Hệ thống bao gồm 3 phần được mô tả trong hình 2.5: vệ tinh LEO đóng vai trò như bộ phát tại độ cao 610 km so với bề mặt Trái Đất; HAP đóng vai trò như một nút chuyển tiếp được trang bị một bộ thu phát; và bộ thu được đặt tại GS. Tín hiệu quang từ vệ tinh LEO sẽ được chuyển tiếp trong miền quang tại HAP trước khi tiếp tục gửi đến trạm mặt đất.
o Tại vệ tinh LEO: dữ liệu nhị phân d (tín hiệu điện) được thực hiện điều chế khoá đóng – mở (On-off Keying – OOK) bằng việc gửi đi hoặc một xung quang hoặc không gửi gì cả trong một thời gian của một bit. Nếu d là bit “1”, nguồn phát quang laser điốt sẽ gửi đi một xung quang với công suất phát là P(S ) tới HAP. Mặt khác, không ánh sáng nào được gửi đi nếu d là bit “0”.
Tín hiệu quang từ bộ phát sẽ được khuếch đại với độ lợi 𝐺𝑇𝑋𝑆 bằng việc sử dụng thấu kính bộ phát tại vệ tinh trước khi được gửi đến HAP thông qua kênh truyền FSO.
Hình 2.5: Sơ đồ khối hệ thống truyền thông FSO chuyển tiếp quang dựa trên HAP kết nối vệ tinh LEO với trạm mặt đất
o Tại HAP: tín hiệu quang thu được từ đầu ra của thấu kính bộ thu với độ lợi
𝐺𝑅𝑋𝑃 sẽ được chuyển qua một bộ lọc thông dải quang (OBPF) để giảm nhiễu nền. Tiếp theo, tín hiệu đã lọc được khuếch đại bằng bộ khuếch đại quang trong miền quang với hệ số khuếch đại 𝐺𝐴, sau đó tín hiệu được truyền qua thấu kính phát của HAP với độ lợi 𝐺𝑇𝑋𝑃 trước khi chuyển tiếp đến trạm mặt đất.
o Tại trạm mặt đất (GS): bộ thu sẽ sử dụng một điốt thu quang thác (Avalanche Photodiode – APD) để thực hiện chuyển đổi tín hiệu quang thu được thành dòng quang- điện. Sau đó, dòng quang điện này sẽ được so sánh với với mức ngưỡng của một mạch quyết định để khôi phục lại dữ liệu nhị phân ban đầu được gửi đi từ vệ tinh LEO. Bit “1” được quyết định tại đầu ra
mạch quyết định nếu cường độ dòng quang điện lớn hơn mức ngưỡng và nếu ngược lại thì bit “0” sẽ là bit nhận được tại đầu ra mạch quyết định.
Hệ thống truyền thông FSO kết nối vệ tinh LEO tới trạm mặt đất được chia thành hai chặng với chặng thứ nhất là từ vệ tinh LEO tới HAP và chặng tiếp theo là từ HAP tới trạm mặt đất. Mỗi chặng sẽ có mô hình kênh riêng biệt và được trình bày lần lượt như sau: