VI. Các thơng số đo kiểm tr a:
θe = 900 –[ gĩc lệch (d )+ gĩc nghiêng (i)]
I.4 Định vị vệ tinh:
a) Cân chỉnh hướng Bắc – Nam của Anten : Trước tiên sử dụng la bàn để chỉnh cho trục xuyên tâm của Anten nằm ngang hướng Bắc – Nam. Ở Việt
Nam ta phải cộng thêm 6°2E để cĩ được hướng Bắc – Nam thực.
Để cĩ thể xác định được tọa độ Vệ Tinh, phải điều chỉnh Anten Parabol theo các thơng số gĩc ngẩng, gĩc phương vị và gĩc phân cực .
b) Cân chỉnh gĩc ngẩng chảo - El (Elevation): là gĩc tạo thành giữa tiếp tuyến thu ở mặt đất và đường nối điểm thu đến vệ tinh.
Cách 1:
Hình 1.5 Gĩc ngẩng và gĩc nghiêng
Trong phạm vi hẹp cĩ thể tạm coi mặt đất nơi đặt Anten là đường tiếp tuyến. Ta tìm gĩc ngiêng của Antenna Parabol để lắp đặt. Gĩc nghiêng tạo bởi mặt phẳng miệng chảo và mặt đất như hình vẽ.
Xích Xích đạo Xích đạo Tiếp tuyến ngang Gĩc ngẩng Gĩc ngẩng Gĩc nghiêng
Do các trạm thu đều nằm trên kinh tuyến địa lý (tập trung về 2 cực) nên cĩ sự khác biệt với hướng địa từ (được xác định bằng la bàn) một gĩc, gọi là gĩc lệch biểu thị sự sai lệch về kinh độ. Gĩc lệch thay đổi theo kinh tuyến và
vĩ tuyến, hay cụ thể hơn là nĩ tăng tỉ lệ với vĩ độ. Ví dụ vĩ độ 5°÷75° thì gĩc
lệch 0,77°÷ 8,33° ; gĩc lệch của Hà Nội 3°17 và Tp HCM 1°66 .
Lúc này gĩc ngẩng được tính bằng : El = 90° - (gĩc lệch + gĩc nghiêng)
Tại xích đạo, gĩc lệch bằng 0°, gĩc
nghiêng = vĩ độ. Khi ấy đường tâm trục Parabol sẽ song song mặt phằng xích
đạo, và gĩc ngẩng = 90° . Hình 1.6 Gĩc lệch Cách 2 : áp dụng cơng thức tốn học để tính gĩc ngẩng. Trong đĩ: cos(Lon)xcos(Lat) – 0.151263 θe = arctg
[1 – cos2(Lon)xcos2(Lat)]1/2
Lon là sai biệt kinh độ giữa nơi thu và vệ tinh Lat là vĩ độ nơi thu (nơi đặt Anten)
Ví dụ:
Vệ tinh AsiaSat 1, 105°5 E
Nơi thu tại Tp HCM (106°4 E; 10°46 N)
→ Lon = 106°4 - 105°5 = 0°9 Lat = 10°46
Thay vào cơng thức ta được :
cos(0o9)cos(10o46) – 0.151263 θe = arctg
[1 – cos2(0o9)cos2(10o46)]1/2
⇒ Gĩc ngẩng θe = 77,7°
c) Cân chỉnh gốc phương vị Az (Azimuth) :
Gĩc phương vị là gĩc dẫn hướng cho Anten quay tìm vệ tinh trên quĩ đạo địa tĩnh theo hướng từ Đơng sang Tây. Gĩc phương vị được xác định bởi đường thẳng hướng tới vệ tinh .
Vệ tinh 1 Vệ tinh 2 Hình 1.7 Định vị gĩc phương vị tg(0o9) ϕa = 180o + arctg sin(10o46) ϕa = 1850
II.1 Số lượng chương trình truyền hình qua một kênh :
Một kênh truyền cĩ dải thơng cố định cho phép truyền được các chương trình truyền hình .Vấn đề này phụ thuộc vào :
• Độ rộng kênh Cực Bắc Nam Gĩc Az của vệ tinh 2 180° - 30° = 150° Gĩc Az của vệ tinh 1 180° + 45° = 225° 45° W 30°E
• Dạng điều chế
• Tốc độ mã sửa lỗi FEC
• Dịch vụ truyền hình
• Độ lớn khoảng bảo vệ (đối với phát sĩng trên mặt đất theo tiêu chuẩn
DVB-T COFDM)
• Sự dung hịa gĩi dữ liệu số
* Độ rộng kênh :
Để xác định độ rộng kênh cĩ thể truyền được tín hiệu số cĩ tốc độ lớn nhất là bao nhiêu cần dựa vào định lý Shannon. Định lý này xác định sự phụ thuộc của tốc độ bit cực đại vào độ rộng kênh truyền tỉ số S/N chuẩn, để truyền
tín hiệu số cĩ tốc độ bit C (Mbps) yêu cầu độ rộng kênh bằng W ≥ 3/4 C (Hz) .
