2.3.1 Tổng quan
Là một hệ thống mà các trạm thu mặt đất dùng chung một bộ phát đáp trên cơ sở phân chia thời gian. Hệ thống này định ra khung thời gian gọi là khung TDMA. Khung này sẽ chia ra làm nhiều khoảng tương ứng với mỗi trạm mặt đất. Nguyên lý hoạt động cơ bản là các trạm mặt đất khác nhau gửi lên vệ tinh các chùm (burst) năng lượng tần số RF trong đó có chứa các gói thông tin. Trong khe thời gian dành cho một trạm mặt đất cụ thể , tín hiệu của trạm đó sử dụng toàn bộ dải thông của bộ phát đáp vệ tinh.
So với FDMA, TDMA có bất lợi ở chổ là yêu cầu đồng bộ burst (chùm dữ liệu) nghiêm ngặt tại trạm mặt đất để ngăn chặn sự va chạm các burst tại vệ tinh. Nói cách khác, burst từ một trạm mặt đất cụ thể nào đó đến vệ tinh phải đúng trong khe thời gian (time slot) giành cho trạm đó, sao cho nó không làm nhiễu các burst đến của các khe lân cận.
Quá trình như trên gọi là truyền burst. Việc truyền burst được chèn vào trong một cấu trúc thời gian lớn hơn được gọi là một chu kỳ khung, TF và chu kỳ khung đó tương ứng với cấu trúc thời gian theo chu kỳ của hệ thống. Mỗi một sóng mang đặc trưng cho một burst chiếm toàn bộ độ rộng dải tần của kênh. Vì vậy mà kênh mang một số sóng mang tại cùng một thời điểm.
Hình 2-5: Mô tả hoạt động của một mạng TTVT hoạt động theo nguyên lý TDMA
Tương tự 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 khe thời gian trong khung mà không ảnh hưởng tới các thiết bị phần cứng.
Hình 2-6: Khung đa truy nhập phân chia theo thời gian
Hình 2-7: Mô hình thác nước với các tín hiệu thực vệ tinh (TDMA)
2.3.2. Tạo lập burst
Xem xét Burst tương ứng với sự chuyển đổi lưu lượng từ trạm mặt đất. Sự chuyển đổi này có thể được tạo ra phù hợp với phương pháp một sóng mang cho một tuyến. Trường hợp này, trạm mặt đất phát (N - 1) burst trong một khung, với N
là số trạm của mạng và số lượng burst là P được xác định bởi P = N(N-1).
Hình 2-8: Mô tả quá trình tạo lập burst
Dải tấn số sử dụng kỹ thuật đa truy nhập TDMA
Trạm mặt đất nhận thông tin dưới dạng chuỗi nhị phân liên tục với tốc độ Rb
từ mạng hay từ giao diện người dùng. Thông tin này phải được lưu trữ trong bộ nhớ đệm trong khi đợi thời gian truyền dẫn burst. Khi thời điểm này xuất hiện, nội dung của bộ nhớ này được truyền trong khoảng thời gian là Tb. Tốc dộ bit R điều chế sóng mang được xác định bởi biểu thức: R = Rb(TF/TB) (bit/s). Giá trị R lớn khi chu kỳ burst ngắn và chu kỳ truyền dẫn (TF/TB) của trạm thấp.
2.3.3. Cấu trúc khung
Khung được hình thành ở mức vệ tinh. Nó bao gồm tất cả các burst được truyền bởi các trạm mặt đất và được nối tiếp nhau nếu như sự đồng bộ truyền dẫn của các trạm được thực hiện đúng. Lưu ý có hai loại burst sau:
- Các burst của các trạm lưu lượng có tiêu đề là 280 ký hiệu hoặc 560 bit và trường hợp lưu lượng được cấu trúc gồm bội số của 64 ký hiệu phù hợp với dung lượng của mỗi trạm.
- Các burst của trạm tham chiếu với phần tiêu đề là 288 ký hiệu hoặc 576 bit và không có trường lưu lượng. Trạm tham chiếu là trạm định nghĩa đồng bộ khung bằng cách truyền burst tham chiếu của nó, tất cả các trạm lưu lượng của mạng phải tự đồng bộ với trạm tham chiếu bằng cách định vị burst của trạm tham chiếu.
2.3.4. Thu burst
Ở tuyến xuống, mỗi trạm mặt đất sẽ thu tất cả các burst trong khung. Máy thu của trạm mặt đất nhận dạng điểm bắt đầu (start) của khung (frame) bằng cách dò tìm từ UW sau đó lấy lưu lượng (traffic) dành riêng cho mình và lưu lượng đó được chứa trong burst phụ của trường lưu lượng (traffic field) của mỗi burst. Lưu lượng này được nhận một cách không liên tục với tốc độ bit R.
Đặc tính của bộ dò tìm từ UW được xác định bởi hai yếu tố sau:
- Xác suất không dò tìm được. Là xác suất không dò tìm được sự có mặt của từ UW tại thời điểm bắt đầu (start) của việc thu burst.
- Xác suất báo hiệu sai. Là xác suất nhận dạng sai từ UW trong bất kỳ chuỗi nhị phân.
2.3.5. Đồng bộ hệ thống thông tin vệ tinh TDMA
Đồng bộ việc truyền tín hiệu thông tin vệ tinh là một công việc quan trọng vì nó tránh việc khôi phục burst khác nhau trong khung. Các yếu tố sau ảnh hưởng đến việc đồng bộ truyền tín hiệu thông tin.
- Các chuyển động dư của vệ tinh địa tĩnh. Trong thực tế, vệ tinh địa tĩnh không hoàn toàn đứng yên mà có sự chuyển động dao động nào đó xung quanh tọa độ của nó, chuyển động đó gọi là chuyển động dư.
- Sự liên quan của điểm khởi đầu khung giữa phát và thu. Bất kỳ một trạm mặt đất n nào (n = 1, 2, …, N) cũng phải truyền burst của nó đến vệ tinh theo phương thức truyền dẫn của nó với một độ trễ thời gian dn so với burst tham chiếu.
2.3.6. Nhận xét chung
Đa truy nhập phân chia theo thời gian (TDMA) được đặc trưng bởi việc truy nhập các kênh trong các khe thời gian. Nó có những ưu điểm sau:
- Tại mỗi khe thời gian ngắn, kênh chỉ khuếch đại một sóng mang đơn chiếm toàn bộ độ rộng giải tần của kênh.
- Thông lượng truyền cũng như số lượng truy nhập lớn.
- Không cần phải điều khiển công suất phát tại các trạm mặt đất.
- Tất cả các trạm phát và thu trên cùng một tần số, kể cả nơi phát và nơi thu burst, điều này sẽ đơn giản trong việc điều chỉnh.
Tuy nhiên, TDMA cũng có nhược điểm: - Cần phải có cơ chế đồng bộ.
- Cần có các trạm có tầm cở để có thể truyền với thông lượng lớn.