Luận văn: Tính đường truyền cho hệ thống thông tin VINASAT : Luận văn ThS. Vật lý: 60 44 03
Nhà xuất bản: ĐHKHTN
Đại học Quốc gia Hà Nội
Ngày: 2012
Chủ đề: Hệ thống thông tin
Vật lý
Điện tử học
VINASAT
Vệ tinh
Miêu tả: 80 tr. + CD-ROM
Luận văn ThS. Vật lý Vô tuyến và Điện tử -- Trường Đại học Khoa học Tự nhiên. Đại học Quốc gia Hà Nội, 2012
Tổng quan về hệ thống thông tin vệ tinh. Nêu đặc điểm vệ tinh viễn thông Vinasat. Phân tích đường truyền tuyến lên, tuyến xuống và các yếu tố ảnh hưởng tới chất lượng tuyến thông tin vệ tinh cũng như giải pháp hạn chế các ảnh hưởng này. Đề cập tới lý thuyết tính toán chất lượng đường truyền khi kể tới nhiễu vệ tinh lân cận, kết quả tính toán, mô phỏng ảnh hưởng của nhiễu vệ tinh lân cận tới chất lượng dịch vụ. Trình bày về việc xây dựng phần mềm tính chất lượng đường truyền thông tin vệ tinh
MỤC LỤC
DANH MụC HÌNH Vẽ ....................................................................................................................................... 3
DANH MụC CHữ VIếT TắT............................................................................................................................. 4
MỞ ĐẦU ............................................................................................................................................................. 5
CHƢƠNG 1 :TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN VỆ TINH........................................................ 6
1.1 Lịch sử phát triển của hệ thống vệ tinh..................................................................................................... 6
1.2 Cấu trúc của một hệ thống thông tin vệ tinh............................................................................................. 7
1.3 Một số đặc điểm của thông tin vệ tinh :.................................................................................................. 12
1.4 Các dạng quỹ đạo vệ tinh ....................................................................................................................... 13
1.5 Các băng tần cho thông tin vệ tinh ......................................................................................................... 15
Tóm Tắt chương : ......................................................................................................................................... 20
CHƢƠNG 2 : ĐẶC ĐIỂM THÔNG TIN VỆ TINH VINASAT..................................................................... 21
2.1. Thông tin vệ tinh VINASAT-1 ................................................................................................................ 22
2.2Các chỉ tiêu kỹ thuật vệ tinh VINASAT-2................................................................................................. 29
2.3 So sánh vệ tinh Vinasat-1 và Vinasat-2 .................................................................................................. 31
2.4 Các dịch vụ cung cấp trên vệ tinh VINASAT-1&2.................................................................................. 32
Tóm Tắt chương : ......................................................................................................................................... 37
CHƢƠNG 3 : TÍNH TOÁN ĐƢỜNG TRUYỀN THÔNG TIN VỆ TINH KHI CÓ NHIỄU...................... 38
3.1 Phân tích đường truyền tuyến lên........................................................................................................... 38
3.2 Phân tích đường truyền tuyến xuống ..................................................................................................... 41
3.3 Các suy hao ảnh hưởng tới chất lượng truyền dẫn................................................................................. 46
3.4 Các biện pháp nâng cao chất lượng dịch vụ........................................................................................... 52
3.5 Nhiễu trong thông tin vệ tinh .................................................................................................................. 53
Tóm Tắt chương : ......................................................................................................................................... 59
CHƢƠNG 4 : TÍNH TOÁN ĐƢỜNG TRUYỀN THÔNG TIN VỆ TINH KHI CÓ NHIỄU GIỮA CÁC VỆ
TINH LÂN CẬN CHO VỆ TINH VINASAT-1............................................................................................... 60
4.1 Nhắc lại một số công thức : .................................................................................................................... 60
4.2 Tính toán cho vệ tinh Vinasat ................................................................................................................. 64
4.3 Mô phỏng chất lượng tín hiệu sử dụng công nghệ DVB-S2.................................................................... 66
4.4 Kết quả mô phỏng................................................................................................................................... 67
4.5 Phân tích ảnh hưởng của nhiễu vệ tinh lân cận tới đường truyền thông tin vệ tinh ............................... 68
4.6 Xây dựng phần mềm tính chất lượng đường truyền thông tin vệ tinh khi có kể tới nhiễu giữa các vệ tinh
lân cận .......................................................................................................................................................... 72
Tóm Tắt chương : ......................................................................................................................................... 73
KếT LUậN........................................................................................................................................................... 74
TÀI LIỆU THAM KHẢO.................................................................................................................................. 75
PHụ LụC 1: CODE CủA CHƢƠNG TRÌNH TÍNH TOÁN........................................................................... 763
Danh mục hình vẽ
Hình 1. 1: Cấu trúc hệ thống TTVT [8] .................................................................................................. 8
Hình 1.2: Phân đoạn mặt đất................................................................................................................ 11
Hình 1.3: Các dạng quỹ đạo của vệ tinh............................................................................................... 13
Hình 1.4: Sự phụ thuộc hấp thụ khí quyển vào tần số........................................................................... 16
Hình 2.1
hân bố phổ tần số băng tần C.............................................................................................. 23
Hình 2.2: Sơ đồ phân bổ tần số băng Ku .............................................................................................. 27
Hình 2. 3 Sơ đồ phân bổ tần số băng Ku [3] ........................................................................................ 29
Hình 2.4: Dịch vụ VSAT........................................................................................................................ 34
Hình 2.5: Truyền dẫn cho mạng Internet qua vệ tinh ........................................................................... 34
Hình 2.6: Mô hình dịch vụ Kênh thuê riêng.......................................................................................... 35
