Giáo trình hướng dẫn cách thiết lập tần số sóng cho các hệ thống kênh liên lạc phần 4 doc

Đối với các vật chắn được xét tất cả các tham số hình học gộp lại với nhau thành một số không thứ nguyên duy nhất ký hiệu là Vđược tính bằng phương trình sau: Trong đó:  : Bước sóng của

Trong đó nhiễu xạ do vật chắn cong ít xảy ra và chỉ có khi các đường truyền bị cắt bởi các vật chắn rất lớn như các dãy núi .Việc tính toán tổn hao này rất khó Trong khi tổn thất nhiễu xạ do vật chắn hình nên thường xảy ra hơn nó là tổn hao khi các cây cao hoặc các nhàcao tầng cắt đới cầu Fresnel thứ nhất Tổn thất hình nêm được tính như sau Đối với các vật chắn được xét tất cả các tham số hình học gộp lại với nhau thành một số không thứ nguyên duy nhất ký hiệu là Vđược tính bằng phương trình sau:

Trong đó:

 : Bước sóng của sóng mang trung tâm (m)

h : Độ cao của đỉnh vật chắn so với đường nằm ngang nối hai đầu cuối đường truyền Nếu độ cao ở dưới đường này thì h là âm (m)

Lúc đó tổn hao vật chắn này gây ra được tính bằng công thức :

Tổng tổn hao của nhiều vật chắn hình nêm trên đường truyền chính tổn thất vật chắn của đường truyền

18.Tổn hao hấp thụ của khí quyển

Thường do sự hấp thụ của khí quyển nên không gian có một tổn hao đặc trưng

a dB/Km Nên khi tính toán cho một đường truyền cụ thể dài d Km thì tổn hao này sẽ bằng a*d dB.Giá trị của a có thể lấy theo báo cáo 719-2 CCIR Loại tổn hao này tăng theo tầng số và có nhiều đột biến bất thường khi tấn số thay đổi

19.Tổng tổn hao

Nó là tổng tổn hao tính toán ở các phần trên

 ĐỘ LỢI

20.Độ lợi của anten

Đây là tổng các độ lợi của các anten ở mỗi một đầu cuối của tuyến Độ lợi của anten phụ thuộc vào đường kính của anten, tần số làm việc,gốc mở hiệu dụng của anten và được biểu diễn bằng công thức:

G=20 lgD -20lg +10lgn +9,943 dB Trong đó:

D: là đường kính đĩa anten (m)

: là bước sóng ở tần số trung tâm(m) n: là góc mở hiệu dụng của anten

21.Độ lợi máy phát

Đây là công suất ở đầu ra chính máy phát không phải sau bất kỳ một mạch lọc rẽ nhánh hay bộ lọc nào Nó thường được đo bằng dB

22.Tổng độ lợi

Nó là tổng của hai bước trên

23.Tổng tổn hao

Đây là tỉ số cung cấp ở đầu ra của máy phát trước các mạch rẽ nhánh và công suất đưa lên máy thu tương ứng sau các mạch rẽ nhánh, trong các điều kiện lan truyền và các hoạt động của hệ thống thực Nó là hiệu dB của các tổn hao trừ tổng các độ lợi

24.Mức đầu vào của máy thu P r (dBm)

biểu diễn bằng công thức sau:

25-26.Các ngưỡng thu được

RXavà RXb là hai giá trị mức ngưỡng thu Thực tế nó tương ứng với các tỉ lệ

thuyết, tỉ số sóng mang trên tạp âm để tạo ra một lượng giao thoa giữa các ký hiệu

mục tiêu các khúc suy giảm chất lượng

27-28.Độ dự trữ Fading phẳng

FMa=Pr - RXa đối với BER =10-3

29.Xác xuất Fading nhiều tia P 0

để tính Fading nhiều tia ta dùng phương trình của Majoli như sau:

Trong đó :

d: Độ dài đường truyền(Km) C: hệ số địa hình

f: tần số trung tâm của sóng mang (GHz) a: Là hệ số cải tiến đặc trưng cho độ gồ ghề của địa hình Hệ số địa hình C được chọn như sau :

biểu thị sự đão nhiệt mạnh đã co ở các nước xa mạc

a: có gía trị từ 0,25 đến 4 khi độ gồ ghề giảm

30-31.Xác suất đạt các mức ngưỡng RX a và RX b

thức:

