CHƯƠNG 4 TÍNH TOÁN ĐƯỜNG TRUYỀN THÔNG TIN VỆ TINH KHI CÓ NHIỄU GIỮA CÁC VỆ
4.1 Nhắc lại một số công thức
4.1.1. Hệ số tăng ích của anten G
G [dBi] = 10logη + 20logf + 20logd + 20,4[dB]
Hệ số tăng ích cho 1m2 của anten với hiệu suất 100 % là : G1m2 [dBi] = 20 logf +21.4 [dB]
trong đó :
η là hiệu suất anten d là đường kính anten
f là tần số công tác tính theo GHz 20.4 là kết quả của 10 log(1*109*π/c) c là vận tốc ánh sáng
4.1.2.Công suất bức xạ đẳng hướng tương đương EIRP ( Equivalent Isotropic Radiated Power)
EIRP [dBW] = 10 log PTX + GTX [dBi]
trong đó :
PTX là công suất đầu vào anten
GTX [dBi] là hệ số tăng ích của anten phát [dBi]
4.1.3. Khoảng cách từ vệ tinh tới trạm mặt đất D được tính như sau :
D = {R2 + S2 – 2RS(cosC)}1/2 Trong đó
R là bán kính mặt phẳng quỹ đạo trái đất 6378.14 km S là bán kính quỹ đạo địa tĩnh (42164.57 km)
C là cos-1 ({cos θ1* cos(θS - θE )}
θ1 là vĩ độ trạm mặt đất θ
4.1.4. Tỷ số công suất sóng mang trên tạp âm C/N
Đây là một trong những tham số quan trọng của đường truyền C/N = PRX / PN hoặc có thể viết C/N = {EIRP*GRX} / {K*TSYSB}*L0 PN là tạp âm nhiệt
PRX công suất tín hiệu thu
K hằng số Boltzmann (~ 228.6 dBW/K) TSYS nhiệt tạp âm hệ thống
B là băng tần sóng mang chiếm
Mặt khác ta có thể viết đơn giản hơn theo tỷ số công suất sóng mang trên nhiệt độ tạp âm hệ thống :
C/T [dB] = EIRPTX – L0 + G/T trong đó :
L0 là suy hao trường tự do
G/T là hệ số phẩm chất hệ thống thu
4.1.5.Tỷ sốsóng mang trên mật độ phổ tạp âm C/N0
C/N0 [dBHz] = EIRP – L0 + G/T – 10log(K) EB / N0 = C/N0 – 10log R
R là tốc độ luồng dữ liệu
4.1.6.Tỷ số công suất sóng mang trên nhiệt tạp âm hệ thống C/T C/T [dB/K] = EIRP - L0 + G/T 4.1.7. Tạp âm do can nhiễu từ các tín hiệu phân cực vuông góc
C/TCO = C/ I + 10log (BW) - 228,6 Trong đó BW là băng tần sóng mang chiếm (đơn vị BW)
4.1.8. Tỷ số sóng mang trên nhiệt tạp âm hệ thống trên toàn bộ đường truyền
= + +
4.1.9 Tỷ số công suất sóng mang tín hiệu hữu ích trên nhiễu
C/I (có tài liệu gọi là S/I - Signal to Interference ratio) là viết tắt của chữ Carrier to Interference ratio, trong đó C là công suất sóng mang trung bình thu được (phần tín hiệu có ích), còn C là công suất nhiễu đồng kênh trung bình thu được (phần không mong muốn). C/I là một tham số quan trọng trong việc đánh giá chất lượng kênh truyền. Như vậy, tỷ số C/I là tỷ số công suất sóng mang tín hiệu hữu ích trên nhiễu. Hiển nhiên trong hệ thống vô tuyến di động số như GSM thì tỷ số này càng nhỏ, xác suất thu lỗi các bít (BER: Bit Error Rate) càng lớn, do đó chất lượng thoại hay dữ liệu càng thấp. Tới một mức nào đó phụ thuộc sơ đồ điều chế (trong GSM thì là GMSK), chất lượng cuộc gọi không thể chấp nhận được nữa thì cuộc gọi bị rớt. Ngoài ra, nếu C/I quá thấp (công suất tín hiệu thu được quá thấp hay mức nhiễu quá lớn) thì các kênh điều khiển, dù có được mã hóa chống nhiễu (mã kênh) cẩn thận hơn, cũng bị rớt, dẫn đến không thể kết nối/thiết lập cuộc gọi.
Phương pháp tính tỷ số C/I :
Theo khuyến nghị S.1418 của tổ chức ITU, các thông số cơ bản sử dụng để tính toán tỷ số công suất sóng mang tín hiệu hữu ích trên nhiễu C/I được cho bởi bảng dưới đây [10]:
Tham số Ký hiệu
Tần số trung tâm fc
Hệ thống bị nhiễu
Kinh độ trạm thu (độ) Vrx
Kinh độ máy phát(độ) Vtx
Công suất phát (dBW) Pv
Độ lợi anten phát(dBi) Gv,tx Băng thông truyền (MHz) Bv Độ lợi anten thu (dBi) Gv,rx Bán kính anten thu (*)
Hệ thống gây nhiễu
Kinh độ trạm thu (độ) Irx
Kinh độ máy phát(độ) Itx
Công suất phát (dBW) Pi
Độ lợi anten phát(dBi) Gi,tx Băng thông truyền (MHz) Bi Độ lợi anten thu (dBi) Gi,rx Bán kính anten thu (*) di,tx
* Bán kính anten có thể dùng để tính toán độ lợi G Như vậy
C/I up = (EIRP matdat + G tram_matdat_mongmuon- L1 + Gvetinh_mongmuon) – (EIRPmatdat_gaynhieu + G tram_matdat_gaynhieu() - L2 + Gvetinh_mongmuon)
Trong đó :
L1 là tổng suy hao tuyến lên trong không gian từ trạm phát mặt đất tới vệ tinh mong muốn
L2 là tổng suy hao từ trạm mặt đất gây nhiễu tới vệ tinh mong muốn
G tram_matdat_gaynhieu() là độ lợi của anten trạm mặt đất gây nhiễu theo hướng vệ tinh mong muốn
Tương tự ta có tỷ số C/Idown được tính theo công thức
C/I down = (EIRP vetinh_mongmuon + G tram_matdat_mongmuon- L3 + Gvetinh_mongmuon ) – (EIRPvetinh_gaynhieu+ G tram_matdat () - L4 + Gvetinh_gaynhieu)
L3 là tổng suy hao từ vệ tinh mong muốn tới trạm thu mặt đất mong muốn L4 là tổng suy hao trong không gian từ vệ tinh gây nhiễu tới trạm mong muốn G tram_matdat()là độ lợi của anten trạm mặt đất mong muốn theo hướng vệ tinh gây nhiễu.
Theo khuyến nghị của ITU-T, độ lợi này có thể tính theo công thức G = 32 − 25 log