Hình 2.7: Dịch vụ Mobile trunking qua vệ tinh .................................................................................... 35
Hình 2.8: Phát hình quảng bá qua vệ tinh ............................................................................................ 36
Hình 2.9: Đào tạo từ xa qua vệ tinh...................................................................................................... 36
Hình 2.10: Phát hình lưu động............................................................................................................. 37
Hình 3.1: Nhiễu giữa các vệ tinh lân cận.............................................................................................. 56
Hình 3.2:Nhiễu vệ tinh lân cận do chỉnh anten phát không đúng......................................................... 56
Hình 3.3: Khắc phục nhiễu vệ tinh lân cận do chỉnh anten phát không đúng ...................................... 57
Hình 3.4 : Nhiễu vệ tinh lân cận do công suất búp sóng phụ lớn ......................................................... 57
Hình 3.5 : Nhiễu vệ tinh lân cận do búp sóng chính quá lớn................................................................ 58
Hình 3.6 : Nhiễu vệ tinh lân cận do trùng đường đẳng mức................................................................. 58
Hình 4.1 : Kết quả mô phỏng chất lượng tuyến thông tin vệ tinh ......................................................... 67
Hình 4.2: Kết quả mô phỏng chất lượng tuyến TTVT sau khi điều chỉnh............................................. 67
Hình 4.3: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của tỷ số năng lượng bit trên cường độ tạp âm vào C/I ....... 69
Hình 4.4: Sự phụ thuộc của BER vào tỷ số C/I với băng thông R=2,048mbps..................................... 70
Hình 4.5: Sự phụ thuộc của E/No vào tỷ số C/I với băng thông R=3,072mbps.................................... 70
Hình 4. 6 : Sự phụ thuộc của C/I vào EIRP trạm gây nhiễu ................................................................. 71
Hình 4.7: Giao diện nhập số liệu của phần mềm.................................................................................. 73
Hình 4.8: Giao diện kết quả của phần mềm.......................................................................................... 73
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phi4
Danh mục chữ viết tắt
BER Bit Error rate Tỷ lệ lỗi bit
C/I Carrier to noise
Tỷ số công suất sóng mang tín hiệu hữu ích
trên nhiễu
C/No C/No
Tỷ số công suất sóng mang trên mật độ phổ
tạp âm
C/T C/T
Tỷ số công suất sóng mang trên nhiệt tạp âm
hệ thống
DVB-S2
Digital Video Broadcasting
Satellite Second Generation
Truyền hình số qua vệ tinh thế hệ thứ 2
Eb/No Eb/No Năng lượng bit trên mật độ phổ tạp âm
EIRP
Equivalent isotropic radiated
power
Công suất bức xạ đẳng hướng tương đương
G anten Antenna Gain Hệ số tăng ích của anten
G/T G/T Hệ số phẩm chất
GEO GEO-stationary earth orbits Quỹ đạo địa tĩnh
HEO Highly elliptical orbit Quỹ đạo elip cao
HPA High Power Amplifier Bộ khuyếch đại công suất lớn
ISP Internet Service Provider nhà cung cấp dịch vụ Internet
ITU
International
Telecommunication Union
Tổ chức viễn thông quốc tế
LEO Low earth orbits Quỹ đạo mặt đất tầm thấp
LNA Low Noise Amplifier Bộ khuyếch đại tạp âm thấp
MEO Medium Earth orbit Quỹ đạo vệ tinh tầm trung
NOC Network Operations Center Trung tâm điều hành mạng
SES Satellite Earth Station Trạm thông tin vệ tinh mặt đất
SFD Saturated Flux Density Mật độ thông lượng bão hòa
TTVT Thông tin vệ tinh
VNPT
Viet Nam Post and
Telecommunications Group
Tập đoàn bưu chính viễn thông Việt Nam
VSAT Very small aperture terminal Đầu cuối có khẩu độ rất nhỏ
VTI Vietnam Telecom International Công ty Viễn Thông Quốc tế5
MỞ ĐẦU
Thông tin vệ tinh đã trở thành một phương tiện thông tin phổ biến trên thế
giới cũng như Việt Nam. Ngày nay, có thể thấy thông tin vệ tinh trong rất nhiều
lĩnh vực, như truyền hình, truyền số liệu, điện thoại vệ tinh ...
Với ưu điểm vùng phủ sóng lớn, dịch vụ cung cấp đa dạng đã khiến thông
tin vệ tinh trở thành phương tiện hữu hiệu kết nối thông tin giữa các vùng địa lý
với nhau, đặc biệt là đối với các vùng xa xôi như biên giới, hải đảo nơi các
phương tiện thông tin khác khó đạt đến.
Với các ưu thế trên,thông tin vệ tinh đang phát triển mạnh mẽ trên thế
giới, Việt Nam cũng không đứng ngoài xu thế đó. Tuy nhiên, việc phát triển hệ
thống thông tin vệ tinh dẫn tới số lượng vệ tinh trên quỹ đạo tăng nhanh, thực tế
chỉ trong bốn năm ( từ năm 2008-2012) Việt Nam đã đưa vào hoạt động hai vệ
tinh Vinasat-1 và Vinasat 2. Do đó vấn đề Tính toán đường truyền cho hệ thống
thông tin vệ tinh (khi có kể tới nhiễu giữa các vệ tinh lân cận) là cấp thiết để
đảm báo chất lượng dịch vụ cung cấp cho khách hàng. Luận văn sẽ trình bày
phương pháp tính, khảo sát ảnh hưởng của nhiễu kênh lân cận tới chất lượng
tuyến thông tin vệ tinh cũng như xây dựng phần mềm tính toán chất lượng kênh
thông tin vệ tinh khi kể tới nhiễu kênh lân cận.
Ngoài ra, tui xin chân thành Thank PGS.TS Nguyễn Viết Kính đã tận
tình giúp đỡ, hướng dẫn tui hoàn thành cuốn luận văn này.
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phi6
CHƢƠNG 1 :TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN
VỆ TINH
1.1 Lịch sử phát triển của hệ thống vệ tinh
Ngày nay vệ tinh được sử dụng trong nhiều lĩnh vực như nghiên cứu, thông
tin, truyền hình và có vai trò ngày càng quan trọng. Để hiểu rõ hơn tầm quan trọng
của hệ thống thông tin vệ tinh, ta điểm qua lịch sử phát triển của nó [9]:
- Vào cuối thế kỷ 19, nhà bác học Nga Tsiolkovsky (1857-1935) đã đưa ra các
khái niệm cơ bản về tên lửa đẩy dùng nhiên liệu lỏng. Ông cũng đưa ra ý tưởng về
tên lửa đẩy nhiều tầng, các tàu vũ trụ có người điều khiển thăm dò vũ trụ.
- Năm 1926 Robert Hutchinson Goddard thử nghiệm thành công tên lửa đẩy
dùng nhiên liệu lỏng.
- Tháng 5 năm 1945 Arthur Clarke nhà vật lý nổi tiếng người Anh đồng thời là
tác giả của mô hình viễn thông thông tin toàn cầu, đã đưa ra ý tưởng sử dụng một
hệ thống gồm 3 vệ tinh địa tĩnh dùng để phát thanh quảng bá trên toàn thế giới.
- Tháng 10 năm 1957 lần đầu tiên trên thế giới, Liên Xô phóng thành công vệ
tinh nhân tạo SPUTNIK – 1. Đánh dấu một kỷ nguyên về thông tin vệ tinh
- Năm 1958 bức điện đầu tiên được phát qua vệ tinh SCORE của Mỹ, bay ở
quỹ đạo thấp.
- Năm 1963 một vệ tinh địa tĩnh đầu tiên có tên là SYNCOM, có độ cao bay
36000 km đã truyền hình trực tiếp thế vận hội Olympic Tokyo từ Nhật về Mỹ.
- Năm 1964 thành lập tổ chức TTVT quốc tế INTELSAT.
- Năm 1965 ra đời hệ thông TTVT thương mại đầu tiên INTELSAT – 1 với
tên gọi Early Bird.
- Năm 1965 Liên Xô phóng vệ tinh MOLNYA lên quỹ đạo elip.
- Năm 1971 thành lập tổ chức TTVT quốc tế INTERSPUTNIK gồm Liên Xô
và 9 nước XHCN.
- Năm 1972 – 1976 Canada, Mỹ, Liên Xô, Indonesia sử dụng vệ tinh cho
thông tin nội địa.7
- Năm 1979 thành lập tổ chức thông tin hàng hải quốc tế qua vệ
tinh INMARSAT.
- Năm 1984 Nhật Bản đưa vào sử dụng hệ thống truyền hình trực tiếp qua vệ tinh.
- Năm 1987 thử nghiệm thành công vệ tinh phục vụ cho thông tin di động qua
vệ tinh.
- Từ 1999 đến nay, ra đời ý tưởng và hình thành hệ thống thông tin di động và
thông tin băng rộng toàn cầu sử dụng vệ tinh. Các hệ thống điển hình như
GLOBAL STAR, IRIDIUM, ICO, SKYBRIGDE, TELEDESIC
Sự phát triển của hệ thống thông tin vệ tinh tại Việt Nam :
- Năm 1980 khánh thành trạm TTVT mặt đất HOASEN – 1 nằm trong hệ
thống TTVT INTERPUTNIK, được đặt tại làng DO LỄ - KIM BẢNG – HÀ
NAM.
