Đây là hai kênh yêu cầu ấn định kênh và trả lời từ MES tới LES .Khi đài MES muốn liên lạc với một thuê bao nào đó nó sẽ bấm số thuê bao đó .Và khi đó gói tin kênh yêu cầu ấn định kênh đợc phát đi, và truy nhập vào LES theo phơng thức ALOHA. Có nghĩa là các gói dữ liệu đợc phát ngẫu nhiên do đó gói tin có thể không đợc vệ tinh thu chính xác ở lần phát thứ nhất. Khi đó vệ tinh phát lại gói tin sao cho đài phát cũng thu đợc. Đài phát phát lại gói tin sau khoảng thời gian trễ khoảng 0,27s.
Để MESRQvà MESRP đảm bảo nhiệm vụ của mình sử lý thông tin một cách chính xác, không trùng lặp... đợc mô tả theo các khối chức năng.
Hình 3.21 Sơ đồ khối chức năng kênh MESRQ & MESRP.
*Các khối chức năng phát: * Các khối chức năng thu Multiplexer : ghép kênh Demux : tách kênh Scramber : mã hóa ngẫu nhiên Descramber : giải mã hóa FEC encoder : mã hóa FEC FEC decoder : giải mã FEC Modulator : điều chế Modulator : điều chế Sychronier : đồng bộ Sychronier : đồng bộ
MUX Scramb FEC code Frame Sychronier PBSK modulatorr er
PBSK
modulator Burst/frame synchonier De Scramb err DE MUX MUX MUX FEC decode Transimit side Receiver side From base band frame IF stage IF stage To stage to base equipme nt
.
264 ms
Hình 3.2 Cấu trúc khung MESRQ & MESRP
Hình 3.23 Dạng khối tín hiệu MESRQ & MESRP 3.2.4.1 Đặc tính chung của kênh MESRQ & MESRP
Tốc độ kênh 6 kbit/s
Mã hóa FEC Mã xoắn, tốc độ 1/2 , k=7 Quyết định sự thay đổi pha Từ duy nhất
Chiều dài phần mở đầu 20 bit Bit xóa trên tín hiệu 16 bit
CW UW Rate 1/2 FEC coded Flush
Befor FEC coding signal unit zero
96 8 84ms 20 24 192 16 84ms 48ms 84ms 3Kbit/s Access channel 10ms (slotted ALOHA) RQ-O RQ-1 FB=Framing bits
6Kbit/s NCSA channel
(rate 1/2 FEC coded FB FB 32 1552 32
Tổng số bit trên tín hiệu 524 bit
Mẫu từ duy nhất UW : kênh MESRQ & MESRP có 24 bit 1110 1000 1000 1111 0100 Cấu trúc phần mở đầu CW : 20 bit
Số bit mẫu bit không điều chế : 0000 0000 0000 0000
Tơng ứng với mỗi khe thời gian đợc đánh số từ 0-7 là một khối tín hiệu 96 bit. Mỗi khung chứa 8 khe và các bit đánh dấu đa khung, đồng bộ khung và phân biệt giữa các khung truyền.
•Kênh MESRQ : Đầu tiên chỉ sử dụng 2 kênh dùng trong mỗi mạng vệ tinh để bảo vệ chống can nhiễu. Do số lợng kênh phục vụ thông tin tăng nên theo yêu cầu thông tin nên số kênh MESRQ tăng nên, hiện nay có tới 16 kênh MESRQ trong một mạng vệ tinh.
