Thiết kế tuyến truyền dẫn vi ba số TP thanh hóa huyện hà trung luận văn tốt nghiệp đại học

Hệ thống thông tin viba số được sử dụng trong các đường truyền dẫnkhác nhau của mạng thông tin số.Hệ thống thông tin vi ba ngày càng khẳng... Trong cácmạng đường dài thường sử dụng cáp s

TrƯờng đại học vinh Khoa điện tử viễn thông

***********

Đồ án tốt nghiệp đại học

Đề tài

Thiết kế tuyến TRUYềN DẫN vi ba số

TP THANH HOá - HUYệN Hà TRUNG

Ngời hớng dẫn: ThS Nguyễn Phúc Ngọc Sinh viên thực hiện: Nguyễn Đức Lơng

Lớp: 47K - ĐTVT

Vinh, tháng 05 năm 2011

CÁC TỪ VIẾT TẮT

AADM Add/Drop Multiplexer Thiết bị xen/rẽ kênh

ADPCM Adaptive Diferential Pulse

Code Modulation

Điều chế xung mã vi sai tự thích nghi

BBER Bit Error Rate Tỷ lệ lỗi bít

BPF Band Pass Filter Bộ lọc thông dải

BPSK Binary Pháe Shitf Keying Điều chế pha nhị phân

CCCITT Consultative Committee on

International Telegraphy and Telephony

Uỷ ban tư vấn điện báo điện thoại quốc tế

DDCS Digital Crossconect System Hệ thống số nối chéo

DRRS Digital Radio Relay System Hệ thống vô tuyến tiếp sứcDEM Demoulation Giải điều chế

FFSK Fryquency Shift Keying Điều chế tần số

I

IF Intermediate Frequency Tần số trung tần

LLPF Low Pass Filter Bộ lọc thông thấp

MM-PSK Mary Phase Shift Keying Điều chế pha M mức

M-QAM Mary Quatermary Amplitude

Modulation

Điều chế biên độ vuông góc M mức

PPAM Pulse Amplitude Modulation Điều chế biên độ xung

PCM Pulse Code Modulation Điều chế xung mã

Q

QC Quality Control Kiểm soát chất lượng

QPSK Quatermary PSK Điều chế pha vương góc

R

RF Radio Frequency Tần số vô tuyến

RD Receiver Data Máy thu dữ liệu

S

SD Service Demultiplexing Tách tín hiệu nghiệp vụ

SBSW Stand by Switching Chuyển mạch dự phòng

MỤC LỤC

Trang

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG VI BA SỐ

1 Sơ lược về quá trình phát triển của Vi ba số

2 2 1.1 Hệ thống Vi ba số

1.2.1 Đặc điểm

2 2 1.2.2 Mô hình hệ thống Vi ba số 3

1.2.3 Các mạng vi ba số 5

1.2.4 Phân loại 7

1.2.5 Một số ưu điểm của hệ thống vi ba số 7

1.2.6 Một số nhược điểm của hệ thống vi ba số 8

1.2.7 Các mã truyền dẫn 8

1.2 Kết luận chương 11

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ VỀ SÓNG VÔ TUYẾNTHIẾT BỊ VI BA SỐ -THU PHÁT TÍN HIỆU VI BA 2.1 Khái niệm về sóng vô tuyến

12 12 2.1.1 Sóng bề mặt 13

2.1.2 Sóng không gian 13

2.1.3 Sóng trời (Phản xạ từ tầng điện ly) 14

2.1.4 Phân loại tần số vô tuyến 14

2.2 Các nhân tố ảnh hưởng đến sự truyền lan sóng vô tuyến

2.2.1 Pha đinh

16 16 2.2.2 Suy hao khi truyền lan trong không gian tự do 24

2.2.3 Suy hao do mưa 24

2.2.4 Sự can nhiễu của sóng vô tuyến 25

2.3 Các chỉ tiêu kỹ thuật của Vi ba số

2.3.1 Phân bố luồng cao tần

25 25

2.3.2 Công suất phát 26

2.3.3 Độ nhạy máy thu (ngưỡng thu) 26

2.3.4 Tỷ lệ lỗi BER 26

2.3.5 Phương thức điều chế 26

2.3.6 Trở kháng vào của máy thu và trở kháng ra của máy phát 27

2.3.7 Tốc độ ở băng tần gốc 27

2.3.8 Kênh nghiệp vụ 27

2.3.9 Kênh giám sát và điều khiển từ xa 27

2.4 Thiết bị Vi ba số - Thu phát tín hiệu vi ba

2.4.1 Thiết bị vi ba số

28 28 2.4.2 Thu phát tín hiệu vi ba số

29 2.5 Thiết bị anten 34

2.5.1 Anten 34

2.5.2 Biểu đồ bức xạ 36

2.6 Điều chế và giải điều chế số

2.6.1 Điều chế số

37 37 2.6.2 Giải điều chế số 38

2.6.3 Các phương thức điều chế và giải điều chế 38

2.6.4 Giảm độ rộng băng tần truyền bằng phương pháp điều chế nhiều mức 48

2.7 Kết luận chương 49

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ &TÍNH TOÁN TUYẾN VI BA SỐ TP THANH HOÁ - HUYỆN HÀ TRUNG 3.1 Các quy định chung về việc thiết kế tuyến