- Năm 1984 khánh thành trạm mặt đất HOASEN – 2 đặt tại TPHCM.
- Lúc 5h50 rạng sáng ngày 19/4, tên lửa Ariane 5 của Arianespace đã kết thúc
cuộc hành trình đưa Vinasat-1 của Việt Nam vào quỹ đạo
- Được phóng thành công lên không gian vào lúc 5h13 phút ngày 16/5/2012
(theo giờ Việt Nam), vệ tinh VINASAT-2 đã được đưa từ quỹ đạo chuyển đổi
đến quỹ đạo địa tĩnh (cách trái đất gần 36.000km) và đến ngày 21/5, vệ tinh
VINASAT-2 đã được định vị thành công tại vị trí quỹ đạo 131,8 độ Đông
1.2 Cấu trúc của một hệ thống thông tin vệ tinh
Cấu trúc hệ thống thông tin vệ tinh được trình bầy trong hình 1.1, trong đó
bao gồm phần không gian và trạm mặt đất. Phần không gian ở đây được hiểu là
vệ tinh và toàn các thiết bị phục vụ điều khiển theo dõi vệ tinh. Phần mặt đất
bao gồm các trạm mặt đất, chúng thường được kết nối tới thiết bị đầu cuối sử
dụng thông qua một mạng mặt đất hay với các trạm nhỏ như VSAT chúng
được kết nối trực tiếp. Sóng vô tuyến phát đi từ trạm mặt đất và được vệ tinh
tiếp nhận, gọi là đường lên (Uplink)/ Vệ tinh chuyển tiếp sóng mang này tới
trạm thu, gọi là đường xuống (Downlink)
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phi8
Hình 1. 1: Cấu trúc hệ thống TTVT [8]
1.2.1 Phần không gian
Có thể coi vệ tinh là một trạm phát lặp tích cực trên tuyến thông tin siêu cao tần
giữa trạm mặt đất – vệ tinh – trạm mặt đất thu, cấu trúc gồm hai phần chính
Tải hữu ích ( Payload)
Tải hữu ích hay còn gọi là tải thông tin là một bộ phận cơ bản của vệ tinh thông
tin, đảm nhiệm vai trò phát lặp của một vệ tinh thông tin. Nó thực hiện các chức
năng chính sau:
+ Thu tín hiệu từ các trạm mặt đất cho phát lên trong dải tần và phân cực đã định.
+ Khuếch đại tín hiệu thu từ trạm mặt đất phát và giảm mức nhiễu tín hiệu tối đa.
+ Đổi dải tần tuyến lên thành dải tần tuyến xuống.
+ Cấp tín hiệu với mức công suất yêu cầu trong dải tần đã định ra anten phát.
+ Truyền tín hiệu cao tần trong dải tần và phân cực đã định đến anten của trạm
thu mặt đất.
Tải hữu ích cần đảm bảo các chức năng sau:
+ Đảm bảo thu và phát các kênh sóng trong dải tần và phân cực đã định.
+ Đảm bảo các vùng phủ sóng trên mặt đất theo yêu cầu.
+ Đảm bảo công suất bức xạ đẳng hướng tương đương EIRP trên các vùng phủ
sóng của vệ tinh.
PHẦN KHÔNG GIAN
Trạm
Điều
Khiển
PHẦN MẶT ĐẤT
Trạm phát Trạm thu
Đường xuống
(Downlink)
Đường lên
(Uplink)9
+ Đảm bảo hệ số phẩm chất G/T của máy thu với tín hiệu phát của từng vùng
phủ sóng lên.
+ Đảm bảo yêu cầu về tuyến tính.
+ Đảm bảo mật độ tin cậy của kênh truyền trong suốt thời gian sống của vệ tinh.
Payload trên một vệ tinh gồm : bộ phát đáp và các anten để thu tín hiệu
a)Bộ phát đáp
Bộ phát đáp là một thiết bị quan trọng của một vệ tinh thông tin, nó thực
hiện chức năng thu sóng vô tuyến từ trạm mặt đất phát từ tuyến lên, sau đó
khuếch đại và đổi tần tín hiệu rồi phát xuống trạm mặt đất theo hướng xuống
b)Anten trên vệ tinh :
Anten trên vệ tinh có chức năng nhận tín hiệu cao tần truyền lên từ các trạm
mặt đất và gửi tín hiệu cao tần xuống trạm thu. Các vệ tinh địa tĩnh thường dùng
loại anten phát tia bao trùm (Global Beam) có độ rộng mức suy hao 3dB là 170 –
180. Anten búp sóng nhọn chừng vài độ dùng để phủ sóng một vùng hẹp nhất
định gọi là chùm vết (Spot Beam), loại này đảm bảo công suất không thay đổi
trong vùng bao phủ. Để điều khiển hình dáng vùng phủ trên mặt đất và công
suất phát ra theo ý muốn, các anten trên vệ tinh được trang bị đầu thu phát sóng
và kết cấu bề mặt phản xạ. Ngoài ra để đảm bảo yêu cầu chất lượng trong vùng
phủ sóng và không gây can nhiễu ra các vùng khác ngoài vùng phủ sóng của vệ
tinh, các anten trên vệ tinh có mặt phản xạ cấu trúc đặc biệt đảm bảo dạng vùng
phủ sóng và chất lượng trong vùng phủ sóng theo yêu cầu, đồng thời phần ngoài
biên mức giảm 3dB tín hiệu phải giảm rất nhanh.
c)Phần thân :
Phần thân không tham gia trực tiếp vào quá trình phát lặp của hệ thống
thông tin vệ tinh, nhưng nó đảm bảo các điều kiện yêu cầu cho tải hữu ích thực
hiện chức năng của một trạm phát lặp. Phần thân có các thành phần sau :
- Hệ duy trì vị trí và tư thế bay của vệ tinh
Tác dụng để ổn định tư thế bay của vệ tinh. Tư thế bay của vệ tinh liên quan đến
việc định hướng trong không gian, phần lớn các thiết bị mang trên tàu vũ trụ là
nhằm hỗ trợ cho việc điều khiển tư thế bay của vệ tinh. Tư thế của vệ tinh có thể
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phi10
bị thay đổi do ảnh hưởng bởi trường hấp dẫn của trái đất, của mặt trăng, các bức
xạ của mặt trời. Việc điều khiển tư thế vệ tinh cần biết các thông số của
việc định hướng vệ tinh trong không gian và một vài chiều hướng dịch chuyển.
Để phát hiện những sai lệch người ta dùng một hệ thống các cảm biến, con quay
hồi chuyển... Ngoài ra, thành phần này còn có tác dụng ổn định vị trí vệ tinh
đúng quỹ đạo. Vệ tinh địa tĩnh trên quỹ đạo thường bị xê dịch do nhiều nguyên
nhân: đường xích đạo trái đất không tròn lý tưởng, tác động trọng trường của
mặt trời- mặt trăng... do vậy phải dùng các động cơ để đưa vệ tinh về lại đúng vị
trí. Thông thường dung sai cho phép là 0.050 theo hướng Bắc – Nam và 0.050
theo hướng Đông- Tây.
- Hệ giám sát và điều khiển
Hệ giám sát điều kiện rất cần thiết cho sự vận hành có hiệu quả của vệ tinh
thông tin, nó là một phần trong nhiệm vụ quản lý vệ tinh. Nó thực hiện các chức
năng chính : Cung cấp các thông tin vệ tinh cho trạm điều khiển mặt đất, nhận
lệnh điều khiển vị trí của trạm điều khiển ở mặt đất, giúp trạm điều khiển ở mặt
đất theo dõi tình trạng thiết bị trên vệ tinh.
