Các tham số cơ bản đánh giá chất lượng hệ thống thông tin vệ tinh

Ưu điểm lớn nhất của thông tin vệ tinh là vùng phủ sóng rộng lớn đáp ứng mọi loại hình dịch vụ và cho phép triển khai từ những nơi mà các hệ thống thông tin khác không đáp ứng được.

Một điểm quan trọng khi xét đến việc thiết kế một đường truyền vô tuyến là có thể cho phép giảm chất lượng tuyến xuống bao nhiêu trong điều kiện cho phép là phù hợp, bởi vì khi thiết kế không chỉ xét đến chất lượng đường truyền mà cần thiết phải xét đến tính kinh tế. Do đó bài toán tối ưu ở đây là phải tính toán cho nhiều trường hợp, nhiều phương án để so sánh nhằm khắc phục sự giảm chất lượng đường truyền do truyền lan không gian để có đường truyền thông chất lượng cao. Ngoài ra khi thiết kế tuyến thông tin vệ tinh ta phải cân đối giữa chất lượng từng khối thiết bị và nhiễu mà nó có thể gây ra tới các tuyến khác.

Chất lượng của một đường truyền thông tin vệ tinh được đánh giá bằng tỷ số công suất sóng mang trên tạp âm (C/N) và lượng méo tín hiệu thu ở tuyến, nhưng ảnh hưởng khí quyển gây ra méo tín hiệu thu là rất nhỏ nên trong tính toán thực chất chỉ cần xác định tỷ số C/N của đường truyền.

2.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng hệ thống:

2.1.1 Các tham số cơ bản đánh giá chất lượng hệ thống thông tin vệ tinh:

tinh:

- Tỷ số tín hiệu trên tạp âm ở đầu vào máy thu

Tỷ số tín hiệu trên tạp âm liên quan tới độ lớn của tín hiệu thu trong mối quan hệ đến tạp âm tại đầu vào máy thu. Một vài thông số cụ thể là:

 Tỷ số của công suất tín hiệu trên công suất tạp âm (đây được coi như bản chất vì hai độ lớn cùng loại được so sánh). Nó thường được chỉ rõ là công suất sóng mang điều chế ký hiệu là C và công suất tạp âm là N (tỷ số C/N).

 Tỷ số của công suất tín hiệu trên mật độ phổ tạp âm, được viết C/No có thứ nguyên là (Hz). Thực tế thể hiện độ rộng băng tạp âm tương đương BN của máy thu được điều chỉnh đến độ rộng băng B chiếm bởi sóng mang điều chế.

 Tỷ số của công suất tín hiệu trên nhiệt tạp âm, tỷ số này nhận được từ C/No qua nhân với hằng số Bolzman k, viết là C/T và có thứ nguyên là W/^oK.

Công suất của tín hiệu thu tại đầu vào máy thu được tính theo công thức:

P_RX=(P_TXG_Tmax/L_TL_FTX)(1/L_FSL_A)(G_Rmax/L_RL_FRXL_POL) (W) (2.1) Do vậy: C=PRX

Mật độ phổ tạp âm tại cùng điểm là N0=kT cho nên:

C/N0=[(PTXGTmax/LTLFTX)(1/LFSLA)(GRmax/LRLFRXLPOL)]/[TA/LFRX+TF(1/LFRX)+TR](1/k) (Hz) (2.2)

Biểu thức này có thể được giải thích như sau:

C/N0=(EIRP máy phát)(1/mất mát đường truyền)(hệ số tăng ích của máy thu/nhiệt tạp âm)(1/k)

C/N0 cũng có thể biểu thị như là hàm của mật độ thông lượng công suất :

) 4 / ( /N₀  ² 

C (hệ số tăng ích của máy thu/nhiệt tạp âm)(1/k) (Hz)

Trong đó = (EIRP máy phát)/(4R²) (W/m²)

Từ đó ta thấy có thể xác định được C/N0 không phụ thuộc vào điểm chọn ở máy thu cũng như công suất tín hiệu và mật độ phổ tạp âm được tính tại cùng một điểm.

Hệ số phẩm chất của thiết bị thu được đặc trưng bởi 3 thông số chính là: (EIRP) đặc trưng cho thiết bị phát. (1/L=1/L_FSL_A) đặc trưng cho môi trường truyền dẫn và (hệ số tăng ích máy thu/ nhiệt tạp âm) đặc trưng phẩm chất cho thiết bị thu. Nó được gọi là hệ số phẩm chất hoặc (G/T) của thiết bị thu.

- Công suất sóng mang phát

 Công suất bức xạ đẳng hướng tương đương (EIRP)

Công suất bức xạ trên một đơn vị góc đặc bởi một anten vô hướng tạo ra từ một nguồn vô tuyến của công suất PT được cho bởi: P_T /4 (W/rad). Ở hướng có giá trị

tăng ích phát là GT bất kỳ bức xạ anten nào công suất trên một đơn vị góc đặc bằng:  4 / T TP G (W/rad) (2.3)

Giá trị P_TG_T được gọi là công suất bức xạ đẳng hướng tương đương (EIRP) có đơn vị là W.

 Mật độ công suất.

Một bề mặt có diện tích hiệu dụng A đặt ở khoảng cách R tính từ anten phát chắn bởi một góc đặc A/R2

thì tại anten thu sẽ nhận được một công suất bằng:

A R A G P P_R ( _{T T}/4)( / ²) (W) (2.4) Trong đó: 2 4 / R G P_{T T}  

 được gọi là mật độ công suất có thứ nguyên là

W/m².

- Công suất tín hiệu thu.

Với một anten thu có diện tích hiệu dụng A_Reff đặt ở khoảng cách R tính từ anten phát sẽ nhận được một công suất bằng:

ff T T ff R A PG R A P  _Re ( /4 ²) _Re (W) (2.5)

Diện tích hiệu dụng của anten được biểu thị qua hệ số tăng ích thu GR bằng:

) / 4

( ²

Re_ff G_R  

A  Do đó công suất thu sẽ là:

R T T R PG R G P ( /4 2)(2/4) (2.6) R T T R PG R G P ( )(/4 )² R FS T T R PG L G P ( )(1/ ) Trong đó 2 ) / 4 ( R 

L_FS  gọi là suy hao không gian tự do và biểu thị cho tỷ

số của công suất phát và công suất thu trong một tuyến thông tin giữa hai anten vô hướng. Giá trị L_FS(R₀) như là một hàm của tần số đối với một vệ tinh địa tĩnh và một trạm mặt đất ở dưới vệ tinh có cự ly R = R0 = 35.786 km bằng độ cao của vệ tinh. Chú ý rằng L_FS trong khoảng 200 dB. Đối với bất cứ một trạm mà vị trí của nó được biểu thị bởi vĩ độ và kinh độ l và L mà có mối liên quan tới vệ tinh địa tĩnh thì giá trị của LFS(R₀) đã cho cần phải điều chỉnh bởi số hạng (R/R0)² do đó:

2 0 2 0 2 ) / ( ) / 4 ( ) / 4 ( R R R R L_FS       (2.7)

Suy hao khi sóng truyền qua khí quyển. Suy hao trong thiết bị thu phát.

Suy hao do mất đồng bộ giữa các anten. Suy hao do không phối hợp phân cực.