Tiểu luận môn Thông tin vệ tinh có cấu trúc gồm hai phần, trong đó phần 1 trình bày về tính toán công suất yêu cầu của máy phát trạm mặt đất trong thông tin vệ tinh; phần 2- xác định dung lượng kênh của hệ thống thông tin vệ tinh. Mời các bạn tham khảo tiểu luận để nắm bắt nội dung chi tiết.
Ụ Ụ M C L C
Ầ Ủ Ầ Ấ Ạ PH N I : TÍNH TOÁN CÔNG SU T YÊU C U C A MÁY PHÁT TR M
Ặ Ấ Ệ M T Đ T TRONG THÔNG TIN V TINH .....
ệ ấ ầ ộ ủ 1.1. Tính toán công su t yêu c u c a m t máy phát thông tin v tinh t ừ ạ tr m
phát Hà ộ N i, ạ tr m thu Bình
ươ D ng....................................................................
ượ ườ ề ừ ạ ệ 1.1.1 Tính toán năng l ng đ ng truy n t
ấ ố ủ ể ộ ớ ở ạ ị đ nh công su t t i thi u c a máy phát ộ tr m phát Hà N i lên v tinh. Xác ề tr m phát Hà N i v i các đi u
ệ ki n đã cho.
ượ ườ ề ừ ệ ạ ạ 1.1.2 Tính tóa năng l ng đ ng truy n t ố v tinh xu ng tr m thu t i Bình
ấ ố ươ ừ ị ể ủ ở ệ ớ D ng. T đó xác đ nh công su t t i thi u c a máy phát v tinh v i các
ề ệ đi u ki n đã cho
ị ố ề ớ 1.2. Tính toán và xác đ nh các thông s ệ v i đi u ki n vào là mùa
khô.....................
Ầ Ị ƯỢ Ố Ủ Ệ PH N II : XÁC Đ NH DUNG L NG KÊNH C A H TH NG TT V Ệ
TINH
ượ ệ ố ủ ệ ườ ợ 2.1. Dung l ng kênh c a h th ng thông tin v tinh trong tr ng h p không
nén .....
ượ ủ ệ ệ ố ườ 2.2. Dung l ng kênh c a h th ng thông tin v tinh trong tr ợ ng h p có
nén ...........
2.3. ậ Nh n xét và đánh
giá...............................................................................................
Ầ Ả Ệ PH N III: TÀI LI U THAM KH O
1
2
Ủ Ầ Ầ Ấ Ạ PH N I : TÍNH TOÁN CÔNG SU T YÊU C U C A MÁY PHÁT TR M
Ặ Ấ Ệ M T Đ T TRONG THÔNG TIN V TINH
ụ ể ự ệ ầ Trong ph n này , ta t c hi n phân tích và tính toán cho hai bài toán c th :
ộ ệ ấ ầ ủ Bài toán 1 : Tính công su t yêu c u c a m t máy phát thông tin v tinh
ừ ạ ươ ộ ạ t Tr m phát Hà N i (21º09’N, 106º14’E), tr m thu Bình D ng (10º51’N,
106º48’E).
ệ ụ ể ỗ ườ ề ớ ợ V i các đi u ki n c th cho m i tr ng h p tính toán :
ườ ư ề ợ a. Tr ng h p khi xét các đi u trong mùa m a:
ư ượ ư + Vào mùa m a, l ng m a trung bình là 150mm/h
ệ ộ ọ ư ở ệ + Nhi t Nam.
+ T n s f
t đ ch n theo mùa m a Vi ầ ố Uplink = 6 Gz, fDownlink = 4 Gz. ườ ặ ấ ạ + Đ ng kính anten tr m m t đ t 10m .
ườ ệ + Đ ng kính anten v tinh 1,2m.
3.
+ T l ỉ ệ ỗ l i bit cho phép (BER) là 10
R = 75dBmW.
ấ ố ầ ạ ể + Công su t t i thi u yêu c u t i máy thu là P
ườ ư ề ệ ợ b. Tr ẩ ng h p khi xét các đi u ki n chu n nh trên sông song trong mùa
khô (không có m a).ư
ả ườ ậ ợ ế c. Tính toán các k t qu trong hai tr ng h p trên và so sánh tút ra nh n
xét.
ượ ủ ệ ố ệ Bài toán 2 : Tính toán dung l ng c a h th ng thông tin v tinh trong
ườ ợ hai tr ng h p có nén và không nén .
ầ ủ ộ ệ ấ 1.1. Tính toán công su t yêu c u c a m t máy phát thông tin v tinh t ừ ạ tr m
ươ ộ ạ phát Hà N i , tr m thu Bình D ng .
* Phân tích bài toán :
ỏ ư ớ ể V i bài toán trên (Bài toán 1)có th chia làm 3 bài toán nh nh sau :
3
ượ ườ ề ừ ạ ệ 1.Tính toán năng l ng đ ng truy n t ộ tr m phát Hà N i lên v tinh, t ừ
ấ ố ủ ể ở ạ ề ệ đó tính công su t t i thi u c a máy phát ộ ớ tr m phát Hà N i v i đi u ki n đã
cho.
ượ ườ ề ừ ệ ế ạ 2.Tính toán năng l ng đ ng truy n t ươ v tinh đ n tr m thu Bình D ng
ừ ấ ố ể ủ ệ ề ệ ớ , t đó tính công su t t i thi u c a máy phát v tinh v i đi u ki n đã cho.
ố ượ ườ ề ủ ệ ố 3.Tính các thông s năng l ng đ ng truy n c a h th ng thông tin trong
ườ ư ợ hai tr ng h p vào mùa m a và mùa khô.
ừ ế ả ị ượ ệ ố ế ạ T các k t qu tính toán ta xác đ nh đ ch s khu ch đ i công su t t ấ ố i
ể ủ ộ ủ ệ thi u c a b phát đáp c a v tinh.
ả ế * Gi i quy t bài toán :
ượ ườ ề ừ ạ ộ ệ 1.1.1. Tính toán năng l ng đ ng tuy n t tr m phát Hà N i lên v tinh.
ấ ố ị ể ủ ở ạ ộ ớ Xác đ nh công su t t i thi u c a máy phát ề tr m phát Hà N i v i các đi u
ệ ki n đã cho.
ấ ề ừ ạ ặ ấ ế ệ ượ tr m m t đ t đ n v tinh đ ị c xác đ nh qua
Công su t vào máy thu khi truy n t công th cứ :
Pr = PT + GT + GR – LTo (1.1)
Trong đó : LTo = LKG + LM + Li + La + LT + NSYS (1.2)
ấ ộ ợ ủ i c a anten thu
ụ ầ
ụ ấ ấ Công su t vào máy thu ộ ợ ủ Đ l ổ T ng suy hao Suy hao do m aư Suy hao do h p th không khí ủ Công su t ra c a máy phát Đ l i c a anten phát do ự Suy hao trong không gian t ệ ấ Suy hao do h p th t ng đi n ly ệ ố Suy hao do h th ng thu phat Pr GR LTo Lr La PT GT LKG Li LT
ệ ạ ệ ộ ệ ạ ệ ạ Nhi Nhi (suy hao dp fid )ơ Nhi Nhi t t p âm bên ngoài t t p âm máy thu TS TR
ng ệ ạ t t p âm anten TA ườ T0 t đ môi tr NSYS Suy hao do t p âm h thông
ố ụ ể ư ** Tính toán các thông s c th nh sau :
ộ ợ ủ i c a anten. a. Đ l
ộ ợ ủ ượ ứ Đ l i c a antenđ c tính theo công th c :
4
(cid:0)
(cid:0) )
2r (cid:0)
G [dB] =10 lg( (1.3)
ủ ng kính c a anten
ộ ợ ủ ớ ườ ầ ố i c a antenphats v i đ ng kính anten là 10m, t n s phát ườ Trong đó r là đ η : là hi u su t ấ ệ ư ậ Nh v y đ l
8
6GHz :
m
05,0
9
C f
10.3 10.6
(cid:0)
.14,3
100
(cid:0) (cid:0) = λ
(cid:0)
)6,0.
76,35
2r (cid:0)
05,0
(cid:0) = 10lg ( [dB] GT[dB]= 10lg
(cid:0)
ộ ợ ủ ớ ườ Đ l i c a antenthu v i đ ng kính là 1,2m
)6,0.
35,17
(cid:0) )
2r (cid:0)
44,1.14,3 05,0
(cid:0) = 10.lg( [dB] GR[dB] = 10lg(
b. Suy hao trong không gian t do ự
2
ự ượ ứ Suy hao trong không gian t do đ c tính theo công th c
(cid:0) D 4 (cid:0)
(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (1.4) LKG[dB] = 10lg (cid:0) (cid:0)
ả ừ ạ ế ệ Trong đó D là kho ng cách t tr m phát Hà n i ộ (210 09’N, 1060 14’E)đ n v tinh.
ế ủ ệ ả ấ ừ ị ươ T hình 1.1, hình chi u c a v tinh VinaSat 1 lê qu đ t có v trí t ố ng đ i là 000
ướ ế ử ụ ề ầ ườ ể c h t s d ng ph n m m tính quãng đ ng đ tính cung 00’N, 1320 00’E. Tr
ừ ị ị ủ ộ ế ế ủ ả ấ ở tròn t tâm
C ả ấ ượ ạ ủ ệ ở ộ ị ủ c a qu đ t đ ị c t o b i hai bán kính đi qua v trí c a v tinh và v trí Hà N i.
v trí c a Hà N i đ n v trí hình chi u c a qu đ t đó chính là góc V ệ tinh ộ ế ừ ế ệ ị ả : 1980nm Kho ng cách theo khung tròn t Hà N i đ n v trí hình chi u V tinh là D 1980 nm ả (h i lí )
Hà N iộ HC . V ệ tinh B A
α R
O 5
033
ả ừ ạ ộ ế ệ ấ ặ ị Hinh 1.1. Xác đ nh kho ng cách t tr m m t đ t Hà N i đ n V tinh
1980 (cid:0) 60
α αẽ Góc trên hình v là =
ả ấ Bán kính qu đ t là R = 6400 km
ệ ộ Đ cao v tinh h = 35750 km
Xét tam giác vuông AOB ta có :
0 = 5367, 49km
α = 6400.cos 33
OB = R.cos → BC = h + FB = 35750 = (6400 5367,49 ) = 36782,51km
2
AB = R.sin α = 6400.sin 330 = 3485,69 km
36782
2 51,
3485
69,
36947
km3,
2
2
(cid:0) (cid:0) → D =
.14.3.4
36947
3,
35,139
(cid:0) D 4 (cid:0)
05,0
(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) = 10lg [dB] LKG[dB] = 10lg (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0)
r)
c. Suy hao do m a (Lư
ả ế ệ ố ệ ớ V i gi thi t đàu vào là h th ng thông tin v tinh dùng hai t n s f
ả ầ ố ủ ử ổ ế ệ ộ ầ ố Uplink = ị 6GHz, fDownlink = 4 GHz, thu c d i t n s c a C a s vô tuy n đi n nên không b
ệ ố ạ ộ ư ậ ư ở ầ ố ộ suy hao do m a (hình 1.2). Nh v y do h th ng ho t đ ng
ỉ ả ư ủ ử ổ ưở ế ạ ế ủ ế ầ t n c a c a s vô tuy n nên m a ch nh h ng đ n t p âm nhi ả t n s thu c d i ệ t c a h
ố th ng .
