0

Bài tập lớn Truyền dẫn Vô tuyến số

22 1 0
  • Bài tập lớn Truyền dẫn Vô tuyến số

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Tài liệu liên quan

Thông tin tài liệu

Ngày đăng: 25/11/2021, 17:19

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN: KỸ THUẬT VIỄN THÔNG BÀI TẬP LỚN MÔN HỌC TRUYỀN DẪN VÔ TUYẾN SỐ Đề tài: THIẾT KẾ ĐƯỜNG TRUYỀN DẪN VÔ TUYẾN SỐ Người hướng dẫn: TS Trần Hoài Trung Sinh viên thực hiện: Nguyễn Vương Bách Mã sinh viên: 18141410112 Lớp: Kỹ thuật Viễn thông – K59 Hà Nội - 2021 MỤC LỤC MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU A PHẦN CỞ SỞ LÝ THUYẾT I Mục tiêu yêu cầu Mục tiêu kỹ thuật Tính tốn thơng số: Chọn tần số làm việc: Tính chọn chiều cao tháp anten Tính toán nhân tố ảnh hưởng tham số đường truyền Tính tốn tham số chất lượng tuyến 12 B: PHẦN THIẾT KẾ TUYẾN VI BA 14 I Các thơng số tuyến đặc tính thiết bị 14 Các thông số tuyến: 14 Các thông số thiết bị 15 II Tính tốn giá trị đường truyền 16 Độ lồi trái đất 16 Bán kính thứ miền Fresnel thứ F1 16 Tính chiều cao cột anten trạm A 16 Tính suy hao hệ thống 17 Các giá trị thiết bị: 18 III Kiểm tra chất lượng đường truyền 19 Độ dự trữ pha đinh 19 Các mức ngưỡng máy thu 19 Xác suất đạt tới ngưỡng 19 Thời gian pha đinh 19 Xác suất pha đinh phẳng dài 60s 19 Khả sử dụng tuyến truyền 20 TỔNG KẾT 21 LỜI NÓI ĐẦU Trong thời đại phát triển khoa học - công nghệ giới nước ta áp dụng nhiều thành tựu khoa học - cơng nghệ vào kinh tế, khoa học xã hội, đời sống nói chung ngành viễn thơng nói riêng Để phát triển đất nước việc mở rộng giao lưu với giới bên ngồi đóng vai trị quan trọng việc giao lưu thực phương thức sử dụng đường truyền dẫn hữu tuyến cáp quang, vệ tinh hay vô tuyến Trong truyền dẫn vơ tuyến sử dụng rộng dãi so với hữu tuyến đêm lại ưu điểm: tính linh hoạt, tính di động…ngồi cịn sử dụng cho nhiều lĩnh vực khác truyền hình, thơng tin di động, quốc phịng… Truyền dẫn vơ tuyến ngồi ưu điểm phải chịu ảnh hưởng thời tiết, địa hình, làm cho chất lượng truyền dẫn bị ảnh hưởng, dễ bị thu trộm, dung lượng truyền dẫn bị hạn chế đặc biệt bị ảnh hưởng tượng phadinh, truyền dẫn số có loại phadinh phadinh phẳng phadinh nhiều đường làm cho chất lượng truyền dẫn không tốt cần có biện pháp khắc phục hạn chế nhược điểm xuống mức thấp để bảo vệ thơng tin truyền dẫn bảo toàn Là sinh viên đào tạo ngành điện tử viễn thơng việc thiết kế đường truyền dẫn vô tuyến đem lại cho em kỹ cần thiết củng cố kiến thức học bổ sung thêm kiến thức chuyên ngành góp phần đem lại hội việc làm sau rời ghế nhà trường Trong thiết kế đường truyền