Từ đĩ với độ rộng W đã cho thì cĩ thể truyền được tín hiệu số cĩ tốc độ bit lớn nhất bằng 4/3 W. Ví dụ với kênh cĩ độ rộng 8MHz thì tín hiệu số cĩ tốc độ bit lớn nhất là 8 × 4/3 ≈ 10,7 Mbps cĩ thể truyền qua nĩ .
* Dạng điều chế số :
Khi dùng điều chế số ta thường gặp khái niệm dải thơng hiệu dụng. Với
các dạng điều chế số ta cĩ các dải thơng hiệu dụng thực tế như sau :
2-PSK η≈ 0,75Mbps/Hz 4-PSK η≈ 1,5 Mbps/Hz 8-PSK η≈ 2,25 Mbps/Hz 16-PSK η≈ 3,0 Mbps/Hz 64-QAM η≈ 3,36 Mbps/Hz 256-QAM η≈ 6,0 Mbps/Hz
Ví dụ với kênh cĩ độ rộng 8MHz khi dùng điều chế 64-QAM thì cĩ thể truyền được dịng bit cĩ tốc độ cực đại là 36 Mbps .
* Tốc độ sửa lỗi FEC :
Tín hiệu điều chế số thường được xử lý bằng các mã đặc biệt để cho các máy thu (IRD hoặc Set-Top-Box) cĩ thể kiểm tra các bit thơng tin được gửi đi cĩ được thu đúng khơng. Kỹ thuật sửa lỗi tiến (gửi thơng tin sửa lỗi trước đến máy thu cùng với các dữ liệu gốc) tạo tín hiệu cĩ khả năng chống nhiễu tốt hơn hẳn so với truyền số khơng cĩ mã đặc biệt .
Các thực nghiệm mã hĩa trước đây đã so sánh chỉ tiêu của tin tức được mã so với khơng mã và thấy rằng sự cải thiện tín hiệu này là khoảng 3,3 dB. Ngồi ra, một bộ mã hĩa sử dụng cả hai kỹ thuật mã khác nhau sẽ tạo ra độ lợi bổ sung. Trong kỹ thuật FEC người ta dùng các symbols dư bổ sung vào tin tức gốc. Mặc dù điều này tăng tốc độ truyền tồn bộ và các yêu cầu dải thơng, các symbols dư tăng cường tính thống nhất của tin tức, ngăn ngừa khơng cho tạp kênh che khuất các symbols để phá bỏ sự thống nhất của tín hiệu cĩ ích. Các
bộ giải mã dùng các symbols FEC để phục hồi dữ liệu sau khi tin tức đã được thu .
Một dạng mã FEC, được gọi là mã Viterbi, được biểu thị bằng tỉ số, ví
dụ1/2, 3/4, hoặc 7/8. Tử số biểu thị số symbols gốc ở đầu vào bộ mã hĩa, cịn
mẫu số biểu thị số symbols cĩ sửa lỗi ở đầu ra bộ mã hĩa. Do vậy, FEC 7/8 cĩ nghĩa rằng cĩ 7 symbols truyền dữ liệu đi vào bộ mã hĩa và 1symbols để sửa lỗi trong 8 symbols đi ra .
Một dạng mã FEC khác là Reed-Solomon. Mã này bổ sung các symbols dư vào các chuỗi hoặc các khối số nhị phân. Reed-Solomon dùng 188 bytes trong mỗi khối 204 bytes để truyền thơng tin gốc. Số cịn lại được dùng để gửi các bit kiểm tra đến IRD để trợ giúp việc sửa lỗi truyền .
Bộ giải mã Reed-Solomon dùng thuật tốn để giải quyết đồng thời một tập hợp các chương trình đại số dựa trên biểu hiện kiểm tra chẵn từ khối thu được .
* Dịch vụ truyền :
Một dịng MPEG-2 cĩ thể chứa nhiều chương trình truyền hình cùng với Audio, các audio phụ, dữ liệu truy cập cĩ điều kiện, các dữ liệu phụ như teletext, kết nối Internet. Yêu cầu tốc độ đối với từng loại là khác nhau. Ví dụ phim chất lượng VHS cĩ thể được truyền ở tốc độ bit 1,5 Mbps; tin tức và chương trình TV ở 3,4 - 4 Mbps; quảng bá chất lượng cao (studio) ở tốc độ hơn 8 Mbps. Tốc độ mã cần thiết cho quảng bá MPEG-2 bất kỳ thay đổi phù hợp với các quyết định phân phối bit được làm bởi mỗi nhà cung cấp chương trình .