- Hệ cung cấp năng lượng
Nguồn điện dùng để cung cấp cho các thiết bị trên vệ tinh được lấy chủ yếu từ
các tế bào pin mặt trời. Pin mặt trời có thể làm bằng Si hay GaAs. Công suất
của pin cung cấp phụ thuộc vào cường độ ánh sáng chiếu vào, nó đạt công suất
cực đại khi tia sáng chiếu tới vuông góc với mặt pin, khi các tia sáng song song
với mặt pin thì công suất thu được coi như bằng 0. Để các cánh pin luôn hướng
về phía mặt trời đảm bảo cung cấp năng lượng cho các thiết bị thì phải dùng các
bộ điều khiển tư thế.
- Hệ thống điều hòa nhiệt
Không gian vũ trụ là một môi trường nhiệt độ rất khắc nghiệt, vệ tinh trên quỹ
đạo có sự chênh lệch rất lớn giữa bên chịu ảnh hưởng của bức xạ mặt trời và
một bên là vùng bị che khuất. Ngoài ra vệ tinh cũng nóng lên vì nhiệt độ do các
thiết bị của nó tỏa ra và các bức xạ của các thiên thể khác. Nhiệm vụ của hệ điều
hòa nhiệt là luôn duy trì cho các thiết bị trên vệ tinh được làm việc trong dải11
nhiệt độ thích hợp, ổn định. Người ta khống chế nhiệt độ các phần khác nhau
trên vệ tinh bằng cách cho trao đổi nhiệt giữa các điểm có nhiệt độ khác nhau
hay sử dụng thiết bị điều chỉnh nhiệt độ.
1.2.2 Phân đoạn mặt đất
Hình 1.2: Phân đoạn mặt đất
Phân đoạn mặt đất bao gồm toàn bộ hệ thống trạm thu – phát mặt đất. Khi
muốn thiết lập đường liên lạc với 2 điểm trực tiếp với nhau trên Trái đất thông
qua trạm chuyển tiếp vệ tinh thông tin người ta phải thiết lập 2 trạm trên mặt đất.
Do đó có tên gọi là trạm mặt đất thông tin vệ tinh SES (Satellite Earth Station)
làm chức năng phát tín hiệu lên vệ tinh và thu tín hiệu từ vệ tinh về- thực hiện
kết nối vệ tinh thông tin với các mạng vệ tinh mặt đất.
Cấu trúc của một trạm mặt đất được thể hiện trong hình 1.2.Theo hướng
lên, luồng thông tin của các mạng mặt đất được đưa tới trạm mặt đất thông qua
giao diện kết nối mạng mặt đất. Các luồng tín hiệu này sau đó được ghép kênh
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phi12
và định dạng lại, được điều chế bởi sóng mang trung tần (thường là 70MHz).
Tín hiệu trung tần này tiếp tục được biến đổi tới sóng mang cao tần mong muốn.
Các sóng mang cao tần có thể được phát đồng thời và mặc dù có tần số khác
nhau nhưng được xác định theo nhóm băng tần chẳng hạn 6GHz, 14 GHz, . . .
Các sóng mang có thể là các sóng mang đa điểm, có nghĩa là nó được thu tại
nhiều điểm khác nhau.
- Các sóng mang cao tần tiếp tục được kết hợp lại với nhau thông qua bộ tổ hợp
(Combiner) để thành tín hiệu băng rộng và được đi qua bộ khuyếch đại công
suất lớn(HPA). Tín hiệu băng rộng được đưa tới anten thông qua bộ phối hợp
(Diplexer), cho phép anten thu và phát tín hiệu đồng thời.
- Anten thực hiện đồng thời hai chức năng thu và nhận tín hiệu nhưng ở các dải
tần số khác nhau chẳng hạn: trong băng tần C tín hiệu được phát lên ở tần số
6GHz và thu ở tần số 4GHz (6/4 GHz), băng tần Ku tín hiệu được phát lên ở tần
số 14GHz và thu ở tần số 12GHz (14/12GHz).
- Ở hướng xuống, tín hiệu băng rộng đi qua bộ khuếch đại tạp âm thấp (LNA) và
đi tới bộ chia (divider), chia thành các sóng mang cao tần riêng rẽ, được biến đổi
xuống tần số trung tần đi tới bộ giải điều chế. Tín hiệu sau bộ giải điều chế được
đưa tới giao diện mạng mặt đất theo các tuyến mong muốn.
1.3 Một số đặc điểm của thông tin vệ tinh :
Ưu điểm
- Giá thành TTVT không phụ thuộc vào cự ly giữa hai trạm, trên thực tế giá
thành là như nhau ở cự ly truyền 5000 km và 100 km
- Có khả năng thông tin quảng bá cũng như thông tin điểm-điểm. Một vệ tinh
có thể phủ sóng cho một vùng rộng lớn trên mặt đất (vệ tinh địa tĩnh có búp
sóng chính có vùng phủ sóng chiếm 1/3 bề mặt trái đất), như vậy một trạm mặt
đất có thể thông tin với nhiều trạm mặt đất khác trong vùng phủ sóng đó. Nếu
có 3 vệ tinh địa tĩnh ở 3 vị trí thích hợp thì sẽ phủ sóng toàn cầu, các dịch vụ
thông tin toàn cầu sẽ được thực hiện.
- Có thể thực hiện nhiều loại dịch vụ thông tin băng rộng cũng như các dịch vụ
khác. Độ rộng băng tần của mỗi bộ phát lặp (repeater) có thể lên tới hàng chục
chế được tạo ra từ các sóng mang có các tần số khác nhau. Mức công suất của
nhiễu xuyên điều chế phụ thuộc vào công suất của các sóng mang và sự tuyến
tính của bộ TWTA. Nhiễu xuyên điều chế có thể xuất hiện tại trạm mặt đất hoặc
trên vệ tinh.
Nhiễu xuyên điều chế có thể gây ảnh hưởng tới các sóng mang :
- Làm giảm mức Eb /No của sóng mang làm việc ở cùng tần số.
- Làm tăng nhiễu ở một vài dải tần.
Nguyên nhân gây nhiễu xuyên điều chế:
- Mức công suất phát của mỗi sóng mang quá lớn
- Tăng mức công suất phát không tính đến nhiễu xuyên điều chế
- Tự ý tăng mức công suất phát mà không thông báo cho NOC
Biện pháp hạn chế, khắc phục nhiễu xuyên phân cực :
- Kiểm tra tính toán đường truyền của trạm mặt đất phát từ 2 sóng mang trở
lên trước khi làm việc với vệ tinh.
- Mức công suất chênh lệch giữa điểm làm việc và điểm bão hòa tại đầu
vào của HPA hay bộ thu phát phải được nhà quản lý vệ tinh ấn định và
thông báo đến khách hàng.
- Không tăng công suất phát khi chưa trao đổi với NOC.
- Không làm việc với công suất lớn hơn mức được sử dụng.
- Khi có thêm các sóng mang mới, phải tính toán lại đường truyền để đảm
bảo công suất thiết bị hiện có là đủ lớn.
3.5.4 Nhiễu do vệ tinh lân cận
Trên thực tế, khi các vệ tinh trên quỹ đạo quá gần nhau sẽ gây ra nhiễu
giữa các vệ tinh.