dẫn vô tuyến số nội dung gồm có phần: Phần 1: Cơ sở lý thuyết Phần 2: Tính tốn thiết kế Qua đây, em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến TS Trần Hoài Trung tận tình giúp đỡ em qua trình thiết kế đề tài Do khuôn khổ thời gian thiết kế có hạn, kiến thức cịn nhiều non nên sai sót khơng thể tránh khỏi em mong nhận đóng góp ý kiến chân thành từ phía Q thầy toàn thể bạn bè để thiết kế em hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn! A PHẦN CỞ SỞ LÝ THUYẾT I Mục tiêu yêu cầu Khi thiết kế tuyến truyền dẫn vi ba số cần đẩm bảo tiêu chí kỹ thuật đặt để đáp ứng phục vụ đảm bảo kinh tế Mục tiêu kỹ thuật Đảm bảo theo tiêu chuẩn kỹ thuật theo CCITR, tức thời gian gián đoạn cho phép Theo đó, xác suất lỗi bit cho phép tuyến truyền vi ba số BER 10m - Độ cao trạm A so với mực nước biển 15m, Trạm B 15m - Nhiệt độ trung bình năm 25℃ - Lượng mưa trung bình hàng năm 200mm/h - K= 4/3 C= (theo kiến nghị CCIR) - Chọn độ cao anten trạm B 45m Trạm A Trạm B Khoảng cách từ điểm cao 10 km 50 km Độ cao so với mực nước biển 15 m 20 m Cần tính 45 m Chọn độ cao cột anten → Từ ta có sơ đồ mặt cắt nghiêng tuyến tuyền sau: Trong đó: • h1, h2: Độ cao trạm A trạm B so với mực nước biển • ha1, ha2: Độ cao cột anten trạm A B • Ei: Độ lồi trái đất • d1, d2: khoảng cách từ trạm A, B đến điểm cao tuyến truyền • F = CF1: Độ đài khoảng hở 14 Hình: Sơ đồ mặt cắt ngang tuyến truyền Các thông số thiết bị Ta chọn thiết bị làm việc tuyến có thông số sau: - Tần số làm việc trạm A 5,75 Ghz - Tần số làm việc trạm B 6,25 Ghz → Tần số làm việc trung tâm Ghz - Công suất trạm phát là: 35 dbm - Ngưỡng thu BER = 10-6 -87dB - Chọn Anten Parabol có độ D = 2,4m Độ lợi G = 43,56 db (Do chọn tần số làm việc Ghz ta suy bước sóng λ= c/f; ta tính độ lợi G= 20logπD/λ, nên ta chọn anten vậy) - Ống dẫn sóng WC42 dB/km (để tính suy hao) - Dung lượng 2*2 Mb/s 15 II Tính tốn giá trị đường truyền Độ lồi trái đất Ei = 𝟒 𝒅𝟏(km) 𝒅𝟐(km) 𝟓𝟏 (m) 𝐤 Thay số ta có Ei = 10∗50 51 4/3 = 29,4 m Bán kính thứ miền Fresnel thứ F1 Đây bán trục Parapolloit miền Fresnel thứ là: F1 = 17,3√ 𝒅𝟏(𝑘𝑚) 𝒅𝟐(𝑘𝑚) 𝒇(𝐺ℎ𝑧) 𝒅(𝑘𝑚) Thay số ta có F1 = 17,3√ 10∗50 6∗60 (m) = 20,39 m Khoảng hở đường truyền (F1- CF1) khoảng an toàn cho truyền sóng truyền mà bị phading nhiễu xạ Nên khoảng hở đường truyền lớn chất lượng tuyến truyền cao Khoảng hở đường truyền: (F1- CF1) với C = 0,6 nên ta có: (F1- CF1) = C.F1= 0,6.F1= 0,6.20,39= 12.234 (m) Tính chiều cao cột anten trạm A Ta có cơng thức tính độ cao cần thiết tia vô tuyến là: Bi = E + (O+T) + CF1 Khơng có vật chắn hình nêm, cối thấp tồ nhà nên: O+T = 80 (m) Thay giá trị vào ta có: B = 29,4 + 80 + 12,234 = 121,634 m Theo cơng thức tính độ cao trạm cịn lại thì: Độ cao trạm A là: ha1 = (h2 + ha2)+ [B- (h2 + ha2)]d/d2 - h1 = (20 + 45) + [121,634 – (20 + 45)]*(60/50) - 15 ≈ 117,96 m 16 Thực tế ta phải cộng thêm vào giá trị tính tốn khoảng dự phịng, ta chọn khoảng dự phòng 0,6 m Nên thực tế độ cao cột anten là: Cột trạm A 117,96m + 0,6m = 118,56 m Cột trạm B 45 + 0,6 = 45,6m Tính suy hao hệ thống a Tổn hao không gian tự do: A0 = 92,5 + 20 lg(f) + 20 lg(d) [dB] với f: tần số sóng mang [GHz] d: độ dài tuyến [km] Thay số vào ta có: A0 = 92,5 + 20 lg6 + 20 lg60 = 143,626 dB b Tổn hao Feerder (Phi đơ) L Do sử dụng loại phi WC42 có tiêu hao 1db/km → suy hao 0,001db/m xét với độ dự phòng 0,3db LTxat = 1,5 har1 0,001 + 0,3 = 1,5 118,56 0,001 + 0,3 = 0,47784 db 17 LRxat = 1,5 har2 0,001 + 0,3 = 1,5 45,6 0,001 + 0,3 = 0,3684 db c Tổn hao rẽ nhánh Theo quy định CCIR tổn hao rẽ nhánh quy định từ 2-8 db Vì ta dựa vào thông số kỹ thuật thiết bị thu- ph át, Do ta chọn suy hao rẽ nhánh cho phía 4db d Tổn hao hấp thụ khí Lsp = Lsp0.d Lps0 hấp thụ khí tần số f = 6Ghz, tra bảng có Lps0 = 0,19db/km thay số vào ta có: Lps = 0,19.60 = 11,4db e Tổn hao phối hợp trở kháng đầu nối Tổn hao phối hợp trở kháng đầu nối 0.5dB cho trạm → Tiêu hao hai 1db Các giá trị thiết bị: - Độ khuếch đại (Độ lợi) G: Chọn Anten làm việc có hệ số khuếch đại 43,56 db, mà hai phía phải dùng Anten, nên tổng độ khuếch đại hai phía là: G = 2.Go = 43,56 = 87,12 db - Tổng tiêu hao tuyến (At) = Tiêu hao đường truyền + tiêu hao phiđo + tiêu hao rẽ nhánh + tiêu hao hập thụ khí + tiêu hao phối hợp trở kháng At = 143,626 + 0,47784 + 0,3684 + 4.2 + 11,4 + ≈ 161,072 db - Vậy tổng công suất đầu vào máy thu Pr: Pr = Pt + G –At = 35 + 87,12 – 161,072 = -38,952 db 18 Ta có: Theo thơng số chất lượng máy thu với tỷ số lỗi bít BER=10-6 có ngưỡng thu tối thiểu -87 db Mà ta tính tốn -38,952 db >> -87db, nên coi chất lượng đảm bảo III Kiểm tra chất lượng đường truyền Độ dự trữ phađinh Fm Với tỷ số BER=10-6, nên có ngưỡng thu RX = -87db, nên: Fm = Pr – RX Fm = -38,952- (-87) = 48,048 db Các mức ngưỡng máy thu Do d = 60 km (d < 280km) nên BER < 0.006 % tháng Xác suất Pha đinh nhiều tia: Áp dụng công thức: P0 = KQ f B dC Với KQ = 1,4.10-8; B = 1; C = 3,5 (theo kiến nghị) → P0 = 1,4.10-8 603,5 = 0,1405 Xác suất đạt tới ngưỡng: Pa = 10−Fma/10 = 10−48,048/10 = 1,567.10-5 Thời gian pha đinh: 𝑻𝒂 𝑇𝑎 = α FMa [− ] C2 10 10 𝑓𝛽2 với C2 = 10,3*d; α2 = 0,5; 𝛽2 = −0,5 lấy theo khuyến nghị Thay số vào ta có: 𝑇𝑎 = 10,3 ∗ 