6
ủ ể ệ ế Hình 1.2: Suy hao c a sóng vô tuy n đi n trong khí quy n.
ệ ấ ầ ụ i) d.Suy hao do h p th trong t ng đi n ly ( L
ớ ệ ố ầ ố ằ ạ ộ ệ V i h th ng thông tin v tinh này ho t đ ng trên các t n s n m trong
ủ ử ổ ệ ế ạ ầ ph m vi c a c a s vô tuy n ( hình 1.2) nên suy hao do t ng đi n ly gây lên là
ể ỏ ư ụ ể ấ không đáng k có th b qua . Hai suy hao do m a và suy hao do h p th trong
ủ ệ ố ầ ố ụ ệ ộ ớ ả ầ ố ạ ộ ầ t ng đi n ly ph thu c vào t n s ho t đ ng c a h th ng . V i các d i t n s
ể ệ khác thì vó th tra suy hao trong trang 79,161 tài li u “Satellite communication
technology” ).
a).
ấ ụ e.Suy hao do h p th trong không khí ( L
Cũng do d i t n s f ộ ả ầ ủ ử ổ ả ầ ố Uplink = 6GHz, fDownlink = 4 GHz thu c d i t n c a c a s
ể ỏ ụ ế ấ ấ ỏ ớ vô tuy n, nên suy hao do h p th trong không khí r t nh có th b qua. V i các
ệ ể ố ả ầ d i t n s khác thì có th tra suy hao trong tài li u “Satellite communication
technology”
T.)
ệ ố f. Suy hao trong h th ng thu và phát (L
ế ị ệ ố ọ ơ Suy hao trong thi t b thu và phát còn g i là suy hao do h th ng fid , có
ư ạ hai lo i nh sau :
ữ ể ượ c công su t P ấ T c n ầ
A N TE N
ở ầ ấ ả ộ ủ ộ ạ ậ ph i cung c p m t công su t P ế đ u ra c a b khu ch đ i phát, do v y : Suy hao L FTX gi a máy phát và anten, đ anten phát đ ấ TX
A N TE N
R X T x
ổ T n hao fidơ ổ T n hao fidơ
FTX
FRX
R
T
T
R
X
X
L L P P P P
7
ệ ố ổ Hình 1.3: T n hao trong h th ng thu và phát
PT = PTX – LFTX [dB] (1.5)
ữ ở ầ ủ đ u vào c a máy thu Suy hao LFRX gi a anten và máy thu, công su t P ấ RX
ằ b ng :
PR = PRX – LFRX [dB] (1.6)
ệ ố ể ơ ệ ả ườ ệ ố ổ ấ Trong các h th ng thông tin hi n nay, đ đ n gi n th ng l y h s t n hao
fid :ơ LFRX = LFTX = 2[dB] suy ra LFRX = LFTX = 100,2 l n ầ
ệ ạ g. Suy hao nhi t t p âm.
ủ ệ ố ấ ạ ạ ầ ượ Công su t t p âm N c a h th ng thu tính t i đ u vào máy thu đ ể c bi u
ị ằ ứ th b ng công th c :
N = k.TSYS.B (1.7)
ấ ạ
ằ ố N: công su t t p âm k = 1,38.1023J/K : H ng s Blozman
0 K)
ệ ộ ạ ươ ươ t đ t p âm t ng đ ủ ệ ố ng c a h th ng ( TSYS: Nhi
ệ ộ ạ ươ ươ ượ ứ Nhi t đ t p âm t ng đ ủ ệ ố ng c a h th ng đ c tính theo công th c
T
T S
F
T
R
T A L
F
(cid:0) (cid:0) (cid:0) (1.8) TSTS =
ạ ệ t bên ngoài TS : T p âm nhi
ệ ạ t t p âm anten TA: Nhi
ệ ạ ệ ố ơ t t p âm h th ng fid TF : Nhi
ệ ạ ầ t t p âm đ u vào máy thu TR : Nhi
ủ ệ ố ơ ố ự LF : Suy hao c a h th ng fid (s th c)
ươ ướ ế ệ ạ ủ ạ Tuy nhiên ph ng trình trên tr c h t là tìm ra nhi t t p âm c a tr m m t đ t
ườ ừ ệ ố ớ ườ ừ ộ ạ đ ố ng xu ng t v tinh thông tin. Đ i v i đ ng lên t m t tr m m t đ t t ặ ấ ở ặ ấ ớ ệ i v
ạ ạ ạ ạ tinh, các nguyên nhân t p âm chinhslaf t p máy thu và t p bên ngoài( t p âm b
ả ấ ể ỏ ế ệ ặ ơ ạ m t qu đ t ). Vì th ta có th b qua t p âm h thông fid và an ten, thì có th ề ể
ố ớ ườ ễ ạ ể bi u di n t p âm đ i v i đ ng lên là :
8
TSYS = TS + TR (1.9)
ệ ạ ủ ệ ố ị ằ ứ ể t t p âm c a h th ng bi u th b ng công th c : ể T Từ SYS đ tính nhi
NSYS = 10 lg( k.TSYS.B) [dB] (1.10 )
S:
ạ ệ t bên ngoài T T p âm nhi
ệ ạ ồ ệ ạ ụ ệ ạ ủ ả Nhi t t p âm bên ngoài bao g m : nhi t t p âm vũ tr , nhi
ệ ạ ặ ờ ủ ệ ạ ể ệ ạ hà, nhi t t p âm c a m t tr i, nhi t t p âm do khí quy n, nhi t t p âm c a d i ngân ư t t p âm do m a
ệ ạ ừ ạ ặ ấ ạ và nhi t t p âm t tr m m t đ t xung quanh tr m
ạ ệ ạ ụ ệ ạ ủ Trong đó các lo i nhi t t p âm vũ tr , nhi ả t t p âm c a d i ngân hà, nhi ệ ạ t t p
ủ ờ ệ ạ ả ầ ể ố ặ âm c a m t tr i , nhi t t p âm do khí quy n do d i t n s uplink và downlink
ử ổ ể ỏ ế ề ằ ấ trong đ bài n m trong c a s vô tuy n có nên r t bé có th b qua.
