Nghiên cứu công nghệ thông tin vệ tinh đi sâu tính toán đường truyền vệ tinh vinasat 1

MỘT SỐ TỪ VIẾT TẮT SỬ DỤNG TRONG ĐỒ ÁN BER Bit Error rate Tỷ lệ lỗi bit CDMA Code Division Multiple Truyền hình số qua vệ tinh thế hệ thứ 2 EIRP Equivalent isotropic radiated power Công

LỜI CẢM ƠN

Trong thời gian làm đồ án tốt nghiệp, em đã nhận được nhiều sự giúp

đỡ, đóng góp ý kiến và chỉ bảo nhiệt tình của thầy cô, gia đình và bạn bè

Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến TS.PHẠM VĂN PHƯỚC người

đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo em trong suốt quá trình làm đồ án tốt nghiệp

Em cũng xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong trường Đại học Hàng Hải Việt Nam nói chung, các thầy cô trong ngành Điện Tử Viễn Thông nói riêng đã dạy dỗ cho em kiến thức về các môn đại cương cũng như các môn chuyên ngành, giúp em có được cơ sở lý thuyết vững vàng và tạo điều kiện giúp

đỡ em trong suốt quá trình học tập

Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn gia đình và bạn bè, đã luôn tạo điều kiện, quan tâm, giúp đỡ, động viên em trong suốt quá trình học tập và hoàn thành đồ án tốt nghiệp

Hải Phòng, ngày 15 tháng 10 năm 2015

Sinh Viên Thực Hiện

Trần Đức Hiếu

LỜI CAM ĐOAN

Tôi cam đoan bản đồ án “Nghiên cứu công nghệ thông tin vệ tinh Đi sâu tính toán đường truyền vệ tinh VINASAT I.” là kết quả nghiên cứu của bản thân tôi dưới sự hướng dẫn của giáo viên hướng dẫn TS.Phạm Văn Phước Toàn bộ các kiến thức được trích lược từ các tài liệu được liệt kê đầy đủ và chi tiết Cá nhân tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm nếu có sai phạm quyền tác giả

Người làm cam đoan

Trần Đức Hiếu

MỤC LỤC

Trang

LỜI CẢM ƠN i

LỜI CAM ĐOAN ii

MỤC LỤC iii

MỘT SỐ TỪ VIẾT TẮT SỬ DỤNG TRONG ĐỒ ÁN vi

DANH MỤC CÁC BẢNG viii

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ix

LỜI MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 :TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN VỆ TINH 2

1.1 Lịch sử phát triển của hệ thống vệ tinh 2

1.2 Cấu trúc của một hệ thống thông tin vệ tinh 3

1.2.1 Phân đoạn không gian 4

1.2.2 Phân đoạn mặt đất 7

1.3 Một số đặc điểm của thông tin vệ tinh 9

1.4 Các dạng quỹ đạo vệ tinh 10

1.4.1 Quỹ đạo tròn 10

1.4.2 Quỹ đạo elip 11

1.4.3 Quỹ đạo đồng bộ mặt trời 11

1.5 Các băng tần cho thông tin vệ tinh 11

1.5.1 Cửa sổ tần số vô tuyến điện 12

1.5.2 Bảng phân chia các băng tần 13

CHƯƠNG 2: KỸ THUẬT VÀ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VỆ TINH 17

2.1 Các kỹ thuật ghép kênh sử dụng trong thông tin vệ tinh 17

2.1.1 Phương pháp ghép kênh FDM 17

2.1.2 Phương pháp ghép kênh TDM 18

2.2 Các phương pháp điều chế trong thông tin vệ tinh 20

2.2.1 Phương pháp điều chế FM 21

2.2.2 Phương pháp điều chế BPSK 22

2.2.3 Phương pháp điều chế QPSK 24

2.2.4 Phương pháp điều chế DPSK 26

2.2.5 Kĩ thuật MCPC VÀ SCPC 27

2.3 Kỹ thuật đa truy nhập trong thông tin vệ tinh 28

2.3.1 Tổng quan 28

2.3.2 Đa truy nhập phân chia theo tần số FDMA (Frequency Division Multiple Access) 28

2.3.3Đa truy nhập phân chia theo thời gian TDMA (Time Division Multiple Access) 30

2.3.4 Đa truy nhập phân chia theo mã (CDMA - Code Division Multiple Access) hay đa truy nhập trải phổ (SSMA - spread spectrum Multiple Access ) 31

Chương III:Tính toán đường truyền vệ tinh VINASAT I 34

3.1 Thông tin tổng quan về vệ tinh VINASAT I 34

3.2 Phân tích đường truyền tuyến lên 35

3.2.1 Hệ số tăng ích anten (G-Gain) 35

3.2.2 Công suất bức xạ đẳng hướng tương đương EIRP 36

3.2.3 Các tham số chính 36

3.3 Phân tích đường truyền tuyến xuống 38

3.3.1 Nhiệt tạp âm 38

3.3.2 Nhiệt độ tạp âm anten 39

3.3.3 Nhiệt độ tạp âm của hệ thống 41

3.3.4 Hệ số phẩm chất G/T 42

3.3.5 Tỷ số công suất sóng mang trên tạp âm C/N 42

3.3.6 Tổng tỷ số sóng mang trên tạp âm C/TTotal 43

3.4 Các suy hao ảnh hưởng tới chất lượng truyền dẫn 44

3.4.1 Suy hao trong không gian tự do 44

3.4.2 Suy hao do tầng đối lưu 45

3.4.3 Suy hao do tầng điện ly 45

3.4.4 Suy hao do mưa 45

3.4.5 Suy hao do các hiện tượng khí hậu khác 46

3.4.6 Sự phân cực 47

3.4.7 Suy hao do đặt anten chưa đúng 49

3.4.8 Suy hao trong thiết bị phát/thu 49

3.4.9 Trễ truyền dẫn 49

3.5Tính toán đường truyền vệ tinh VINASAT I 50

3.5.1 Tính toán tuyến lên 50

3.5.2 Tính toán tuyến xuống 52

3.5.3 Mô hình vật lý đường truyền vệ tinh 54

KẾT LUẬN 56

TÀI LIỆU THAM KHẢO 57

MỘT SỐ TỪ VIẾT TẮT SỬ DỤNG TRONG ĐỒ ÁN

BER Bit Error rate Tỷ lệ lỗi bit

CDMA Code Division Multiple

Truyền hình số qua vệ tinh thế hệ thứ 2

EIRP Equivalent isotropic

radiated power

Công suất bức xạ đẳng hướng tương đương

FDMA Frequency Division

Multiple Access Đa nhập cập phân chia theo tần số

G anten Antenna Gain Hệ số tăng ích của anten

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

PCM Pulse Code Modulation Điêu biên mã xung

PSK Phase shift keying Khóa dịch pha

MEO Medium Earth orbit Quỹ đạo vệ tinh tầm trung

MCPC Multi Chanel per Carrier Đa kênh trên sóng mang

NOC Network Operations Center Trung tâm điều hành mạng

SES Satellite Earth Station Trạm thông tin vệ tinh mặt đất

SCPC Single Chanel per Carrier Đơn kênh trên sóng mang

SFD Saturated Flux Density Mật độ thông lượng bão hòa

TDMA Time Division Multiple

Access Đa nhập cập phân chia theo thời gian

VNPT Viet Nam Post and Telecommunications

Group

Tập đoàn bưu chính viễn thông Việt Nam

VSAT Very small aperture

VTI Vietnam Telecom

International Công ty Viễn Thông Quốc tế

DANH MỤC CÁC BẢNG

1.1 Các tham số chính của vệ tinh trong băng tần C 13

1.4 Các tham số chính của trạm mặt đất băng tần Ku điển hình 15 1.5 Các tham số chính của vệ tinh băng tần Ka 16 1.6 Các tham số của trạm mặt đất băng tần Ka 16 3.1 Sự suy giảm của khí quyển theo tần số 47

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

1.4 Sự phụ thuộc hấp thụ khí quyển vào tần số 12

2.1 Minh họa ghép kênh FDM cho 3 kênh thoại 18

2.2 Hệ thống ghép kênh TDM cho tín hiệu thoại 19

2.3 Sơ đồ phương pháp điều chế BPSK 23

2.4 Sơ đồ khối hệ thống điều chế QPSK 25

2.5 Dạng tín hiệu trong điều chế QPSK 25

2.6 Giản đồ pha trong điều chế QPSK 25

2.8 Đa truy nhập phân chia theo tần số FDMA 28

3.1 Cấu trúc tổng quan hệ thống thông tin vệ tinh

3.2 Mô hình vật lý đường truyền vệ tinh 54

LỜI MỞ ĐẦU

Trong những thập kỷ qua, cùng với sự phát triển của khoa học , công nghệ ngành viễn thông đã có những phát triển vượt bậc, đáp ứng những nhu cầu trao đổi thông tin góp phần không nhỏ trong công cuộc xây dựng và định hướng phát

triển của xã hội loài người

Chúng ta sống trong kỷ nguyên của sự bùng nổ thông tin, việc trao đổi thông tin diễn ra khắp mọi nơi trên thế giới với yêu cầu nhanh chóng và chính xác Đối với thông tin quốc tế, thông tin vệ tinh đã cung cấp những đường thông tin dung lượng lớn, khi tầm liên lạc xảy ra trong diện rộng thì thông tin vệ tinh thể hiện tính ưu việt của nó về mặt kinh tế.Việt Nam cũng không đứng ngoài xu thế đó, 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 Để hiểu rõ hệ thống thông tin vệ tinh bao gồm công nghệ thông tin, công nghệ thiết bị, sự liên lạc qua hệ thống thông tin vệ tinh và từ đó xây dựng một tuyến liên lạc phù hợp, được sự giúp đỡ của thầy giáo hướng dẫn, em thực hiện đề tài :

Nghiên cứu công nghệ thông tin vệ tinh Đi sâu tính toán đường truyền vệ tinh VINASAT I

Phần nội dung của đề tài được phân bố gồm 3 chương:

Chương1 :Tổng quan về hệ thống thông tin vệ tinh

Chương2 :Kỹ thuật về công nghệ thông tinh vệ tinh

Chương 3: Tính toán đường truyền vệ tinh VINASAT I

Được sự hướng dẫn tận tình của các thầy cô, em đã cố gắng vận dụng các kiến thức đã học để hoàn thành đồ án, nhưng vì thời gian và kiến thức còn hạn chế, chắc hẳn trong đồ án này không tránh khỏi những thiếu sót Em rất mong được sự góp ý, chỉ bảo, đóng góp của các thầy cô và các bạn

CHƯƠNG 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:

- 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 thống 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

- 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

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 hoặc 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)

Hình 1 1: Cấu trúc hệ thống TTVT

1.2.1 Phân đoạn 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 tính 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

+ 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 10 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 phải 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 hoặc 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 dải 11 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 hoặc

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

12 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

 Vùng phủ sóng rộng, chỉ cần ba vệ tinh là có thể phủ sóng toàn cầu

 Thiết bị phát sóng của hệ thông thông tin vệ tinh chỉ cần công suất nhỏ

 Việc lắp đặt hoặc di chuyển một hệ thông thông tin vệ tinh trên mặt đất tương đối nhanh chóng và không phụ thuộc vào cấu hình mạng cũng như hệ thống truyền dẫn

 Hệ thông thông tin vệ tinh có thể phục vụ nhiều dịch vụ khác nhau như viễn thông thoại và phi thoại, thăm dò địa chất, truyền hình ảnh, quan sát mục tiêu, nghiên cứu khí tượng, phục vụ quốc phòng an ninh, v.v

 Thông tin vệ tinh rất ổn định Đã có nhiều trường hợp bão to, động đất mạnh làm cho các phương tiện truyền thông khác mất tác dụng chỉ còn duy nhất thông tin vệ tinh hoạt động

 Các thiết bị đặt trên vệ tinh có thể tận dụng năng lượng mặt trời để cung cấp điện hầu như cả ngày lẫn đêm

 Ít chịu ảnh hưởng của mặt đất : do độ cao lớn nên thông tin vệ tinh ít chịu ảnh hưởng của bởi địa hình thiên nhiên như đồi núi, thành phố, đại dương Sóng vô tuyến có thể truyền tới các vùng xa xôi hẻo lánh, bởi vậy đây là lựa chọn tốt nhất cho thông tin liên lạc với các vùng chưa phát triển

Tuy nhiên thông tin vệ tinh cũng có những nhược điểm như :

 Khoảng cách truyền dẫn xa nên suy hao lớn

 Giá thành hệ thống cao, chi phí phóng vệ tinh tốn kém, có xác suất rủi ro lớn

 Dù giá thành cao nhưng thời gian khai thác ngắn, khi gặp sự cố khó bảo dưỡng, sửa chữa và nâng cấp

 Do quãng đường truyền dài từ trạm mặt đất- vệ tinh nên tín hiệu truyền

có độ trễ đáng kể

 Vệ tinh được mong muốn sẽ cố định so với mặt đất nhưng thực tế vệ tinh luôn có sự chuyển động tương đối so với mặt đất

1.4 Các dạng quỹ đạo vệ tinh

Tùy thuộc vào các mục đích khác nhau mà vệ tinh có thể bay ở các quỹ đạo tròn và elip

