Ứng dụng công nghệ ALE 3G trong truyền thông sóng ngắn trên tầng điện ly

MỤC LỤC

Các tham số cơ bản của tầng điện ly

Bản đồ dự báo tần số phản xạ cực đại của tầng điện ly

Có nhiều loại bản đồ dự báo tần số phản xạ cực đại của tầng điện ly, nhưng thông dụng nhất là bản đồ MUF-0 và MUF-4000. MUF-0 là tần số phản xạ cực đại từ tầng điện ly ứng với tia sóng thẳng đứng, vuông góc với tầng điện ly (tần số tới hạn).

Tổn hao khi truyền sóng phản xạ từ tầng điện ly

Theo số liệu thực nghiệm, mật độ điện tử của lớp F vào những giờ ban ngày có thể lớn hơn 10 lần so với mật độ điện tử của lớp D và lớp E. Do đó việc giải thích hiện tượng hấp thụ sóng ở tầng điện ly lớp D và lớp E, sự phản xạ sóng ở lớp F có thể dựa vào các tính chất của môi trường bán dẫn điện. Trong trường hợp tổng quát, hệ số hấp thụ được xác định là Γ =−∫δd trong đó δ hệ số và  là quóng đường mà tia sóng đi qua trong mỗi lớp.

Trong biểu thức (1.3) thì εi và σi là hệ số điện môi và hệ số điện dẫn của chất khí ion hóa của tầng điện ly (không tính đến ảnh hưởng của từ trường trái đất). Thực tế, hệ số suy giảm phụ thuộc vào tính chất điện của từng lớp trong tầng điện ly mà muốn biết chính xác cần phải đo lường thực nghiệm. Từ hình vẽ ta nhận thấy rằng khi tần số tăng lên thì sự hấp thụ tăng theo và khi tần số bằng tần số va chạm của điện tử với các phân tử khí thì sự hấp thụ đạt cực đại.

Độ tin cậy của đường truyền tin

Ngày nay phương pháp sử dụng đồ thị ít được sử dụng mà thay bằng các phần mềm máy tính. Các phần mềm máy tính này thường sử dụng theo các tiêu chuẩn, phương pháp tính của hiệp hội viễn thông quốc tế ITU-R cho phép tính toán nhanh, chính xác và tích hợp nhiều tham số.

Truyền tin sóng ngắn qua tầng điện ly 1. Đặc điểm

    Pha đinh xẩy ra có thể là do các tia sóng đến điểm thu từ các bước phản xạ khác nhau (hình 1.11), do sự biến đổi một cách liên tục của chiều cao tầng điện ly (hình 1.12) hoặc do các chùm tia phản xạ khuếch tán bởi sự “không bằng phẳng” của tầng điện ly (hình 1.13). Các biến đổi của hoạt tính bức xạ mặt trời cũng kéo theo cường độ của tia cực tím, bức xạ của tia Rơnghen, bức xạ sóng vô tuyến, các dòng hạt vũ trụ, mà năng lượng của chúng bị hấp thụ rất lớn của các lớp trên của tầng khí quyển và chúng không thể đến được bề mặt quả đất. Có bốn dạng nhiễu loạn điện từ chính ảnh hưởng đến truyền lan sóng ngắn, đó là: nhiễu loạn điện ly do bão từ toàn cầu, hấp thụ trong vùng quang cực, hấp thụ ở vùng chỏm cực và các hấp thụ đột ngột.

    Khi mà mặt trời đột ngột phun ra các dòng hạt điện tích, các dòng đó đi vào tầng khí quyển của trái đất và đốt nóng các chất khí các lớp trên tầng khí quyển, phá hoại cấu trúc bình thường của các lớp điện ly, đặc biệt là lớp F2. Rừ nột nhất là nhiễu loạn điện ly gõy nờn sự hấp thụ súng trờn vựng quang cực đó là các vùng vành khuyên của quả đất tại vĩ độ ± 67,50 với độ rộng là 100, trong đó quan hệ giữa hoạt tính bức xạ của mặt trời với các xáo động địa từ. Dưới tác động của những dòng hạt có năng lượng đến 1 MeV thâm nhập sâu vào trong tầng khí quyển đến lớp D và lớp E làm cho hai lớp đó bị ion hóa mạnh dẫn đến sự hấp thụ rất lớn năng lượng của sóng ngắn khi truyền qua.

    Hình 1.8 và 1.9 dưới đây là các trường hợp không thỏa món hai điều kiện trênLớp E
    Hình 1.8 và 1.9 dưới đây là các trường hợp không thỏa món hai điều kiện trênLớp E

    ALE TRONG HỆ THỐNG THễNG TIN SểNG NGẮN

    ALE 2G

    • Cấu trúc từ mã ALE 1. Định dạng từ mã ALE

      Đầu thu giải mã tín hiệu bằng kỹ thuật xử lý số tín hiệu và có thể giải mã bằng tín hiệu 8 FSK ở tỷ lệ tín hiệu cực âm với nhiễu, có nghĩa là nó có thể tách tín hiệu ra khi nhiễu ở mức thấp. Mã hóa được thực hiện bằng cách sử dụng ma trận G bằng cách cộng (modulo-2) các hàng của G với bít thông tin tương ứng xem hình 2.2, 2.4. Bởi vì điều này, s được tính theo phương trình trên và được sử dụng để chỉ một e tương ứng, sau đó được thêm module 2 để y đưa ra các từ mã gốc x.