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
Nhà xuất bản: ĐHKHTN
Đại học Quốc gia Hà Nội
Ngày: 2012
Chủ đề: Hệ thống thông tin
Vật lý
Điện tử học
VINASAT
Vệ tinh
Miêu tả: 80 tr. + CD-ROM
Luận văn ThS. Vật lý Vô tuyến và Điện tử -- Trường Đại học Khoa học Tự nhiên. Đại học Quốc gia Hà Nội, 2012
Tổng quan về hệ thống thông tin vệ tinh. Nêu đặc điểm vệ tinh viễn thông Vinasat. Phân tích đường truyền tuyến lên, tuyến xuống và các yếu tố ảnh hưởng tới chất lượng tuyến thông tin vệ tinh cũng như giải pháp hạn chế các ảnh hưởng này. Đề cập tới lý thuyết tính toán chất lượng đường truyền khi kể tới nhiễu vệ tinh lân cận, kết quả tính toán, mô phỏng ảnh hưởng của nhiễu vệ tinh lân cận tới chất lượng dịch vụ. Trình bày về việc xây dựng phần mềm tính chất lượng đường truyền thông tin vệ tinh
MỤC LỤC
DANH MụC HÌNH Vẽ ....................................................................................................................................... 3
DANH MụC CHữ VIếT TắT............................................................................................................................. 4
MỞ ĐẦU ............................................................................................................................................................. 5
CHƢƠNG 1 :TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN VỆ TINH........................................................ 6
1.1 Lịch sử phát triển của hệ thống vệ tinh..................................................................................................... 6
1.2 Cấu trúc của một hệ thống thông tin vệ tinh............................................................................................. 7
1.3 Một số đặc điểm của thông tin vệ tinh :.................................................................................................. 12
1.4 Các dạng quỹ đạo vệ tinh ....................................................................................................................... 13
1.5 Các băng tần cho thông tin vệ tinh ......................................................................................................... 15
Tóm Tắt chương : ......................................................................................................................................... 20
CHƢƠNG 2 : ĐẶC ĐIỂM THÔNG TIN VỆ TINH VINASAT..................................................................... 21
2.1. Thông tin vệ tinh VINASAT-1 ................................................................................................................ 22
2.2Các chỉ tiêu kỹ thuật vệ tinh VINASAT-2................................................................................................. 29
2.3 So sánh vệ tinh Vinasat-1 và Vinasat-2 .................................................................................................. 31
2.4 Các dịch vụ cung cấp trên vệ tinh VINASAT-1&2.................................................................................. 32
Tóm Tắt chương : ......................................................................................................................................... 37
CHƢƠNG 3 : TÍNH TOÁN ĐƢỜNG TRUYỀN THÔNG TIN VỆ TINH KHI CÓ NHIỄU...................... 38
3.1 Phân tích đường truyền tuyến lên........................................................................................................... 38
3.2 Phân tích đường truyền tuyến xuống ..................................................................................................... 41
3.3 Các suy hao ảnh hưởng tới chất lượng truyền dẫn................................................................................. 46
3.4 Các biện pháp nâng cao chất lượng dịch vụ........................................................................................... 52
3.5 Nhiễu trong thông tin vệ tinh .................................................................................................................. 53
Tóm Tắt chương : ......................................................................................................................................... 59
CHƢƠNG 4 : TÍNH TOÁN ĐƢỜNG TRUYỀN THÔNG TIN VỆ TINH KHI CÓ NHIỄU GIỮA CÁC VỆ
TINH LÂN CẬN CHO VỆ TINH VINASAT-1............................................................................................... 60
4.1 Nhắc lại một số công thức : .................................................................................................................... 60
4.2 Tính toán cho vệ tinh Vinasat ................................................................................................................. 64
4.3 Mô phỏng chất lượng tín hiệu sử dụng công nghệ DVB-S2.................................................................... 66
4.4 Kết quả mô phỏng................................................................................................................................... 67
4.5 Phân tích ảnh hưởng của nhiễu vệ tinh lân cận tới đường truyền thông tin vệ tinh ............................... 68
4.6 Xây dựng phần mềm tính chất lượng đường truyền thông tin vệ tinh khi có kể tới nhiễu giữa các vệ tinh
lân cận .......................................................................................................................................................... 72
Tóm Tắt chương : ......................................................................................................................................... 73
KếT LUậN........................................................................................................................................................... 74
TÀI LIỆU THAM KHẢO.................................................................................................................................. 75
PHụ LụC 1: CODE CủA CHƢƠNG TRÌNH TÍNH TOÁN........................................................................... 763
Danh mục hình vẽ
Hình 1. 1: Cấu trúc hệ thống TTVT [8] .................................................................................................. 8
Hình 1.2: Phân đoạn mặt đất................................................................................................................ 11
Hình 1.3: Các dạng quỹ đạo của vệ tinh............................................................................................... 13
Hình 1.4: Sự phụ thuộc hấp thụ khí quyển vào tần số........................................................................... 16
Hình 2.1
hân bố phổ tần số băng tần C.............................................................................................. 23Hình 2.2: Sơ đồ phân bổ tần số băng Ku .............................................................................................. 27
Hình 2. 3 Sơ đồ phân bổ tần số băng Ku [3] ........................................................................................ 29
Hình 2.4: Dịch vụ VSAT........................................................................................................................ 34
Hình 2.5: Truyền dẫn cho mạng Internet qua vệ tinh ........................................................................... 34
Hình 2.6: Mô hình dịch vụ Kênh thuê riêng.......................................................................................... 35
Hình 2.7: Dịch vụ Mobile trunking qua vệ tinh .................................................................................... 35