Hình 1.3: Các dạng quỹ đạo của vệ tinh

1.4.1 Quỹ đạo tròn

Các quỹ đạo thấp (LEO) : loại quỹ đạo này vệ tinh bay ở độ cao khoảng

400 km đến 1200 km có chu kỳ quay khoảng 90 phút Thời gian quan sát thấy

vệ tinh khoảng 30 phút hoặc ít hơn Dạng quỹ đạo này thường sử dụng cho vệ tinh quan trắc cả quân sự và dân dụng Nhờ quỹ đạo thấp nên thời gian trễ truyền tín hiệu bé nên cũng thích hợp cho thông tin di động sử dụng các chòm

vệ tinh như: các chòm vệ tinh IRIDIUM, GLOBALSTAR

Quỹ đạo trung bình (MEO) : vệ tinh bay ở độ cao trong khoảng 10000 –

20000 km, chu kỳ bay của vệ tinh từ 5 – 12 giờ Thời gian quan sát thấy vệ tinh

từ 2 – 4 giờ Quỹ đạo loại này có ưu điểm chỉ cần 10 vệ tinh là có thể phủ sóng toàn cầu

Quỹ đạo địa cực: là quỹ đạo tròn đi qua hai cực của Trái Đất, có vùng bao phủ dài hạn là toàn cầu Ưu điểm của quỹ đạo này là mỗi điểm trên mặt đất nhìn thấy vệ tinh trong một khoảng thời gian nhất định Việc phủ sóng toàn cầu của dạng quỹ đạo này là khả thi thì quỹ đạo bay của vệ tinh sẽ lần lượt quét tất cả các vị trí trên mặt đất Quỹ đạo này thường được sử dụng cho các vệ tinh dự báo thời tiết, hàng hải, vệ tinh do thám nhưng ít được sử dụng cho thông tin vì thời gian xuất hiện ít

Quỹ đạo địa tĩnh (GEO) là quỹ đạo tròn nằm trong mặt phẳng xích đạo ở

độ cao khoảng 36786 km so với đường xích đạo Vệ tinh ở quỹ đạo này có tốc

độ bay đồng bộ với tốc độ quay của trái đất (chu kỳ T là 23 giờ 56 phút 4 giây)

Do đó, vệ tinh gần như đứng yên tại một điểm nào đó so với Trái đất Quỹ đạo địa tĩnh thích hợp hơn cho các loại hình thông tin quảng bá như: phát thanh, truyền hình Còn cho thông tin thoại có yêu cầu thời gian thực cao thì không được tốt vì thời gian trễ do truyền sóng lớn

1.4.2 Quỹ đạo elip

Quỹ đạo này với tâm điểm của Trái Đất là một trong hai tiêu điểm của elip Ưu điểm của loại quỹ đạo này là vệ tinh có thể đạt được tới các vùng cực cao mà các vệ tinh địa tĩnh không thể đạt tới, dạng quỹ đạo càng dẹt thì càng 15 thuận lợi cho thông tin ở vĩ độ cao Quỹ đạo dạng elip nghiêng có nhược điểm là hiệu ứng Doppler lớn và vấn đề điểu khiển bám vệ tinh phải ở mức cao

1.4.3 Quỹ đạo đồng bộ mặt trời

Là một loại quỹ đạo gần như địa cực, mặt phẳng quỹ đạo giữ một góc không đổi so với trục Trái Đất – Mặt trời, dạng quỹ dạo này được sử dụng cho

vệ tinh quan trắc mặt đất

1.5 Các băng tần cho thông tin vệ tinh

Thông tin vệ tinh là hệ thống thông tin sử dụng phương thức truyền dẫn

vô tuyến, bởi vậy việc lựa chọn và ấn định băng tần công tác cho các dịch vụ thông tin vô tuyến là rất quan trọng Nó phải thỏa mãn 2 điều kiện cơ bản : không gây can nhiễu lên các hệ thống thông tin vô tuyến khác cũng như các dịch

vụ thông tin vô tuyến trong mạng và phải có tổn hao truyền sóng nhỏ để giảm kích thước và giá thành của thiết bị

1.5.1 Cửa sổ tần số vô tuyến điện

- Khí quyển trái đất được chia thành 3 tầng: lớp khí quyển dưới cùng tới

độ cao 11km gọi là tầng đối lưu, các hiện tượng thời tiết như mưa, bão, sương

mù đều xảy ra trong tầng đối lưu Tiếp đó là tầng bình lưu, có giới hạn trên khoảng 35 km và trên cùng là tầng điện ly có độ cao khoảng 50 km – 400 km