Pa =10 -FMa/10

Pb =10 -FMb/10

32-33.Khỏang thời gian Fading :T

Công bố 338-5 của CCIR cho một phương trình đối với độ sâu Fading đã cho, khoảng thời gian của nó phân bố theo quy luật chuẩn logarit và giá trị trung bình của nó T giây cho bởi:

T, =C210 -2F/10 f 2

giá trị của các khoảng Fading Ta và Tb là:

Ta = C210 -2FMa/10 f 

2 , BER>10-3

Tb = C210 -2FMb/10 f 2 , BER> 10-6 Trong đó:

FMa ,FMb :Độ dự trữ Fading phẳng

34-35.Xác suất Fading dài hơn 10s và 60s

Đây là xác suất Fading làm cho đường truyền trở nên không sử dụng được nó được tính bằng biểu thức sau:

Trong đó:

Erfc(Z) là hàm xác suất lỗi tích chập có cho ở phần mục lục

điểm chuẩn logarit đối với trung bình chuẩn logarit và hiệp phương sai Gauss và được tính bằng công thức:

36.Xác suất BER vượt 10 -3

Đây là xác suất sẽ xuất hiện gián đoạn thông tin nó không có nghĩa rằng sự gián đoạn thông tin này kéo dài trong 10s hoặc hơn Nó được tính bằng công thức:

Xác suất BER>10-3 =P0*Pa

37.xác suất mạch trở nên không thể sử dụng được do Fading phẳng P u

hơn 10s Nó được biểu diễn bằng công thức:

Pu =P0*Pa*P(10)

38.Bộ khả dụng của tuyến:

trên tức là:

39.Xác suất BER 10 -6

Nó được tính bằng biểu thức :

Xác suất BER> 10-6 =P0*Pb

40.Xác suất BER>10 -6 trong khoảng 60s

41.Xác suất BER >10 -3 do Fading lựa chọn

Gián đoạn do Fading lựa chọn trong tháng xấu nhất trong năm:

Ở đây ta sử dụng phương pháp Majoli để thực hiện phép tính này

Trong đó:

:Là khoảng thời gian xuất hiện sự hoạt động của Fading nhiều tia xấu nhất

K: Là hằng số phụ thuộc vào cách điều chế

d: Khoảng cách đường truyền (Km)

M: Số mức trong sơ đồ điều chế

42.Tổng gián đoạn thông tin BER >10 -3

43.Xác suất BER>10 -6 do Fading lựa chọn

Cách thức và công thức tính như là ở bước 40 nhưng có nhân thêm một hệ số

của dấu ấn khác đi nên khi lấy tích phân hai lớp thì các cận cũng thay đổi

44.Tổng BER 10 -6

45.Độ không sử dụng của thiết bị

Mặc dù các thiết bị sử dụng trong một hệ thống Viba thường có độ tin cậy rất cao Tuy nhiên vẫn không thể tránh khỏi các hư hỏng làm gián đoạn thống tin liên lạc Sự gián đoạn có ảnh huởng rất lớn trong các hệ thống không có dự phòng nóng Nó là loại thành phần chính của độ không sử dụng được của tuyến Trong các hệ thống không có dự phòng, việc tính toán độ không sử dụng được của thiết bị được tiến hành như sau:

Độ khả dụng =100*[-MTBF)/(MTBF + MTTR) +1]

Độ khả dụng =100*[(MTTR)/(MTBF + MTTR)%

MTBF: Là thời gian trung bình Giữa các sự cố tính bằng giờ

MTTR: Là thời gian trung bình để khôi phục lại dịch vụ tính bằng giờ thường là 2,4,8 giờ

Theo thống kê của CCIR các giá trị đặc trưng của MTBF đối với các mẫu thiết

bị khác nhau như trong bảng sau:

(năm)

Thiết bị ghép kênh

Ghép kênh sơ cấp

Mux bậc 3

4,5 8,2

Mux bậc 2 Mux bậc 4

9,4 5,8 Máy thu phát vô tuyến

Không bảo vệ 2 Mbit/s

Không bảo vệ 140Mbit/s

1,0 5,7

Bảo vệ 34 Mbit/s Bảo vệ 140 Mbit/s

53,5

540 Thiết bị phụ trợ

Chuyển mạch lựa chọn

250000

107

Chuyển mạch dự phòng nóng

83333

Thiết bị sợi quang

(trên 100 Km dường)

