ch−ơng 2 : tính tốn tuyến thơng tin vệ tinh
2.7. Sự bù lại đối với các ảnh h−ởng của môi tr−ờng truyền sóng
2.7.1. Phân cực trực giao
Ph−ơng pháp bù tin cậy vào sự thay đổi đặc tính phân cực của trạm mặt đất. Q trình bù đ−ợc mơ tả nh− sau:
- Đối với tuyến lên, hiệu chỉnh phân cực của anen phát bằng dự đoán tr−ớc sao cho sóng đến phù hợp với anten vệ tinh.
- Đối với tuyến xuống, điều chỉnh phân cực anten phù hợp với sóng thu Việc bù cần phải tự động; các tín hiệu phát bởi vệ tinh cần phải tạo ra có giá trị sao cho ảnh h−ởng của mơi tr−ờng truyền sóng có thể đ−ợc phát hiện và tín hiệu điều khiển bù theo phần dự đoán.
2.7.2. Suy hao
Nhiệm vụ đ−a ra một giá trị tỷ số C/N0 lớn hơn hoặc bằng (C/N0)yêucầu trong suốt phần trăm thời gian bằng (100 - p)%. Ví dụ 99,99% thời gian bao hàm p = 0,01%. Suy hao Am−a do m−a làm giảm tỷ số C/No cho bởi:
Điều khiển tốc độ và cơng suất thích nghi trong thơng tin vệ tinh băng Ka
cho tuyến lên và:
(C/N0)m−a = (C/N0)trờitrong - Am−a (dB) - Δ(G/T) (dBHz) (2.51) cho tuyến xuống.
Δ(G/T) = (G/T)trời trong - (G/T)m−a đặc tr−ng cho việc giảm (ở dB) của hệ số phẩm chất trạm mặt đất do tăng nhiệt tạp âm.
Để đạt đ−ợc yêu cầu cần phải đạt đ−ợc (C/N0)m−a = (C/N0)yêucầu điều này có thể đạt đ−ợc bằng một độ dữ trữ pha đinh M(p) ở quỹ đ−ờng truyền bầu trời trong với M(p) cho bởi:
M(p) = (C/N0) trờitrong - (C/N0)yêucầu
= (C/N0)trời trong - (C/N0)m−a (dB) (2.52) Giá trị Am−a phụ thuộc vào phần trăm thời gian p. Chúng tăng khi p giảm.
Đ−a ra độ dự trữ pha đinh M(p) ở bầu trời trong đòi hỏi tăng EIRP nghĩa là yêu cầu công suất phát lớn hơn . Đối với suy hao cao công suất cần thiết thêm vào có thể v−ợt quá khả năng của thiết bị phát. Các giải pháp khác cần phải đ−ợc chú ý tiếp sau là:
- Phân tập không gian. - T−ơng thích (Trade - off).