- Tầng điện ly là một lớp khí bị ion hóa mạnh nên mật độ chất khí chủ yếu

là các điện tử tự do và các ion Nó có tính chất hấp thụ và phản xạ sóng vô tuyến điện Bằng việc khảo sát thực tế người ta thấy tầng điện ly chỉ phản xạ với băng sóng ngắn trở xuống Tần số càng cao ảnh hưởng bởi tầng điện ly càng ít, ở các tần số trong băng viba hầu như không bị ảnh hưởng bởi tầng điện ly

- Trong tầng đối lưu sóng vô tuyến bị hấp thụ bởi các phân tử khí như oxi, hơi nước, CO2 cũng như trong mưa và sương mù Nhưng ở các tần số khoảng

10 GHZ trở xuống hấp thụ không đáng kể, có thể bỏ qua Khoảng tần số đó gọi

là “cửa sổ vô tuyến”.(hình 1.4)

- Nếu sử dụng băng tần nằm trong “cửa sổ vô tuyến” tức là khoảng từ 1GHZ đến10GHZ thì suy hao do tầng điện ly và tầng đối lưu là không đáng kể

và suy hao truyền sóng gần như bằng suy hao không gian tự do

Hình 1.4: Sự phụ thuộc hấp thụ khí quyển vào tần số

Như đã thấy băng tần lý tưởng nhất sử dụng cho thông tin vệ tinh cũng như các hệ thống vi ba khác là băng tần nằm trong “cửa sổ vô tuyến” vì các tần

số nằm trong “cửa sổ vô tuyến” có suy hao trong khí quyển là nhỏ nhất Trong điều kiện bình thường có thể bỏ qua

1.5.2 Bảng phân chia các băng tần

Bảng 1.2 : Các tham số chính của trạm mặt đất trong băng tần C

- Đặc điểm trạm mặt đất

EIRP của vệ tinh ở băng tần Ku cao cho phép sử dụng anten trạm mặt đất nhỏ, tới 1 mét hoặc nhỏ hơn nữa Điều đó cho phép anten trạm đất có thể đặt ở nhà khách hàng, giảm giá thành chi phí và tạo điều kiện phát triển các ứng dụng Băng tần Ku vì thế đặc biệt thích hợp cho các ứng dụng như phát truyền hình quảng bá tới tận nhà (Direct-To-Home) và VSAT cho các mạng thông tin thương mại

Bảng 1.4 Các tham số chính của trạm mặt đất băng tần Ku điển hình

Bảng 1.5 Các tham số chính của vệ tinh băng tần Ka :

Băng tần Ka cho phép sử dụng anten trạm mặt đất rất nhỏ Tuy nhiên

để đảm bảo chỉ tiêu chất lƣợng của tuyến theo yêu cầu việc sử dụng kỹ thuật Điều khiển Công suất Phát lên (Up-link Power Control UPC) và phân tập trạm mặt đất theo địa lý là cần thiết

Bảng 1.6 Các tham số của trạm mặt đất băng tần Ka

CHƯƠNG 2: KỸ THUẬT VÀ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VỆ TINH 2.1 Các kỹ thuật ghép kênh sử dụng trong thông tin vệ tinh

2.1.1 Phương pháp ghép kênh FDM

2.1.1.1Đặc điểm :

- Phương pháp ghép kênh theo tần số FDM (Frequency Division Multiplexing) là phương pháp ghép kênh sử dụng cho các tín hiệu băng gốc tương tự, FDM cung cấp một phương pháp để giữ một số các tín hiệu độc lập riêng rẽ trong khi truyền chúng liên tục trên một mạch truyền thông tin Mỗi tín hiệu băng gốc được điều chế với các sóng mang riêng, tất cả các sóng mang đã điều chế được kết hợp tạo thành sóng mang ghép kênh theo tần số

-Trong thông tin vệ tinh phương pháp ghép kênh FDM thường được sử dụng cho việc ghép kênh các tín hiệu băng gốc, các tín hiệu ghép kênh FDM tiếp tục được để sử dụng điều chế với sóng mang vô tuyến

2.1.1.2 Phương pháp thực hiện

Hình 3.1 mô tả phương pháp ghép kênh cho một số kênh thoại, nguyên lý tương tự như vậy cũng được áp dụng chung cho tất cả các kênh thông tin thực hiện phương pháp ghép kênh theo tần số Các kênh thoại có giải tần số 300-

3400 KHz được điều chế với các sóng mang là 12, 16, 20 KHZ Các sóng mang cách nhau 4 KHz để đảm bảo cho băng thông kênh thoại 3,1 KHz đảm bảo khoảng bảo vệ khi lọc Các tín hiệu sau điều chế được lọc lấy các dải biên trên, sau khi bộ cộng tổng của mạng trở thành tín hiệu ghép kênh theo tàn số của 3 kênh thoại có dải tần từ 12- 24 KHz