•Kênh MESRP : Số kênh MESRP đợc xác định bởi MES theo số khe thời gian của bản tin gọi thông báo tơng ứng trên kênh NCSTDM hoặc có thể dùng 1 kênh NCSC để truyền 4 kênh MESRP
Hình 3.24 Cụm tín hiệu trên kênh MESRQ & MESRP
3.2.5 Truy nhập trong kênh NCS TDM & LES TDM
Kênh NCSTDM &LESTDM đợc điều chế PBSK mã hoá FEC và sử dụng phơng thức truy nhập TDMA, ở phơng pháp này là mỗi trạm mặt đất đợc ấn định một "khe thời gian" nhất định, và trạm mặt đất chỉ đợc thu hoặc phát một của mình trong "khe thời gian", quy định đó và đợc gọi là "cụm" (burst). Các "cụm" của một số trạm mặt đất đợc sắp xếp lại trong một khoảng thời gian dài hơn gọi là khung TDMA
Độ sâu của khe thời gian đợc ấn định cho mỗi trạm đợc xác định trớc tỷ lệ với yêu cầu về lu lợng của trạm mặt đất đó. Mỗi trạm mặt đất phát đi tín hiệu của nó trong khe thời gian đợc ấn định cho nó trong tất cả các khung TDMA. Nh vậy mỗi "cụm" đợc phát đi đúng bằng chu kỳ của khung TDMA. Để các
Frame N Frame N+1 NCSC F F F channel B B B Rate 1/2FEC 32 1552 32 1552 32 code NCSC M 0 1 2 3 4 5 6 7 M 0 1 2 3 4 5 6 7 Channel F F AfterFEC Decoding 8 96 8 96
"cụm" trong khung TDMA không chồng lẫn lên nhau thì giữa các "cụm" kề nhau phải có một khoảng thời gian phòng vệ.
Khi thu "cụm", mỗi trạm sẽ thu tất cả các "cụm" trong khung. Trạm thu nhận dạng khởi đầu của mỗi cụm trong khung bằng việc tách "từ duy nhất", sau đó lấy ra lu lợng dành cho nó chứa trong cụm con của trờng lu lợng có trong mỗi cụm
After FEC FB Rate 1/2 FEC coded FB Coding
32 1552 32
Before FEC coding UW 0 1 2 3 4 5 6 7 8 96
264ms
Sub slot1 Sub slot2 Sub slot7
INFORMATION 1 2 1 2 1 2
Hình 3.24 Cấu trúc khung kênh NCSTDM & LESTDM Tốc độ khung 6 kbit/s
Mã hoá FEC mã xoắn, tốc độ r=1/2, k=7 Chiều dài khung 1584 bit (264ms)
Số khe chứa tín hiệu 8 Số bit đánh dấu khung 8
FB : bit định khung (không có tác dụng thay đổi pha) 32bit Mẫu bit định khung kênh NCSTDM &LESTDM :
0100 1000 0101 0111 0110 0011 1110 0110
Khoảng thời gian của một khung tín hiệu là 264ms chứa 1584 bit. Mỗi khung bao gồm 1 trờng 32 bit định khung, mỗi trờng tín hiệu có độ dài 96 bit sử dụng nh một khối tín hiệu báo hiệu đầy đủ cho thông tin báo hiệu.
Kênh NCSTDM: Phân chia thời gian của trạm phối hợp mạng trong mỗi vùng phủ sóng (spot-beam). Để xác định vùng phủ sóng khu vực spot-beam có các sóng mang phát trên kênh NCSC, NCSC thích hợp có khuôn dạng tơng tự kênh NCSTDM.
Kênh LESTDM: Phân chia kênh theo thời gian cho mỗi trạm mặt đất. Trạm LES có khả năng hoạt động đơn (stand-alone), trong trờng hợp NCS có sự cố, thì LES sử dụng kênh LESA để thay thể sự hoạt động của kênh LESTDM. Tất cả các kênh TDM dùng cho phía phát các gói tin đợc đánh dấu theo modulo-252 ( quay vòng từ 0-251) ,và điểm đánh dấu đa khung đợc phát theo bit nhị phân.
3.2.6 Truy nhập trongkênh ( SCPC)
Do nhiều MES có thể chia sẻ cùng một kênh thông tin nên LES và NCS sẽ ấn định khe thời gian phát gói tin một cách ngẫu nhiên. Khi đợc ấn định khe thời gian MES sẽ phát toàn bộ bức điện của mình liên tục trong suốt thời gian thông tin. Số kênh thông tin đợc xác định tuỳ thuộc vào lu lợng thông tin. SCPC là kênh 2 chiều giữa LES và MES.
SCPC (signal channel per carrier: kênh đơn sóng mang) bao gồm các kênh sau:-Kênh MESV & LESV
-Kênh MESD & LESD -Kênh In-band signalling
Kênh SCPC truyền tín hiệu thông tin của dịch vụ telephone, facsimile,và data do đài NCS ấn định kênh cho mỗi cuộc gọi.
Hình 3.25 Sơ đồ khối miêu tả kênh SCPC
3.2.6.1 Truy nhập trong kênh dữ liệu (MSED/LESD)
Các kênh truyền SCPC hoạt động trong phơng thức truyền data và báo hiệu băng phụ sử dụng chuyển tin hiệu kích hoạt dữ liệu. Bằng cách đó tín hiệu đợc chuyển đi chỉ khi kích hoạt dữ liệu cho phơng thức song công, trong trờng hợp truyền pha thông báo tín hiệu kết nối cuộc gọi. Khi truyền thông báo báo hiệu phơng thức làm việc trong băng đợc yêu cầu trong thời gian truyền data.
Chuyển mạch sẽ diễn ra ở giới hạn khung kế tiếp 240ms. Bản tin báo hiệu đợc truyền đi trong các kênh báo hiệu trong băng quy định. Trong phơng thức truyền data, một kênh báo hiệu băng phụ (sub) luôn có mặt và thực hiện nhờ các bit báo hiệu trong mỗi khối chứa 1 khối tín hiệu chuẩn 96 bit SU bit.
77
Data dummy Data dummy Before FEC coded 288 6
Super frame EOD
Frame1 Frame2
UW1 Data Flush UW2 Data Flush a) Data only after 1/2FEC coder 84 576 12
UW3 Data SU Flush UW4 Data SU Flush b)Data frame-steal after 2/3 FEC 84 432 144 12
Data SU Dummy Data SU Dummy Before FEC coded n.Super frame 240ms n.240ms 15ms 120ms 120ms Scrambe r sychronouFrame r FEC encoder MUX O-QPSK modulator TRANSMIT SIDE RECEIVE SIDE O-QPSK demodulato rn Frame sychronou r FEC decoder De scramber MUXDE Từ băng tần cơ bản IF stage To IF stage Tới băng tần cơ bản
-Thời gian một khung 240ms -EOD (mẫu kết thúc tín hiệu) 84bit
-Tốc độ mã hoá 1/2FEC & 2/3FEC ở sub-band báo hiệu và data( khi sử dụng sub-band báo hiệu).
-Từ duy nhất đánh dấu frame 84bit -Phơng pháp điều chế O-QPSK
-Tỉ lệ bit kênh 5.6kbit/s
Các từ duy nhất và mẫu EOD không mã hoá FEC và mã hoá ngẫu nhiên. Các từ duy nhất (UW) đợc sử dụng để đồng bộ trên kênh data trong quá trình phát và giải mã hoá FEC ở bên thu.
Đồng bộ đồng hồ kết nối giữa vệ tinh-trạm mặt đất đạt đợc bằng cách điều khiển trợt trong khoảng thời gian phù hợp. Khoảng thời gian trợt phụ thuộc vào độ chênh lệch giữa các tần số đồng hồ của kênh để đạt đợc kết nối , và khối lợng dữ liệu đợc xoá bỏ hoặc điều khiển độ trợt.
3.2.6.2. Truy nhập trong kênh báo hiệu trong băng
Tín hiệu đợc phát đi dới dạng gói tin ( signal unit), tận dụng hết khả năng của kênh SCPC và đợc truyền đi trên kênh băng phụ(sub-band). Mỗi gói tin SU đợc phát đi trên kênh tổng số 13 lần với 12 lần trên kênh báo hiệu và 1 lần trong băng phụ trong khung thời gian 240ms. Mỗi kênh báo hiệu sẽ có một gói tin mô tả kênh báo hiệu. Gói tin này cho biết tần số kênh báo hiệu, trạng thái từng khe thời gian trong kênh phát ở thời gian trớc đó, và nội dung báo hiệu. Các bức điện báo hiệu gồm có nhiều gói tin,các gói tiếp theo gói tin thứ nhất không cần phần địa chỉ. Các gói tin đợc xử lý trộn và mã hoá tạo ra các symbol dữ liệu, khối dữ liệu cộng thêm UW để tạo ra burst hoàn chỉnh phát trên đờng truyền. Trong cấu trúc khung và gói tin của kênh báo hiệu có hai đặc điểm là không bao gồm phần mào đầu (khôi phục sóng mang theo đồng hồ định thời), và trong quá trình xử lý tín hiệu có chèn thêm các bit flush, dummy.