Hình 2.8: Phát hình quảng bá qua vệ tinh ............................................................................................ 36
Hình 2.9: Đào tạo từ xa qua vệ tinh...................................................................................................... 36
Hình 2.10: Phát hình lưu động............................................................................................................. 37
Hình 3.1: Nhiễu giữa các vệ tinh lân cận.............................................................................................. 56
Hình 3.2:Nhiễu vệ tinh lân cận do chỉnh anten phát không đúng......................................................... 56
Hình 3.3: Khắc phục nhiễu vệ tinh lân cận do chỉnh anten phát không đúng ...................................... 57
Hình 3.4 : Nhiễu vệ tinh lân cận do công suất búp sóng phụ lớn ......................................................... 57
Hình 3.5 : Nhiễu vệ tinh lân cận do búp sóng chính quá lớn................................................................ 58
Hình 3.6 : Nhiễu vệ tinh lân cận do trùng đường đẳng mức................................................................. 58
Hình 4.1 : Kết quả mô phỏng chất lượng tuyến thông tin vệ tinh ......................................................... 67
Hình 4.2: Kết quả mô phỏng chất lượng tuyến TTVT sau khi điều chỉnh............................................. 67
Hình 4.3: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của tỷ số năng lượng bit trên cường độ tạp âm vào C/I ....... 69
Hình 4.4: Sự phụ thuộc của BER vào tỷ số C/I với băng thông R=2,048mbps..................................... 70
Hình 4.5: Sự phụ thuộc của E/No vào tỷ số C/I với băng thông R=3,072mbps.................................... 70
Hình 4. 6 : Sự phụ thuộc của C/I vào EIRP trạm gây nhiễu ................................................................. 71
Hình 4.7: Giao diện nhập số liệu của phần mềm.................................................................................. 73
Hình 4.8: Giao diện kết quả của phần mềm.......................................................................................... 73
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phi4
Danh mục chữ viết tắt
BER Bit Error rate Tỷ lệ lỗi bit
C/I Carrier to noise
Tỷ số công suất sóng mang tín hiệu hữu ích
trên nhiễu
C/No C/No
Tỷ số công suất sóng mang trên mật độ phổ
tạp âm
C/T C/T
Tỷ số công suất sóng mang trên nhiệt tạp âm
hệ thống
DVB-S2
Digital Video Broadcasting
Satellite Second Generation
Truyền hình số qua vệ tinh thế hệ thứ 2
Eb/No Eb/No Năng lượng bit trên mật độ phổ tạp âm
EIRP
Equivalent isotropic radiated
power
Công suất bức xạ đẳng hướng tương đương
G anten Antenna Gain Hệ số tăng ích của anten
G/T G/T Hệ số phẩm chất
GEO GEO-stationary earth orbits Quỹ đạo địa tĩnh
HEO Highly elliptical orbit Quỹ đạo elip cao
HPA High Power Amplifier Bộ khuyếch đại công suất lớn
ISP Internet Service Provider nhà cung cấp dịch vụ Internet
ITU
International
Telecommunication Union
Tổ chức viễn thông quốc tế
LEO Low earth orbits Quỹ đạo mặt đất tầm thấp
LNA Low Noise Amplifier Bộ khuyếch đại tạp âm thấp
MEO Medium Earth orbit Quỹ đạo vệ tinh tầm trung
NOC Network Operations Center Trung tâm điều hành mạng
SES Satellite Earth Station Trạm thông tin vệ tinh mặt đất
SFD Saturated Flux Density Mật độ thông lượng bão hòa
TTVT Thông tin vệ tinh
VNPT
Viet Nam Post and
Telecommunications Group
Tập đoàn bưu chính viễn thông Việt Nam
VSAT Very small aperture terminal Đầu cuối có khẩu độ rất nhỏ
VTI Vietnam Telecom International Công ty Viễn Thông Quốc tế5
MỞ ĐẦU
Thông tin vệ tinh đã trở thành một phương tiện thông tin phổ biến trên thế
giới cũng như Việt Nam. Ngày nay, có thể thấy thông tin vệ tinh trong rất nhiều
lĩnh vực, như truyền hình, truyền số liệu, điện thoại vệ tinh ...
Với ưu điểm vùng phủ sóng lớn, dịch vụ cung cấp đa dạng đã khiến thông
tin vệ tinh trở thành phương tiện hữu hiệu kết nối thông tin giữa các vùng địa lý
với nhau, đặc biệt là đối với các vùng xa xôi như biên giới, hải đảo nơi các
phương tiện thông tin khác khó đạt đến.
Với các ưu thế trên,thông tin vệ tinh đang phát triển mạnh mẽ trên thế
giới, Việt Nam cũng không đứng ngoài xu thế đó. Tuy nhiên, việc phát triển hệ
thống thông tin vệ tinh dẫn tới số lượng vệ tinh trên quỹ đạo tăng nhanh, thực tế
chỉ trong bốn năm ( từ năm 2008-2012) Việt Nam đã đưa vào hoạt động hai vệ
tinh Vinasat-1 và Vinasat 2. Do đó vấn đề Tính toán đường truyền cho hệ thống
thông tin vệ tinh (khi có kể tới nhiễu giữa các vệ tinh lân cận) là cấp thiết để
đảm báo chất lượng dịch vụ cung cấp cho khách hàng. Luận văn sẽ trình bày
phương pháp tính, khảo sát ảnh hưởng của nhiễu kênh lân cận tới chất lượng
tuyến thông tin vệ tinh cũng như xây dựng phần mềm tính toán chất lượng kênh
thông tin vệ tinh khi kể tới nhiễu kênh lân cận.
Ngoài ra, tui xin chân thành Thank PGS.TS Nguyễn Viết Kính đã tận
tình giúp đỡ, hướng dẫn tui hoàn thành cuốn luận văn này.
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phi6
CHƢƠNG 1 :TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN
VỆ TINH
1.1 Lịch sử phát triển của hệ thống vệ tinh
Ngày nay vệ tinh được sử dụng trong nhiều lĩnh vực như nghiên cứu, thông
tin, truyền hình và có vai trò ngày càng quan trọng. Để hiểu rõ hơn tầm quan trọng
của hệ thống thông tin vệ tinh, ta điểm qua lịch sử phát triển của nó [9]:
- Vào cuối thế kỷ 19, nhà bác học Nga Tsiolkovsky (1857-1935) đã đưa ra các
khái niệm cơ bản về tên lửa đẩy dùng nhiên liệu lỏng. Ông cũng đưa ra ý tưởng về
tên lửa đẩy nhiều tầng, các tàu vũ trụ có người điều khiển thăm dò vũ trụ.
- Năm 1926 Robert Hutchinson Goddard thử nghiệm thành công tên lửa đẩy
dùng nhiên liệu lỏng.
- Tháng 5 năm 1945 Arthur Clarke nhà vật lý nổi tiếng người Anh đồng thời là
tác giả của mô hình viễn thông thông tin toàn cầu, đã đưa ra ý tưởng sử dụng một
hệ thống gồm 3 vệ tinh địa tĩnh dùng để phát thanh quảng bá trên toàn thế giới.
- Tháng 10 năm 1957 lần đầu tiên trên thế giới, Liên Xô phóng thành công vệ
tinh nhân tạo SPUTNIK – 1. Đánh dấu một kỷ nguyên về thông tin vệ tinh
- Năm 1958 bức điện đầu tiên được phát qua vệ tinh SCORE của Mỹ, bay ở
quỹ đạo thấp.
- Năm 1963 một vệ tinh địa tĩnh đầu tiên có tên là SYNCOM, có độ cao bay
36000 km đã truyền hình trực tiếp thế vận hội Olympic Tokyo từ Nhật về Mỹ.
- Năm 1964 thành lập tổ chức TTVT quốc tế INTELSAT.
- Năm 1965 ra đời hệ thông TTVT thương mại đầu tiên INTELSAT – 1 với
tên gọi Early Bird.
- Năm 1965 Liên Xô phóng vệ tinh MOLNYA lên quỹ đạo elip.
- Năm 1971 thành lập tổ chức TTVT quốc tế INTERSPUTNIK gồm Liên Xô
và 9 nước XHCN.
- Năm 1972 – 1976 Canada, Mỹ, Liên Xô, Indonesia sử dụng vệ tinh cho
thông tin nội địa.7
- Năm 1979 thành lập tổ chức thông tin hàng hải quốc tế qua vệ
tinh INMARSAT.
- Năm 1984 Nhật Bản đưa vào sử dụng hệ thống truyền hình trực tiếp qua vệ tinh.
- Năm 1987 thử nghiệm thành công vệ tinh phục vụ cho thông tin di động qua
vệ tinh.
- Từ 1999 đến nay, ra đời ý tưởng và hình thành hệ thống thông tin di động và
thông tin băng rộng toàn cầu sử dụng vệ tinh. Các hệ thống điển hình như
GLOBAL STAR, IRIDIUM, ICO, SKYBRIGDE, TELEDESIC
Sự phát triển của hệ thống thông tin vệ tinh tại Việt Nam :
- Năm 1980 khánh thành trạm TTVT mặt đất HOASEN – 1 nằm trong hệ
thống TTVT INTERPUTNIK, được đặt tại làng DO LỄ - KIM BẢNG – HÀ
NAM.