50 50 3.2 Nội dung thiết kế 50

3.3 Kết luận chương 76

DANH MỤC BẢNG BIỂU, HÌNH VẼ

Trang

Bảng 1.1 Mã truyền dẫn dùng trong vi ba số 11

Bảng 2.1 Phân loại tần số 15

Bảng 2.2 Suy hao do mưa 25

Bảng 2.3 Độ lợi của anten 35

Bảng 2.4 Góc phát xạ theo đường kính anten 37

Bảng 3.1 Độ lồi của mặt đất tại các vị trí trên đường truyền 58

Bảng 3.2 Bán kính Fresnel thứ nhất tại các vị trí trên đường truyền 60

Hình 1.1 Mô hình hệ thống Vi ba số 4

Hình 1.2 Sơ đồ thiết bị thu phát vi ba số 5

Hình 1.3 Mô hình hệ thống vi ba số điểm nối điểm 6

Hình 1.4 Mô hình của hệ thống vi ba số điểm nối điểm tiêu biểu 7

Hình 1.5 Dạng sóng HDB3 10

Hình 2.1 Các phương thức truyền sóng vô tuyến 12

Hình 2.2 Các phương thức truyền sóng vô tuyến 13

Hình 2.3 Phân tập không gian và tần số sử dụng của ba anten 19

Hình 2.4 Phân tập theo không gian và tần số sử dụng 3 anten 20

Hình 2.5 Nâng cao độ an toàn cho tuyến bằng kênh dự phòng 21

Hình 2.6 Phần phát và phần thu của hệ thống dự phòng nóng theo cấu hình (1+1) 21

Hình 2.7 Phần phát của hệ thống vi ba số có kênh X dự phòng 22

Hình 2.8 Phần thu của hệ thống vi ba số có kênh X dự phòng 23

Hình 2.9 Sơ đồ khối một trạm đầu cuối 28

Hình 2.10 Sơ đồ khối cơ bản tuyến phát vi ba số 28

Hình 2.11 Sơ đồ khối cơ bản tuyến thu vi ba số 29

Hình 2.12 Bán kính miền Fresnel thứ nhất 31

Hình 2.13 Mặt cắt ngang đường truyền và miền Fresnel thứ nhất 32

Hình 2.14 Cấu hình một tuyến vi ba 32

Hình 2.15 Phương án bố trí hai tần số 33

Hình 2.16 Phương án bố trí bốn tần số 33

Hình 2.17 Sơ đồ điều chế và giải điều chế số 38

Hình 2.18 Tín hiệu 2-PSK……… 40

Hình 2.19 Biểu đồ vec tơ 2-PSK 40

Hình 2.20 Sơ đồ nguyên lý giải điều chế tín hiệu 2-PSK 43

Hình 2.21 Sơ đồ điều chế pha 8 trạng thái 8-PSK 44

Hình 2.22 Biểu đồ vec tơ 8-PSK 45

Hình 2.23 Sơ đồ điều chế tín hiệu M-QAM 47

Hình 2.24 Biểu đồ không gian tín hiệu 16-QAM 47

Hình 2.25 Sơ đồ nguyên lí giải điều chế tín hiệu M-QAM 48

Hình 3.1 Bản đồ tuyến vi ba số 54

Hình 3.2 Bản đồ địa hình giữa hai trạm 55

Hình 3.3 Điểm vật chắn hình nêm cao nhất trên đường truyền 56

Hình 3.4 Mặt cắt dường truyền giữa hai trạm 57

Hình 3.5 Lắp đặt trên giá đỡ 71

LỜI NÓI ĐẦU

Cùng với sự phát triển xã hội của nhân loại thì nhu cầu trao đổi thôngtin giữa mỗi người, mỗi vùng, mỗi quốc gia trên thế giới là một nhu cầu vôcùng cấp bách và cần thiết Vì vậy đã có nhiều hệ thống thông tin liên lạc rađời, phát triển phục vụ con người như: Thông tin vệ tinh, thông tin quang haythông tin vi ba số….Trong đó việc truyền dẫn bằng hệ thống thông tinh vi ba

số đóng một vai trò quan trọng trong thông tin liên lạc

Việc thiết kế một tuyến Vi ba số thực tế là một việc làm không đơngiản vì hệ thống thông tin vi ba số chịu nhiều ảnh hưởng của môi trường, điềunày đòi hỏi phải có một độ chính xác cao trong quá trình thiết kế

Là một sinh viên, việc thiết kế một tuyến truyền vi ba số sẽ giúp cho

em có thêm các kỹ năng về tư duy và kỹ năng thực tế, từ đó giúp chúng em cóthể củng cố và mở rộng kiến thức chuyên ngành, đặc biệt là khả năng tínhtoán, phân tích và xử lý số liệu phù hợp với thực tế

Trong phạm vi bài thiết kế này em đã chọn thiết kế một tuyến vi ba số

từ thành phố Thanh Hoá đến huyện Hà Trung

Trong qua trình thiết kế gắp nhiều khó khăn do nguồn tài liệu không đủcùng với kiến thức thực tế thiết kế tuyến vi ba còn hạn hẹp, nhưng dưới sựgúp đỡ của quý thầy cô và các bạn đặc biệt là sự sự hướng dẫn tận tình củathầy Nguyễn Phúc Ngọc đã giúp em hoàn thành đồ án Do thời gian ngắn tìmhiểu và thiết kế tuyến còn chưa tối ưu mong thầy cô và các bạn góp ý để đồ

án được hoàn chỉnh và tối ưu hơn

Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn Quí Thầy, Cô và sự hướng dẫn

nhiệt tình của Thầy Nguyễn Phúc Ngọc, cùng tất cả các bạn đã giúp em hoàn

thành đồ án này

Vinh, tháng 5 năm 2011

Nguyễn Đức Lương

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG VI BA SỐ

1.1 Sơ lược về quá trình phát triển của Vi ba số

Thông tin sóng cực ngắn giữa hai điểm bắt đầu xuất hiện từ những năm

30 của thế kỉ trước nhưng lúc bấy giờ do khó khăn về mặt kĩ thuật nên chỉ làmviệc ở giải sóng mét do đó ưu điểm của loại thông tin này chưa được phát huy

Năm 1935 đường thông tin vô tuyến tiếp sức đầu tiên được thành lập ởNewyook và Philadelphi chuyển tiếp qua 6 địa điểm và truyền được năm kênhthoại Và thông tin vô tuyến tiếp sức bùng nổ sau chiến tranh thế giới lần thứhai, đây là nền tảng cho hệ thống thông tin Vi ba sau này Hệ thống thông tin

Vi ba bắt đầu hình thành đầu những năm 50 và phát triển mạnh mẽ cùng với

sự phát triển của kĩ thuật viễn thông

Hệ thống Vi ba số có thể được sử dụng làm các tuyến truyền dẫn sau:

 Tuyến truyền dẫn nối từ tổng đài chính tới các tổng đài vệ tinh địaphương

 Các đường trung kế số nối giữa các tổng đài số

 Các bộ tập trung thuê bao vô tuyến

 Các đường truyền dẫn trong các hệ thống thông tin di động để kếtnối máy di động với mạng viễn thông

Hệ thống thông tin viba số được sử dụng trong các đường truyền dẫnkhác nhau của mạng thông tin số.Hệ thống thông tin vi ba ngày càng khẳng

định được tầm quan trọng trong các lĩnh vực truyền tin trong thông tin diđộng và trong các lĩnh vực truyền thông số khác…

1.2.2 Mô hình hệ thống Vi ba số

Một hệ thống Vi ba số bao gồm các khối xử lý tín hiệu Các khối nàyđược phân loại như sau:

 Biến đổi tớn hiệu tương tự thành tớn hiệu số

 Tập hợp các tớn hiệu số từ các nguồn khác nhau thành tớn hiệu băng gốc

 Xử lý tín hiệu băng gốc để truyền trên kênh thông tin

 Truyền tín hiệu băng gốc trên kênh thông tin

 Thu tín hiệu băng gốc từ kênh thông tin

 Xử lý tín hiệu băng gốc thu được để phần thành các nguồn khácnhau tương ứng

 Biến đổi tớn hiệu số thành tín hiệu tương tự tương ứng

Biến đổi ADC và DAC có thể được thực hiện bằng một trong cácphương án sau đây: Điều chế và giải điều chế xung mã (PCM); xung mãLogarit (Log(PCM)); xung mã vi sai (DPCM) xung mã vi sai tự thích nghi(ADPCM); Điều chế và giải điều chế delta (DM); Delta tự thích nghi (ADM).

Tập hợp các tín hiệu từ nguồn số khác nhau thành các tín hiệu bănggốc và phân chia tín hiệu số từ tín hiệu băng gốc được thực hiện nhờ quá trìnhghép – tách Hệ thống ghép tách có hai dạng chủ yếu là: Theo thời gian TDM

Việc sử lý tín hiệu băng gốc thành dạng sóng vô tuyến thích hợp hợp đểtruyền trên kênh thông tin phụ thuộc vào môi trường truyền dẫn và mỗi môitrường truyền dẫn có đặc tính và hạn chế riêng Việc xác định sơ đồ điều chế

và giải điều chế thích hợp yêu cầu độ nhạy của thiết bị tương ứng với tỉ lệ lỗiBER cho trước ở tốc độ truyền dẫn nhất định, phụ thuộc vào độ phức tạp cũngnhư giá thành thiết bị

1.2.3 Các mạng vi ba số

Các trạm Vi ba số thường được nối cùng với các trạm chuyển mạchnhư là một bộ phận của mạng trung kế quốc gia hoặc trung kế riêng, hoặc lànối các tuyến nhánh xuất phát từ trung tâm thu thập thông tin khác nhau đếntrạm chính (Ứng dụng trong các trung tâm chuyển mạch hoặc tổ chức mạngInternet)

a)Vi ba số điểm nối điểm

Mạng Vi ba số điểm nối điểm đang được sử dụng phổ biến Trong cácmạng đường dài thường sử dụng cáp sợi quang các mạng quy mô nhỏ hơnnhư tỉnh đến các huyện hoặc đến các ngành kinh tế khác người ta thường sửdụng cấu hình Vi ba số điểm nối điểm dung lượng trung bình hoặc cao nhằm

Giao tiếp

nhánh

Điều chế

Chuyển đổi tần số Xử

Lý Tín hiệu

Bộ lọc nhánh

Khuếch đại công suất

Kênh

nghiệp

vụ

Giải điều chế

Chuyển đổi tần số

Khuếch đại

âm thấp

động nội

Xử lí tương tự

L O

L O

Hình 1.2 Sơ đồ thiết bị thu phát vi ba số

thoả mãn nhu cầu của các thông tin và đặc biệt là dịch vụ truyền số liệu.Ngoài ra trong một số trường hợp vi ba dung lượng thấp là giải pháp hấp dẫn

để cung cấp trung kế cho các mạng nội hạt, mạng thông tin di động

Hình 1.3 Mô hình hệ thống vi ba số điểm nối điểm

b)Vi ba số điểm nối nhiều điểm

Mạng Vi ba số này ngày càng phổ biến, nó bao gồm một trạm trungtâm phát thông tin trên một anten đẳng hướng phục vụ cho một số trạm ngoại

vi quanh nó Khi các trạm này nằm trong phạm vi truyền dẫn cho phép thìkhông cần dùng đến các trạm lặp, khi khoảng cách xa hơn thì sẽ sử dụng cáctrạm lặp để đưa tín hiệu đến các trạm ngoại vi Từ đây thông tin sẽ đượctruyền đi tới các thuê bao Thiết bị ngoại vi trạm vi ba có thể dặt ngoài trời,trên cột trong nhà hay rất nhiều nơi khác nhau, mỗi trạm bị ngoại vi có thể lắpđặt thiết bị cho nhiều trung kế Nếu mật độ cao có thể bổ sung thêm thiết bị;được thiết kế để làm việc với băng tần 1,5GHz -> 1,8 và 2,4 GHz sử dụngsóng mang cho hệ thống hoàn chỉnh

Hiện nay các hệ thống điểm nối đến đa điểm 19GHz dó được chế tạo

và lắp đặt ở châu Âu để cung cấp các dịch vụ số liệu (Kbit/s) Internet trongmạng nội hạt khoảng cách 20Km Trạm trung tâm phát tốc độ bit 8,2Mb/s vàmỗi trạm sử dụng kĩ thuật TDMA

1.2.4 Phân loại

- Phụ thuộc vào tốc độ bit của tín hiệu PCM cần truyền, các thiết bị vi

ba phải được thiết kế, cấu tạo phự hợp để có khả năng truyền dẫn các tín hiệu

đó Có thể chia thành các mạng vi ba như sau:

- Vi ba số băng hẹp (tốc độ thấp): Được dùng để truyền tín hiệu có tốc

dộ 2Mbit/s, 4Mbit/s và 8Mbit/s, tương ứng với dung lượng kênh thoại là 30kênh, 60 kênh và 120 kênh Tần số sóng vô tuyến (0,4 – 1,5)GHz

- Vi ba số băng trung bình (Tốc độ trung bình): Được dựng để truyềncác tín hiệu có tốc độ trung bình cỡ từ (8 – 34)Mbit/s, tương ứng với dung

Trung

kế Nội hạt

TX/RX

Trạm trung tâm

Trạm ngoại vi

3

Trạm ngoại vi 1

Trạm ngoại vi 2

RX/TX

MUX/

DEMU X

RX/TX

MUX/

DEMU X

Hình 1.4 Mô hình của hệ thống vi ba số điểm nối điểm tiêu biểu.

Sóng vi ba

Sóng vi ba

lượng kênh thoại là 120 kênh đen 480 kênh Tần số sóng vô tuyến (2 –5)GHz.

- Vi ba số băng rộng (Tốc độ cao): được dùng cho truyền các tín hiệu

có tốc độ từ (34 – 140)Mbit/s, tương ứng với dung lượng kênh thoại là 480đến 1920 kênh Tần số sóng vô tuyến 4,6,8,12GHz

1.2.5 Một số ưu điểm của hệ thống vi ba số

1 Nhờ các phương thức mã hoá và ghép kênh theo thời gian dùng các

vi mạch tích hợp cỡ lớn nên thông tin xuất phát từ các nguồn khác nhau nhưđiện thoại, máy tính, facsimile, telex, video được tổng hợp thành luồng bit

số liệu tốc độ cao để truyền trên cùng một sóng mang vô tuyến

2 Nhờ sử dụng các bộ lặp tái sinh luồng số liệu nên tránh được nhiễutích luỹ trong hệ thống số Việc tái sinh này có thể được tiến hành ở tốc độ bitcao nhất của băng tần gốc mà không cần đưa xuống tốc độ bit ban đầu

3 Nhờ có tính chống nhiễu tốt, các hệ thống vi ba số có thể hoạt độngtốt với tỉ số sóng mang/nhiễu (C/N)>15dB Trong khi đó hệ thống vi ba tương

tự yêu cầu (C/N) lớn hơn nhiều (>30dB, theo khuyến nghị của CCIR) Điềunày cho phép sử dụng lại tần số đó bằng phương pháp phân cực trực giao,tăng phổ hiệu dụng và dung lượng kênh

4 Cùng một dung lượng truyền dẫn, công suất phát cần thiết nhỏ hơn

so với hệ thống tương tự làm giảm chi phí thiết bị, tăng độ tin cậy, tiết kiệmnguồn Ngoài ra, công suất phát nhỏ ít gây nhiễu cho các hệ thống khác

1.2.6 Một số nhược điểm của hệ thống vi ba số

1 Khi áp dụng hệ thống truyền dẫn số, phổ tần tín hiệu thoại rộng hơn

3 Hệ thống này dễ bị ảnh hưởng của méo phi tuyến do các đặc tính bãohoà, do các linh kiện bán dẫn gây nên, đặc tính này không xảy ra cho hệ thốngtương tự FM