ệ ạ ặ ấ ừ ủ ạ ẩ Nhi t t p âm t
ươ ạ ẩ ộ ớ tr m Hà N i và Bình D ng có góc ng ng anten l n 45 ạ các tr m m t đ t xung quanh tr m do góc ng ng anten c a các 0 và 520 nên các nhả
ưở ể ỏ h ể ng này không đáng k nên có th b qua .
ệ ạ ư ượ ư ậ Nh v y nhi ủ ế t t p âm bên ngoài ch y u là do m a và nó đ c tính theo công
th c:ứ
1
(cid:0) TM = Tm
1 ML
(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) TS (1.11) (cid:0) (cid:0)
ệ ạ ư Trong đó: t t p âm do m a. TM nhi
ủ ơ ư ứ t đ trung bình c a c n m a tính theo công th c :
ặ ấ ạ ệ ộ ư ệ ộ Tm: Nhi Tm = 1,12Txq – 50(0K) ệ ộ ủ t đ xung quanh c a tr m m t đ t, nhi t đ trung bình mùa m a Txq: Nhi
0C= 2980 K(cid:0)
(cid:0) ở ộ Hà N i là 25
M= 16,57
LM : Suy hao do m a Lư
1
.12,1
298
50
76,283
1 ML
(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) TS= TM= Tm
ệ ạ t t p âm anten Nhi :
ệ ộ ạ ươ ươ ử ụ ủ ạ Nhi t đ t p âm t ng đ ng c a máy thu do máy thu s d ng là lo i
0K
ệ ạ ươ ả ỏ máy thu LNA nên nhi t t p âm t ng nh kho ng 40
LF= 0,2 [dB]
ạ ệ ệ ố ượ Suy hao do t p âm nhi t h th ng đ c tính theo [ dB]
9
T
76,283
298
T S
F
T
40
25,30
R
T A L
30 6,0
F
(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) TSYS[dB]= 10lg( )= 10lg [dB] (cid:0) (cid:0)
Suy hao do băng thông:
B[dB]= 10lg B= 10.lg(36.106) = 75,56[dB]
ổ ệ ạ t t p âm. T ng suy hao do nhi
N[dB]= 10lg k +10lg T +10lg B = 228,6 + 30,25 +75,56 = 122,79 [dB]
ứ ừ T công th c :
C/N= PR NSYS= PT +GT +GR – LT –LP – LR NSYS (1.12)
PT = PR + LT +LP +LR –GT GR
ấ ạ ầ ớ V i yêu c u công su t t i máy thu lf 75[dB] ta có
PT = 75dBmW + 139,35dB + 2dB + 2dB – 35,76dB – 17,35dB = 15,24 dBm
EIRP = PT + GT – LT = 15,24 +35,76 2,0 =49
C/N = RT NSYS = 75 – ( 122,79) = 47,79
ượ ươ ề ừ ệ ố ạ 1.1.2. Tính toán năng l ng đ ng truy n t v tinh xu ng tr m thu t ạ i
ấ ố ươ ừ ị ể ủ ở ệ Bình D ng. T đó xác đ nh công su t t i thi u c a máy phát ớ v tinh v i
ề ệ các đi u ki n đã cho.
ươ ự ư ầ ầ ầ T ng t ề nh ph n tính toán trong ph n m m trên. Các thành ph n tính toán
ượ ướ đ ỉ c ch ra d i đây :
ộ ợ ủ ệ ị a.Xác đ nh đ l i anten c a v tinh .
8
(cid:0)
ớ ườ ụ ứ ầ ố ệ Áp d ng công th c (1.3), v i đ ng kính anten v tinh là 1,2m,t n s phát 4GHz
m
,0
075
9
C f
10.3 10.4
(cid:0)
(cid:0) (cid:0) (cid:0)
(cid:0)
)60,0.
58,15
2r (cid:0)
44,1.14,3 075
,0
(cid:0) Gr[dB]= 10lg =10 lg ( [dB]
2
(cid:0)
100
ộ ợ ủ ớ ườ Đ l i c a anten thu v i đ ng kính là 10m
(cid:0) (cid:0) (cid:0)
(cid:0) )
.10
lg(
)6,0.
34
r (cid:0)
.14,3 ,0
075
GR[dB]= 10.lg (
b.Suy hao trong không gian t doự
ự ượ ứ ườ Suy hao trong không gian t do đ c tính theo công th c (1.4). Trong tr
ả ả ượ ị ừ ạ này kho ng cách D là kho ng cách đ c xác đ nh t
ợ ng h p ươ tr m tu Bình D ng 10
ừ ế ủ ệ
ươ ị ử ụ ề ầ (10051’N, 106048’ E).Cũng t ấ đ t có v trí t ố ng đ i là 00
ườ ể ừ ị ế ủ ươ ủ ị đ ng đ tính cung tròn t ả hình 1.4, hình chi u c a v tinh VinaSat 1 lên qu 000’N, 132000’E. S d ng ph n m m tính quãng ả ế v trí c a Bình D ng đ n v trí hình chi u c a qu
ở ả ấ ượ ạ ủ ở ị ấ đ t đó chính là góc tâm c a qu đ t đ ủ c t o b i hai bán kính đi qua v trí c a
ươ ị ệ v tinh và v trí Bình D ng.
