-Các trạm mặt đất vệ tinh thông tin thực hiện nhiệm vụ thu tín hiệu cao tần RF từ vệ tinh và phát lại tín hiệu cao tần RF lên vệ tinh, nên chúng phải sử dụng các bộ đổi tần tuyến lên U/C (Up - Convertor) và đổi tần tuyến xuống D/C (Down - Convertor). Khi thực hiện nhiệm vụ thu tín hiệu cao tần, sử dụng bộ đổi tần tuyến xuống D/C để biến đổi tín hiệu cao tần RF thu từ vệ tinh thành tín hiệu trung tần IF. Sử dụng bộ đổi tần lên khi thực hiện nhiệm vụ phát tín hiệu cao tần lên vệ tinh để biến đổi tín hiệu trung tần IF thành tín hiệu cao tần RF.
Nguyên lý của bộ đổi tần là dùng thiết bị trộn (Mixer) để trộn tín hiệu vào với tín hiệu dao động nội. Yêu cầu đối với bộ đổi tần là:
Bộ dao động nội phải có tần số ổn định rất cao vì nó quyết định đặc tính biên độ và pha của tín hiệu ra.
Độ rộng băng tần của bộ đổi tần phụ thuộc vào tần số trung tần IF đến hoặc tự nó cung cấp.
2.3.4. Bộ dao động nội
-Các bộ dao động nội được sử dụng trong các bộ đổi tần có thể được điều khiển bởi một dao động thạch anh hoặc một bộ tổ hợp tần số. Trong trường hợp đầu tiên, sự thay thế tần số cần đến sự thay thế của tinh thể thạch anh hoặc sự chuyển mạch của nhiều tinh thể thạch anh với nhau. Trong trường hợp thứ hai, sự thay đổi tần số có thể được thực hiện rất đơn giản bởi một bánh xe thay đổi tần số hoặc thậm chí dùng điều khiển từ xa.Các bộ dao động nội phải có đặc tính là tần số tạp âm thấp tại các tần số tín hiệu dải tần cơ sở để tuân theo các yêu cầu chung trong thiết bị tạp âm
trạm mặt đất. Cần phải chú ý cả các yêu cầu của tần số tạp âm thấp và các yêu cầu về sự ổn định tần số đặc biệt khó khăn trong trường hợp thu và truyền dẫn số. Tinh thể thạch anh hoạt động ở mức độ cao để điều khiển các bộ dao động hoặc các bộ tổ hợp tần số phải được sử dụng trong trường hợp này.
2.4 .KHỐI THIẾT BỊ BÊN TRONG (IDU) CỦA VSAT. 2.4.1.Bộ ghép kênh: 2.4.1.Bộ ghép kênh:
Theo hướng phát:
Bộ ghép kênh có nhiệm vụ thu thập dữ liệu người dùng từ nhiều nguồn khác nhau và tổ hợp lại thành một luồn dữ liệu duy nhất để truyền qua vệ tinh
Theo hướng thu:
Nó lại phân chia luồn dữ liệu từ vệ tinh tới các đầu cuối sử dụng thích hợp
2.4.2.kỹ thuật điều chế và giải điều chế
Điều chế là chuyển tín hiệu gốc thành tín hiệu khác phù hợp với môi trường và phương thức truyền tin sao cho nội dung về tin tức không thay đổi.
+ Mục đích của điều chế
+ Sơ đồ tóm tắt hệ thống như sau:
Bên phát Bên thu
-Nhờ điều chế tín hiệu phù hợp với môi trường thông tin để tăng khả năng chống nhiễu và giảm suy hao trên đường tryền.
-Có khả năng ghép được nhiều kênh thông tin trên một môi trường truyền (tăng hiệu suất kênh truyền).
+ Giải điều chế là quá trình ngược của điều chế tín hiệu.
