai tần số cũng với các anten này có thể sử dụng cho hai hoặc nhiều hơn các kênh RF song công cùng trên một đường trên hình vẽ: Hình2 -3-1 trạm lặp kế hoạch hai tần số cho vài kênh RF song công. f1a f-1b f-1c . . f-2a f-2b f-2c . . f-1b f-1c f-2a f-2b f-2c f-2a f-2b f-2c f-1b f-1c f-1c f-2a f-2c f-2c . f-1a f-1c f-1c . . Kế hoạch bốn tần số đòi hỏi tỷ lệ trước sau (front to back) của mẫu bức xạ anten bởi mỗi anten hoạt động ở mỗi tần số khác nhau.  Sự sắp xếp các kênh RF. Bảng sau liệt kê sự giới thiệu của CCIR sự sắp xếp các kênh RF cho hệ vô tuyến chuyển tiếp cho mạch quốc tế: CCIR Rec Số kênh thoại tối đa của một kênh RF Tần số trung tâm (MHz) Độ rộng băng RF (MHz) 238 - 1 385 279 - 1, 382 - 1 383 - 1 384 - 1 386 - 1 387 60/120 60/120/300 300/1800 1800 960/2700 300/960 960 1808,2000,2203 7575 1903,2101,4003 6475 6770 8350 1120 200 300 400 500 680 300 1000 Bảng 2 - 3 - 1 Các đề nghò của CCIR về sự sắp xếp các kênh của RF Hình 2 - 3 - 1 làm rõ ví dụ sắp xếp các kênh của RF dựa vào CCIR Rec 338 - 1. Các hệ thống phụ đòi hỏi cho các kênh phục vụ có thể kết hợp trong cùng một băng tần RF như là một hệ thống chính, có được điều kiện thuận lợi này các anten có thể sử dụng chung cho cả hai hệ thống. Một ví dụ sắp xếp các kênh RF cho một hệ thống phụ như thế cũng được cho ở hình 2-3-2 dựa vào CCIR Rec. Trong hình vẽ này cả hai mạch RF bình thường hoặc một mạch RF bình thường và một RF dự phòng được cung cấp cho các kênh phục vụ theo mỗi hướng cho phép phân tập tần số trung tần. Sự sắp xếp các kênh RF của hình 2-3-2 được làm rõ lại ở hình 2-3-4 bằng một nhận xét để cho ta mối quan hệ giữa 8 kênh đi và 8 kênh trở về ở một trạm lặp sử dụng kế hoặc hai tần số. Một trong 8 kênh có thể sử dụng như là một kênh dự phòng. Sự phân cực khác nhau được sử dụng cho các kênh kế cận nhau để giảm giao thoa RF. 1 3 5 7 2’ 4’ 6’ 8’ 6425MHz 29.65 MHz 252.05MHz 250MHz 6175 MHz 250 MHz 5925 MHz +248.9 (F) +249.5 (A) 44.5 MHz 2 4 6 8 1’ 3’ 5’ 7’  hoặc  chỉ những kênh RF của hệ thống phụ. A: Biên độ giải điều chế. B: tần sồ điều chế. Hình 2-3-2 Sự sắp xếp kênh RF V H Hệ thống phụ V H -248.9 (F) -249.5 (A) 250MHZ 8’ 7’ 6’ 5’ 4’ 3’ 2’ 8’ 6’ 4’ 2’ 7’ 5’ 3’ 1’ 1’ 8 6 4 2 8 6 4 2 7 5 3 1 7 5 3 1 250 MHz Đối với các hệ thống Viba điểm nối điểm. Do không có cấu hình trạm lặp nên sự sắp xếp kênh RF trở nên đơn giản hơn rất nhiều khi đó ta cần quan tâm đến một số điểm sau. - Các tần số Viba khác có thể sử dụng trong các vùng liên quan. - Các trạm Viba có thể gây giao thoa đến hệ thống. - Việc thiết kế một hệ thống Viba mới không gây nhiễu cho một một số hệ thống Viba đang có và không bò các hệ thống này gây nhiễu. 4. QUYẾT ĐỊNH TIÊU CHUẨN THỰC HIỆN: Các tiêu chuẩn kỹ thuật có thể phân loại như sau: a/ Tiêu chuẩn hành chính. b/ Mục tiêu thiết kế (cho các nhà thiết kế các thiết bò). c/ Mục tiêu thiết kế (cho các nhà thiết kế hệ thống). d/ Sự vận hành hay các mục tiêu bảo dưỡng. Các mục tiêu này có thể giống nhau hoặc khác nhau nhưng chúng có ít nhiều liên hệ với nhau. Đầu tiên có những tiêu chuẩn cho tần số RF trong luật vô tuyến (Radio Regulations) Thiết lập bởi hiệp hội liên hệ quốc tế. Trong việc chọn băng tần số RF cũng như trong việc thiết kế các trạm vô tuyến mặt đất sử dụng cùng băng tần với hệ thống liên lạc vệ tinh, Ta xét đến những tiêu chuẩn này. Có khá nhiều các giới thiệu hoặc ghi chép của CCIR trong việc thiết kế một hệ thống Viba chuyển tiếp. Khi thiết kế tuyến Viba điểm nối điểm ta cần tham khảo những tiêu chuẩn này để làm nền tảng cho các tính toán của tuyến. Mỗi quốc gia có thể sử dụng các tần số băng tần vô tuyến riêng biệt trong vùng lãnh thổ của mình. Tuy nhiên tiêu chuẩn CCIR vẫn còn là hướng dẫn bổ ích trong việc thiết lập các tiêu chuẩn kỹ thuật cho các hệ thống trong nước có chất lượng cao. Những yếu tố quyết đònh sự tốn kém của một hệ thống Vi ba có dung lượng và độ dài cho sẵn là chất lượng truyền dẫn và độ tin cậy của hệ thống. Hệ thống sẽ không thích hợp nếu tiêu chuẩn hoạt động của đường trung kế thấp hơn tiêu chuẩn của CCIR. Đối với những đường thoại đòa phương tiêu chuẩn của CCIR có thể chấp nhận được vì lí do kinh tế, chúng ta có thể cho phép khoản cách bước nhảy dài hơn, hoặc giảm công suất phát hoặc độ lợi Anten. Ngoài ra các đơn giản hoá về độ tin cậy. Hệ thống quan sát hệ thống dự phòng … cũng làm giảm chi phí. . được mã hóa 14 95 - 15 35 211 0 - 213 0 216 0 - 218 0 3700 - 4200 5925 - 6425 10 700 - 11 700 2 3,5 3,5 20 30 40 30 96 96 11 52 11 52 11 52 BẢNG 2-2 -1 : Các băng. (MHz) 238 - 1 385 279 - 1, 382 - 1 383 - 1 384 - 1 386 - 1 387 60 /12 0 60 /12 0/300 300 /18 00 18 00 960/2700 300/960 960 18 08,2000,2203 7575 19 03, 210 1,4003 6475