ả ừ ươ ệ ế ế Kho ng cách theo cung tròn t ị Bình D ng đ n v trí chi u V tinh là :
0 .28
1647 60
(cid:0) α α ẽ ả 1647nm(h i lí). Góc trên hình v là =
ả ấ Bán kính qu đ t là R=6400 km
ệ ộ Đ cao v tinh h = 35750 km
Xét tam giác vuông AOB ta có :
OB=R.cos α = 6400.cos280= 5650,86km
→ BC= h +FB = 35750 + ( 6400 5650,86)= 36499,14 km
0 =3004,62km
2
2
α AB= R.sin = 6400.sin 28
36499
14,
3004
62,
36622
km6,
(cid:0) (cid:0) → D=
2
2
ừ ừ ả ộ ự T kho ng cách v a tính đ ượ ở c trên ta suy ra đ hao trong không gian t do là :
D
6,
(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0)
lg10
75,135
(cid:0) 4 (cid:0)
.14,3.4 ,0
36622 075
LKG[dB]=10lg (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0)
C
V ệ tinh D 1647 nm
Bình D ngươ B HC . V ệ tinh A
α R O
11
ả ừ ạ ặ ấ ươ ệ ế ị Hình1.4: Xác đ nh kho ng cách t tr m m t đ t Bình D ng đ n V Tinh.
ụ ư ệ ấ ầ ầ ể c. Suy hao do m a, do h p th trong t ng đi n ly, trong t ng khí quy n
.
ế Các suy hao này không tính đ n vì t n s f
ớ ả ầ ố ế ộ ả ầ ố ủ ử ầ ố Downlink= 4GHz thu c d i t n s c a c a ư ế ạ ưở ỉ ả ổ s vô tuy n. V i d i t n s này m a ch nh h ng đ n t p âm nhi ệ ủ ệ t c a h
ố th ng .
T.
ệ ố d.Suy hao trong h th ng thu và phát L
ế ị ệ ố ạ ọ ơ Suy hao trong thi t b thu và phát còn g i là suy hao do h th ng fid , có hai lo i
ư nh sau :
ữ ể ượ c công su t P Suy hao LFTX gi a máy phát và anten, đ anten phát đ
ấ ả ộ ở ầ ủ ộ ạ ấ T c nầ ậ ph icung c p m t công su t P ế đ u ra c a b khu ch đ i phát, do v y: ấ TX
PT = PTX – LFTX [dB]
ư ở ầ ằ đ u vào máy thu b ng: Suy hao LFRX gi uax anten và máy thu, công su t P ấ RX
PR = PRX – LFRX [dB]
ệ ố ể ơ ệ ả ườ ấ ệ ố ổ ng l y h s t n hao
Trong các h th ng thong tin hi n nay, đ đ n gi n th fid Lơ FRX = LFTX = 2[dB] suy ra LFRX= LFTX = 100,2l nầ
ệ ạ e.Suy hao nhi t t p âm .
ủ ệ ố ấ ạ ầ ượ Công su t t p âm N c a h th ng thu tính đ u vào máy thu đ ể c bi u th ị
ứ ằ b ng công th c :
N = k.TSYS.B
Trong đó :
ấ ạ N : công su t t p âm
ằ ố K : H ng s Bolzman
0 K)
ệ ộ ạ ươ ươ t đ t p âm t ng đ ủ ệ ố ng c a h th ng ( TSYS : Nhi
ộ ộ ủ B: Đ r ng băng thong c a máy thu (hz)
ệ ộ ạ ươ ươ ượ ứ Nhi t đ t p âm t ng đ ủ ệ ố ng c a h th ng đ c tính theo công th c :
T
T S
F
T
R
T A L
F
(cid:0) (cid:0) (cid:0) TSYS =
ệ ạ ệ ố t t p âm h th ng TSYS : Nhi
ạ ệ t bên ngoài TS: T p âm nhi
12
ệ ạ t t p âm anten TA: Nhi
ệ ạ ệ ố ơ t t p âm h th ng fid TF: Nhi
ạ ầ TR : Nhiêt t p âm đ u vào máy thu
ủ ệ ố ơ ố ự
ủ ệ ố ệ ạ ị ằ ứ ể t t p âm c a h th ng bi u th b ng công th c: LF : Suy hao c a h th ng fid (s th c ) ể T Từ SYS đ tính nhi
NSYS= 10lg(k.TSYS.B) [dB]
ạ ệ T p âm nhi t bên ngoài T S
ệ ạ ồ ệ ạ ụ ệ ạ Nhi t t p âm bên ngoài bao g m : nhi t t p âm vũ tr , nhi ủ t t p âm c a
ệ ạ ủ ặ ờ ệ ạ ể ệ ạ ả d i ngân hà, nhi t t p âm c m t tr i , nhi t t p âm do khí quy n, nhi t t p âm
ư ệ ạ ừ ạ ặ ấ ạ do m a và nhi t t p âm t tr m m t đ t xung quanh tr m .
ạ ệ ạ ụ ệ ạ ủ ả Trong các lo i nhi t t p âm vũ tr , nhi t t p âm c a d i ngân hà, nhi ệ ạ t t p
ặ ờ ủ ệ ạ ả ầ ố ể âm c a m t tr i , nhi t t p âm do khí quy n do d i t n s uplink vag downlink
ử ổ ể ỏ ế ề ằ ấ trong đ bài n m trong c a s vô tuy n nên r t bé có th b qua .
ệ ạ ừ ặ ấ ẩ ạ ạ Nhi t t p âm t các tr m m t đ t xung quanh tr m do góc ng ng anten c
ạ ẩ ộ ớ ủ 0 và 520 nên các nhả ươ các tr m Hà N i và Bình D ng có góc ng ng anten l n 45
ưở ể ỏ ể ấ h ng này không đ ng k , có th b qua.