Nguồn thông tin Đường truyền dẫn MÁY PHÁT Nguồn tạp âm Bộ biến đổi Nguồn tin tức Bộ biến đổi MÁY THU
-Bộ biến đổi bên phát gọi là bộ điều chế. -Bộ biến đổi bên thu gọi là bộ giải điều chế.
• Các loại điều chế Ta có bảng sau:
LOẠI TIN TỨC DẠNG SÓNG MANG
+Tương tự -> - sin -xung - AM ,DSB ,SSB ,FM ,PM. - PAM , PFM ,PPM ,PWM . +Số -> Sin ( Sóng mang tương tự nền số). - ASK ,OOK ,FSK ,PSK . + Tương tự -> Số - PCM , DPCM ,DM . FM: Frequency Modulation ( Điều chế tần số )
PM: Phare Modulation ( Điều chế pha )
AM: Amplitude Modulation ( Điều chế biên độ ) DSB: Double Side Band ( Điều chế song biên ) SSB: Single Side Band ( Điều chế đơn biên )
PAM: Pulse Amplitude Modulation ( Điều chế biên độ của xung ) PFM: Pulse Frequency Modulation ( Điều chế tần số của xung ) PPM: Pulse Phare Modulation ( Điều chế pha của xung )
PWM: Pulse Width Modulation ( Điều chế độ rộng của xung ) ASK: Amplication Shift Key ( Khóa dịch chuyển về biên độ ) FSK: Frequency Shift Key ( Khóa dịch chuyển về tần số ) PSK: Phare Shift Key ( Khóa dịch chuyển về pha )
PCM: Pulse Code Moduation ( Điều chế xung mã được sử dụng thông dụng trong điều chế và ghép kênh )
DPCM: Differential PCM ( Điều chế xung mã visai ) (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
DM: Delta Modulation ( Dùng nhiều trong truyền số liệu )
-Các loại điều chế PAM, PFM, PPM, PWM chỉ dùng trong các thiết bị chuyển dùng, ngày nay ít dùng ta không đề cập trong phần trình bày.
-Các tín hiệu điều chế số không được sử dụng trực tiếp để phát đi mà nó được điều chế tiếp ở dạng: ASK, FSK hoặc PSK) rồi mới phát đi.
2.5. HỆ THỐNG KÊNH TRUYỀN2.5.1. Đa truy nhập 2.5.1. Đa truy nhập
Là một phương pháp để cho nhiều trạm mạt đất sử dụng chung một bộ phát đáp. Bao gồm:
+Đa truy nhập phân chia theo tần số (Frequency Division Multiple Access FDMA)
+Đa truy nhập phân chia theo thời gian (Time Division Multiple Access TDMA)
+Đa truy nhập trải phổ (CDMA, SSMA)
2.5.2.Đa truy nhập phân chia theo tần số (FDMA)
Đây là phương pháp được sử dụng rộng rãi nhất. Trong hệ thống này mỗi trạm mặt đất có dùng riêng một tần số phát không trùng với các trạm khác sao cho khoảng cách tần số giữa các trạm không bị chồng lấn lên nhau. FDMA có thể sử dụng cho tất cả các hệ thống điều chế (điều chế số cũng tương tự).
Các trạm thu mặt đất muốn thu được tin tức phải dùng các bộ lọc dải tương ứng với tần số cần thu.
Phương pháp này cho phép các trạm truyền dẫn liên tục mà không cần điều khiển định thời đồng bộ, thiết bị sử dụng khá đơn giản. Hiệu quả công suất của vệ tinh không quá tồi.
Nhận xét:
Phương pháp này thiếu linh hoạt trong việc thay đổi cách phân phối kênh do: các kênh truyền dẫn được phân chia theo tần số quy định, khi muốn tăng số kênh bắt buộc phải giảm nhỏ băng thông nghĩa là thay đổi các bộ lọc dải đối với trạm thu. Đồng thời phương pháp này tốn kém kênh truyền.