Hình 2.1 Minh họa ghép kênh FDM cho 3 kênh thoại

• Ưu điểm: Phương pháp ghép kênh FDM cho phép tăng hiệu quả sử dụng băng thông của một đường truyền cho trước, cho phép truyền nhiều tín hiệu băng gốc trên cùng một đường truyền Với các sóng mang điều chế và dải thông tần thích họp các tín hiệu băng gốc vẫn đản bảo được chất lượng thông tin khi ghép kênh, dải bảo vệ giúp cho các tín tiệu băng gốc không bị ảnh hưởng khi bị lọc lấy một đơn biên

• Nhược điểm: Các tín hiệu sau ghép kênh vẫn là các tín hiệu tương tự do vậy chỉ có thể sử dụng các phương pháp điều chế tín hiệu tương tự mà phổ biến

Cũng giống như phương pháp ghép kênh FDM, phương pháp ghép kênh TDM ứng dụng trong thông tin vệ tinh nói chung cũng như trong các mạng VSAT tại phần xử lý tín hiệu băng tần gốc tạo ra từ các thiết bị đầu cuối sử dụng, nhưng TDM là phương pháp sử dụng cho các tín hiệu số nhị phân

2.1.2.2 Phương pháp thực hiện

Ta xét cấu trúc dạng khung của của phương pháp ghép kênh TDM cho hệ thống Bell Tl, tuy nhiên nguyên tắc chung của phương pháp ghép kênh TDM sử dụng trong hệ thống này cũng giống như các hệ thống khác Tín hiệu các kênh thoại được mã hoá thành tín hiệu số nhị phân theo phương pháp PCM, các bit thông tin trên kênh thông tin số PCM được tổ chức thành các từ mã (word) gồm

8 bit Các từ mã của 24 kênh PCM được ghép vào một khung và chèn thêm một bit đồng bộ để có tổng số bit là 193 bit Theo các tính toán thì để khôi phục lại giữ liệu sau mã hoá thì tốc độ lấy mẫu khi mã hoá PCM là 64 kb/s, như vậy là thời một từ mã 8 bit có thời gian truyền là (l/64000)*8= 125 s, vậy một khung

TI có thời gian truyền là 125µs Các khung lại tiếp tục được ghép kênh TDM và thêm các bit báo hiệu để tạo thành các khung chính (Master frame) Tại phía thu, một thiết bị đặc biệt gọi là bộ tương quan (correlator) sẽ tìm ra vị trí các bit đồng bộ và căn cứ vào các thứ tự các kênh để tách các khung PCM từ luồng các bit

• Đây là các kỹ thuật tương đối phức tạp

Hình 2.2 Hệ thống ghép kênh TDM cho tín hiệu thoại

• Ưu điểm: Phương pháp ghép kênh TDM làm tăng hiệu quả sử dụng kênh thông tin có sẵn Các bit thông tin của nhiều kênh khác nhau được ghép kênh và truyền đi mà vẫn đảm bảo khôi phục lại được thông tin theo chất lượng yêu cầu Thiết bị thực hiện đơn giản

• Nhược điểm: Để phân tách các bit theo đúng các kênh được ghép vào đòi hỏi phải sử dụng kỹ thuật đồng bộ bit và chèn các bit nghiệp vụ, đây là các kỹ thuật tương đối phức tạp

2.2 Các phương pháp điều chế trong thông tin vệ tinh

Quá trình điều chế là dùng tín hiệu thông tin để thay đổi một hay nhiều thông số của phương tiện mang tin Phương tiện mang tin trong thông tin vệ tinh thường là sóng mang tần số vô tuyến (RF) Có 2 phương pháp điều chế: Điều chế tương tự cho các tín hiệu mang thông tin dạng tương tự và điều chế số cho tín hiệu mang thông tin dạng số Đối với điều chế tương tự thì kỹ thuật điều chế thường dùng là điều tần FM (dùng cho thoại, số liệu và truyền hình) Phương thức điều biên AM rất ít dùng bởi khoảng cách truyền dẫn rất lớn của tuyến vệ tinh cùng với các tạp âm đường truyền sẽ làm cho biên độ sóng mang bị thay đổi rất mạnh gây nhiều khó khăn cho quá trình giải điều chế Phương pháp điều chế pha PM hầu như không được sử dụng trong thực tế do các vấn đề liên quan đến

kỹ thuật và đặc điểm của đường truyền uplink và downlink trong thông tin vệ tinh

Các phương pháp điều chế số sử dụng trong thông tin vệ tinh áp dụng cho các tín hiệu số mang thông tin thường là tín hiệu tương tự đã được mã hoá nhị phân bằng phương pháp mã hoá PCM (Pulse Code Modulation)