ư ậ ệ ạ ư ượ Nh v y, nhi ủ ế t t p âm bên ngoài ch y u là do m a và nó đ c tính theo
công th c:ứ
T
1
M
T m
1 L
M
(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) TS
ệ ạ ư t t p âm do m a Trong đó : TM nhi
ủ ơ ư ứ t đ trung bình c a c n m a, tính theo công th c: Tm : nhi
ệ ộ Tm= 1,12Txq – 50(0K)
ệ ộ ặ ấ ạ ệ ộ ủ t đ xung quanh c a tr m m t đ t. Nhi t đ trung bình Txq : nhi
0C= 3060K LM : Suy hao do m a Lư
M = 16,57
ư ở m a ươ Bình D ng là 33
1
.12,1
306
50
72,292
1 ML
(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) TS= TM=Tm
ệ ạ Nhi t t p âm anten:
13
ệ ộ ạ ươ ươ ủ ử ụ ạ Nhi t đ t p âm t ng đ
ệ ạ ươ ươ ả ỏ LNA nên nhi t t p âm t ng c a máy thu do máy thu s d ng là lo i máy thu 0K ng nh kho ng 40 ng đ
LF= 0,2[dB]
ạ ệ ệ ố ượ Suy hao do t p âm nhi t h th ng đ c tính theo [dB]
T
T
72,292
30
306
S
F
dB
T
(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0)
10
lg(
)
lg10
40
.30
366
R
T A L
6,0
F
(cid:0) (cid:0) TSYS
Suy hao do băng thông
B[dB]= 10lgB = 10.log 36.106 = 75,56 [dB]
ổ ệ ạ T ng suy hao do nhi t t p âm
N[dB]= 10lg k +10 lg T +10 lg B = 228,6 + 30,366 +75,56 = 122,674 [dB]
ừ ứ T công th c :
C/N= PR NSYS = PT + GT + GR – LT – LP LR NSYS
PT = PR + LT + LP + LR – GT –GR
ấ ạ ầ ớ V i yêu c u công su t t i máy thu là 75[dB] ta có
PT = 75dBmW + 135,75dB +2 dB +2dB – 15,58dB 34dB = 15,17dBm
EIRP = PT + GT – LT = 15,17 + 15,58 2,0 =28,75
C/N = RT – NSYS=75 +122,674 = 47,674
ả ủ ừ ế ế ả ả T các k t qu phân tích và tính toán trên ta có b ng k t qu c a năng
ượ ườ ề ừ ạ ộ ế ươ l ng đ ng truy n t ạ tr m phát Hà N i đ n tr m thu Bình D ng qua v ệ
ư tinh VinaSat 1 nh sau :
ả B ng 1.1
ệ V tinh 132,00E Phát: Hà N iộ
Uplink = 6GHz
ầ Băng t n lên : f Thu : Bình D ngươ
Downlink= 4 GHz
ầ ố
Băng t n xu ng : f (PT)u (LT)u (GT)u dBm dB dB 15.24 2.0 35,76
14
(EIRP)u (LS)u (La)u (GR)u (LR)u (NSYS)u (C/N)u (PT)d (LT)d (GT)d (EIRP)d (LS)d (La)d (GR)d (LR)d (NSYS)d (C/N)d dBm dB dB dB dB dBHz dBHz dB dB dB dBm dB dB dB dB dBHz dBHz 49 0 0 17,35 2,0 122,79 47,79 15,17 2,0 15,58 28,75 0 0 34 2,0 122,674 47,674
ố ớ ề ệ ị 1.2. Tính toán và xác đ nh các thông s v i đi u ki n vào là mùa khô .
P, La , Li , LF , LR
ệ ổ ổ ề GT, GR không thay đ i khi đi u ki n bên ngoài thay đ i. L
ữ ư ế ả ườ ầ ố ợ ẫ v n gi nguyên k t qu tính toán nh trong tr ng h p trên, do t n s Uplink và
ử ổ ế ề ằ Downlink đ u n m trong c a s vô tuy n .
SYS, thông s này
ư ả ưở ế ố ệ ạ ố M a cũng nh h ng đ n các thông s nhi t t p âm N
ượ ư đ c tính nh sau :
ệ ố ấ ạ ạ ầ ượ ủ Công su t t p âm N c a h th ng thu tính t i đ u vào máy thu đ ể c bi u th ị
ứ ằ b ng công th c :
N = k.TSYS .B
Trong đó :
ấ ạ N: công su t t p âm
ằ ố k : h ng s Bolzman
0K)
ệ ộ ạ ươ ươ t đ t p âm t ng đ ủ ệ ố ng c a h th ng ( TSYS : Nhi
ộ ộ ủ B : Đ r ng c a băng thông máy thu (Hz)
ệ ộ ạ ươ ươ ượ ứ Nhi t đ t p âm t ng đ ủ ệ ố ng c a h th ng đ c tính theo công th c :
15
T
T S
F
T
R
T A L
F
(cid:0) (cid:0) (cid:0) TSYS=
ệ ạ ệ ố t t p âm h th ng TSYS : Nhi
ệ t bên ngoài ạ TS : T p âm hi
ệ ạ t t p âm anten TA : Nhi
ệ ạ ệ ố ơ t t p âm h th ng fid TF : Nhi
ệ ạ ầ t t p âm đ u vào máy thu TR: Nhi
ơ ố ự ủ ệ ố LF : Suy hap c a h th ng fid (s th c )
ệ ạ ủ ệ ố ị ằ ứ ể t t p âm c a h th ng bi u th b ng công th c: ể T Từ SYS đ tính nhi
NSYS= 10lg(k.TSYS.B) [dB]
ạ ệ T p âm nhi t bên ngoài T S
ệ ạ ồ ệ ạ ụ ệ ạ Nhi t t p âm bên ngoài bao g m : nhi t t p âm vũ tr , nhi ủ t t p âm c a
ệ ạ ặ ờ ủ ệ ạ ể ệ ạ ả d i ngân hà, nhi t t p âm c a m t tr i , nhi t t p âm do khí quy n, nhi t t p âm
ư ệ ạ ừ ạ ặ ấ ạ do m a và nhi t t p âm t tr m m t đ t xung quanh tr m .