Các vấn đề trên đã được khắc phục nhờ áp dụng các tiến bộ kỹ thuậtmới như điều chế số nhiều mức, dùng thiết bị dự phòng (1+n) và sử dụng cácmạch bảo vệ

1.2.7 Các mã truyền dẫn

Nếu cùng các số liệu được truyền đi liên tục, lỗi có thể phát sinh khinhận chúng Vì thế việc phục hồi số liệu cực kỳ khó khăn Do đó, các tín hiệunhị phân từ thiết bị ghép kênh được biến đổi thành các mã truyền dẫn để giảmlỗi tín hiệu trong quá trình truyền

Để đạt được điều đó, các mã truyền dẫn phải thoả mãn các yêu cầu sau:+ Phải phối hợp đặc tính phổ của tín hiệu với đặc tính của kênh truyền.+ Đảm bảo các dãy bit phải độc lập thống kê với nhau để giảm lượngtrượt, giảm sự phụ thuộc mẫu do các mẫu lặp gây ra

+ Dễ dàng tách được xung đồng hồ và tái sinh tín hiệu

+ Đảm bảo độ dư cần thiết để giám sát lỗi truyền dẫn và phát hiệnđược sự cố của thiết bị

+ Phải duy trì độ dư thừa thông tin ở mức thấp có thể được để giảm tốc

độ bít và giảm độ rộng băng tần tín hiệu

+ Giảm thành phần một chiều của tín hiệu đến mức bằng 0

+ Giảm các thành phần tần số thấp để giảm xuyên âm và kích thướccủa bộ phận và các linh kiện trong mạch Tín hiệu nhị phân đơn cực có thànhphần một chiều, có chứa năng lượng lớn trong trong phổ tần thấp vì vậykhông thích hợp cho việc truyền dẫn Trong thực tế người ta thường sử dụngcác mã lưỡng cực chẳng hạn như mã truyền dẫn HDB3 (mã nhị phân mật độcao có cực đại 3 số 0 liên tiếp), CMI

 Các mã đường truyền

Trong hệ thống truyền dẫn thông tin Vi ba thường sử dụng các loại mãHDB3, CMI, và do vậy ta chỉ xem xét 2 loại mã này.

 Mã HDBN (High Density Binary with maximum of 3 consecutive Zeros)

Mã HDBN là mã lưỡng cực mật độ cao có cực đại N số 0, đây là loại

mã cải tiến của mã AMI thực hiện việc thay thế N+1 số 0 liên tiếp bằng N+1xung nhịp chứa xung phạm luật V và xung phạm luật này sẽ ở tại bit thứ N+1của các mã số 0 liên tục

Với loại mã HDBN này thì dạng HDB3 thường được sử dụng trong hệthống truyền đẫn thông tin vi ba số

 Mã HDB3

Mã HDB3 là mã lưỡng cực mật độ cao có cực đại là 3 số 0 liên tiếp.Quy tắc mã hoá:

+Mức logic 1 được mã hoá theo mức lưỡng cực

+Mức logic 0 được mã hoá theo trạng thái 0 thông thường

+Đối với dãy 4 số 0 liên tiếp thì được mã hoá theo một trong 2 trườnghợp sau: OOOV hoặc BOOV sao cho số bit B giữa 2 bit V là lẻ

Hình 1.5 Dạng sóng HDB3

Mã này khá thông dụng và ITU-T khuyến nghị sử dụng ở tốc độ bit2,048Mbps; 8,448Mbps; 34,368Mbps theo tiêu chuẩn châu Âu (khuyến nghịG-703)

 Mã CMI (Code Mark Inversion)

t t

Mã CMI là mã đảo dấu mã, đây chính là loại NRZ 2 mức.

Quy tắc mã hoá:

+Mức logic 0 được mã hoá thành các sóng vuông dương – âm hoặc âm– dương nhưng mỗi mức chỉ chiếm 1 khoảng thời gian T/2

+Mức logic 1 được mã hoá thành các sóng vuông dương – dương hoặc

âm – âm nhưng mỗi mức chỉ chiếm 1 khoảng thời gian T theo luật luân phiên

Mã CMI được ITU-T khuyến nghị sử dụng ở tốc độ bit 140Mbps theotiêu chuẩn châu Âu (khuyến nghị G-703)

Ngoài ra, còn nhiều mã khác như: mã Wal1, mã Wal2, mã Manchester,

mã chuỗi, mã 5B6B, tuy nhiên chúng không được sử dụng thông dụng

Theo khuyến nghị G703 về các giao tiếp của CCITT cho chi tiết trởkháng, loại đôi dây dẫn mức tín hiệu dạng khung, tải khung phân bố cũng như

mã truyền dẫn ở những tốc độ bit khác nhau dùng cho hệ Châu Âu

số sao đạt được hiệu quả truyền tin cao nhất Ta còn nhận biết được các loại

hệ thống vi ba số và hiểu thêm về các mã truyền dẫn dùng trong các hệ thốngthông tin nói chung và hệ thống vi ba nói riêng

CHƯƠNG 2

CƠ SỞ LÝ THUYẾT VI BA SỐ

2.1 Khái niệm về sóng vô tuyến

 Sóng vô tuyến là sóng điện từ có tần số từ 30KHz đến 300GHz vàđược chia ra các băng tần LF, HF, UHF, VHF và băng tần dùng cho thông tin

vệ tinh Có hai loại sóng vô tuyến là sóng dọc và sóng ngang Sóng dọc làsóng lan truyền theo phương chuyển động của nó (sóng âm thanh là sóng dọc)còn sóng ngang là sóng điện từ có véc tơ cương độ điện trường và véc tơcường độ từ trường vuông góc với nhau và vuông góc với phương truyềnsóng

 Sóng vô tuyến có thể lan truyền từ anten phát đến anten thu theo haiđường chính là: Sóng bề mặt và sóng không gian

Sóng trời (tầng điện ly)

Sóng bề mặt

Sóng truyền trực tiếp Sóng phản xạ từ mặt đất Sóng phản xạ từ tầng đối lưu

Sóng đất

Sóng không gian

Hình 2.1 Các phương thức truyền sóng vô tuyến

2.1.1 Sóng bề mặt

Khi sóng lan truyền doc theo bề mặt của trái đất thì năng lượng truyềndẫn bị tiêu hao Mức độ tiêu hao phụ thuộc vào hằng số điện dẫn và điện môicủa môi hiệu dụng của đất Tương tự khi sóng vô tuyến đi dọc theo đườngdây Khi tần số sóng trên 30KHz đất có tác dụng như dây dẫn kém gây tiêuhao lớn Vì vậy trong thực tế khi truyền sóng mặt đất người ta có thể chọnsóng ở tần số thấp

2.1.2 Sóng không gian.

Đây là loại sóng quan trọng trong thông tin Năng lượng truyền củasóng trong không gian từ anten phát tới anten thu theo ba đường truyền tươngứng với sóng trực tiếp, sóng phản xạ từ mặt đất và sóng phản xạ từ tầng đốilưu

 Sóng trực tiếp

Sóng bề mặt

Sóng trời (tầng điện ly)

Sóng phản xạ

từ mặt đất

Sóng trực tiếp Tầng đối lưu

Trái đất

Hình 2.2 Các phương thức truyền sóng vô tuyến

Là sóng phản xạ trực tiếp từ anten phát tới anten thu không bị phản xạtrên đường truyền Trong điều kiện bình thường có biên độ lớn nhất so vớicác sóng khác đến máy thu.