Trong thực tế các hệ thống thông tin vệ tinh hiện nay thì kỹ thuật điều chế

số thông dụng điều chế dịch mức pha PSK (Phase Shift Keying) và điều chế dịch pha tương đối DPSK (Differental PSK) Các kỹ thuật điều chế dịch tần FSK, dịch biên độ ASK và điều chế cầu phương QAM rất ít được sử dụng cho các vấn đề kỹ thuật và điều kiện đặc thù của thông tin vệ tinh

2.2.1 Phương pháp điều chế FM

2.2.1.1 Nguyên lý điều chế tần số FM

Điều chế tần số FM (Frequency Modulation) là dùng tín hiệu tương tự mang thông tin cần truyền để làm thay đổi tần số của sóng mang cao hay còn gọi là quá trình ghi tin tức vào tải tin Gọi ut(t) là tải tin dao động điều hoà thì ut(t) có dạng:

(t)=t+kFMUscosst (2.3)

Với kFM là một hệ số Gọi kFMUs=∆m là lượng di tần cực đại

Biểu thức của dao động điều tần có dạng:

uFM(t)=Utcos (tt+ sinst+ φ0)

Như vậy sự biến đổi biên độ của tín hiệu mang tin tức us (là điện thế hoặc dòng điện) được tải lên sóng mang tạo thành sóng điều chế uFM(t)

2.2.1.2 Phương pháp thực hiện điều tần FM

Các mạch điều tần có thể thực hiện trực tiếp hoặc gián tiếp bằng cách điều chế pha các tín hiệu đã được tích phân Đối với các mạch điều tàn trực tiếp thì tần số dao động riêng của mạch tạo dao động được điều khiển theo tín hiệu điều chế Mạch điều tàn trực tiếp thường được thực hiện bởi các mạch tạo dao động mà tần số dao động riêng của nó được điều khiển bởi dòng hoặc áp (VCO: Voltage Controlled Oscillator và CCO: Circuit Controlled Oscillator) hoặc bởi các mạch biến đổi điện áp- tần số Các mạch tạo dao động có tần số biến đổi theo điện áp đặt vào có thể là các mạch tạo dao động xung hoặc các mạch tạo

dao động điều hoà LC Các mạch tạo dao động LC cho khả năng biến đổi tần số khá rộng và có tần số trung tâm cao Nguyên tắc thực hiện điều tần trong các bộ tạo dao động biến đổi là biến đổi trị số điện kháng của bộ tạo dao động theo điện áp đặt vào Phương pháp phổ biến nhất là dùng điot biến dung varicap và tranzistor điện kháng

• Ưu điểm: Điều chế tần số FM yêu cầu thiết bị tương đối đơn giản Nếu

so với phương pháp điều biên AM thì điều tần có lợi thế là việc khôi phục thông tin sau khi truyền qua khoảng cách lớn cho uplink và downlink, chất lượng thông tin không bị ảnh hưởng của suy hao biên độ Phương pháp điều tần FM có băng thông tín hiệu sau điều chế không phụ thuộc vào tần số điều chế trong khi các tín hiệu sau điều pha PM có băng thông phụ thuộc vào tần số tín hiệu điều chế

• Nhược điểm: Hiệu ứng dịch tần Doppler ảnh hưởng đến tần số của các sóng mang điều chế tần số uplink và downlink, do đó việc sử dụng các vệ tinh không địa tĩnh cho các mạng VSAT cũng như các mạng thông tin vệ tinh có sử dụng điều chế tần số FM là rất khó khăn Các tính toán trong thực tế chỉ ra rằng

tỷ số tín hiệu trên tạp âm S/N của các sóng điều tần giảm khi hệ số điều chế Mf giảm (tần số điều chế tăng), do đó phải sử dụng một bộ lọc thông cao để ưu tiên các các thành phần tần số cao của tín hiệu điều chế về mặt biên độ, tại phía thu sau khi tách sóng lại phải sử dụng một mạch lọc thông thấp có hằng số thời gian bằng hằng số thời gian của mạch lọc thông cao phía phát