Mô hình vẽ như sau:
f1 f2 f3 f4 f5 f6 A -> B A-> C A->D B ->A C -> A D -> A.
2.5.3 Đa truy nhập phân chia theo thời gian (TDMA)
Là một hệ thống các trạm thu mặt đất dùng chung một bộ phát đáp trên cơ sở phân chia thời gian. Trước hết phải sử dụng một sóng mang điều chế số. Hệ thống này thường định ra một khung thời gian gọi là khung TDMA. Khung thời gian này sẽ chia ra làm nhiều khoảng tương ứng với mỗi trạm mặt đất.
Mỗi trạm sẽ phát sóng theo theo khe thời gian của khung quy định.Đồng thời giữa các khe thời gian cần một khoảng thời gian trống để tín hiệu các trạm không chồng nhau về thời gian tại trạm phát đáp.
Tương tự tại các trạm thu mặt đất, để lấy được tin tức cần được xác định đúng khe thời gian để lấy sóng mang của chính nó.Đây là phương pháp có thể sử dụng tốt nhất công suất của vệ tinh. Nó có thể thay đổi số khe cũng như độ rộng của
Phát : f1 ,f2 ,f3 Thu : f4 ,f5 ,f6. Phát f4 thu f1 Vệ tinh thông tin Phát f5 thu f2 Phát f6 thu f3
khe thời gian trong khung mà không ảnh hưởng gì tới các thiết bị phần cứng.Hình ảnh khung TDMA như sau:
2.5.4.Đa truy nhập trải phổ (CDMA) (Code Division Multiple Access - Đa truy nhập phân chia theo mã)
-Khi cần gửi đi dữ liệu dạng nhị phân (hình a), để thực hiện điều chế PSK cho tín hiệu này trước hết người ta mã hóa các bit 0’, 1’ thành mã tốc độ cao hơn, sau đó đưa vào điều chế PSK như hình vẽ, như thế sẽ trải phổ của tín hiệu ra cả băng tần.
VC a) Data. - VC Vm b) Mã hóa Điều chế lần đầu - Vm Một khe D A B C D A Từ trạm chuẩn Thời gian bảo vệ
Một khung
c) Sóng đ/c:PSK Điều chế lần hai
SSMA (d) Từ tram:D
Từ tram:C Từ tram:B Từ tram:A
( Đa truy nhập phân chia theo ma) (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Các tín hiệu từ tất cả các trạm đều có cùng một vị trí trong bộ phát đáp cả về thời gian và tần số. Phía thu thực hiện quá trình trải ngược lại, sử dụng mã giống như đã dùng trải phổ ở phía phát để thu lại tín hiệu ban đầu. Điều này cho phép chỉ thu các tín hiệu mong muốn, ngay cả khi các sóng mang trải phổ với các mã khác đến cùng thời gian.
Nhận xét:
-Hệ thống này có hiệu quả lớn chống lại can nhiễu từ các hệ thống khác, nó cũng tạo ra ít nhiều tới các hệ thống khác. Tuy hiên hệ thống này cần độ rộng băng tần lớn và gây ra tạp âm nhiễu lẫn nhau khi nhiều trạm dùng chung một bộ phát đáp, vì thế dẫn tới dung lượng truyền dẫn trên bộ phát đáp rất nhỏ.
-Bản tính năng của các hệ thống đa truy nhập cho ta sự lựa chọn thích hợp như sau:
Hệ
thống Ưu điểm Nhược điểm Nhận xét
FDMA - Thủ tục truy nhập đơn giản.
- Cấu hình trạm mặt đất đơn giản.
- Thiếu linh hoạt trong thay đổi thiết lập tuyến.
- Hiệu quả thấp khi số kênh tăng.
- Dễ ứng dụng trong phân phối theo yêu cầu và kích hoạt bằng tiếng nói trong SCPC dung lượng nhỏ.
TDMA - Hiệu quả sử dụng tuyến cao.