 Sóng phản xạ từ mặt đất

Sóng này đến anten thu sau khi phản xạ một vài lần từ mặt đất hoặc cácvật thể xung quanh Sóng phản xạ tới máy thu có biên độ và pha khác vớibiên độ và pha của sóng trực tiếp, làm tín hiệu mất ổn định

Khi khoảng cách đường truyền của tia phản xạ và tia trực tiếp bằng số

lẻ lần bước sóng thì tại anten thu sóng phản xạ lệch pha 1800 và làm suy giảmtín hiệu sóng trực tiếp, đến một mức độ nào đó phụ thuộc vào biên độ củasóng phản xạ

 Sóng phản xạ từ tầng đối lưu

Do thay đổi chỉ số khúc xạ của không khí theo độ cao so với mặt đất,nên sóng có thể bj phản xạ, tuỳ theo góc sóng tới có thể xảy ra phản xạ toànphần từ tầng đối lưu Trong trường hợp này xuất hiện một biên giới tác dụnggiống như một bề mặt phản xạ, đưa sóng trở lại mặt đất Một số tia này sẽ tớianten thu, có thể làm suy giảm sóng trực tiếp do sự thay đổi pha và biên độgây ra Sóng truyền theo tầng đối lưu có thể lan rộng tới hơn 15km

2.1.3 Sóng trời ( Phản xạ từ tầng điện ly)

o Sóng vô tuyến được phóng lên tầng điện ly quay trở về trái đất nhờhiện tượng khúc xạ, thực hiện liên lạc giữa các địa điểm khác nhau trên mặtđất Không khí bị ion hoá chứa các điện tử tự do, có thể di chuyển khi có mặtcủa sóng vô tuyến (điện từ trường) Quá trình tương tác này rất phức tạp,nhưng hiệu ứng chủ yếu là sự giảm hằng số điện môi làm cho sóng vô tuyến

bị uốn cong về trái đất Tần số càng cao thì cần nhiều quá trình ion hoá để tạo

ra sự khúc xạ Nếu không bị khúc xạ đủ mạnh thì nó có thể bị hấp thụ hoặcxuyên qua bầu khí quyển vào không gian

o Một điểm hạn chế trong việc truyền sóng nhờ tầng điện ly là sóng vôtuyến trong dải VHF và cao hơn (f>30MHz) không quay vê trái đất khi đượcphóng lên tầng điện ly

2.1.4 Phân loại tần số vô tuyến

Tần số vô tuyến được phân loại như bảng sau

- Sóng mặt đất

- Lan truyền cự ly xa

- Mức tạp nhiễu khíquyển lớn

Ứng dụng nhiềucho thông tin dướinước

30300KHz

(km)

Tần số thấp(LF)

Tương tự như VLFnhưng bị hấp thụ vàoban ngày

Vô tuyến hằng hải

3003000K

Hz

(Trăm mét)

Tần số trungbình(MF)

-Sóng mặt đất và sóngtrời ban đêm

-Suy hao hấp thụ banđêm cao hơn ban ngày

Vô tuyến và định

vị hằng hải, các tần

số cho cứu hộ vàkênh quảng bá AM330MHz

(Chục mét)

Tần số cao(HF)

-Phản xạ tầng điện lythay đổi theo ngày, mùa,tần số

Vô tuyến nghiệpdư; phát sóng quốctế; thông tin quânsự; hằng hải đườngdài

30300MH

z

(mét)

Tần số rấtcao

(VHF)

Lan truyền trong tầmnhìn thẳng(LoS)

Truyền hinh VHF,phát sóng FM,thông tin đạo hàng

Am, thông tin viba

0.33GHz

(dm)

Tần số cựccao

Lan truyền theo tầmnhìn thẳng

Truyền hinh UHF,radar, thông tin vi

(ultra high frequency-UHF)

ba

330Gz

(cm)

Tần số siêucao

(superhigh frequency-SHF)

Lan truyền Los, suyhao nhanh theo lượngmưa, suy hao khí quyền

do ô xi và hơi nước,hấp thụ hơi nước cao ở22GHz

Thông tin vi ba,thông tin vệ tinh

30300GHz

(mm)

Tần số siêusiêu cao(Extremely High

Frequency EHF)

LoS, hấp thụ hơi nướctại 183GHz và hấp thụ

ô xi tại 60 và 119GHz

Radar, vệ tinh thửnghiệm

103-107GHz Hồng ngoại

ánh sángnhìn thấyđược và cựctím

LoS Thông tinh quang

Thông tin siêu cao tần làm việc ở dải sóng cực ngắn dùng để truyền tínhiệu có dải rộng Về lý thuyết giải sóng dùng cho các hệ thống vi ba là từ60MHz cho tới 60/80GHz Rong thực tế đối vứi các hệ thống vi ba ở dạngthương phẩm thường làm việc ở dải sóng từ 60MHz dến 20GHz, các hệ thôngcông tác với dải tần số cao hơn (60/80GHz) hiện vẫn đang còn thử nghiệm

2.2 Các nhân tố ảnh hưởng đến sự truyền lan sóng vô tuyến

2.2.1 Pha đinh

- Pha đinh là sự biến đổi cường độ tín hiệu sóng mang cao tần tại antenthu do có sự thay đổi không đồng đều về chỉ số khúc xạcủa khí quyển, các

phản xạ của mặt đất và nước trên đường truyền sóng vô tuyến đi qua Sự biếnđổi này là yếu tố xấu đối với hệ thống thông tin vi ba.

- Pha đinh phẳng: Làm thay đổi đều tín hiệu sóng mang trong một giảitần số ( thay đổi là giống nhau đối với các tần số trong giải)

- Pha đinh lựa chọn tần số: làm thay đổi đều tín hiệu sóng mang vớimức thay đổi phụ thuộc vào tần số, pha đinh này ảnh hưởng lớn đến tuyến vi

ba có dung lương cao

- Hai loại pha đinh này có thể xuất hiện độc lập hoặc đồng thời vì vậydẫn đến làm gián đoạn thông tin Sự thay đổi tín hiệu tại anten thu do phản xạnhiều tia gọi là pha đinh nhiều tia

- Đối với những tuyến dài và tần số thấp ảnh hưởng của pha đinh là chủyếu

1 Pha đinh phản xạ đất

Nếu đường truyền vô tuyến đi qua mặt đất hoặc mặt nước có độ phản

xạ cao thì pha đinh do phản xạ mặt đất là pha đinh chủ yếu so với pha đinh dophản xạ từ tầng đối lưu Đặc biệt với các đường truyền ngắn thì phản xạ mặtđất làm cho các tín hiệu thu thăng giáng ngẫu nhiên do các điều kiện khítượng gây ra làm biến đổi các tham số truyền dẫn

Nếu đường truyền vô tuyến đi qua các vùng như biển, hồ, các vùngbằng phẳng và ẩm ướt, đầm lầy, thì các mức tín hiệu phản xạ nhỏ hơn 10dB

so với mức tín hiệu của đường truyền trực tiếp Nếu trong trường hợp tuyến

vô tuyến đi qua địa hình có sương mù bao phủ có thể có sự phản xạ toànphần

2 Các kỹ thuật giảm ảnh hưởng của pha đinh nhiều tia

Các kỹ thuật được sử dụng để giảm các ảnh hưởng của pha dinh phẳng

và pha đinh lựa chọn tần số nhiều tia là dùng phân tập không gian và phân tậptần số để nâng cao chất lượng của tín hiệu thu

Phân tập theo không gian cùng với các anten đặt cách nhau theo chiềudọc kết hợp các bộ khữ giao thoa phân cực giao nhau Hiệu quả của kỹ thuật

này đảm bảo không làm gián đoạn thông tin, thường được biểu thị bằng một

hệ số nâng cao Nhờ áp dụng kỹ thuật phân tập không gian và phân tập tần sốthời gian gián đoạn thông tin giảm nhỏ so với thời gian yêu cầu để hệ thốngđạt được chỉ tiêu chất lượng đề ra

a) Phân tập theo không gian

Định nghĩa: Phân tập theo không gian là kỹ thuật thu hoặc phát một tín

hiệu trên 2 anten (hoặc nhiều hơn 2 anten) với cùng một tần số vô tuyến f

Khoảng cách các anten của máy phát và máy thu được chọn sao chocác tín hiệu riêng biệt được thu không tương quan nhau tương ứng với hệ sốtương quan bằng “0” Trong thực tế không bao giờ đạt được giá trị bằng “0”này Trong hệ thống thông tin tầm nhìn thẳng người ta đưa ra một công thứcbán kinh nghiệm biểu thị hệ số tương quan không gian theo khoảng cách trụcđứng:

s = exp -0,0021sf(0,4d)1/2 (2.1)

Với s: khoảng cách giữa 2 tâm của an ten [m]

f: Tần số sóng vô tuyến [GHz]

d: khoảng cách truyền dẫn [km]

Trong biểu thức này, ta bỏ qua sóng phản xạ đất

Theo khuyến nghị 376-4 của CCIR, người ta chọn khoảng cách giữacác an ten sao cho hệ số tương quan không gian không vượt quá 0,6 Do đó cóthể sử dụng hệ số nầy để làm ngưỡng cho việc sử dụng phân tập

Khả năng cải thiện tín hiệu thu do sử dụng một cặp anten được xác địnhbằng độ lợi phân tập Ios

) 40 / d (

10 a 4

f 9

s 100

Fm 4 2 r

Trong đó s: khoảng cách giữa 2 tâm của 2 anten [m]

f: Tần số sóng mang vô tuyến [GHz]

ar: Hệ số khuếch đại điện áp tương đối của anten phân tập

so với anten chính: ar = 10[(Ad-Am)/20]

Ad: là hệ số khuếch đại công suất anten phân tập [dB]

Am: là hệ số khuếch đại công suất anten chính [dB]

d: độ dài của tuyến truyền dẫn [Km]

Fm: độ dự trữ pha đinh phẳngBằng sự mô phỏng nhiều lần tìm được vị trí tốt nhất cho hai anten, khikhông thể tính được vị trí, thì khoảng cách hai anten phải lớn hơn 150.Thông thường công thức trên tính gần đúng cho một tuyến có chiều dài (20

 70)Km và tần số (211)GHz

Hình 2.3 Phân tập không gian và tần số sử dụng của ba anten

b) Phân tập theo tần số

Định nghĩa: phân tập theo tần số là kỹ thuật thu hoặc phát một tín hiệu

trên hai kênh (hoặc nhiều hơn hai kênh) tần số sóng vô tuyến

Hệ số cải thiện phân tập tần số có thể tính:

Iof = 0,8(1/fd)(f/f) 10FM/10 (2.3)Trong đó: f : là tần số trung tâm của băng tần [GHz]

d: độ dài của đường truyền [km]

f/f: là khoảng cách tần số tương đối biểu thị bằng %

Fm: là độ dự trữ pha đinh [dB]

Phương trình trên đúng với các giá trị tham số sau:

2GHz< f <11GHz; 30km< d <70km; f/f  5%; Iof  5Mặc dù các hệ thống thông tin vô tuyến số phân tập theo tần số có thểcho các hệ số cải thiện tốt hơn nhưng việc sử dụng phổ tần không đạt hiệu quảcao

Ngoài ra để tăng hiệu quả chống pha đinh người ta sử dụng kết hợpphân tập không gian và tần số

Hình 2.4 Phân tập theo không gian và tần số sử dụng 3 anten

c) Chuyển mạch bảo vệ

Mục đích của chuyển mạch bảo vệ là để nâng cao độ khả dụng của hệthống bằng cách chuyển sang kênh dự phòng khi có hiện tượng sự cố thiết bịchính Ngoài ra cũng có thể đạt được lợi ích khác khi thiết bị bảo vệ chốnglại sự gián đoạn thông tin do pha dinh lựa chọn tần số gây ra bằng cáchchuyển sang hệ thống dự phòng (Nghĩa là kênh dự phòng được sử dụng khikênh chính bị sự cố hoặc bị gián đoạn thông tin do pha đinh)

Hình 2.5 Nâng cao độ an toàn cho tuyến bằng kênh dự phòng

Chất lượng và khả năng sẵn sàng của hệ thống vi ba số có thể nâng caonhờ sử dụng một hay 2 kênh dự phòng để thay thế có các kênh bị sự cố nhờthiết bị chuyển mạch tự động Thông thường khi số kênh truyền dẫn nhỏ hơnhoặc bằng 7 (n<= 7) thì dùng một kênh dự phòng, tương ứng với cấu hình(n+1) Trong thực tế dùng cấu hình (1+1) gồm một kênh truyền dẫn và mộtkênh dự phòng nóng HSB (Hot Standby), có thể hoạt động ở cao tần RF hoặctrung tần IF

Hình 2.6 Phần phát và phần thu của hệ thống dự phòng nóng theo cấu hình

Tx/Rx Kênhx

Tx/Rx Kênhx

Tx/Rx Kênhx

Tx/Rx Kênhx

Tx/Rx Kênh1

Tx/Rx Kênh1

Tx/Rx Kênh1

Chặng truyền dẫn

Chặng truyền dẫn

Thiết

Bị chuyển mạch

tự động

Phân đoạn chuyển mạch

Ghép và tách kênh

Bộ chia

Bộ song công

Chuyển mạch RF

Tải Tín hiệu

vào

Tín hiệu

ra

Chuyển mạch được thực hiện khi máy phát bị sự cố hoặc là khi có sựlựa chọn máy thu cho tín hiệu tốt nhất trong 2 máy đang hoạt động.

Bằng phương pháp phân tập theo không gian trong đó sử dụng mộtanten riêng rẽ cho máy thu dự phòng nóng, chúng ta sẽ có một tuyến thông tin

dự phòng nóng cho phép tăng đặc tính truyền dẫn của nó Trong hệ thốngchuyển mạch bảo vệ nhiều đường cũng có thể sử dụng phân tập không gian vàtần số để nâng cao đặc tính của hệ thống do điều kiện truyền lan xấu

Trong cấu hình tiếp theo, người ta kết hợp kỹ thuật phân tập theo tần số

và chuyển mạch bảo vệ theo cấu hình (1+1) hoặc (n+1) Kênh dự phòng pháttín hiệu trên một tần số sóng vô tuyến khác để tránh trường hợp thiết bị sự cố

và gián đoạn đường truyền xảy ra tại một trong những kênh chính

Hình 2.7 Phần phát của hệ thống vi ba số có kênh X đự phòng

Chuyển mạch logic được thực hiện tại phần phát khi có yêu cầuchuyển mạch theo kênh phục vụ đến từ thiết bị thu ở khoảng cách xa hoặctrong trường hợp mất nguồn phát Kiểu Logic này có thể được ứng dụng mở

rộng cho cấu hình n+1 Nó cho phép thực hiện chuyển mạch không sai số đốivới cả phần phát lẫn phần thu.

Giả sử bộ phận điều chế và phát của kênh 1 bị sự cố đột suất, chuyểnmạch logic sẽ tác động điều khiển tín hiệu từ băng thông cơ sở BB1 qua khốichuyển mạch vào bộ phận điều chế và phát của kênh X để phát đi trên tần sốsóng vô tuyến FXTX để đến máy thu, đồng thời tín hiệu từ băng thông cơ sở

BBX cũng được tách ra khỏi khối chuyển mạch, không được chuyển đi,nhường kênh dự phòng X cho kênh 1

Tại phần thu chuyển mạch logic sẽ thực hiện tương tự như phần phát đểthu tín hiệu của kênh 1 nhờ bộ thu và giải điều chế của kênh X như trên hình

vẽ Chuyển mạch logic được thực hiện tại máy thu dựa trên sự phân tích kếtquả của trường tín hiệu hoặc dựa vào tỉ lệ lỗi bit thu được

Hình 2.8 Phần thu của hệ thống vi ba số có kênh X dự phòng

2.2.2 Suy hao khi truyền lan trong không gian tự do

Khoảng không mà trong đó các sóng truyền lan bi suy hao được gọi làkhông gian tự do Mức suy hao của sóng vô tuyến được phát đi từ anten pháttới an ten thu trong không gian tự do tỷ lệ thuận với khoảng cách giữa haianten và tỷ lệ nghịch với độ dài bước sóng Suy hao này gọi là suy hao lantruyền trong không gian tự do, được tính như sau:

 

0

4 20lg( d)





Trong đó: d: Khoảng cách truyền dẫn

: Bước sóng của sóng vô tuyến

Công thức trên còn được biến đổi và viết dưới dang sau:

Trong đó:

 A0: Là tổn hao đường truyền của không gian tự do (dB)

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

 d : Là độ dài đường truyền (Km)

2.2.3 Suy hao do mưa

Trong thực tế ảnh hưởng do mưa là một trong những ảnh hưởng lantruyền chủ yếu đến các hệ thống thông tin vô tuyến tầm nhìn thẳng trên mặtđất làm việc ở dải tần GHz Do đó nó góp phần lớn quyết định đến sự tổn haotruyền dẫn từ đó quyết định khoảng cách trạm lặp cùng với toàn bộ giá thành

hệ thống vô tuyến chuyển tiếp Suy hao do mưa tăng khi tần số tăng Chẳnghạn, đối với các tuyến sử dụng tần số trên 35GHz thường suy hao do mưa lớn

do đó để đảm bảo chất lượng tuyến truyền dẫn thì các khoảng cách lặp thườngchọn dưới 20km

Đối với đường truyền ngắn tần số cao suy hao do mưa là chủ yếu

Dưới đây là kết quả suy hao do hơi nước – khí hậu theo tần số sóng vôtuyến của tuyến Alcatel

Bảng 2.2 Suy hao do mưa

Suy hao dB/km6GHz 10GHz 20GHz 40GHzMưa vừa 0,25mm/h ≈ 0 ≈ 0 0,013 0,07Mưa lớn 5mm/h 0,012 0,08 0,45 1,5

2.2.4 Sự can nhiễu của sóng vô tuyến

Thông thường nhiễu sảy ra khi có thành phần can nhiễu bên ngoài trộnlẫn vào sóng thông tin Sóng can nhiễu có thể trùng hoặc không trùng tần sốvới sóng thông tin Chẳng hạn hệ thống Vi ba số đang sử dụng bị ảnh hưởngbởi sự can nhiễu từ các hệ thống vi ba số lân cận nằm trong cùng khu vực, cótần số sóng vô tuyến trùng hoặc gần bằng tần số của hệ thống này, ngoài ra nócòn bị ảnh hưởng bởi các trạm mặt đất lân cận

2.3 Các chỉ tiêu kỹ thuật của Vi ba số

2.3.1 Phân bố luồng cao tần.

Tần số luồng cao tần ở đây là tần số thu phát của thiết bị vô tuyến việclựa chọn phương án phân bố tần số phụ thuộc vào :

- Phương thức điều chế số

- Cách sắp xếp các luồng cao tần

- Đặc tính của môi trường truyền sóng

Theo khuyến nghị của CCITT về viba số thì dải tần làm việc nên chọn

từ 2GHz đến 23GHz Nếu sóng mang giữa các luồng cao tần không đượcphân chia đúng thì có sự can nhiễu giữa chúng và tạp âm sẽ tăng lên Cácluồng lân cận nên cách nhau 29 đến 40 MHz và phân cực trực giao

2.3.2 Công suất phát

Công suất phát cũng giống như ở vi ba tương tự, phụ thuộc vào cự ly và

độ nhạy máy thu để đảm bảo tỉ số lỗi bit cho phép

Đơn vị công suất phát tính bằng dBm P0 = 1mw

10 log 1mWP

P

P log 10

10 0

TX 10 dBm

2.3.3 Độ nhạy máy thu ( ngưỡng thu)

Là mức tín hiệu cao tần tối thiểu đến ở đầu vào máy thu để nó hoạtđộng bình thường, nghĩa là thoả mãn tỉ số lỗi bit (BER) cho trước tương ứngvới tốc độ bít nhất định

Phương thức giải điều chế được chọn tương ứng với phương thức điềuchế thực hiện tại máy phát Thông thường, trong việc giải điều chế có 2phương pháp là tách sóng kết hợp (Coherent), hoặc tách sóng không kết hợp.Tách sóng kết hợp đòi hỏi máy thu sự khôi phục lại sóng mang đồng pha vớiđài phát nên cấu hình phức tạp nhưng chất lượng tín hiệu cao hơn so với táchsóng không kết hợp

2.3.6 Trở kháng vào của máy thu và trở kháng ra của máy phát.

Vấn đề phối hợp trở kháng đối với mạch cao tần rất quan trọng, các bộphận kết nối vào máy phát và máy thu phải phối hợp được trở kháng Nếuviệc phối hợp trở không tốt sẽ làm ảnh hưởng đến chất lượng tín hiệu, côngsuất phát hoặc thu không đạt cực đại, ngoài ra còn gây ra sóng phản xạ, gâymất cân bằng làm giảm độ nhạy máy thu Thông thường trở kháng ra của máyphát và trở kháng vào máy thu được chuẩn hoá là 50 do đó trở kháng vào racủa các bộ lọc, ống dẫn sóng, phi đơ phải là 50.