ạ ệ ạ ụ ệ ạ ủ ả Trong các lo i nhi t t p âm vũ tr , nhi t t p âm c a d i ngân hà, nhi ệ ạ t t p
ặ ờ ủ ệ ạ ả ầ ố ể âm c a m t tr i , nhi t t p âm do khí quy n do d i t n s uplink vag downlink
ử ổ ể ỏ ế ề ằ ấ trong đ bài n m trong c a s vô tuy n nên r t bé có th b qua .
ệ ạ ừ ặ ấ ạ ạ ẩ Nhi t t p âm t các tr m m t đ t xung quanh tr m do góc ng ng anten c
ạ ẩ ộ ớ ủ 0 và 520 nên các nhả ươ các tr m Hà N i và Bình D ng có góc ng ng anten l n 45
ưở ể ỏ ể ấ h ng này không đ ng k , có th b qua.
ư ậ ệ ạ ư ượ Nh v y, nhi ủ ế t t p âm bên ngoài ch y u là do m a và nó đ c tính theo
công th c:ứ
T
1
M
T m
1 L
M
(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) TS
ệ ạ Trong đó : ư t t p âm do m a TM nhi
ủ ơ ư ứ t đ trung bình c a c n m a, tính theo công th c:
ệ ộ Tm : nhi Tm= 1,12Txq – 50(0K) ệ ộ ặ ấ ạ ệ ộ ủ t đ xung quanh c a tr m m t đ t. Nhi t đ trung Txq : nhi
0C= 2910K
ở bình mùa khô ộ Hà N i là 18
16
M = 16,57
LM : Suy hao do m a Lư
1
.12,1
291
50
92,275
1 ML
(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) TS= TM=Tm
ệ ạ Nhi t t p âm anten:
ệ ộ ạ ươ ươ ử ụ ủ ạ Nhi t đ t p âm t ng đ ng c a máy thu do máy thu s d ng là lo i máy thu
0K
ệ ạ ươ ươ ả ỏ LNA nên nhi t t p âm t ng đ ng nh kho ng 38
LF= 0,2[dB]
ạ ệ ệ ố ượ Suy hao do t p âm nhi t h th ng đ c tính theo [dB]
T
T
92,275
30
291
S
F
dB
T
(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0)
10
lg(
)
lg10
38
14,30
R
T A L
6,0
F
(cid:0) (cid:0) TSYS
Suy hao do băng thông
B[dB]= 10lgB = 10.log 36.106 = 75,56 [dB]
ổ ệ ạ T ng suy hao do nhi t t p âm
N[dB]= 10lg k +10 lg T +10 lg B = 228,6 + 30,14 +75,56 = 122,9[dB]
ứ ừ T công th c :
C/N= PR NSYS = PT + GT + GR – LT – LP LR NSYS
PT = PR + LT + LP + LR – GT –GR
ấ ạ ầ ớ V i yêu c u công su t t i máy thu là 75[dB] ta có
PT = 75dBmW + 139,35dB +2 dB +2dB – 35,76dB – 17,35dB = 15,24dBm
EIRP = PT + GT – LT = 15,24 + 35,76 2,0 = 49
C/N = RT – NSYS=75 +122,9= 47,9
17
Ầ Ị ƯỢ Ệ Ố Ủ PH N II: XÁC Đ NH DUNG L NG KÊNH C A H TH NG THÔNG
Ệ TIN V TINH
ượ ủ ệ ố ệ Bài toán : tính toán dung l ng kênh c a h th ng thông tin v tinh trong
ườ ệ ụ ể ợ ề các tr ớ ng h p có nén và không nén v i các đi u ki n c th sau :
ộ ộ Đ r ng băng thông B = 36 MHz
ề ế Đi u ch QPSK
¾ỷ ệ l
Mã kênh FEC t Phát tho i ạ
P Tin Mã tin Mã kênh
Điề u chế
n kênh m đ ngườ Nén
ệ ủ ệ ố Hình 2.1. Mô hình c a h th ng thông tin v tinh
ượ ủ ệ ố ệ ườ ợ 2.1. Dung l ng kênh c a h th ng thông tin v tinh trong tr ng h p không nén.
ứ ủ Theo công th c c a Shanon
1
S N
(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) R= B.log (cid:0) (cid:0)
6
ố ộ ố ộ T c đ Baud (t c đ symbol) là
30050083
(cid:0)B 198,1
10.36 198,1
(cid:0) R1 =
ố ộ ế ề ế ề T c đ sau đi u ch ( do đi u ch QPSK) nên :
R2 = 2R = 2.30050083 = 60100166
ế ử ụ ố ộ T c đ sau mã kênh, n u s d ng mã NRZ thì
R3 = 2.R2= 2.60100166 = 120200332
18
ố ộ T c đ sau mã tin : Mã FEC t ỷ ệ l ¾
(cid:0)R
.
120200332
90150249
3
3 4
3 4
(cid:0) R4 =
ự ế ạ ố S kênh tho i th c t (64kbps)
n
kênh
.