- Linh hoạt trong việc thay đổi thiết lập tuyến.
- Yêu cầu đồng bộ cụm. - Công suất trạm phát mặt đất cao. - Có thể ứng dụng: SS-TDMA
CDMA - Chịu được nhiễu và méo.
- Chịu được sự thay đổi các thông số khác nhau của đường truyền dẫn. - Bảo mật tiếng nói cao.
- Hiệu quả sử dụng băng tần kém.
- Độ rộng băng tần truyền dẫn yêu cầu lớn.
- Phù hợp với các hệ thống có trạm thu dung lượng nhỏ.
2.6.KỸ THUẬT TRẠM MẶT ĐẤT HUB. 2.6.1 Mô hình tổng quát của một trạm Hub.
Các mạng VSAT thường được thiết kế theo một mạng cấu trúc hình sao mà trong đó một trạm mặt đất trung tâm và được gọi là Hub, và được nối kết đến một lượng lớn các trạm VSAT đặt phân tán rải rác ở xa về phương diện địa lý. Trong hầu hết các ứng dụng, Hub có thể được kết nối qua một đường truyền trên mặt đất đến một máy tính chủ.
Mô hình này tương ứng với mạng VSAT hình sao, hai chiều TDM/TDMA. Trong trường hợp này trạm Hub truyền đi một hay nhiều sóng mang TDM tuyến ra và nhận nhiều sóng mang TDMA tuyến vào với tốc độ bit thấp hơn.
Mô hình tổng quát của trạm Hub rất giống với mô hình của một trạm mặt đất nếu xét về mặt các thiết bị RF/IF. Sự khác nhau giữa chúng là việc xử lý số và thiết bị băng gốc. Các thành phần chính của Hub bao gồm:
• Thiết bị RF (nếu mạng có Hub dùng chung, hệ thống thành phần này được dùng chung cho các mạng con khác nhau).
• Thiết bị IF, bao gồm bộ điều chế phát tuyến ra và các bộ giải điều chế thu tuyến vào.
• Thiết bị băng gốc có thể bao gồm:
Thiết bị điều khiển và xử lý thu/phát.
Thiết bị giao tiếp đường truyền mặt đất.
Các Bus hiệu dụng và Bus luồng thông tin.
Dữ liệu cần truyền đến các trạm VSAT ở xa sẽ được truyền từ máy tính chủ đến Hub thông qua các đường truyền mặt đất, sau đó đi vào Hub qua LIE và được đưa đến TX PCE, sau đó đến bộ điều chế. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Trên hướng ngược lại, dữ liệu nhận được từ các trạm VSAT sẽ đi qua bộ giải điều chế và RX PCE trước khi được gởi đến các ứng dụng người dùng thông qua LIE. Hoạt động hoàn chỉnh của một mạng VSAT được điều khiển và giám sát bởi các bàn điều khiển của người điều hành có kết nối đến NNC.
2.6.2 Thiết bị RF.
Các khối thiết bị RF của các trạm Hub hoàn toàn giống với thiết bị RF của các trạm mặt đất vừa và lớn. Thường thì chúng có cấu hình dự phòng (trừ anten) bao gồm:
Hình :2-4. Sơ đồ khối đơn giản hóa của một Hub.
Anten.
Các bộ khếch đại nhiễu thấp LNA.
Các bộ khếch đại công suất cao HPA.
Các bộ chuyển đổi lên-xuống UC, DC.
Các chuyển mạch dự phòng.
Khối điều khiển và giám sát thiết bị RF. Băng tần phổ biến nhất là 14/11-12Ghz và 6/4Ghz.