Frame1 Frame2 n.Frame EOD
120ms 120ms n. 120ms 15ms 84
UW SU1 SU2 SU3 Flush UW SU4 SU5 SU6 Flush After 2/3 FEC coded
84 192 12
-Thời gian 1 khung 240ms đợc chia làm 2 frame 120ms -Mẫu kết thúc bức điện EOD 84bit(15ms)
-Phát lặp lại (1 phần 120ms)
-Bit dự phòng flush 12bit -Từ duy nhất UW đánh đáu khung 84bit
-Tỉ lệ bit trên kênh 5.6 kbit/s, tốc độ thông tin trung bình 400 bit/s. -Tốc độ mã hoá 2/3FEC (chỉ sử dụng ở hệ thống INMARSAT-miniM) -Phơng thức điều chế O-QPSK.
Phơng thức báo hiệu trong băng đợc dùng để thu/phát các bản tin báo hiệu. Phơng thức báo hiệu trong băng có u điểm là truyền tín hiệu báo hiệu nhanh. Thời gian báo hiệu là khoảng thời gian phát và thu các bản tin báo hiệu trong băng. Phơng thức báo hiệu trong băng bắt đầu sau quá trình thiết lập pha tín hiệu, và kết thúc mẫu tín hiệu EOD đợc áp dụng cho kênh MES-SIG và LES- SIG.
So sánh với hệ thống INMARSAT-M/B thì hệ thống INMARSAT-miniM có chiều dài khung, và gói tin báo hiệu ở các kênh báo hiệu nh nhau. Trong khi đó hệ thống INMARSAT-C có chiều dài khung và các gói tin báo hiệu trên kênh báo hiệu cho mục đích báo hiệu khác nhau là khác nhau.
• Định dạng bít theo kênh SCPC –Chế độ báo hiệu trong băng
1. Tín hiệu thoại từ các thiết bị đầu cuối trong một khung chiếm 240ms
No DATA No DATA
240ms
2. Các khối tín hiệu SU1 đến SU6 từ thiết bị điều khiển truy nhập có tốc độ kênh là 2.4kb/s .Mỗi SU gồm 96 bít
SU5
SU2 SU3
SU1 SU4 SU6
96 96 96 96 96 96 120ms
3. Tín hiệu thoại và báo hiệu sau khi đợc ghép nhng không có sự thay đổi về số bít .Tốc độ kênh là 2.4kb/s
SU5
SU2 SU3
SU1 SU4 SU6
96 96 96 96 96 96 120ms
4. Sau đó là quá trình trộn véctơ .Tốc độ kênh vẫn là 2.4kb/s
SU5
SU2 SU3
SU1 SU4 SU6
96 96 96 96 96 96 120ms
5. Sau quá trình chèn 6 bít dummy thì tốc độ đợc tăng lên thành 2.45kb/s
SU5
SU2 SU3
SU1 SU4 SU6
96 96 96 96 96 96 dummy dummy 6 6 120ms
6. Sau đó là quá trình mã hoá FEC .Số bít đợc tăng lên vì vậy tốc độ kênh cũng tăng theo là 4.9kb/s
SU5
SU2 SU3
SU1 SU4 SU6
120ms Flush Flush 12 12 192 192 192 192 192 192
7. Công đoạn cuối là chèn các bít đồng bộ khung UW 84bít tốc độ kênh cũng tăng theo là 5.6kb/s
SU5
SU2 SU3
SU1 Flush SU4 SU6 Flush
192 192 192 192 192 192 UW5 UW6 12 12 120ms
3.2.6.3 Truy nhập trong Kênh thoại ( MESV & LESV)
Cấu trúc đa khung bao gồm n super frame và mẫu kết thúc bức điện EOD đặt ở cuối khung là ( n⋅24ms+15ms). Tuỳ thuộc vào mục đích sử dụng mà không mã hoá hay mã hoá 2/3FEC ở chế độ (frame-steal). Mỗi super frame thoại có chiều dài 240ms và chia thành 2 frame con. Giữa các super frame kề nhau không sử dụng các bit định khung để đánh dấu. Điều này sẽ có tác dụng làm giảm đợc tốc độ bit trong quá trình phát và độ trễ của quá trình giải mã tín hiệu. Các frame con kế tiếp nhau đợc phân biệt bằng các từ UW.