2.7.3. Phân tập khơng gian
Suy hao cao do các vùng m−a có phạm vi địa lý nhỏ. Hai trạm mặt đất ở tại hai vị trí riêng biệt 1 và 2 có thể thiết lập các tuyến cùng với vệ tinh tại thời gian quy định t, chịu các suy hao A1(t) và A2(t) riêng . A1(t) khác A2(t) nhiều khi khoảng cách địa lý đủ lớn. Các tín hiệu đ−ợc gửi theo tuyến ít ảnh h−ởng bởi suy hao. Suy hao trên tuyến này là AD(t) = min{A1(t),A2(t)}. Suy hao trung bình của một vị trí đ−ợc xác định AM(t) = {A1(t) + A2(t)}/2, tất cả các giá trị đều tính theo dB. Hai khái niệm có ích cho cải thiện chất l−ợng do sử dụng phân tập vị trí nh− sau:
Điều khiển tốc độ và cơng suất thích nghi trong thông tin vệ tinh băng Ka
- Hệ số cải thiện phân tập
2.7.3.1. Tăng ích phân tập: GD(p)
Đó là sự khác nhau giữa suy hao trung bình ở một trạm đơn AM(t), v−ợt quá phần trăm thời gian p, và suy hao với phân tập AD(t) v−ợt quá cùng phần trăm thời gian p. Ví dụ đối với tuyến xuống yêu cầu độ dự trữ pha đinh M(p) tại vị trí đã cho nhận đ−ợc từ 2.52 và 2.51:
M(p) = Am−a + Δ(G/T) (dB) (2.53)
Với phân tập vị trí, yêu cầu độ dự trữ pha đinh trở thành:
M(p) = Am−a + Δ(G/T) - GD(p) (dB) (2.54)
2.7.3.2. Hệ số cải thiện phân tập
Đây là tỷ số giữa phần trăm thời gian p1 suy hao trung bình tại một vị trí v−ợt q giá trị A dB và phần trăm thời gian p2 suy hao có phân tập v−ợt quá cùng giá trị A dB
Hình 2.20: Xác suất suy hao v−ợt quá A đồng thời tại hai vị trí phụ thuộc vào khoảng cách giữa hai vị trí đó
Điều khiển tốc độ và cơng suất thích nghi trong thơng tin vệ tinh băng Ka
Hình 2.20 chỉ ra quan hệ giữa p2 và p1 phụ thuộc vào khoảng cách giữa hai vị trí. Các đ−ờng cong này có thể đ−ợc mơ tả bởi các quan hệ sau:
p2 = (p1)2(1 + β2)/(p1 + 100β2) (2.55) Với β2 = 2.10- 4d khi khoảng cách d > 5 km
Phân tập không gian cũng cung cấp sự bảo vệ chống lại sự thăng giáng và phân cực trực giao.
2.7.4. T−ơng thích [6]
Để đảm bảo t−ơng thích cần phải thay đổi một ít các thơng số của tuyến để giảm suy hao bằng cách duy trì giá trị yêu cầu của tỷ số C/N0.
Một vài phép tính gần đúng có thể áp dụng nh− sau:
- Tăng thời gian truyền thơng tin có ích nh− việc khơng sử dụng các mã sửa lỗi
- Sử dụng băng tần có tần số thấp hơn, ít bị ảnh h−ởng bởi suy hao - Sử dụng EIRP cao hơn ở đ−ờng lên
- Giảm dung l−ợng, tuyến ảnh h−ởng bởi suy hao giảm dung l−ợng của nó. Trong tr−ờng hợp truyền dẫn số, giảm tốc độ thông tin cho phép bởi mã sửa lỗi để sử dụng một tốc độ truyền dẫn không đổi. Kết hợp hiệu quả việc giảm tốc độ thông tin và sự khuếch đại mã hoá cho phép cung cấp một độ dự trữ.
2.7.5. Kết luận
Trong phần kết luận này ta trình bày mối quan hệ giữa tính khả thi và giá thành. Một tính chất khơng khả thi thấp (ví dụ 0,01% thời gian) t−ơng ứng với tính khả thi cao (99,99%). Nếu chỉ tính đến các ảnh h−ởng của mơi tr−ờng truyền dẫn gây nên tính khơng khả thi giá trị thêm vào không khả thi biểu thị phần trăm thời gian p có thể bị v−ợt quá suy hao đã cho. Giá trị suy hao này cao khi p nhỏ, nghĩa là yêu cầu tính khả thi cao. Ví các ph−ơng pháp sử dụng cho việc bù trở nên đắt hơn do suy hao tăng, định rõ tính khả thi có ảnh h−ởng rõ rệt lên giá thành của hệ thống. Điều đó chỉ ra trên hình 2.21.
Điều khiển tốc độ và cơng suất thích nghi trong thông tin vệ tinh băng Ka
99 99,9 99,99 99,999 khả năng sẵn sàng (%) 87h/năm 9h/năm 1h/năm 5m/năm Thời giam giảm cấp
Gi
Hình 2.21: Giá thành của tuyến phụ thuộc vào khả năng sẵn sàng.