B
U
S
Thiết bị băng tần cơ sở ở Hub (HBE)
Trạng thái thiết bị Các đường truyền mặt đất Đ ến m áy c hủ BÀN ĐIỀU KHIỂN NCC C ác k ên h T D M A C ác k ên h T D M Thiết bị RF Thiết bị IF Các thành phần mặt đất HPA HPA UC DC G IA O T IẾ P I F Các bộ điều chế tuyến ra Các bộ điều chế tuyến vào TX-PCE RX-PCE HCI LIE CSW (Hoặc FEP) HUB
Một đặc điểm của các mạng hình sao là anten Hub lớn hơn anten VSAT ở xa. Đường kính anten Hub thường được xác định thông qua việc tính toán năng lượng đường truyền tuyến vào, tức là thông qua giá trị G/T cần thiết cho Hub. Thật ra cần phải có một sự tính toán cân bằng trong mỗi trường hợp giữa các chi phí phải trả hoặc cho mức EIRP ở VSAT từ xa cao hơn hoặc cho anten Hub rộng hơn.
Đường kính anten Hub từ (3.5-11)m là các giá trị tiêu biểu của dải băng tần 14/11-12. Các anten phổ biến nhất thường được dùng mặt phản xạ Cassgrain hoặc Gregrain. Chúng được gắn trên một giá đỡ đơn giản với khả năng bám đuổi rất hạn chế. Một vài khả năng bám đuổi (bám đuổi theo chương trình hoặc bám đuổi theo từng nấc) là rất cần thiết phải áp dụng, đặc biệt khi khả năng duy trì sự cố định trên vệ tinh là không đủ. Đó là trường hợp khi sử dụng vệ tinh theo quỹ đạo nghiên.
Đối với một kích thước anten Hub cho trước, mức công suất đầu ra danh định được cung cấp bởi HPA được xác định thông qua việc tính toán năng lượng đường tuyền tuyến ra: nó phụ thuộc chủ yếu vào các thông số anten, đường kính anten VSAT ở xa, vào số lượng sóng mang phát đi (đặc biệt là trong trường hợp Hub dùng chung) và vào mức lùi lại (Backoff) cần thiết được quy định bởi đặc tính xuyên điều chế của HPA.
Các Hub có băng tần 14/11-12Ghz có thể được cung cấp các hệ thống điều khiển công suất đường lên để có thể bù cho sự suy hao đường lên do ảnh hưởng của điều kiện khí hậu (suy hao do mưa), vì vậy duy trì được một mức EIRP cố định cho vệ tinh. Hệ thống này có thể được kích hoạt thông qua việc so sánh một mức chuẩn với một mức thu trong thực tế tín hiệu sóng mang TDM hoặc một tín hiệu quay về từ một vệ tinh. Tuy nhiên, cần phải có một sự giám sát chặt chẽ hoạt động của hệ thống này, bởi vì có khả năng gây ra các mức nhiễu không thể chấp nhận được cho các vệ tinh kế cận, ví dụ như trong trường hợp sự sai lệch định hướng của anten.
2.6.3 Thiết bị Modem IF.
Các Modem ở Hub thường là các bộ điều chế và giải điều chế tùy thuộc vào từng hệ thống (BPSK, QPSK, MSK ...)
* Thiết bị Modem IF gồm có:
Một hoặc một vài bộ điều chế cho phép việc truyền một hoặc một vài sóng mang TDM.
Các bộ giải điều chế: trong trường hợp tổng quát, chính là bộ giải điều chế chùm tín hiệu TDMA dùng cho việc thu các sóng mang tuyến vào.
Mỗi bộ điều chế TDM tuyến ra nói chung thường được kết hợp với một số bộ giải điều chế TDMA tuyến vào bởi vì một số kênh tuyến vào thường được kết hợp với một kênh tuyến ra.
Các thuật toán mã hóa và giải mã FEC dùng thuật toán Viterbi hoặc thuật toán tuần tự cũng thường được kết hợp với bộ điều chế và giải điều chế.
Một trong những đặc tính hoạt động quan trọng trong bộ giải điều chế TDMA là khả năng thu các chùm tín hiệu, tín hiệu đi vào là chùm tín hiệu ngắn. Hơn nữa,