2.3.9 Kênh giám sát và điều khiển từ xa

Cũng có các chỉ tiêu như kênh nghiệp vụ (có thể được điều chế theophương thức ASK ,FSK) Người ta sử dụng kênh này để khai thác quản lý vàgiám sát thiết bị

2.4 Thiết bị Vi ba số - Thu phát tín hiệu vi ba

RF – Amplifier

IF – PreAmp

Regennerat or

đại công suất

Data

Lock

Thiết bị nghiệp vụ OSC

OSC

Hình 2.11 Sơ đồ khối cơ bản tuyến thu vi ba số

Một trạm đầu cuối bao gồm các thành phần: Phần xử lý tín hiệu bănggốc, phần vô tuyến, phần nghiệp vụ và phần hệ thống phi – đơ, anten

Ký hiệu:

SM ( Service Multiplexing) : Ghép tín hiệu nghiệp vụ

SD ( Service Demultiplexing) : Tách tín hiệu nghiệp vụ

TCC ( Tele-Contrl Comand) : Điều khiển từ xa trạm trung gian.SBSW ( Stand by Switching) : Chuyển mạch dự phòng

RF ( Radio Fequency) : Tần số vô tuyến

QC ( Quality Control) : Kiểm soát chất lượng

2.4.2 Thu phát tín hiệu vi ba số

a Truyền sóng.

Vi ba số hoạt động trên nguyên tắc truyề sóng vô tuyến tầm nhìn thẳngLOS (Line-Of-Singht).Tín hiệu vi ba số được truyền từ máy phát tới máy thubằng anten định hướng Tại máy phát tín hiệu sử lí biến đổi thành dạng phùhợp với kênh truyền và được điều chế gửi vào các sóng mang cao tần và đượckhuếch đại công suất để có công suất đủ lớn để đảm bảo truyền đi trong kênhtruyền (đối với hệ thống vi ba kênh truyền là không gian tự do) chịu sự tácđộng của nhiễu tạp âm cũng như các suy hao vô tuyến khác mà tín hiệu thu

Clock

Receiver

Regener -ator

Clock - Reg

Data

được tại máy thu công suất vẫn phải phù hợp trong khoảng độ lợi của máythu.

Do có sự phản xạ sóng từ mặt đất, từ các chướng ngại của địa hình, cácbất đồng của bầu kgí quyển doc hteo tuyến tín hiệu nhân được tại anten thugoòm nhiều thành phần truyền tới theo nhiều tia trong đó có cả tia sóng chínhLOS và nhiều tia phụ Sự lan truyền theo nhiều tia này gây ra hiện tượng phađing phẳng Tác động của pha đing phẳng này cùng với suy hao trên đườngtruyền, suy hao do mưa và hơi nước gây ra làm ảnh hưởng tới chất lượng củatuyến truyền để khắc phục ta tăng công suất phát tới một mức nhất định

Đối với các hệ thống dung lượng lớn và trung bình , do phổ tín hiệutương đối rộng, pha đing nhiều tia mang tính chọn lọc tần số

Trong quá trình truyền sóng chịu ảnh hưởng của rất nhiều yếu tố Trong

đó địa hình là cũng tác động rất nhiều truyền sóng, bề mặt Trái đất khôngbằng phẳng mà có rất nhiều vật cản gây tổn hao trong truyền sóng do nhiễu xạtrong thực tế, nhiễu xạ sóng vô tuyến là sự uốn cong xung quanh vật thể.Lượng uốn cong sẽ tăng lên nếu độ dày của vật thể giảm xuống, và lượng đócũng tăng lên nếu bước sóng tăng lên Do các vật cản không cần thiết trênđường truyền thẳng của tia vô tuyến có thể làm cho tia bị tiêu hao Sự tiêu haonày gọi là tổn hao nhiễu xạ hoặc tiêu hao nhiễu xạ Điều này xuất phát từ kháiniệm các miền Fresnel có dạng elip, chúng là môi trương xung quanh tiatruyền thẳng, có dạng elip từ anten phát tới anten thu Elip đầu tiên có quỹtích sao cho bất kì tín hiệu đi đến anten thu qua đường này sẽ vượt xa hơn nửabước sóng của tần số sóng mang bước sóng của tần số sóng mang so với tínhiệu đi qua đường trực tiếp Miền bên trong của elip thứ nhất này gọi là miềnFresnel thứ nhất

Đới cầu Fresnel thứ nhất đóng một vai trò quan trọng trong việc chuyểnnăng lượng sóng Viba giữa hai vị trí khác nhau trong thông tin tự do Vùngđới 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 tiêuđiểm là một hằng số /2.Vì vậy một tiêu điểm là vị trí phát và tiêu điểm cònlại 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 giữahai vị trí, do đó trong vùng này phải không có bất kỳ vật cản nào (K lấy giá trịbình thường) để đảm bảo trạng thái trực xạ

Bán kính của miền Fresnel thứ nhất được tính bởi công thức:

Hình 2.13 Mặt cắt ngang đường truyền và miền Fresnel thứ nhất

b Các phương án tần số

- Cấu hình tuyến: Một tuyến vi ba số bao gồm hai trạm đầu cuối, một

số trạm điểm có thể rẽ và ghép các luồng thông tin và các trạm lặp Cấu hìnhcủa một tuyến được miêu tả như sau:

Trạ m đầu cuối

Trạ m điểm Trạm chuyể tiếp

Hình 2.14 Cấu hình một tuyến vi ba

- Bố trí tần số các trạm lặp:

+ Kế hoạch 2 tần số: Tại một trạm lặp sử dụng hai tần số sóng mangcho hai hướng Máy thu trên cả hai hướng cùng làm việc trên tần số f1 trongkhi đó máy phát trên cả hai hướng cùng làm việc trên tần số f2

+ Kế hoạch 4 tần số: Tại một trạm lặp, theo một hướng thu trên tần số

f1 phát trên tần số f2, theo hướng ngược lại thu trên tần số f3, phát trên tần số

f4 Đối với phương án tần số này thì phức tạp hơn do phải làm việc trên 4 tần

số song bù lại xuyên nhiễu giữa các hướng thu phát rất nhỏ