- Năm 1984 khánh thành trạm mặt đất HOASEN – 2 đặt tại TPHCM.
- Lúc 5h50 rạng sáng ngày 19/4, tên lửa Ariane 5 của Arianespace đã kết thúc
cuộc hành trình đưa Vinasat-1 của Việt Nam vào quỹ đạo
- Được phóng thành công lên không gian vào lúc 5h13 phút ngày 16/5/2012
(theo giờ Việt Nam), vệ tinh VINASAT-2 đã được đưa từ quỹ đạo chuyển đổi
đến quỹ đạo địa tĩnh (cách trái đất gần 36.000km) và đến ngày 21/5, vệ tinh
VINASAT-2 đã được định vị thành công tại vị trí quỹ đạo 131,8 độ Đông
1.2 Cấu trúc của một hệ thống thông tin vệ tinh
Cấu trúc hệ thống thông tin vệ tinh được trình bầy trong hình 1.1, trong đó
bao gồm phần không gian và trạm mặt đất. Phần không gian ở đây được hiểu là
vệ tinh và toàn các thiết bị phục vụ điều khiển theo dõi vệ tinh. Phần mặt đất
bao gồm các trạm mặt đất, chúng thường được kết nối tới thiết bị đầu cuối sử
dụng thông qua một mạng mặt đất hay với các trạm nhỏ như VSAT chúng
được kết nối trực tiếp. Sóng vô tuyến phát đi từ trạm mặt đất và được vệ tinh
tiếp nhận, gọi là đường lên (Uplink)/ Vệ tinh chuyển tiếp sóng mang này tới
trạm thu, gọi là đường xuống (Downlink)
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phi8
Hình 1. 1: Cấu trúc hệ thống TTVT [8]
1.2.1 Phần không gian
Có thể coi vệ tinh là một trạm phát lặp tích cực trên tuyến thông tin siêu cao tần
giữa trạm mặt đất – vệ tinh – trạm mặt đất thu, cấu trúc gồm hai phần chính
Tải hữu ích ( Payload)
Tải hữu ích hay còn gọi là tải thông tin là một bộ phận cơ bản của vệ tinh thông
tin, đảm nhiệm vai trò phát lặp của một vệ tinh thông tin. Nó thực hiện các chức
năng chính sau:
+ Thu tín hiệu từ các trạm mặt đất cho phát lên trong dải tần và phân cực đã định.
+ Khuếch đại tín hiệu thu từ trạm mặt đất phát và giảm mức nhiễu tín hiệu tối đa.
+ Đổi dải tần tuyến lên thành dải tần tuyến xuống.
+ Cấp tín hiệu với mức công suất yêu cầu trong dải tần đã định ra anten phát.
+ Truyền tín hiệu cao tần trong dải tần và phân cực đã định đến anten của trạm
thu mặt đất.
Tải hữu ích cần đảm bảo các chức năng sau:
+ Đảm bảo thu và phát các kênh sóng trong dải tần và phân cực đã định.
+ Đảm bảo các vùng phủ sóng trên mặt đất theo yêu cầu.
+ Đảm bảo công suất bức xạ đẳng hướng tương đương EIRP trên các vùng phủ
sóng của vệ tinh.
PHẦN KHÔNG GIAN
Trạm
Điều
Khiển
PHẦN MẶT ĐẤT
Trạm phát Trạm thu
Đường xuống
(Downlink)
Đường lên
(Uplink)9
+ Đảm bảo hệ số phẩm chất G/T của máy thu với tín hiệu phát của từng vùng
phủ sóng lên.
+ Đảm bảo yêu cầu về tuyến tính.
+ Đảm bảo mật độ tin cậy của kênh truyền trong suốt thời gian sống của vệ tinh.
Payload trên một vệ tinh gồm : bộ phát đáp và các anten để thu tín hiệu
a)Bộ phát đáp
Bộ phát đáp là một thiết bị quan trọng của một vệ tinh thông tin, nó thực
hiện chức năng thu sóng vô tuyến từ trạm mặt đất phát từ tuyến lên, sau đó
khuếch đại và đổi tần tín hiệu rồi phát xuống trạm mặt đất theo hướng xuống
b)Anten trên vệ tinh :
Anten trên vệ tinh có chức năng nhận tín hiệu cao tần truyền lên từ các trạm
mặt đất và gửi tín hiệu cao tần xuống trạm thu. Các vệ tinh địa tĩnh thường dùng
loại anten phát tia bao trùm (Global Beam) có độ rộng mức suy hao 3dB là 170 –
180. Anten búp sóng nhọn chừng vài độ dùng để phủ sóng một vùng hẹp nhất
định gọi là chùm vết (Spot Beam), loại này đảm bảo công suất không thay đổi
trong vùng bao phủ. Để điều khiển hình dáng vùng phủ trên mặt đất và công
suất phát ra theo ý muốn, các anten trên vệ tinh được trang bị đầu thu phát sóng
và kết cấu bề mặt phản xạ. Ngoài ra để đảm bảo yêu cầu chất lượng trong vùng
phủ sóng và không gây can nhiễu ra các vùng khác ngoài vùng phủ sóng của vệ
tinh, các anten trên vệ tinh có mặt phản xạ cấu trúc đặc biệt đảm bảo dạng vùng
phủ sóng và chất lượng trong vùng phủ sóng theo yêu cầu, đồng thời phần ngoài
biên mức giảm 3dB tín hiệu phải giảm rất nhanh.
c)Phần thân :
Phần thân không tham gia trực tiếp vào quá trình phát lặp của hệ thống
thông tin vệ tinh, nhưng nó đảm bảo các điều kiện yêu cầu cho tải hữu ích thực
hiện chức năng của một trạm phát lặp. Phần thân có các thành phần sau :
- Hệ duy trì vị trí và tư thế bay của vệ tinh
Tác dụng để ổn định tư thế bay của vệ tinh. Tư thế bay của vệ tinh liên quan đến
việc định hướng trong không gian, phần lớn các thiết bị mang trên tàu vũ trụ là
nhằm hỗ trợ cho việc điều khiển tư thế bay của vệ tinh. Tư thế của vệ tinh có thể
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phi10
bị thay đổi do ảnh hưởng bởi trường hấp dẫn của trái đất, của mặt trăng, các bức
xạ của mặt trời. Việc điều khiển tư thế vệ tinh cần biết các thông số của
việc định hướng vệ tinh trong không gian và một vài chiều hướng dịch chuyển.
Để phát hiện những sai lệch người ta dùng một hệ thống các cảm biến, con quay
hồi chuyển... Ngoài ra, thành phần này còn có tác dụng ổn định vị trí vệ tinh
đúng quỹ đạo. Vệ tinh địa tĩnh trên quỹ đạo thường bị xê dịch do nhiều nguyên
nhân: đường xích đạo trái đất không tròn lý tưởng, tác động trọng trường của
mặt trời- mặt trăng... do vậy phải dùng các động cơ để đưa vệ tinh về lại đúng vị
trí. Thông thường dung sai cho phép là 0.050 theo hướng Bắc – Nam và 0.050
theo hướng Đông- Tây.
- Hệ giám sát và điều khiển
Hệ giám sát điều kiện rất cần thiết cho sự vận hành có hiệu quả của vệ tinh
thông tin, nó là một phần trong nhiệm vụ quản lý vệ tinh. Nó thực hiện các chức
năng chính : Cung cấp các thông tin vệ tinh cho trạm điều khiển mặt đất, nhận
lệnh điều khiển vị trí của trạm điều khiển ở mặt đất, giúp trạm điều khiển ở mặt
đất theo dõi tình trạng thiết bị trên vệ tinh.