2.2.2 Phương pháp điều chế BPSK

2.2.2.1 Đặc điểm của phương pháp điều chế BPSK

Phương pháp dịch pha nhị phân BPSK (Binary phase- shift keying) sử dụng sự đối lập về mức logic của tín hiệu nhị phân để tạo ra thay đổi 180° trong pha của sóng mang Điều này có thể đạt được nhờ sử dụng hai dải biên tần, điều chế loại trừ suppressed- carrier modulatiuon (DSBSC), với tín hiệu nhị phân như mã NRZ đơn cực Trong thực tế, biên độ của tín hiệu mang thông tin là một dạng xung thay đổi với 2 mức ±1 Khi tín hiệu nhị phân ở mức +1, sóng mang

hình sin không đổi, khi tín hiệu nhị phân ở mức -1, sóng mang hình sin thay đổi pha 180° Điều chế tín hiệu số dịch pha BPSK còn được gọi là điều chế đảo pha PRK (Phase reversal keying) Tín hiệu nhị phân được lọc tại băng tần gốc trước khi điều chế để giới hạn dải biên, và quá trình lọc cần thiết để giảm bớt nhiễu giữa các ký hiệu (ISI- intersymbol interfeence) Dạng sóng điều chế được minh hoạ trong hình 2.3

Hình 2.3 Sơ đồ phương pháp điều chế BPSK Khi p(t)= +1 thì e(t)= cos(0t)

Khi p(t)= -1 thì e(t)= - cos(0t)= cos((0t ± 180°)

Bộ lọc thông dải BPF có tác dụng lọc tín hiệu sau điều chế để có phổ bức xạ cho phép mà vẫn đảm bảo chất lượng thông tin yêu cầu

- Ưu điểm: BPSK có đầy đủ ưu thế mà dịch pha PSK có được so với dịch biên độ ASK và dịch tần FSK Phổ của tín hiệu PSK khác với ASK và FSK là không chứa thành phần sóng mang nên năng lượng của dữ liệu trong biên tần của sóngmang điều chế PSK lớn hơn so với sóng mang ASK và sóng mang FSK, do vậy khả năng chống nhiễu của phương sóng mang sử dụng phương

pháp điềuchế PSK lớn hơn so với sử dụng các phương pháp điều chế ASK và FSK

Ngoài ra so với các phương pháp điều chế khác của họ PSK thì BPSK có

kĩ thuật thực hiện tương đối đơn giản Khoảng cách giữa 2 điểm tín hiệu kề nhau (khoảng cách Euclidean) lớn hơn so với phương pháp QPSK do đó xácsuất xác định nhầm hay lỗi bé hơn so với phương pháp QPSK

Nhược điểm: Do băng thông yêu cầu của sóng mang sau điều chế tỷ lệvới tốc độ bit, phương pháp BPSK có tốc độ bit lớn gấp 2 làn so với BPSK nênbăng thông trung tần yêu cầu cũng lớn gấp 2 lần so với phương pháp QPSK

2.2.3 Phương pháp điều chế QPSK

2.2.3.1Đặc điểm của phương pháp điều chế QPSK

Phương pháp điều chế tín hiệu số QPSK là phương pháp dịch pha sử dụng

4 dạng sóng, góc dịch pha liên tiếp và bằng nhau, góc dịch pha là 90° Với QPSK thì tín hiệu nhị phân được chuyển thành các các ký hiệu 2 bit để dịch pha sóng mang Sau khi tạo ra 4 ký hiệu đại diện cho các nhóm 2 bit nhị phân cơ bản, pha của sóng mang có thể dịch tới một trong 4 trạng thái

2.2.3.2Phương pháp thực hiện điều chế QPSK

Hình 2.3 mô tả phương pháp để điều chế QPSK, dòng bit pi(t) được kết hợp với một sóng mang cos0t bằng một bộ điều chế BPSK, trong khi dòng bit pq(t) được kết hợp với một sóng mang sin0t cũng bằng một bộ điều chế BPSK Hai dạng sóng đã điều chế BPSK được cộng lại tạo thành tín hiệu QPSK.Các góc pha điều chế được mô tả trong giản đồ pha trong hình 3.10 Vì đầu ra của cổng I được điều chế trực tiếp với sóng mang do đó gọi là thành phần in- phase,

và được ký hiệu là I Đầu ra Q được điều chế với sóng mang vuông pha (được quay pha 900), gọi là thành phần quadranture- phase do đó được ký hiệu là Q

Hình 2.4 Sơ đồ khối hệ thống điều chế QPSK

Hình 2.5 Dạng tín hiệu trong điều chế QPSK

Hình 2.6 Giản đồ pha trong điều chế QPSK