Bảng các tốc độ dữ liệu MPEG-2 cho các thể loại chương trình :
Các dịch vụ Video Tốc độ dữ liệu
Truyền hình cĩ độ phân giải cao (HDTV) 14 ÷ 20 Mbps
Truyền hình cĩ chất lượng Studio (CCIR 601) 8,064 Mbps
Truyền hình cĩ tỉ lệ khuơn hình 16 : 9 5,760 Mbps
Chương trình thể thao trực tiếp 4,608 Mbps
Chương trình phim/quảng bá 3,456 Mbps
Chương trình phim pay-per-view 3,152 Mbps
Audio musicam
Mono 128 Kbps
Stereo 256 Kbps
Một cặp stereo 512 Kbps
Dữ liệu số 96 Kbps
Dữ liệu điều khiển dịch vụ 30,72 Kbps
* Khoảng bảo vệ : Trong phát sĩng trên mặt đất theo tiêu chuẩn DVB-T COFDM, để khắc phục hiện tượng phản xạ nhiều đường khoảng bảo vệ sẽ
được dùng ở đầu mỗi chu kỳ symbols. Do vậy dải thơng cĩ ích sẽ bị giảm tương ứng với độ dài khoảng bảo vệ.
* Vấn đề dung hịa gĩi tín hiệu số : Tốc độ symbols thường thay đổi từ một gĩi số này tới gĩi số tiếp theo. Tốc độ symbols cực đại cĩ thể đạt được là một hàm của dải thơng kênh. Thơng thường cĩ thể tính :
Tốc độ symbols cực đại = độ rộng dải thơng / 1,2
Con số 1,2 (hoặc 1,3 ...) để chỉ ra rằng trong thực tế dải thơng truyền là bé hơn dải thơng kênh do các bộ lọc truyền khơng lý tưởng .
Ví dụ đối với đường truyền vệ tinh cĩ dải thơng transponder 36 MHz thì tốc độ symbols cực đại = 48 Msym /s .
Giả sử dùng tốc độ FEC 3/4 thì tốc dộ bit cho phép kênh sẽ là :
48 Msym /s × 2 ( 2 bit cho một symbol, điều chế QPSK) = 96 Mb/s
96 Mb/s × 3/4 (tốc độ FEC inner code) = 72 Mb/s
72Mb/s × 188/204 (tốc độ FEC Reed-Solomon outer code)= 66,3 Mb/s
Nếu chỉ thay đổi tốc độFEC của inner codetừ 3/4 xuống 1/2 thì tốc độ bit cĩ ích cĩ giá trị: 48 Msym /s × 2 = 96 Mb/s
96 Mb/s × 1/2 = 48 Mb/s 48 Mb/s × 188/204 = 44,2 Mb/s
Ta thấy mặc dù tốc độ FEC 1/2 sẽ làm tăng khả năng chống nhiễu, nĩ cũng làm giảm rất nhiều tốc độ bit cĩ ích, cĩ nghĩa là giảm số dịch vụ chương trình cĩ thể gửi qua transponder .
Do vậy tùy theo tình hình cụ thể mà cĩ sự dung hịa giữa tham số FEC và tốc độ bit cĩ ích .
* Tốc độ bit lỗi (BER) và Eb/No :
Tốc độ bit lỗi (BER) xác định chỉ tiêu của đường truyền số. BER 1× 10-3
biểu thị xác suất một lỗi xảy ra trong một khối 1000 bits. BER 5 × 10-5 là tốt
hơn BER 9,0 × 10-4 vì đĩ là xác suất lỗi xảy ra sẽ thấp hơn. BER cũng cĩ thể
được hiển thị như 5E-4 hoặc 3E-3, tương đương với BER 5 × 10-4 hoặc 3 ×10-3
Đo định lượng về đường truyền số bằng Eb/No (tỉ số năng lượng bit trên mật độ tạp).
Eb/No (dB) biểu diễn tỉ số bit trên tạp của hệ thống thu. Khi Eb/No tăng số bit lỗi sẽ giảm.
BER 10-3 10-4 typical QPSK viterbi 10-5 FEC rate 1/2 10-6 IDEAL 10-7 10-8 10-9 3 4 5 6 7 8 Eb/No
Hình 1.14 Điều chế QPSK cĩ khả năng thực hiện BER ở Eb/No tương. đối thấp cho các ứng dụng dải rộng như thơng tin vệ tinh .
Số chương trình cĩ thể truyền trên một kênh (dải thơng cố định) thay đổi trong một phạm vi rất lớn, từ một chương trình đến hàng chục chương trình (phương pháp thống kê tốc độ mã thay đổi ).
Ví dụ Band C trên một vệ tinh (uplink 5927MHz – 6403MHZ ,downlink 3702MHZ – 4178MHZ) cĩ 12 Transponders mỗi transponders cách 4MHZ lúc truyền tín hiệu analog cĩ thể truyền được 24 chương trình truyền hình (mỗi chương trình truyền trên một kênh cĩ độ rộng khoảng 36 MHz), khi truyền tín hiệu số cĩ nén bằng phương pháp ghép kênh số chương trình truyền hình cĩ thể truyền lên tới hàng trăm .
Hình 1.15 Ghép kênh
Tách kênh thực hiện qui trình ngược lại của bộ ghép kênh .