Báo hiệu băng phụ (sub) trên kênh SCPC hoạt động với phơng thức thoại nhờ sự kết hợp với các bit băng phụ trong mỗi khung chứa 96 bit tín hiệu SU hoặc các bit dự phòng.
240ms n.240ms 15ms
-Thời gian 1 khung 240ms
-Mẫu kết thúc tín hiệu EOD 84bit (15ms) -Từ duy nhất UW 84bit
-Phơng pháp điều chế tín hiệu O-QPSK
-Tốc độ mã hoá tín hiệu thoại 4.8 kbit/s, và facsimile 2.4 kbit/s -Tỉ lệ bit kênh 5.6kbit/s
-Phát lặp lại một phần 120ms -Các bit tín hiệu SU ( signalling unit)
-Các bit dự phòng ( flush): không đợc mã hoá
81
UW Voice SU Flush UW Voice SU Flush b)Tín hiệu thoại Frame-steal
after 2/3FEC on SU bit only 84 576 72 12
Super frame n.Super frame EOD
84
Frame1 Frame2
UW Voice Dummy UW Voice Dummy a)Tín hiệu thoại
Voice SUDummy Voice SU Dummy Before FEC code
576 48 8
-Mẫu bit không điều chế 96bit Kênh I: 0000 0000 0000...48bit
Kênh Q: 0000 0000 0000...48bit
Phần tín hiệu điều chế với thứ tự chuỗi các bit riêng đồng bộ tín hiệu thu đợc. Từ duy nhất UW và EOD trong phơng thức thoại không mã hoá FEC, các từ duy nhất dùng để tách trờng dữ liệu và baó hiệu trong băng. Nhờ việc tách UW tạo tín hiệu đồng bộ và cung cấp định dạng cho giải mã ở bên thu, UW trong mỗi frame con sử dụng chính để phân tích sự thay đổi pha tín hiệu.
Trong quá trình giải điều chế O-QPSK các bít xoá ở cuối mỗi frame con tín hiệu đợc dùng để xoá bộ nhớ của bộ mã hoá 2/3FEC. Các bít xoá đợc tạo ra từ các bít dự phòng (không ngẫu nhiên hoá mức 0). Nó còn dùng để xác định danh giới giữa các khung và ngăn không cho lỗi của frame con này không tác động tới frame con khác.
• Chế độ frame-stealing
“Frame - stealing” trong chế độ truyền data có thể gọi là “FEC changing” giữa các bít “stolen”. Với chế độ thoại sử dụng thực tế, các bít tín hiệu “stolen” trong frame 20ms mục đích cho nén tốc độ bit nh AMBE
INMARSAT-miniM chế độ thoại Frame-stealing
UW Voice Dummy UW Voice Dummy a)Tín hiệu thoại
-Tín hiệu thoại mode only no (frame-stealing)
1, 12VF 20ms liên tiếp nhau tạo ra super frame 240ms tốc độ 4.8 kbit/s 2, Không có SU phát trong băng báo hiệu do đố số bit ở super frame 240ms không thay đổi và nó chia thành 2 frame con logic, mỗi frame có chiều dài 120ms
3, Số bit thông tin ở mỗi VF là 96 bit mã hoá thoại.
4, Các bit đợc tráo “scramber” do đó tỉ lệ bit thông không đổi.
5, 12 bit dummy cộng vào mỗi frame 120ms do đó tốc dộ ở mỗi frame 120ms là ( 6x96+12 =588 bit) =4.9 kbit/s.
6, Không mã hoá FEC với kênh thoại nên tốc độ bit không đổi.
7, 84 bit từ duy nhất UW đợc cộng vào frame 120ms. Có 2 loại từ trong một super-frame là UW1 và UW2. Tỉ lệ bit trên kênh là 5.6 kbit/s.