- Hệ cung cấp năng lượng
Nguồn điện dùng để cung cấp cho các thiết bị trên vệ tinh được lấy chủ yếu từ
các tế bào pin mặt trời. Pin mặt trời có thể làm bằng Si hay GaAs. Công suất
của pin cung cấp phụ thuộc vào cường độ ánh sáng chiếu vào, nó đạt công suất
cực đại khi tia sáng chiếu tới vuông góc với mặt pin, khi các tia sáng song song
với mặt pin thì công suất thu được coi như bằng 0. Để các cánh pin luôn hướng
về phía mặt trời đảm bảo cung cấp năng lượng cho các thiết bị thì phải dùng các
bộ điều khiển tư thế.
- Hệ thống điều hòa nhiệt
Không gian vũ trụ là một môi trường nhiệt độ rất khắc nghiệt, vệ tinh trên quỹ
đạo có sự chênh lệch rất lớn giữa bên chịu ảnh hưởng của bức xạ mặt trời và
một bên là vùng bị che khuất. Ngoài ra vệ tinh cũng nóng lên vì nhiệt độ do các
thiết bị của nó tỏa ra và các bức xạ của các thiên thể khác. Nhiệm vụ của hệ điều
hòa nhiệt là luôn duy trì cho các thiết bị trên vệ tinh được làm việc trong dải11
nhiệt độ thích hợp, ổn định. Người ta khống chế nhiệt độ các phần khác nhau
trên vệ tinh bằng cách cho trao đổi nhiệt giữa các điểm có nhiệt độ khác nhau
hay sử dụng thiết bị điều chỉnh nhiệt độ.
1.2.2 Phân đoạn mặt đất
Hình 1.2: Phân đoạn mặt đất
Phân đoạn mặt đất bao gồm toàn bộ hệ thống trạm thu – phát mặt đất. Khi
muốn thiết lập đường liên lạc với 2 điểm trực tiếp với nhau trên Trái đất thông
qua trạm chuyển tiếp vệ tinh thông tin người ta phải thiết lập 2 trạm trên mặt đất.
Do đó có tên gọi là trạm mặt đất thông tin vệ tinh SES (Satellite Earth Station)
làm chức năng phát tín hiệu lên vệ tinh và thu tín hiệu từ vệ tinh về- thực hiện
kết nối vệ tinh thông tin với các mạng vệ tinh mặt đất.
Cấu trúc của một trạm mặt đất được thể hiện trong hình 1.2.Theo hướng
lên, luồng thông tin của các mạng mặt đất được đưa tới trạm mặt đất thông qua
giao diện kết nối mạng mặt đất. Các luồng tín hiệu này sau đó được ghép kênh
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phi12
và định dạng lại, được điều chế bởi sóng mang trung tần (thường là 70MHz).
Tín hiệu trung tần này tiếp tục được biến đổi tới sóng mang cao tần mong muốn.
Các sóng mang cao tần có thể được phát đồng thời và mặc dù có tần số khác
nhau nhưng được xác định theo nhóm băng tần chẳng hạn 6GHz, 14 GHz, . . .
Các sóng mang có thể là các sóng mang đa điểm, có nghĩa là nó được thu tại
nhiều điểm khác nhau.
- Các sóng mang cao tần tiếp tục được kết hợp lại với nhau thông qua bộ tổ hợp
(Combiner) để thành tín hiệu băng rộng và được đi qua bộ khuyếch đại công
suất lớn(HPA). Tín hiệu băng rộng được đưa tới anten thông qua bộ phối hợp
(Diplexer), cho phép anten thu và phát tín hiệu đồng thời.
- Anten thực hiện đồng thời hai chức năng thu và nhận tín hiệu nhưng ở các dải
tần số khác nhau chẳng hạn: trong băng tần C tín hiệu được phát lên ở tần số
6GHz và thu ở tần số 4GHz (6/4 GHz), băng tần Ku tín hiệu được phát lên ở tần
số 14GHz và thu ở tần số 12GHz (14/12GHz).
- Ở hướng xuống, tín hiệu băng rộng đi qua bộ khuếch đại tạp âm thấp (LNA) và
đi tới bộ chia (divider), chia thành các sóng mang cao tần riêng rẽ, được biến đổi
xuống tần số trung tần đi tới bộ giải điều chế. Tín hiệu sau bộ giải điều chế được
đưa tới giao diện mạng mặt đất theo các tuyến mong muốn.
1.3 Một số đặc điểm của thông tin vệ tinh :
Ưu điểm
- Giá thành TTVT không phụ thuộc vào cự ly giữa hai trạm, trên thực tế giá
thành là như nhau ở cự ly truyền 5000 km và 100 km
- Có khả năng thông tin quảng bá cũng như thông tin điểm-điểm. Một vệ tinh
có thể phủ sóng cho một vùng rộng lớn trên mặt đất (vệ tinh địa tĩnh có búp
sóng chính có vùng phủ sóng chiếm 1/3 bề mặt trái đất), như vậy một trạm mặt
đất có thể thông tin với nhiều trạm mặt đất khác trong vùng phủ sóng đó. Nếu
có 3 vệ tinh địa tĩnh ở 3 vị trí thích hợp thì sẽ phủ sóng toàn cầu, các dịch vụ
thông tin toàn cầu sẽ được thực hiện.
- Có thể thực hiện nhiều loại dịch vụ thông tin băng rộng cũng như các dịch vụ
khác. Độ rộng băng tần của mỗi bộ phát lặp (repeater) có thể lên tới hàng chục
chế được tạo ra từ các sóng mang có các tần số khác nhau. Mức công suất của
nhiễu xuyên điều chế phụ thuộc vào công suất của các sóng mang và sự tuyến
tính của bộ TWTA. Nhiễu xuyên điều chế có thể xuất hiện tại trạm mặt đất hoặc
trên vệ tinh.
Nhiễu xuyên điều chế có thể gây ảnh hưởng tới các sóng mang :
- Làm giảm mức Eb /No của sóng mang làm việc ở cùng tần số.
- Làm tăng nhiễu ở một vài dải tần.
Nguyên nhân gây nhiễu xuyên điều chế:
- Mức công suất phát của mỗi sóng mang quá lớn
- Tăng mức công suất phát không tính đến nhiễu xuyên điều chế
- Tự ý tăng mức công suất phát mà không thông báo cho NOC
Biện pháp hạn chế, khắc phục nhiễu xuyên phân cực :
- Kiểm tra tính toán đường truyền của trạm mặt đất phát từ 2 sóng mang trở
lên trước khi làm việc với vệ tinh.
- Mức công suất chênh lệch giữa điểm làm việc và điểm bão hòa tại đầu
vào của HPA hay bộ thu phát phải được nhà quản lý vệ tinh ấn định và
thông báo đến khách hàng.
- Không tăng công suất phát khi chưa trao đổi với NOC.
- Không làm việc với công suất lớn hơn mức được sử dụng.
- Khi có thêm các sóng mang mới, phải tính toán lại đường truyền để đảm
bảo công suất thiết bị hiện có là đủ lớn.
3.5.4 Nhiễu do vệ tinh lân cận
Trên thực tế, khi các vệ tinh trên quỹ đạo quá gần nhau sẽ gây ra nhiễu
giữa các vệ tinh.
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
You must be registered for see links
Last edited by a moderator: