Giáo trình hướng dẫn cách thiết lập tần số sóng cho các hệ thống kênh liên lạc phần 3 docx

Fading vi sai được đầu vào tính toán khi mà sóng không mong muốn đi qua một đường truyền khác với đường truyền của sóng mong muốn hoặc khi tần số của sóng không mong muốn khác với của só

15 dB:Sự khác nhau giữa mức thử Tone và mức thử tạp âm tải

1 dB : Sự khác nhau về mức công suất giữa bãng thông 4 KHz và băng thông 3,1KHz

4 dB : độ dự trữ trong đường cong của ytính định hướng anten

Fading vi sai được đầu vào tính toán khi mà sóng không mong muốn đi qua một đường truyền khác với đường truyền của sóng mong muốn hoặc khi tần số của sóng không mong muốn khác với của sóng mong muốn thậm chí nếu các đường truyền đều giống nhau Thường thì, Fading vi sai từ 5 - 10 dB thường áp dụng cho tần số trên 1 GHz

Trong trường hợp của giao thoa giữa hai kênh Viba kế cận, sự chọn lựa máy thu sẽ quyết định sự cải tiến do tần số khác nhau

Khi sóng không mong muốn được phân cực thẳng đứng và sóng không mong muốn được phân cực ngang hoặc ngược lại thì tỉ số D/U có thể giảm xuống khoảng 15

dB ở tần số trên 1GHz

b Sự méo dạng do lan truyền

Giao thoa vô tuyến gây ra bởi một sóng phản xạ nên được đưa vào tính toán khi mà sóng phản xạ không đủ nhỏ để có thể đi qua Trong đường truyền có sóng phản xạ, sóng phản xạ được xem như là sóng không mong muốn và gây ra sự méo dạng truyền dẫn Nó là một kiểu méo dạng trễ Tạp âm méo dạng truyền sẽ khác lớn hơn trong hệ thống siêu đa hợp (Super Multiplexed System) với dung lượng lớn hơn 1800 kênh điện thoại

Tạp âm méo dạng do truyền dẫn được quyết định bởi tỉ số D/U, thời gian trễ do sự khác nhau về đường truyền và dung lượng kênh điện thoại của kênh Viba Trong trường hợp này D là sóng trực tiếp U là sóng phản xạ Vì thế tỉ số D/U tương đương với sự suy giảm hiệu dụng của sóng phản xạ Hình 2-5-11 cho ta mối quan hệ giữa tạp âm méo dạng trễ và thời gian trễ (hoặc sự khác nhau về đường truyền

ở các dung lượng kênh điện thoại khác nhau) Tạp âm méo dạng truyề dẫn tương đương với tạp âm méo dạng trễ làm tỉ số D/U âm

Ví dụ: giả định rằng sự suy giảm của sóng phản xạ bởi tính định tính của anten

ở các trạm phát và thu tương ứng là 10 dB và 5 dB và sự suy giảm ở điểm phản xạ là 12 dB thì, sự suy giảm hiệu dụng của sóng phản xạ sẽ là 10 +5 +12 =27 dB Nó không phụ thuộc vào tỉ số D/U nếu thời gian trễ là 10 ns và nếu dung lượng của kênh điện thoại là 960 và độ lệch tần số ở mức thử Tone là 200 KHz thì tạp âm méo dạng trễ tìm được là -59 dB từ hình 2-5-11 Vì vậy, tạp âm méo dạng truyền dẫn được tính là:

giá trị này cho thấy tạp âm không có trọng số ở kênh trên cùng của băng gốc

4.Giao thoa vô tuyến với các hệ số khác

Giao thoa vô tuyến nên kiểm tra không chỉ trong hệ thống Viba thiết kế mà còn với các hệ thống Viba khác Những phần sau đây có thể là nguyên nhân của sự giao thoa vô tuyến này

a.Giao thoa vô tuyến với hệ thống Viba khác

Khi các hệ thống Viba khác sử cùng băng tần với hệ thống Viba đang thiết kế trong khoảng vài trăn Km, mức của sóng không mong muốn từ các hệ thống đó nên được kiểm tra bởi tính định hướng của anten và các tổn thất lan truyền, để kiểm tra tỉ số D/U có đạt yêu cầu hay không

b.Giao thoa vô tuyến từ một Radar

Một công suất rất lớn thường được bức xạ từ một anten xoay của Radar và phổ tần số ngõ ra bao gồm rất nhiều tầng số tạp bởi vì sóng ngõ ra là các xung Vì vậy giao thoa vô tuyến đến một hệ thống Viba có thể xảy ra do sự bức xạ tạp của Radar mặc dù tần số trung tâm của Radar khá xa so với hệ thống Viba

D= Pt -Lf +Gt - d

Trong đó:

D: Mức của sóng mong muốn ở trạm B

Lf :tổn thất hệ thống nuôi ở trạm A

B)

Mức của sóng không mong muốn ở trạm B được tính là :

U =Pr -Ls -Lr +Gr -d -D

Trong đó:

U : Mức của tín hiệu không mong muốnở trạm B

bản

trạm B

 B

D

A

Hình 2-5-13 :Giao thoa vôtuyến từ một Radar

c.Giao thoa vô tuyến với hệ thống liên lạc vệ tinh

Trong các hệ thống liên lạc vệ tinh, băng tần 6 GHz (5925MHz - 6425 MHz) được cho các máy phát (liên lạc lên) và băng 4GHz (3700 MHz -4200 MHz) cho các máy thu (liên lạc xuống) của các trạm mặt đất Khi các trạm Viba mặt đất sử dụng chung băng tần với một hệ thống liên lạc vệ tinh và truyền qua gần mặt đất, cần phải kiểm tra giao thoa vô tuyến với hệ thống liên lạc vệ tinh

Như ở trong hình 2-5-13 các giao thoa vô tuyến giữa hệ thống liên lạc vệ tinh và hệ thống liên lạc Viba điểm nối điểm mặt đất có thể phân thành 4 trường hợp sau (liên quan đến các đường truyền A, B, C, D)

Trong các đường truyền này các giao thoa từ hệ thống Viba mặt đất đến hệ thống liên lạc vệ tinh ví dụ như tuyến C và D có ảnh hưởng nhiều hơn các tuyến A vàB bởi vì mức tín hiệu nhân rất thấp ở trạm mặt đất và tính định hướng anten lớn của vệ tinh

Như giao thoa C trong hình vẽ , tỉ số D/U ở trên mặt đất nên được kiểm trgiống như là giao thoa do kết nối F/B nhận đã đề cập trước đó, đưa vào tính toán sự suy giảm do tính định hướng của ten ở trạm mặt đất và trạm viba mặt đất

Như giao thoa D CCIR Rec 406-1 giới hạn công suất đưa đến anten của hệ thống liên lạc Viba điểm nối điểm mặt đất đến +13 dBw và EIRP (công suất bức xạ đẳng hướng tương đương) của máy phát bị giới hạn tới +55 dBw

Tuyến Viba điểm nối điểm mới nên được thiết kế sao cho trung tâm của búp

Như giao thoa B tỉ số D/U ở trạm Viba mặt đất nên được kiểm tra tương tự như

C, sẽ không có vấn đề gì trong giao thoa A bởi vì mức tín hiệu nhận được ở mặt đất nhỏ hơn rất nhiều so với mức của sóng mong muốn nhận được ở trạmViba

RX TX

Trạm mặt đất Đường truyền vô tuyến của sóng mong muốn

Đường truyền vô tuyến của sóng không mong muốn

Hình 2-5-4: Giao thoa vô tuyến với liên lạc vệ tinh

5.Xác suất tạp âm đột biến nháy:

Trong hệ thống liên lạc Viba điểm nối điểm dài,ở điều kiện truyền dẫn bình thường thì tỉ số giữa tín hiệu vào và tạp âm nhiệt trên mỗi khoảng cách Viba thường được thiết kế vào khoảng 75 - 80 dB (không có trọng số) Vì vậy tạp âm đột biến nháy của 1.000.000 pw (S/N =30 dB) tương đương với Fading của 45 - 50 dB Bằng sự phân tích xác suất thống kê của các kết qủa của nhiều thử nghiệm truyền dẫn, ta thấy dưới các trạng thái Fading sâu các mức tín hioệu nhận được ở các đường truyền Viba L/S được biểu diễn bởi phân bố Rayleigh

Ví dụ: Xác suất của mức tín hiệu thấp hơn mức tín hiệu đã cho x được biểu

hoặc xác suất của công suất tạp âm vượt qua một giá trị đã cho N được biểu diễn bởi

Fading 40 dB vào khoảng 0,01%

1.9*10-8 cho các vùng biển hoặc ven biển cách bờ 10 Km

f: tần số Viba (GHz)

d: khoảng cách đường truyền (Km)

Vì vậy xác suất của tạp âm đột biến nháy P được cho bởi :

N Tạp âm đột biến nháy trong một hệ thống Viba trong các mạch điện thoại quốc tế nên đạt các yêu cầu của CCIR Rec 393-1

Ví dụ : Trong các mạch tham chiếu lý thiết công suất tạp âm không nên vượt qua 1.000.000 pw không có trọng số (với thời gian tích hợp là 5 ms) cho hơn 0,01% của mọi tháng

Khi chọn vị trí, thủ tục kiểm tra xem hệ thống có đạt được tiêu chuẩn đã nêu ở trên hay không như sau (cho rằng tạp âm đột biến nháy ngắn hạn không xảy ra cùng lúc trên nhiều đường truyền Viba)

Xác suất cho phép của tạp âm đột biến nháy vượt qúa 1.000.000 là

L 0,01%  (*)

2500 Trong đó :

L: là tổng chiều dài của hệ thống Viba thiết kế (Km)

Tổng các xác suất mà tạp âm đột biến nháy vượt qúa 1.000.00 pw cho mỗi tuyến Viba cho bởi

106 106 106 Trong đó:

N1,N2,N3, Công suất tạp âm nhiệt của mỗi đường truyền trong điều kiện không gian bình thường

Bằng cách so sánh giá trị có được từ biểu thức (**) với xác suất cho phép có được từ biểu thức (*) Hệ thống thiết kế có thể được kiểm tra về các yêu cầu xác suất tạp âm đột biến nháy

Xác suất tạp âm của đột biến nháy có thể loại trừ bởi một hệ số từ 1/3 đến 1/5 bằng cách áp dụng chuyển mạch kênh dự phòng tốc độ cao khi có tạp âm hoặc bởi hệ số 1/50 bằng cách áp dụng kỹ thuật phân tập không gian

IV BẢNG DỮ LIỆU TÍNH TOÁN ĐƯỜNG TRUYỀN

Bảng dữ liệu đường truyền cho ta một cách thông dụng để xác định và ghi nhận các thông số ảnh hưởng đến công thức tổn thất lan truyền tổng quát Nó là công cụ hữu ích cho công việc sơ bộ cũng như là các ghi chép để tham chiếu trong tương lai

Bảng 2-5-4 là một ví dụ của bảng dữ liệu đường truyền cho hệ thống một bước nhảy với đường truyền Viba Các thủ tục cụ thể để điền vào mỗi loại trong bảng và để kiểm tra các chỉ tiêu của hệ thống được giải thích từng bước một như sau

BẢNG DỮ LIỆU TÍNH TOÁN ĐƯỜNG TRUYỀN

Các đặc tính của đường truyền dẫn

hiệu

A

Trạm

B

Kết qủa tính toán và ghi chú 1.Vị trí các trạm

2.Số loại thiết bị

4.Phân cực

6.Loại điều chế máy phát

Tổn thất tuyến

11.Tổn thất đường truyền dẫn của

không gian tự do

12.Loại feeder của trạm A vàB

17.Tổn hao của bộ tiêu hao vật

chắn

Độ lợi

28.Dộ dự trữ Fading phẳng B FMb dB

34.Xác xuất khoảng Fading lớn hơn

10s

P(10)

35.Xác xuất khoảng Fading lớn hơn

60s

P(60)

37.Xác xuất để mạch trở nên không

dùng được do Fading phẳng

Pu

chọn lựa

42.Tổng gián đoạn thông tin BER

>10-3

chọn lựa

Các tính toán khả năng sử dụng

47.Độ không sử dụng được do

Fading phẳng nhiều tia

48.Độ không sử dụng được do

Fading nhiều tia lựa chọn

49.Tổng độ không sử dụng được

tính theo phần trăm

%

Trong đó các thông số của bảng tính toán và cách tính toán chúng được mô tả như sau :

 MÔ TẢ TUYẾN

1.Vị trí các trạm

để tiện lợi cho việc gọi và tính toán

tính toán đường truyền như là khoảng cách của vật cản được tính với trạm A và trạm

B

2.Số loại thiết bị

Sau khi đã nghiên cứu kĩ về dung lượng, băng tần và các chỉ tiêu khác ta có thể tiến hành chọn các thiết bị cho hệ thống thường có rất nhiều loại thiết bị khác nhau trên một tuyến Tuy nhiên trong Sheet tính toán đường truyền ta chỉ ghi một số các thông số của nó

3.Tần số làm việc

Trong Viba điểm nối điểm chỉ sử dụng kế hoạch hai tần số, nên ta có ba tần số làm việc cần quan tâm

-Tần số phát ở trạm A(f1)

-Tần số phát ở trạm A(f2)

-Tần số trung tâm được sử dụng trong các tính toán

4.Phân cực

Thường có ba loại phân cực sau đây cho sóng vô tuyến

-Phân cực đứng

-Phân cực ngang

-Phân cực chéo

Trong đó các trạm có dung lượng lớn thường có khuynh hướng sử dụng phân cực chéo để tăng hiệu suất sử dụng phổ

5.Dung lượng kênh:(Mbit/s)

Trong Sheet tính toán đường truyền dung lượng kênh được biểu diễn dưới dạng Mbit/s Nó là dung lượng nguồn tín hiệu số tối đa có thể truyền trên hệ thống

6.loại điều chế của máy phát

8.Độ dài đường truyền dẫn:(d)

Nó là khoảng cách giữa hai anten tuy nhiên ta không thể lấy chính xác được thông số này vì nhiều lý do khác nhau, nên thường nó là khoảng cách giữa hai vị trí đặt trạm

9.Độ cao của anten :h 1 ,h 2

Độ cao của anten được tính toán để tiêu hao ở trên đường truyền do các vật chắn,sự hấp thụ của khí Không làm cho độ khả dụng của tuyến không đạt được mục tiêu đề ra đồng thời bảo đảm kinh tế nhất Trong các vùng dân cư các anten thường được gắn trên nóc các nhà cao tầng để giảm thiểuchi phí xây dựng tháp anten

10.Loại tháp anten

Như đã đề cập trong phần cấu hình hệ thống có hai loại tháp anten là tháp tự đỡ và tháp dây néo.Việc quyết định loại tháp nào được sử dụng phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau như : độ cao anten, diện tích của trạm, số anten gắn trên mỗi trạm

11.Tổn hao đường truyền dẫn của không gian tự do A 0 (dB)

Loại tổn thất này đã được đề cập trong phần truyền sóng trong không gian Nó phụ thuộc vào tần số sóng mang và độ dài đường truyền và được tính bằng công thức sau :

Trong đó:

f: Là tầng số trung tâm của sóng mang (GHz)

d: là độ dài đường truyền(Km)

12.Loại Feeder sử dụng ở các trạm A và B

Thường thì hai trạm A và B sử dụng cùng loại Feeder, loại Feeder được chọn để sử dụng phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau như: tần số làm việc, suy hao Sau đây là một số loại Feeder tiêu biểu được sử dụng:

13.Độ dài Feedercủa trạm A và B

Trong các trường hợp mà ta có thể tính chính xác độ dài Feeder thì các độ dài này được tính cho cả hai trạm A và B Tuy nhiên trong việc thiết kế do chưa biết được chính xác vị trí xây dựng các phòng để thiết bị cũng như vị trí chính xác xây dựng tháp

anten, nên nó được đánh giá bằng cách lấy độ cao của anten tại mỗi trạm nhân vơí hệ số dự trữ thường lấy 1,5

14.Tổn thất Feeder

Ở bước 12 ta đã có loại Feeder sử dụng và ở bước 13 ta có độ dài tương ứng của chúng từ đó ta có thể tính tổn thất của Feeder cho cả hai trạm A và B bằng công thức sau:

Trạm A: tổn thất Feeder =độ dài Feeder tại trạm A(m)*tổn hao 1 m Feeder Trạm B: tổn thất Feeder =độ dài Feeder tại trạm B(m)*tổn hao 1 m Feeder

15.Tổn hao rẽ nhánh

Tổn hao rẽ nhánh được coi là các tổn hao trong các bộ lọc RF (máy phát và máy thu) các bộ lọc xoay vòng (Circulator) và các bộ lọc RF bên ngoài có thể, chúng cho phép một hệ thống song công chỉ sử dụng một anten cho các mục đích thu và phát hoặc vài hệ thống cùng nối đến một anten Khoảng giá trị tổn hao rẽ nhánh thường là 2-8 dB

16.Tổn hao các bộ phối hợp và các bộ đầu nối

Chúng là tổn hao trong các chuyển tiếp ống dẫn sóng, các bộ phối hợp, hệ

thống nén ống dẫn sóng và phần Feeder đi cùng với các bộ nối Chúng phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau như: Cấu hình hệ thống, cách kết nối trạm, các loại ống dẫn sóng và các loại đầu nối được sử dụng cho trạm

- Với các hệ thống lớn phức tạp thì nó có giá trị khoảng 0,8-1 dB

- Với các hệ thống lớn phức tạp thì nó có giá trị khoảng 0,5-0,7 dB

17.tổn hao của bộ suy hao hoặc các vật chắn

-Tổn hao của bộ suy hao: tổn hao này chỉ xuất hiện khi có bộ suy hao trong hệ thống các bộ suy hao được sử dụng trong một số trường hợp sau:

Khi công suất phát ra quá lớn có thể gây giao thoa cho các tuyến lân cận hoặc các trạm vệ tinh Khi có một bộ suy hao được sử dụng để giảm công suất phát từ anten

Khi các mức tín hiệu ra và vào ở các bộ phận trong trạm không hoàn toàn phù hợp với nhau gây ra méo dạng tín hiệu ngõ ra Do đó cần phải giảm các tín hiệu sao cho phù hợp với nhau bằng cách sử dụng các bộ suy hao

-Tổn thất do vật chắn: Đây là loại tổn thất xuất hiện khi tuyến thiết kế không