2,8

46.Độ không sử dụng được do mưa

Đây là loại Fading góp phần chủ yếu vào độ không sử dụng của tuyến Khi tần số sóng mang của hệ thống nằm trong khoảng từ 7 GHz trở lên ở các tần số sóng mang nhỏ hơn 7 GHz tổn hao do mưa rất nhỏ và có thể bỏ qua Quá trình tính toán độ không khả dụng do mưa vô cùng phức tạp gồm các bước sau :

B1: Thu nhận cường độ mưa vượt 0,01% thời gian hợp thành 1 phút đo tại mặt đất trung tâm

B2: Tính toán ban đầu để xác định tiêu hao đặc trưng R

Trong đó:

phân cực vô tuyến cho bởi:

 =[KHH +KvV +( KHH - KvV) cos2 cos2]/2K Trong đó:

 :Góc phẳng của đường truyền

 : Góc nghiêng phân cực đối với phân cực ngang

Các giá trị KH ,Kv và H ,V cho ở bảng sau:

7

8

10

12

15

0,00301 0,00454 0,0101 0,0188 0,0376

0,00265 0,00395 0,00887 0,0168 0,0335

1,332 1,327 1,276 1,271 1,154

1,312 1,310 1,264 1,200 1,128

20

25

30

0,0751 0,124 0,187

0,0691 0,113 0,167

1,099 1,061 1,021

1,065 1,030 1,000

de= r*d

B4: Đánh giá tiêu hao đường truyền một 0,01% thời gian cho bởi:

Ap =0,12(A0,01)*P[-(0,546+0,431LgP)] dB

47 Độ không sử dụng được do Fading phẳng nhiều tia

Độ không sử dụng được do Fading phẳng nhiều tia là phần trăm xác suất của tuyến trở nên không sử dụng được hay là phần trăm xác suất của BER >10-3 trong vòng lớn hơn 10 giây do Fading phẳng nhiều tia và được tính bằng công thức:

48.Độ không sử dụng được do Fading nhiều tia lựa chọn

Điều này có thể xác định bằng tích của độ gián đoạn Fading nhiều tia như đã xác định ở bước 41 và P(10) tức là tính bằng công thức:

49.Tổng độ không sử dụng được tính theo phần trăm

Nó là độ tổng không sử dụng được tính theo phần trăm của tất cả các phần đã tính toán ở các buớc 45, 46, 47, 48

V THỦ TỤC CHỌN VỊ TRÍ

1 Nghiên cứu các đường truyền trên bản đồ

Bước đầu tiên của việc chọ lựa vị trí là chọn ra vài tuyến Viba thực thi trên bản đồ Như đã nghiên cứu trước, các thông tin liên hệ đến hệ thống Viba thiết kế nên được thu nhận

Những thông tin yêu cầu là:

a/ Cách địa điểm của các cơ quan sẽ được nối với hệ thống

b/ Các đường truyền, tần số của các hệ thống Viba đã có trước hoặc sẽ có trong tương lai ở những vùng gần bên tuyến thiết kế

c/ Các địa diểm của các trạm Radar và các sân bay

e/ Hướng đến của quĩ đạo vệ tinh

Trong việc vẽ đường truyền kiểm tra các phần sau đây:

a/ Chiều dài tuyến

b/Sự cân bằng của chiều dài tuyến

c/Điều kiện trực xạ

Khi tuyến thiết kế được nố với một tuyến Viba đã có sẵ kế hoạch sử dụng tuyến hai tần số, số bước nhảy của tuyến nên hợp lí

d/ Giao thoa vô tuyến với các hệ thống Viba khác bao gồm trạm mặt đất hoặc từ các

ra đa

e/ Sự bảo vệ quĩ đạo giữa các vệ tinh tĩnh

f/ Tính chất địa lý tự nhiên của vùng phản xạ đất

h/Đường vào trạm

Có rất nhiều tuyến có thể nghiên cứu trên bản đồ Tuy nhiên có một vài tuyến có vẻ như thuận lợi hơn các tuyến khác nên được nghiên cứu kĩ hơn chú ý đến điều kiện lan truyền và tính kinh tế

2 Nghiên cứu chi tiết trên bản đồ

Các đường truyền đã được chọn thử Được kiể tra về sự truyền dẫ Viba, phẩm chất truyền độ tin cậy, tính kinh tế bởi công việc bàn giấy trên bản đồ chi tiết với tỷ lệ 1/50.000 đến 1/10.000 và 20 đến 10 đường chu tuyến

Để nghiên cứu việc truyền dẫn cần phải kiểm tra các phần sau bằng cách vẽ và tính toán

a/ Mặt cắt nghiên đường truyền Viba

b/ khoảng cách hở an toàn cho đới cầu Fresnel thứ nhất cho các giá trị khác nhau có thể có của K và độ cao anten cần thiết

c/ Địa điểm chính xác của diện tích phản xa đất và các đặc tính địa lý của nó trên bản đồ

d/ Góc chính xác giữa đường truyền và hướng quĩ đạo vệ tinh

Về dộ tin cậy và phẩm chất truyền dẫn cho những mục sau đây nên được nghiên cứu trên mỗi đương truyền và toàn bộ hệ thống từ điểm đầu đến điểm cuối, dựa vào những nghiên cứu về truyền dẫn đã đề cặp ở trước và chỉ tiêu kỹ thuật sẽ thực hiện của hệ thống

a/ Tạp âm nhiệt

b/ Tạp âm giao thoa

c/ Xác suất tạp âm đột biến nháy và sự cần thiết của phân tập không gian

d/ Tạp âm méo dạng do lan truyền ( cho các hệ thống dung lượng lớn)

So sánh tính kinh tế giữa các tuyến đã chọn có thể thực hiện một cách nhanh chóng dựa vào các yếu tố sau:

a/ Số trạm lặp

b/ Chiều cao giả định của tháp anten

c/ Số đường truyền đòi hỏi phải phân tập không gian

d/Chiều dài của lối vào sẽ được xây dựng

3 Khảo sát vị trí

Từ kết quả của các nghiên cứu đã đề cặp ở trên và so sánh, hai hoặc ba tuyến có thể được chọn để khảo sát thực tế để xem các tính toán có đúng hay không Tuy nhiên, trong một vài trường hợp chỉ có một đường truyền có thể thực thi vì các nguyên nhân khác nhau như là điều kiện địa hình Các nghiên cứu cụ thể nên được thực hiên ở

mọi vị trí đề nghị và nó thích hợp hơnđể khảo sát vị trí trong những điều kiện khí hậu

khác nhau như là mùa nắng và mùa mưa Các mục kiểm tra trong việc khảo sát chỗ có

thể là như sau:

a/Vị trí

1 Diều kiện địa hình thực tế

2 sự tồn tại của các vùng bằng phẳng hoặ san bắng cần thiết

3 Tính chất tự nhiên của đất

4.Vận tốc cực đại và hướng chính của gió

5 Giấy phép sử dụng hợp pháp của vị trí

6 Địa chỉ của vị trí

b/ Đường vào

1 Đường sẵn có

2 Đường vào trạm sẽ xây dựng và chiều dài của nó

c/ Nguồn điện dân dụng cung cấp

1 Sự sẵn có của nguồn điện dân dụng

2.Độ dài củađường dây điện để đưa điện vào trạm

3 Điện áp ,tần số và khoản cách biến thiên của nguồn điện sử dụng

4 Độ tin cậy của nguồn điện dân dụng

d/ Các nhà trạm và tháp anten sẵn có (Nếu chúng cũng được sử dụng cho hệ thống

mới)

1 Khoản không gian sẵn có cho hệ thống mới hoặc khả năng nới rộng của nhà trạm nếu cần

2 Chiều cao và số lượng anten tối đa có thể gắn vào tháp anten sẵn có

3 Vị trí chính xác và phát họa của nhà trạm và tháp anten

e/ Sụ truyền dẫn Viba

1 Xác nhận trạng thái trực xạ bằng cách thử bằng gương

2 Sự cảng trở của tầm nhìn đến vị trí các trạm kế cận hoặc sự phản xạ Viba có

thể do các nhà cao tầng, cây cối ở gần

3.Sự xác nhận của khoản hở an toàn trên các đỉnh gồ dhề bằng cách đo đạt sự

suy giảm góc bằng cách sử dụng la bàn phát

4 Quan sát bằng mắt diện tích phản xạ đất nếu có thể được

f Công việc bảo trì (Cho các trạm không có người)