60 ∗ 10 [− 0,5∗48,048 ] 10 6−0,5 ≈ 1s Xác suất pha đinh phẳng dài 60s: Với tỷ lệ lỗi BER = 10-6 xét xác xuất lỗi xuất lớn 60s là: P(t ≥ 60) = P(60) = 0,5[1 – erf(Za)] Với Za = 0,548 ln(10/Ta) = 0,548 ln(10/1) = 1,261 Với erf(t) = 𝑡 ∫ 𝑒 −𝑡 ta dùng phương pháp gần tính √𝜋 19 erf(t > 60) = 0,157299 Vậy xác suất xuất lỗi với BER=10-6 khoảng thời gian 60s là: P(t ≥ 60) = 0,5 0,157299 1,261 = 0,0991 Khả sử dụng tuyến truyền Av Av = (1 – Pu).100% Trong đó: Pu xác suất mạch trở lên khơng sử dụng tính cơng thức sau: Pu = P0.Pa.P(60) Với Pa.P0 xác suất để mạch có BER>10-6 → Pa.P0 = 1,567.10-5 0,1405= 2,201635 10-6 Vậy khả hiệu dụng tuyến với tiêu chuẩn BER cho trước BER=10-6 là: Pu = 2,201635 10-6 0,0991= 2,1818 10-7 Av = (1 - 2,1818 10-7) 100% = 99,99997818% Do khả hiệu dụng tuyến lớn đạt yêu cầu 20 TỔNG KẾT Việc truyền đường truyền vi ba số, chất lượng không tốt ổn định đường truyền hữu tuyến cáp đồng trục, quang… Nhưng việc tính tốn thiết kế đơn giản chi phí xây dựng hệ thống thấp Mặt khác, với tuyến truyền cự ly ngắn việc sử dụng đường truyền vi ba tận dụng hiệu mà chất lượng đảm bảo Thiết kế tuyến vi ba số tuân theo quy định với bước tính tốn rõ ràng, để mang tính thực phải bám sát vào thực tế Qua phân tích trên, có hiểu biết thêm đường truyền dẫn vơ tuyến số như: dung lượng thông tin, chất lượng đường truyền dẫn, cách xác định thiết bị thu, phát cụ thể qua thông số máy phát, anten phát hay thông số máy thu, anten thu Và tính tốn thành phần tổn hao trình truyền dẫn, xác định thơng số khuếch đảm bảo tín hiệu nhận máy thu không bị tổn hao nhiều trình truyền dẫn Theo thiết kế tương đối hồn chỉnh hệ thống đường truyền vơ tuyến số trên, với việc lựa chọn thiết bị tính tốn đường truyền tương đối xác, thoả mãn tiêu chuẩn CCITR đưa vào thực tế Mặt khác với việc thiết kế đảm bảo tiêu kinh tế, phù hợp với điều kiện đất nước có 21 ... P0.Pb.P(60) 13 B: PHẦN THIẾT KẾ TUYẾN VI BA I Các thông số tuyến đặc tính thiết bị Các thơng số tuyến: Qua trình khảo sát thực địa cho ta thông số tuyến sau: - Tổng độ dài tuyến truyền 60 km - Cách Trạm... biết thêm đường truyền dẫn vô tuyến số như: dung lượng thông tin, chất lượng đường truyền dẫn, cách xác định thiết bị thu, phát cụ thể qua thông số máy phát, anten phát hay thông số máy thu, anten... hao trình truyền dẫn, xác định thông số khuếch đảm bảo tín hiệu nhận máy thu khơng bị tổn hao nhiều trình truyền dẫn Theo thiết kế tương đối hoàn chỉnh hệ thống đường truyền vô tuyến số trên,
- Xem thêm -

Xem thêm: Bài tập lớn Truyền dẫn Vô tuyến số, Bài tập lớn Truyền dẫn Vô tuyến số