Thiết kế tuyến Viba số

Thiết kế tuyến Viba số

PHAÀN I LYÙ THUYEÁT THIEÁT KEÁ

TUYEÁN

DẪN NHẬP

Sau khi trình bày các kỹ thuật cơ bản sử dụng trong Viba số Để tạo tiền đề

cho việc thiết kế tuyến ta bắt tay vào phần lý thuyết thiết kế tuyến Viba số điểm nối

điểm tổng quát Nói chung công việc thiết kế trong một hệ thống vi ba điểm nối điểm

trực xạ sẽ bao gồm các bước sau đây:

Bước 1: Nghiên cứu dung lượng đòi hỏi

Bước 2: Chọn băng tầng vô tuyế để sử dụng

Bước 3: Sắp xếp các kênh RF

Bước 4: Quyết định các tiêu chuẩn thực hiện

Bước 5: Chọn vị trí và tính toán đường truyền

Bước 6: Cấu hình hệ thống

Bước 7: Sắp xếp bảo trì

Bước 8: Các tiêu chuẩn kỹ thuật

Bước 9: Lắp đặt và đo thử

Trên đây là 9 bước cơ bản để thiết kế một hệ thống Viba điểm nối điểm 9 bước

này mô tả đầy đủ các công việc cần thiết cho việc thiết kế một tuyến Viba Ở các

bước sau ta sẽ đi vào phần lý thuyết của việc thiết kế tuyến để tạo cơ sở cho việc

thiết kế một tuyến cụ thể trong phần II

BƯỚC 1 NGHIÊN CỨU DUNG LƯỢNG ĐÒI HỎI

Trong việc thiết kế một hệ thống liên lạc điểm nối điểm việc tìm hiểu kĩ về

dung lượng cần thiết là rất quan trọng Nó là nền tảng cho các quyết định quan trọng ở

phần sau:

 Phải chú ý đến dung lượng phát sẽ triển trong vòng 10 hoặc 15 năm tới cũng như

dung lượng cần thiết ở hiện tại Việc dự đoán này dựa vào các điểm sau:

 Dựavào đặc điểm phát triển dân số

 Đặc điểm vùng (thành phố nông thôn, vùng nông nghiệp…)

 Tỷ lệ phát triển của các hoạt động kinh tế

 Tốc độ cải thiện điều kiện sống trong tương lai

 Hệ thống phải được thiết kế để cho phép có thể nới rộng thêm trong tương lai

Tuy nhiên, ở các nước đang phát triển (như ở thực trạng nước ta) thường khó dự

đoán chính xác dung lượng cần thiết trong khoảng thời gian dài Do đó không nên lắp

đặc các hệ thống có dung lượng quá lớn cho các yêu cầu cho tương lai Sẽ kinh tế hơn

khi chọn các thiết bị có dung lượng nhỏ ở giai đoạn đầu tiên và nếu dung lượng này

không đáp ứng được sau khi sử dụng vài năm, hệ thống có thể thay thế bởi một hệ

thống khác có dung lượng lớn hơn còn hệ thống cũ được dùng ở tuyến cần dung lượng

nhỏ hơn Nên đôi khi xây dựng một hệ thống vừa phải và dể dàng thay thế khi có kỹ

thuật mới trong tương lai thì kinh tế hơn

BƯỚC 2 CHỌN BĂNG TẦN SỐ VÔ TUYẾN SỬ DỤNG

Đối với các ứng dụng của kỹ thuật Viba, băng tầng hoạt động của nó nằm trong

khoảng từ 1GHz đến 15GHz Trong đó các tần số vô tuyến được cấp phát cho các dịch

vụ xác định được qui định bởi các luật vô tuyến Chúng ta quan tâm đến dải tần từ

800MHz - 6425MHz và 7900MHz - 8100MHz Luật vô tuyến mô tả luật cấm đoán của

hệ thống trạm mặt đất sử dụng các băng tần số này, vì chúng chia băng tần với dịch vụ

liên lạc vệ tinh Trong trường hợp này công suất bức xạ hiệu dụng của máy phát và

anten trong hệ thống L/S không vượt quá 55 dBw hoặc công suất đưa đến anten không

được vượt quá 13dBw

Các yếu tố quan trọng khác trong việc gán định tần số bao gồm dung sai tần số

và băng thông phát xạ Luật vô tuyến không có tiêu chuẩn bắt buộc về băng thông

Tuy nhiên dung sai tần số của máy phát hoạt động trong vùng sóng Viba nên là

300*10-6 cho máy phát có công suất dưới 100W và 100*10-6 cho máy phát có công

suất trên 100W

Hiện nay tầng số vô tuyến sử dụng trong hệ thống liên lạc Viba thay đổi từ

1GHz - 15 GHz Các giá trị tương đối của tần số RF phụ thuộc vào nhiều yếu tố

- Ở các tần số thấp thì kích thước thiết bị lớn công suất máy dễ dàng thực hiện, độ

lợi anten lớn, tổn hao phải nhỏ, tổn thất không gian và dây dẫn tần khác chủ yếu sử

dụng cho các đường trung kế ngắn hoặc đường trung kế phụ Dung lượng cũng đóng

vai trò quan trọng trong việc chọn băng tần hoạt động cho hệ thống, bảng sau cho ta

các tham khảo về băng tần chọn và dung lượng

Băng tần

( MHz)

Băng thông cho phép ( MHZ)

Dung lượng cực tiểu của các kênh thoại

đã được mã hóa

BƯỚC 3 SỰ SẮP XẾP CÁC KÊNH RF

Sự sắp xếp các kênh RF là một phần rất quan trọng trong việc thiết kế hệ thống

Nó đặc biệt quan trọng cho các hệ thống vô tuyến chuyển tiếp Vì mức khác biệt về

tín hiệu vô tuyến giữa ngõ vào và ngõ ra của một trạm lặp thay đổi từ 60 - 80 dB thì

việc sử dụng cùng một tần số vô tuyến giữa ngõ ra và ngõ vào sẽ gây ra hiện tượng

giao thoa động do phản hồi Trong Viba chuyển tiếp ta thường sử dụng kế hoạch hai

tần số hoặc kế hoạch bốn tần số

Kế hoạch bốn tần số được sử dụng rộng rãi vì lí do kinh tế Nó cần hai tần số

cho một mạch RF Thường thì bốn anten sử dụng cho một trạm lắp đặt ngay cả với kế

hoạch hai tần số cũng với các anten này có thể sử dụng cho hai hoặc nhiều hơn các

kênh RF song công cùng trên một đường trên hình vẽ:

Hình2 -3-1 trạm lặp kế hoạch hai tần số cho vài kênh RF song công

Kế hoạch bốn tần số đòi hỏi tỷ lệ trước sau (front to back) của mẫu bức xạ anten

bởi mỗi anten hoạt động ở mỗi tần số khác nhau

 Sự sắp xếp các kênh RF

f-2c

f-2c

f-2c

f-1a f-1c

f-1c

Bảng sau liệt kê sự giới thiệu của CCIR sự sắp xếp các kênh RF cho hệ vô tuyến

chuyển tiếp cho mạch quốc tế:

CCIR Rec Số kênh thoại tối đa

của một kênh RF

Tần số trung tâm (MHz)

Độ rộng băng RF (MHz)

1800 960/2700 300/960

960

1808,2000,2203

7575 1903,2101,4003

Bảng 2 - 3 - 1 Các đề nghị của CCIR về sự sắp xếp các kênh của RF

Hình 2 - 3 - 1 làm rõ ví dụ sắp xếp các kênh của RF dựa vào CCIR Rec 338 - 1

Các hệ thống phụ đòi hỏi cho các kênh phục vụ có thể kết hợp trong cùng một băng

tần RF như là một hệ thống chính, có được điều kiện thuận lợi này các anten có thể sử

dụng chung cho cả hai hệ thống Một ví dụ sắp xếp các kênh RF cho một hệ thống phụ

như thế cũng được cho ở hình 2-3-2 dựa vào CCIR Rec Trong hình vẽ này cả hai

mạch RF bình thường hoặc một mạch RF bình thường và một RF dự phòng được cung

cấp cho các kênh phục vụ theo mỗi hướng cho phép phân tập tần số trung tần

Sự sắp xếp các kênh RF của hình 2-3-2 được làm rõ lại ở hình 2-3-4 bằng một nhận xét để cho ta mối quan hệ giữa 8 kênh đi và 8 kênh trở về ở một trạm lặp sử

dụng kế hoặc hai tần số Một trong 8 kênh có thể sử dụng như là một kênh dự phòng

Sự phân cực khác nhau được sử dụng cho các kênh kế cận nhau để giảm giao thoa RF

1 3 5 7 2’ 4’ 6’ 8’

2 4 6 8 1’ 3’ 5’ 7’

 hoặc  chỉ những kênh RF của hệ thống phụ

A: Biên độ giải điều chế

B: tần sồ điều chế

Hình 2-3-2 Sự sắp xếp kênh RF

V H Hệ thống phụ V H

Đối với các hệ thống Viba điểm nối điểm Do không có cấu hình trạm lặp nên sự sắp xếp kênh RF trở nên đơn giản hơn rất nhiều khi đó ta cần quan tâm đến một số điểm sau

- Các tần số Viba khác có thể sử dụng trong các vùng liên quan

- Các trạm Viba có thể gây giao thoa đến hệ thống

- Việc thiết kế một hệ thống Viba mới không gây nhiễu cho một một số hệ

thống Viba đang có và không bị các hệ thống này gây nhiễu

BƯỚC 4 QUYẾT ĐỊNH TIÊU CHUẨN THỰC HIỆN

Các tiêu chuẩn kỹ thuật có thể phân loại như sau:

a/ Tiêu chuẩn hành chính

b/ Mục tiêu thiết kế (cho các nhà thiết kế các thiết bị)

c/ Mục tiêu thiết kế (cho các nhà thiết kế hệ thống)