1 Thời gian đi từ trạm bảo trì

2 Khả năng đi vào trạm trong mùa mưa

g Sự lắp đặt

1 Độ khả dụng của nước và nguồn điện ở vị trí tiến hành việc lắp đặt

2 Các phương tiện vận chuyển đia phương

h/ Các thông tin chỉ dẫn

1 các bản đồ đường xá

2 Thời gian đi vào trạm từ tuyến đường gần nhất

3 Địa hình xunh quanh vị trí

4 Các thử nghiệm truyền dẫn

Ngày nay, việc truyền dẫn thử chỉ được thực hiện khi các đặc tính truyền dẫn của đường truyền thiết kế không thể dự đoán được bởi dữ liệu của các đường truyền tương tự

Các mục truyền dẫn như sau:

a/ Xác suất xảy ra Fading

Các thử nghiệm cho mục đích này có thể là cần thiết cho một đường truyền mà dường như chịu Fading rất nghiêm trọng trong một khoản thời gian xác định nào đó trong năm Cho các thử nghiệm các mức tín hiệu nhận được thu được liên tục bằng cách sử dụng máy phát thử Viba và một đồng hồ trường mạnh trong một vài tuần hoặc một vài tháng khi mà mọi truyền dẫn dường như không thuận lợi

b/ Hệ số phản xạ hiệu dụng

Một biểu đồ độ cao có thể thiết lập nếu hệ số phản xạ hiệu dụng của vùng phản xạ trong tuyến thiết kế rất khó để giả định Biểu đồ độ cao được theo bằng cách di chuyền liên tục anten theo chiều thẳng đứng 20 hoặc 30 mét

c/ Giao thoa vô tuyến

Khi giao thoa vô tuyến từ các nguồn Viba khác không thể dự đoán chính xác được, mức tín hiệu giao thao đến cần được đo đạc bởi một đồng hồ trường mạnh ở các

vị trí đề nghị

5 Quyết định cuối cùng về đường truyền

Dự trên các thông tin có được từ việc khảo sát vị trí tuyến Viba có thể thực hiện sẽ được quyết định Tiến hành các nghiên cứu khác nhau về phẩm chất truyền dẫn độ tin cậy, sự lắp đặt, tổn hao bảo trì

Sự lựa chọn đường truyền của tuyến Viba sẽ ảnh hưởng rất lớn đến sự thành công hay thất bại của hệ thống Viba thiết kế Công việc chọn vị trí liên quan đến nhiều hệ số khác nhau mà đôi khi đối ngược lẫn nhau do đó phải có một kiến thức rộng rãi và một kinh nghiệm vững vàng để thu được kết qủa tốt nhất

VI XÂY DỰNG NHÀ TRẠM VÀ ĐƯỜNG VÀO

Các nhà trạm bằng bêtông cốt thép thường được sử dụng cho các trạm Viba, nhưng trong một vài trường hợp khi chỉ có một lượng nhỏ các thiết bị cần có ở trạm, có thể sử dụng loại nhà hộp sẵn có Các nhà trạm có thể phân làm hai loại sau: trạm đầu cuối và trạm điểm nối điểm

1 Nhà ở các trạm đầu cuối

Trạm đầu cuối thường đặt trong các vùng có dân cư thường có các nhân viên làm việc Trong rất nhiều trường hợp nhà trạm thường đòi hỏi chứa các trạm đầu cuối dồn kênh cũng như là các thiết bị Viba, bởi vì sự sắp xếp này cho phép sử dụng các loại ti6ẹ nghi này cũng như nguồn điện cung cấp, phòng cơ quan, kho lưu trữ Nó cũng cho phép làm ngắn các kết nối giữa các thiết bị vô tuyến, các thiết bị dồn kênh và trao đổi điện thoại

1 Sự sắp xếp phòng ốc

Các phòng trong nhà trạm nên được sắp xếp giống như sau

1/Bố trí phòng thiết bị kế phòng điều khiển nơi có nhân viên kỹ thuật làm việc hầu hết các thời gian