      Nếu s không bằng 0 và e chứa nhiều hơn số lượng các lỗi được sửa chữa theo phương thức giải mã, một lỗi được phát hiện và được chỉ định cờ thích hợp được thiết lập [3]. Ở phần thu sau chiếm đa số 2/3 thông qua, 48 bít nhận đầu tiên của từ mã chiếm đa số (bao gồm cả phần lỗi còn lại) sẽ được giải xáo trộn như được chỉ ra ở hình 2.6 và sau đó giải mã FEC Golay để tạo ra 24 bít đúng ban đầu ( hoặc một cờ báo lỗi không chính xác). Trước khi truyền từ sẽ được phân chia làm 2 phần 12 bít (mã Golay A và B như hình 2.6 ) cho việc mã hóa sửa lỗi đường truyền FEC.

      TO được dùng trong cuộc gọi dành cho giao thức cuộc gọi riêng đối với trạm đơn và trong cuộc gọi mạng giao thức địa địa chỉ mạng. Nó sẽ chỉ ra việc tiếp tục các giao thức hoặc bắt tay và đáp ứng yêu cầu, hoặc mời (tùy thuộc vào giao thức cụ thể ) hoặc sự thừa nhận từ các trạm được gọi hoặc nhận khác. Nhưng nó sẽ xác định để chấm dứt giao thức ALE hoặc bắt tay và sẽ đáp ứng các yêu cầu từ chối hoặc không mời (tùy thuộc vào giao thức cụ thể).

      Các THRU từ được sử dụng luân phiên với REP, như định tuyến chỉ định để xác định từ đầu tiên của địa chỉ của trạm được gọi trực tiếp. DATA 000 DATA là từ đặc biệt dùng để mở rộng trường dữ liệu của các từ ở trên ( ngoại trừ bản thân DATA ) hoặc truyền thông tin ở trong thông báo. Khi được sử dụng với các từ định tuyến TO, TIS, FROM hoặc TWAS DATA được sử dụng như địa chỉ mở rộng từ 3 ký tự cơ bản thành 6, 9 hoặc nhiều hơn khi được sử dụng với từ REP.

      REP 111 Từ REP được sử dụng để sao lưu lại chức năng mào đầu hoặc nghĩa của từ trong khi thay đổi nội dung trường dữ liệu ( bít W4 đến W24 ).

      Hình 2.2. Ma trận tạo mã Golay mở rộng (24,12)
      Hình 2.2. Ma trận tạo mã Golay mở rộng (24,12)

      ALE 3G

        Hệ thống ALE 3G có thể hoạt động ở trong 3 chế độ đồng bộ qua GPS, đồng bộ qua đồng hồ nội bên trong máy và bên cạnh đó nó còn có thể hoạt động ở chế độ bất đồng bộ để kết nối với các hệ thống ALE 2G khác. Cấu trúc địa chỉ trong chế độ đồng bộ: 11 bít địa chỉ được chia làm 2 phần, trong đó 5 bít thấp nhất là số của nhóm dwell, 6 bít cao là số của thành viên nút. Phương pháp điều chế băng cơ sở: ALE-3G sử dụng cùng một phương pháp điều chế băng cơ sở thống nhất cho cả giai đoạn dò tìm, thiết lập đường truyền và giai đoạn truyền dữ liệu khi đường truyền đã thiết lập xong.

        Đây là phương pháp điều chế cho phép khai thác tối đa hiệu quả kênh truyền, đáp ứng được tốc độ dữ liệu cao khi kênh truyền tốt và khi kênh truyền xấu, phương pháp này kết hợp với các loại mã sửa sai và lặp lại thích hợp có thể truyền dữ liệu với độ tin cậy mong muốn. Các dịch vụ yêu cầu độ chính xác cao hơn và có tốc độ dữ liệu thấp hơn sẽ có tỷ lệ mã sửa sai và tỷ lệ lặp cao hơn và ngược lại. Các loại mã sửa lỗi ứng dụng trong ALE-3G:ALE-3G sử dụng mã sửa lỗi là mã xoắn với tỷ lệ khác nhau cho phép cân bằng giữa tỷ lệ bit lỗi sửa được và tỷ lệ dữ liệu.

        Mã xoắn kết hợp với xáo trộn dữ liệu rất thích hợp cho điều kiện truyền trên kênh vô tuyến. Đối với mã xoắn, dữ liệu không truyền đi từng bit riêng rẽ mà truyền đi các tổ hợp của một số bit liên tiếp (tên gọi mã xoắn có thể xuất phát từ tính chất là các bit xoắn vào nhau). Điều này tạo ra sự ràng buộc giữa các bit truyền đi với nhau, do đó bên thu dễ dàng phát hiện ra lỗi và sửa chúng bằng cách kiểm tra các mối ràng buộc này.

        Số tổ hợp và số bit liên tiếp được sử dụng để tính mỗi tổ hợp được thay đổi tùy theo từng dịch vụ. Dữ liệu sau khi mã hóa sửa lỗi được lặp lại một số lần rồi được xáo trộn thứ tự. Bên thu về thực hiện quá trình xáo trộn ngược lại trước khi giải mã.

        Quá trình phát tín hiệu của ALE 3G: Trong ALE-3G, tín hiệu được phát đi theo loạt với cấu trúc cho trước và độ dài khác nhau.

        Hình 2.10. Giao thức  HF 3G [3]
        Hình 2.10. Giao thức HF 3G [3]