d/ Sự vận hành hay các mục tiêu bảo dưỡng

Các mục tiêu này có thể giống nhau hoặc khác nhau nhưng chúng có ít

nhiều liên hệ với nhau

Đầu tiên có những tiêu chuẩn cho tần số RF trong luật vô tuyến (Radio

Regulations) Thiết lập bởi hiệp hội liên hệ quốc tế Trong việc chọn băng tần số

RF cũng như trong việc thiết kế các trạm vô tuyến mặt đất sử dụng cùng băng

tần với hệ thống liên lạc vệ tinh, Ta xét đến những tiêu chuẩn này

Có khá nhiều các giới thiệu hoặc ghi chép của CCIR trong việc thiết kế

một hệ thống Viba chuyển tiếp Khi thiết kế tuyến Viba điểm nối điểm ta cần

tham khảo những tiêu chuẩn này để làm nền tảng cho các tính toán của tuyến

Mỗi quốc gia có thể sử dụng các tần số băng tần vô tuyến riêng biệt trong

vùng lãnh thổ của mình Tuy nhiên tiêu chuẩn CCIR vẫn còn là hướng dẫn bổ ích

trong việc thiết lập các tiêu chuẩn kỹ thuật cho các hệ thống trong nước có chất

lượng cao

Những yếu tố quyết định sự tốn kém của một hệ thống Vi ba có dung lượng

và độ dài cho sẵn là chất lượng truyền dẫn và độ tin cậy của hệ thống Hệ thống

sẽ không thích hợp nếu tiêu chuẩn hoạt động của đường trung kế thấp hơn tiêu

chuẩn của CCIR

Đối với những đường thoại địa phương tiêu chuẩn của CCIR có thể chấp

nhận được vì lí do kinh tế, chúng ta có thể cho phép khoản cách bước nhảy dài

hơn, hoặc giảm công suất phát hoặc độ lợi Anten Ngoài ra các đơn giản hoá về

độ tin cậy Hệ thống quan sát hệ thống dự phòng … cũng làm giảm chi phí

BƯỚC 5 CHỌN VỊ TRÍ VÀ TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TUYẾN

I CHỌN VỊ TRÍ

1 Khái niệm tổng quát

Trong việc chọn vị trí phải quan tâm đến phẩm chất truyền dẫn, độ tin cậy và

tính kinh tế (trong việc lắp đặt và bảo trì) của một hệ thống liên lạc Viba điểm nối

điểm Phẩm chất và độ tin cậy thường trái ngược với tính kinh tế Vì vậy, phải có sự

giàn xếp giữa chúng

Ngay lúc bắt đầu việc chọn vị trí, các yêu cầu hệ thống Viba thiết kế cần

được phải làm rõ, các mục chính như sau:

a) Vị trí (thành phố và thị trấn) sẽ kết nối với hệ thống

b) Các loại và số lượng của các tín hiệu sẽ được truyền

c) Các điểm được cấp tín hiệu và giao tiếp với các thiết bị trong cơ quan điện thoại

d) Kế hoạch mở rộng trong tương lai cho hệ thống

e) Các hệ thống Viba điểm nối điểm và chuyển tiếp đang tồn tại hoặc sẽ có trong

tương lai có liên quan đến hệ thống sẽ thiết kế

f) Hệ thống sẽ dùng các chỉ tiêu chính của nó

g) Phẩm chất và độ tin cậy của truyền dẫn

Một cách vấn tắt, các thủ tục chọn vị trí được phân loại thành các bước sau

a) Phác họa một vài tuyến có thể thực hiện trên bản đồ

b) Khảo sát vị trí

c) Thử nghiệm các truyền dẫn nếu cần thiết

d) Quyết định các vị trí sẽ sử dụng

2 Lựa chọn tuyến liên lạc điểm nối điểm

 Khoản cách các đường truyền Viba

Bảng 2-5-1 cho ta các khoảng cách đường truyền Viba cho các mạch trung kế các hệ

thống Viba điểm nối điểm Các giá trị trong bản là các giá trị chung cho nhiều nơi

Bảng 2-5-1: Khoản cách các đường truyền Viba tiêu chuẩn

Khi vẽ một đường thiết kế trên bản đồ, các vị trí được chọn sao cho có các

khoảng cách đường truyền tiêu chuẩn (càng gần bằng càng tốt) Nên tránh các đường

truyền qua khoản cách quá daì so với giới hạn trên của mức tiêu chuẩn Bởi vì trong

các đường truyền Viba dài như thế này thì xác suất các chuỗi tạp âm gây ra Fading có

thể tăng lên rất lớn, thậm chí khi mà tạp âm nhiệt có thể giữ ở một giá trị cho phép

trong trường hợp truyền dẫn bình thường Khi một đường truyền Viba dài thì không

tránh khỏi các khó khăn gây ra bởi địa hình Trong trường hợp này nên thực hiện phân

tập không gian hoặc phân tập tần số

3.Sự bảo vệ cho các quĩ đạo vệ tinh

Các hệ thống, liên lạc vệ tinh và các hệ thống Viba đất sử dụng băng sóng Viba

(ví dụ: các băng tần từ 4-6 GHz) Do đó, cần phải thiết lập vài giới hạn kỹ thuật để

tránh các giao thoa vô tuyến giữa hai hệ thống này Trong công việc chọn vị trí cho

liên lạc Viba mặt đất, cần phải chú ý rằng các búp sóng của anten không được chỉ

thẳng đến quĩ đạo vệ tinh tĩnh khi nó sử dụng cùng với tần số hệ thống liên lạc vệ tinh

Theo sự đề nghị của CCIR , các hệ thống Viba mặt đất được thiết kế sao cho

trung tâm của búp sóng chính của bất kỳ anten nào trong hệ thống không được chỉ

thẳng đến ít nhất là 20 từ quĩ đạo của vệ tinh

Trong trường hợp mà điều này không thực hiện được, thì gía trị cực đại của EIRP

(Equivalent Isitropically Radiated Power) nên được giới hạn dưới 47 dBw cho bất kỳ

anten nào chỉ thẳng đến quĩ đạo vệ tinh 0.50 , từ 47 đến 55 dBw khi góc này từ 0.50 -

1.50

II SỰ KIỂM TRA TUYẾN VIBA

Trong khi chọn vị trí của các hệ thống Viba điểm nối điểm ta cần phải kiểm tra

xem có vấn đề gì xảy ra hay không trong việc truyền dẫn dọc theo các tuyến Viba

thiết kế Do đó, chúng ta cần phải nghiên cứu địa hình của các đường truyền

1.Mặt cắt nghiêng của đường truyền

Bước đầu tiên để xác nhận trạng thái trực xạ của đường truyền là mặt cắt nghiêng

của mỗi đường truyền được vẽ trên tờ mặt cắt nghiêng Độ cong của các đường chia

độ ở trên tờ mặt cho phép vẽ đường cong chính xác của đường truyền như là một

đường thẳng dựa vào khái niệm của hệ số K (hệ hiệu dụng bán kính trái đất)

a Sự thay đổi của K

Gía trị của k thay đổi theo thời gian và địa điểm Nói chung K thay đổi theo vĩ độ

nhưng không thay đổi theo kinh độ, ở các vùng phía nam thì K có giá trị kớn hơn so

với các vùng phía Bắc, K lớn hơn trong mùa hè so với mùa đông Trong điều kiện bình

thường các giá trị K cho sau đây có thể xem là hợp lí:

Trong các vùng nóng ẩm K= 6/5-4/3

Trong các vùng ôn hòa K=4/3

Trong vùng nhiệt đới K=4/3-3/2

Trong việc chọn vị trí phải tính toán đến mức dao động của K so với giá trị bình

thường, bởi vì tính trực xạ đôi khi bị ngăn trở bởi các vật cảntrung bình khi K bị giảm

nhỏ Ngược lại khi K có giá trị lớn hơn thì các vật chắn trở nên không còn tác dụng

che chắn sóng phản xạ đất mà các sóng này được che chắn tốt trong tình trạng K có

giá trị bình thường

Nếu mức dao động của K càng lớn thì sự ổn định của hrệ thống càng nhỏ và càng

tốn kém Ở Nhật khoảng dao động của K thường được lấy trong khoảng 2/3-2 Tuy

nhiên, ở các vùng có khí hậu khác với Nhật giá trị này cần phải tính toán lại

b Xác nhận trạng thái trực xạ

Để thỏa mãn chỉ tiêu của việc truyền dẫn sóng Viba với các giá trị có thể có của K

ta phải bảo đảm một số điều sau đây:

i/ Tất cả đới cầu Fresnel thứ nhất phải không có bất kỳ một vật cản nào nếu K lấy giá

trị bình thường

ii/ Ít nhất là 2/3 bán kín của đới cầu Fresnel thứ nhất phải được giữ sao cho không có

bất kỳ vật cản nào trong trường hợp K lấy gía trị nhỏ nhất

Khi hai trạng thái này điều thỏa mãn thì tuyến Viba xem như thỏa mãn trạng

thái trực xạ

c/ Tờ mặt cắt ngiêng của đường truyền

Trong hình 2-5-1 độ cao (x) của độ cong trái đất từ đường thẳng ở bất kỳ điểm

nào (d1,d2) ở trong một mặt cắt ngiêng với một giá trị cho sẳn của K có thể tính bằng

công thức sau đây:

Hình 2-5-1: độ cong của biểu đồ thang đo

Theo công thức trên ta thấy x tỷ lệ thuận với bình phương của khoảng cách

Trong việc vẽ biểu đồ mặt cắt ngiêng chúng ta nên vẽ một bảngcác giá trị của

x với các giá trị khác nhau của d1 và d2 trong cùng một khoảng cách d như bảng 2-5-2

Bảng 2-5-2: Một ví dụ tính toán giá trị của x

-

Tỉ lệ A=240km, B=120km,C=60km Hình 2-5-2 :Profile Sheet của đường truyền

1.Đới cầu Fresnel thứ nhất

Đới cầu Fresnel thứ nhất đóng một vai trò quan trọng trong việc chuyển năng lượng sóng Viba giữa hai vị trí khác nhau trong thông tin tự do Vùng đới cầu Frenel

thứ nhất là một khối Elip xoay, mặt của nó là một qũy tích, nó là tập hợp của những

điểm mà sự khác nhau giữa tổng các khoảng cách của một tiêu điểm - điểm đó - tiêu

điểm còn lại và khoảng cách thẳng giữa hai tiêu điểm là một hằng số /2.Vì vậy một

tiêu điểm là vị trí phát và tiêu điểm còn lại là vị trí nhận

Vì sự khác nhau ở trong đới cầu Fresnel thứ nhất  /2 (hoặc 1800) tất cả các năng lượng sóng Viba trong đới cầu sẽ góp phần vào sóng chính giữa hai vị trí, do đó

trong vùng này phải không có bất kỳ vật cản nào (K lấy giá trị bình thường) để đảm

bảo trạng thái trực xạ

Bán kính của đới cầu Fresnel thứ nhất ở bất kỳ điểm nào giữa hai vị trí có thể tính bởi công thức:

 d1 d2

Trong đó:

h0 :bán kính của đới cầu Fesnel thứ nhất (m)

 :bước sóng(m)

d1,d2,d :khoảng cách (m) Như trong hình vẽ 2-5-4

Bán kính của đới cầu ngay chính giữa được tính bởi:

Hình 2-5-5 :Hệ số cho bán kính đới cầu thứ nhất ở điểm tùy chọn 3.Khoảng hở an toàn và tổn hao nhấp nhô

Trong hình 2-5-6 khoảng hở an toàn hc giữa đường thẳng của tuyến trực xạ và

gợn sóng cản trở hs được tính bằng:

h1: Độ cao của anten ở vị trí A so với mặt đất (m)

h2 :Độ cao của anten ở vị trí B so với mặt đất (m)

hs :Độ cao của vật chắn ở vị trí cách A một khoảng d1(m)

hc :Khoảng hở an toàn của vật chắn ở vị trí cách A một khoảng d1(m)

Hình 2-5-6: Khoảng hở an toàn của đường truyền

Nếu như đỉnh nhấp nhô cắt đới cầu Fresnel thứ nhất thì sự suy giảm truyền dẫn

gọi là “Tổn thất nhấp nhô” (Ridge Loss) được cộng vào với tổn thất không gian tự do

Tổn thất nhấp nhô gây ra bởi một đỉnh có thể tính dựa vào hình 2-5-6

Nếu có hai hoặc nhiều các đỉnh khác nhau tồn tại giữa hai vị trí thì tổn thất

nhấp nhô tổng có thể tính bằng cách lập lại thủ tục trên theo từng bước một như ví dụ

ở hình 2-5-7 Giả định rằng có ba đỉnh nhấp nhô R1,R2 ,R3 giữa hai vị trí A và B Tổn

thất nhấp nhô gây ra bởi R1 có thể tính được với giả định rằng điểm nhận B nó bị di

chuyển tạm đến R2 Tổn thất nhấp nhô gây ra bởi R2 có thể tìm thấy bằng cách giả

định điểm B di chuyển đến R3 và điểm phát A được di chuyển đến điểm A, Chiều cao

của A, có được tính bằng cách kéo dài đường thẳng R1-R2 đến điểm giao nhau giữa

đường thẳng này và đường thẳng đứng kẻ từ điểm A Tương tự như vậy tổn thất gây ra

ở R3 có thể tính như là tổn thất nhấp nhô giữa các điểm B và A, Tổn thất nhấp nhô

tổng là tổng các tổn thất nhấp nhô riêng biệt có từ các thủ tục ở trên

Sự ước lượng về tổn thất được sử dụng để kiểm tra sự suy giảm của sóng trực

tiếp hoặc tìm kiếm hiệu ứng che để giảm sóng phản xạ từ mặt đất hoặc sóng truyền

qua

Ay

A’

B ??

B ??

B ??

??

??

Hình 2-5-7 : Một tuyến viba có vài gờn bên trong

R1

R2

R3

A

Để tránh fading loại K nghiêm trọng hoặc sự méo dạng truyền dẫn gây ra bởi sóng

phản xạ từ mặt đất, đường truyền nên được lựa chọn để không một sóng phản xạ đáng

kể nào đến được điểm nhận Để kiểm tra sự ảnh hưởng của sóng phản xạ trong một

tuyến viba thiết kế, ta cần phải định điểm phản xạ để biết được tình trạng địa chất của

điểm phản xạ và cũng để xem sóng phản xạ có bị che bởi đỉnh nhấp nhô nào hay

không

Điểm phản xạ như là hình 2-5-8 có thể tìm bằng đồ thị ở hình 2-5-9 Đầu tiên

các hệ số C và m có thể tính bằng công thức sau:

Trong đó : h1 , h2 : là chiều cao của hai anten (m)

K: là hệ số hiệu dụng bán kính trái đất

a đường kính trái đất

C , m : là các hệ số

Ở bước thứ hai thông số b có được bằng cách đặt C và m trong đồ thị Điểm

phản xạ có thể tính bởi:

Hệ số phản xạ hiệu dụng và tổn thất phản xạ tương ứng được phân loại bởi tình

trạng địa lý bởi điểm phản xạ được liệt kê ở trong bảng 2-5-3 Thường thì sẽ thích hợp

hơn nếu suy giảm sóng phản xạ hơn 14 dB so với sóng trực tiếp Sóng phản xạ có thể

suy giảm bởi:

i) Tính định hướng của anten ở cả hai vị trí

ii) Tổn thất phản xạ

iii) Tổn thất nhấp nhô nếu có

Tổng của các tổn thất này gọi là “Sự suy giảm hiệu dụng của sóng phản xạ“

Băng tần

(GHz)

Mặt nước

Hệ số Tổn thất

(dB)

Đồng luá

Hệ số Tổn thất (dB)

Vùng bằng phẳng

Hệ số Tổn thất (dB)

Thành phố , rừng

Hệ số Tổn thất (dB)

2

4

6

11

1 0

1 0

1 0

1 0

0.8 2

0.8 2

0.8 2

0.8 2

0.6 4

0.6 6

0.6 6

0.6 8

0.3 10

0.2 14

0.2 14

0.16 16

Hình 2-5-3 : Hệ số phản xạ và tổn hao

5 Góc thẳng đứng của đường truyền:

Sự tính toán về các góc thẳng đứng của các sóng phản xạ đất và các sóng trực

tiếp đôi khi cần thiết cho đọnh ước lượng sự suy giảm của sóng phản xạ gây ra bởi độ

định hướng của anten

Hình 2-5-9 : Góc thẳng đứng của đường truyền Các góc thẳng đứng như ở trong hình 2-5-9 có thể tính như sau:

a Các góc thẳng đứng của sóng trực tiếp

h1 – h2 d

 2Ka

h2 – h1 d

2 = -(——— + ——)  2Ka Trong đó : 1 , 2 : Các góc nằm ngang (rad) h1 : độ cao của anten ở vị trí A so với mặt đất (m) h2 : độ cao của anten ở vị trí B so với mặt đất (m)

b Các góc thẳng đứng của góc phản xạ h1 d1 1 = -( — + —— )

d 2Ka

h2 d2

2 = -( — + —— )

d 2Ka

Trong đó : 1 , 2 là các góc thẳng đứng của sóng phản xạ (rad) h1 độ cao của anten ở vị trí A so với mặt đất (m) h2 độ cao của anten ở vị trí B so với mặt đất (m) c Các sóng thẳng đứng giữa sóng phản xạ và sóng trực tiếp

h1 h1 – h2 d2

 1 = — - ——— - ——

d1  2Ka

h2 h2 – h1 d1

2 = — - ——— - ——

d2  2Ka

Ở các công thức trên các góc được biểu diễn bằng Radian, chiều cao và

khoảng cách tính bằng mét

Nếu  > 0 thì  là một góc hướng lên

Nếu  < 0 thì  là một góc hướng xuống

 thường có giá trị âm do đó  ở các trường hợp đều là góc quay xuống

6 Biểu đồ độ cao:

Khi cả hai sóng trực tiếp và phản xạ đều đến được anten thu thì công suất tín

hiệu Viba nhận được thay đổi với độ cao của anten Điều này là do sự khác nhau về

độ dài của đường truyền giữa sóng trực tiếp và sóng phản xạ thay đổi với độ cao của

anten dẫn đến sự thay mối quan hệ về pha giữa hai sóng Sự thay đổi mức công suất

nhận được với chiều cao của anten nó được biểu diễn bằng biểu đồ độ cao như ở trong

hình 2-5-10

Hình 2-5-10 : Một ví dụ của biểu đồ độ cao

Các tính toán về sự khác nhau của đường truyền, chiều sâu và độ cao của biểu

đồ độ cao đôi khi cần thiết cho việc quyết định khoảng cách thẳng đứng của các anten

cho sự phân tập không gian sự nhận hoặc để tìm hệ số phản xạ hiệu dụng từ biểu đồ

Trong đó e : hệsố phản xạ hiệu dụng

d/ Độ cao của biểu đồ độ cao , P1 và P2

Phẩm chất và độ tin cậy là hai yếu tố chính của chỉ tiêu truyền dẫn Các yếu tố

chính được kiểm tra ở trong việc lựa chọn vị trí là tạp âm nhiệt, tạp âm giao thoa và

tạpâm đột biến nháy gây ra do Fading sâu, bởi vì chúng liên quan đến đường truyền

của hệ thống Tạp âm điều chế tương hỗ có thể quyết định bởi các đặc điểm của thiết

bị Viba sử dụng Vì vậy việc lựa chọn vị trí sẽ không quan tâm đến tạp âm điều chế

tương hỗ

2 Tạp âm nhiệt:

Tỉ số của tín hiệu đối với tạp âm nhiệt ở ngõ ra máy thu được quyết định bởi

mức tín hiệu nhận được và chỉ tiêu của thiết bị Viba sử dụng

Công suất tín hiệu nhận được trên một đường truyền Viba được tính bằng công

thức:

P r = P t + G t + G r – L - L f

Trong đó :

Pr : công suất tín hiệu nhận được (dBm)

Pt : công suất ngõ ra máy phát (dBm)

Gt: độ lợi của anten phát (dB)

Gr: độ lợi của anten thu (dB)

L : tổn thất không gian tự do (dB)

Lf: tổn thất tổng trong các hệ thống Feeder ở trong cả hai đầu (dB)

Tổn thất không gian tự do có thể tính bằng công thức sau đây:

4d

L = 20Log ——

 Trong đó :

L : tổn thất không gian tự do (dB)

m : chiều dài đường truyền (m)

 : bước sóng (m)

Tỉ số tín hiệu – tạp âm nhiệt trong một kênh điện thoại sử dụng SS-FM (Single side

Band FM) được cho bởi công thức:

10lg Pr : công suất tìn hiệu Viba nhận được (dBm)

K:hằng số Boltzmann 1,38*10-23 J/ 0K T: Nhiệt độ của bộ Mixer máy thu (Kenvin)

f: Băng thông của kênh thoại

F :chỉ số tạp âm của máy thu

S0 :độ lệch tần số hiệu dụng

fm: Tần số tín hiệu ở băng gốc (cùng đơ vị với S0) Công thức trên cho ta thấy chỉ số công suất tín hiệu nhận được quyết định tỉ số :

Tín hiệu /tạp âm nhiệt (S/N)

3.Giao thoa vô tuyến ngay trong một hệ thống Viba điểm nối điểm

a.Tổng quát

Có thể có rất nhiều nguyên nhân khác nhau gây ra giao thoa vô tuyến trong

bản thân của hệ thống liên lạc Trong việc chọn vị trí chủ yếu là giao thoa vô tuyến

đồng kênh Lượng giao thoa vô tuyến có thể được quyết định từ sự khác nhau của mức

tín hiệu, tần số Viba,cực tính của hai sóng Viba Trong việc kiểm tra giao thoa, giao

thoa tạp âm được tính dựa vào sự khác nhau về mức, bỏ qua một bên các yếu tố khác,

nếu kết qủa tính toán vượt khỏi giới hạn cho phép, tạp âm được tính lại với các yếu tố

khác

Các tín hiệu Viba không mong muốn không chỉ tạo ra tạp âm giao thoa mà còn

làm nhiễu loạn sự hoạt động của việc chuyển mạch kênh Viba Nếu mức của sóng

không mong muốn vượt qua mức nén của máy thu vậy máy thu sẽ tiếp tục hoạt động

ngay cả khi nhận được tín hiệu mong muốn hoặc mức của nó rơi xuống dưới mức nén

Tỉ số tín hiệu/tạp âm giao thoa (S/I) của một kênh điện thoại có thể được viết

như sau (giả định rằng cả hai tín hiệu mong muốn và không mong muốn có cùng kiểu

điều chế)

S/I=D/U +20 -Dữ liệu do Fading vi sai+Sự cải tiến do tần số khác+sự cải tiến

do cực tính khác nhau

Trong đó các thành phần được tính bằng dB

D: Công suất tín hiệu mong muốn nhận được

U: Công suất tín hiệu không mong muốn nhận được

Giá trị 20 được rút ra từ những phần sau:

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

Trong hình 2-5-13 mức của tín hiệu mong muốn ở trạm B được tính là:

D= Pt -Lf +Gt - d

Trong đó:

D: Mức của sóng mong muốn ở trạm B

Pt: Công suất ngõ ra máy phát ở trạm A

Lf :tổn thất hệ thống nuôi ở trạm A

Gt :Độ lợi anten phát ở trạm A

d: Tổn thất do truyền dẫn của sóng mong muốn (Từ trạm A đến Trạm 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

Pr : công suất ngõ ra máy phát ở trạm Radar

Ls : Độ suy giảm ở tần số tạp liên quan tới công suất tính hiệu Radar cơ bản

Lr: Tổn thất hệ thống nuôi ở trạm Radar

Gr :Độ lợi anten phát ở trạm radar

d : Tổn thất lan truyền của sóng không mong muốn từ trạm Radar đến trạm B

D :Độ suy giảm do tính định hướng anten ở một góc  ở trạm B

Tỉ số D/Ucó thể tính từ hai công thức ở trên Đối với mạch điện thoại thường

yêu cầu tỉ số D/U là 20 dB hoặc lớn hơn

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

sóng chính của mọi anten sẽ không được hướng thẳng ít hơn 20 từ qũi đạo đến vệ tinh

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

diễn bởi x/x0 trong đó x0 là mức tín hiệu dưới điều kiện không gian tự do bình thường,

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

N0/N trong đó N0 là công suất tạp âm trong điều kiện bình thường Ví dụ: xác suất của

Fading 40 dB vào khoảng 0,01%

Nói cách khác xác suất xảy ra Fading sâu Pr được cho bởi công thức thực

nghiệm sau đây:

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 :

P=Pr 

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

N1 N2 N3

P1  +P2  +P3 + (**)

106 106 106 Trong đó:

P1,P2,P3, :Xác suất xảy ra Fading sâu trên mỗi đường truyền

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

Chuẩn bị một bảng tính toán dữ liệu như ở bảng 2-5-4

BẢNG DỮ LIỆU TÍNH TOÁN ĐƯỜNG TRUYỀN

Các đặc tính của đường truyền dẫn

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

13.Độ dài feeder của trạm A và B l m

16.Tổn hao bộ phân phối và bộ nối dB

17.Tổn hao của bộ tiêu hao vật

chắn

Độ lợi

21.Độ lợi của máy phát A va Bø Gt dBm

22.Tổng độ lợi của tất cả các cột dBm

25.Mức ngưỡng thu được với BER

28.Dộ dự trữ Fading phẳng B FMb dB

29.Xác xuất Fading nhiều tia P0

30.Xác xuất đạt mức ngưỡng RXa Pa

31.Xác xuất đạt mức ngưỡng RXb Pb

32.Khoảng thời gian Fading Ta Ta

33.khoảng thời gian Fading Tb Tb

34.Xác xuất khoảng Fading lớn hơn

36.Xác xuất BER vượt 10-3

37.Xác xuất để mạch trở nên không

dùng được do Fading phẳng

Pu

39.Xác xuất BER >10-6

40.Xác xuất BER >10-6 trong

Các tính toán khả năng sử dụng

46.Độ không sử dụng được do mưa %

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

- Ở đây vị trí các trạm đã được chọn và khảo sát nên ta chỉ đặt tên cho các trạm

để tiện lợi cho việc gọi và tính toán

- Thường thì một trạm được goci là trạm A trạm còn lại gọi là trạm B sau đó các

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

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

Khi ta lựa chọn thiết bị thì loại điều chế máy phát cũng được chọn nó có thể là

ASK, FSK, PSK, QAM như đã đề cập ở phần I

7.Độ nâng của vị trí:(x)

Độ nâng của vị trí chính là độ cao của mặt bằng xây dựng trạm so với mực

nước biển

Thường ta không thể đo chính xác được độ cao này vì việc này khó thực hiện

và tốn kém nên ta thường lấy gần đúng sau khi đã tham khảo độ cao của một số điểm

so với mặt nước biển ở gần vị trítrạm sai số của nó khoảng 0,5 m

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 :

A0=92,5+20lg(GHz)+20lgd(Km) Trong đó:

A0: là tổn thất đường truyền của không gian tự do (dB)

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

thỏa điều kiện tầm nhìn thẳng hay các vật chắn cắt miền Feeder thứ nhất Tổn thất do

vật chắn được chia làm các loại sau:

Tổn thất nhiễu xạ do vật chắn hình nên tổn hao nhiễu xạ do vật chắn cong

chúng được biểu diễn bằng hình vẽ sau:

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:

v= h[(2/)*(1/d1*1/d2)]1/2Trong đó:

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

d1 :Khoảng cách từ trạm 1 đến vật chắn (m)

d2: Khoảng cách từ trạm 2 đến vật chắn (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 :

L(v) =6,4+20 lg[(v+1)1/2 +v](dB)

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

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

của anten và được ký hiệu là A1

24.Mức đầu vào của máy thu P r (dBm)

Nó bằng công suất đưa ra của máy phát Pt trừ đi tổng tiêu hao A1 đã tính được

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

lỗi bit 10-3 và10-6 tương ứng Mức ngưỡng 10-3 đưavào máy tính toán độ suy giảm lý

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

không thể chất nhận và mức 10-6 được đưa và tính toán độ suy giảm tỉ số C/N để tạo ra

mục tiêu các khúc suy giảm chất lượng

27-28.Độ dự trữ Fading phẳng

FMa và FMb là độ dự trữ Fading phẳng chúng là các hiệu số giữa mức vào của

máy thu không Fading đã tính toán Pr và mức ngưỡng máy thu tức là:

FMa=Pr - RXa đối với BER =10-3

FMb =Pr -RXb đối với BER =10-6

29.Xác xuất Fading nhiều tia P 0

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

P0 =0,3*a*C(f/4)(d/50)3Trong đó :

P0 :xác suất xuất hiện Fading phẳng nhiều tia 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 :

1 Cho địa hình trung bình có khí hậu ôn đới

4 Trên mặt nước bờ biển hoạc khí hậu ẩm ướt hay khí hậu

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

Đây là xác suất của Fading phẳng đạt tới hai ngưỡng vào của máy thu RXa và

RXb vượt các độ dự trữ Fading FMa và FMb tương ứng và được biểu diễn bằng công

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

Đối với hai độ dự trữ Fading riêng biệt FMa và FMb cho bởi các bước trên có

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> 10-6Trong đó:

F: là dộ dự trữ Fading sâu  độ dự trữ Fading FMa và FMb

FMa ,FMb :Độ dự trữ Fading phẳng

2, 2, C2:Là các hằng số có liên quan đến số Fading trên một giờ

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:

P(Ta ) =P(10) = 0,5 [1-erfc(Za)]=0,5 erfc(Za) P(Tb ) =P(10) = 0,5 [1-erfc(Zb)]=0,5 erfc(Zb) Trong đó:

Erfc(Z) là hàm xác suất lỗi tích chập có cho ở phần mục lục Các giá trị Za và Zb được tính toán theo biểu thức liên quan đến trung điểm chuẩn logarit đối với trung bình chuẩn logarit và hiệp phương sai Gauss và được

tính bằng công thức:

Za = 0,548 ln(10/Ta)

Zb= 0,548 ln (10/Tb)

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

Đây là xác suất mạch sẽ có BER lớn hơn 10-3 10-3 trong khoảng thời gian lớn

hơn 10s Nó được biểu diễn bằng công thức:

Pu =P0*Pa*P(10)

38.Bộ khả dụng của tuyến:

Điều này được hiển thị bằng phần trăm và được cho bằng Pu xác định ở bước

trên tức là:

Độ Khả dụng =100(1-Pu)%

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

Xác suất BER >10-6 trong khoảng 60s =P0*P(60)

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

Theo Majoli ta có: Xác suất BER>10-3đối với Fading lựa chọn như sau:

%Thời gian gián đoạn thông tin do Fading =200K[2*d1,5(b/log2M)* 10-6]2%

d: Khoảng cách đường truyền (Km)

b:Tốc độ bit cực đại (Mbit/s)

M: Số mức trong sơ đồ điều chế

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

Tổng gián đoạn thông tin BER 10-3 là tổng của kết qủa đã tính ở bước 36 vá 41

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

bằng 9,82 vì công thức ở bước 40 là tính cho BER bằng 10-3 khi BER =10-6 hình dạng

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

Tổng gián đoạn thông tin BER>10-6 là tổng của kết qủa đã tính ở bước 39 và 43

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

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

R=K*R dB/Km Trong đó:

R: cường độ mưa tính trung bình mm/h thời gian hợp thành Ti Các tham số k và

phân cực vô tuyến cho bởi:

K=[Kn+Kv+(KH +KV) cos2 cos2]/2

 =[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:

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

B3: Tính độ dài hiệu dụng de của tuyến:

de= r*d Với r=(1+0,045*d)-1

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

A0,01= Rd2 =Rrd dB B5: Tính thời gian vượt tiêu hao Ap bằng biểu thức:

Ap =0,12(A0,01)*P[-(0,546+0,431LgP)] dB Trong đó Ap là tiêu hao (dB) vượt trong P% thời gian

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:

%Xác suất của tuyến trở nên không sử dụng được = 100*Pu

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:

Độ không sử dụng được =100*P(10)*(Xác suất của BER>10-3 lựa chọn)

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