1173
ch
100 120
90150249 64000
100 120
R .4 C V
(cid:0) (cid:0) (cid:0)
ệ ố ự ữ H s d tr kênh là 20%
ượ ủ ệ ố ệ ườ 2.2. Dung l ng kênh c a h th ng thông tin v tinh trong tr ợ ng h p có
nén .
ể ượ ườ ườ ệ ể ệ Đ tăng dung l ng kênh ng i ta th ng nén tín hi u. Đ nén tín hi u
ề ươ ỗ ươ trong mã tin có nhi u ph ng pháp nén khác nhau. M i ph ộ ế ng pháp cho m t k t
ấ ượ ả ư ố ượ qu khác nhau, ch t l ng cũng nh s l ề ng kênh truy n khác nhau.
a.Nén DPCM ( Differential Pulse Code Modulator)
ố ộ ạ ố ộ ỉ Khi nén DPCM thì s bit trên m t symbol ch là 7 bit, do đó t c đ phát tho i là
ự ế ạ ố 56kbps, nên s kênh to i th c t là :
n
.
1341
chDPCM
100 120
90150249 56000
100 120
R .4 C V
(cid:0) (cid:0) (cid:0) [kênh]
b.Nén DPCM –P (Differential Pulse Code Modulator – Width Predictor)
ử ụ ậ ẽ ả ượ ẫ ầ ố Khi s d ng kĩ thu t nén c 2bit/m u, nên s bit c n DPCM –P thì s gi m đ
ố ộ ự ế ề ạ ố truy n là 6 bit. Do đó t c đ phát là 48kbps, s kênh tho i th c t là
n
.
1565
chDPCM
P
100 120
90150249 48000
100 120
R .4 C V
(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) [kênh]
c.Nén ADPCM ( Adaptive DPCM –P)
ế ử ụ ươ ứ ả ỉ ượ N u s d ng ph ng pháp này thì ch có 4bit/symbol t c đã gi m đ c 4 bit.
ố ộ ự ế ạ ố Nên t c đ phát là 32kbps, s kênh tho i th c t là :
n
.
2347
chADPCM
100 120
90150249 32000
100 120
R .4 C V
(cid:0) (cid:0) (cid:0) [kênh]
19
d.Nén Vocoder – PRE –RPT
ằ ươ ố Khi nén b ng ph ố ng pháp Vocoder – PRE –RPT thì t c đô phat là : 13kbps, s
ự ế ạ kênh tho i th c t là
n
.
5778
chVocoder
PRE
RPT
100 120
90150249 13000
100 120
R .4 C V
(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) [kênh]
e.Nén Vocoder – QCE –LPC
ằ ươ ố Khi nén b ng ph ng pháp Vocoder – ố QCE –LPC thì t c đô phat là : 9,6kbps, s
ự ế ạ kênh tho i th c t là
n
.
7825
chVocoder
QCE
LPC
100 120
90150249 9600
100 120
R .4 C V
(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) [kênh]
f.Nén Vocoder – QCE LP
ằ ươ ỉ ử ụ ự Khi nén b ng ph ng pháp Vocoder – QCE LP (Ch s d ng trong quân s )thì
ự ế ạ ố ố t c đô phat là : 2,4kbps, s kênh tho i th c t là
n
.
31302
chVocoder
QCELP
100 120
90150249 2400
100 120
R .4 C V
(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) [kênh]
ậ 2.3 Nh n xét và đánh giá.
ử ụ ươ ề Rõ ràng khi s d ng các ph
ừ ụ ể ộ ố ươ lên đáng k , ph thu c vào t ng ph ng pháp nén khác nhau thì kênh truy n tăng ộ ng pháp khác nhau. Tuy nhiên khi t c đ
ả ỗ ố ế ể ẽ m i kênh gi m xu ng thì t l ỉ ệ ỗ l ắ bít(BER) s tăng lên. Chính vì th , đ kh c
ượ ặ ư ủ ụ ể ể ậ ươ ườ ụ ph c nh c đi mvà t n d ng m t u đi m c a các ph ng pháp nén ng i ta
ư ậ ươ ử ụ s d ng các kĩ thu t khác nhau nh các ph ng pháp ghép kênh và mã hóa kênh
ế ỉ ệ ỗ ể ạ đ h n ch t l l i bit .
ử ụ ụ ạ ể ắ ự ư ả ố ệ Song khi s d ng các bi n pháp đ kh c ph c l ẫ i gi m s kênh th c, nh ng v n
ụ ể ể ự ự ề ơ ố ọ ớ l n h n s kênh th c khi không nén. Tùy đi u kiênj c th đ l a ch n các
ươ ể ạ ấ ượ ề ph ng pháp nén và mã hóa khác nhau đ đ t ch t l ng kênh truy n th c t ự ế là
ể ấ cao nh t có th .
ườ ệ ệ ề ặ Trong thông tin v tinh hi n nay, do quãng đ
ử ụ ườ ạ ặ ố ộ ố ớ ng truy n tin xa, g p suy hao l n ộ ấ ng s d ng t c đ kênh tho i là 4,8kbps ho c 9.8 kbps. T c đ th p nên th
ỉ ượ ử ụ ự ệ ấ ớ nh t hi n nay 2,4kbps và m i ch đ c s d ng trong quân s .
20
21
Ả Ệ TÀI LI U THAM KH O
ướ ệ ố ệ ả ạ 1. TS Ph m Văn Ph c . Bài gi ng “H th ng thông tin v tinh”
ễ ươ ệ ệ ả 2. KS. Nguy n Đình L ng, b n dich “Công ngh thông tin v tinh” – NXB
ọ ộ ậ Khoa h c và kĩ thu t Hà N i năm 1997
3. ColJohn Keesee “Satellite Communication”
4. BruceR.Elbrt, “ Introduction to Satellite Communication”, third Edition
22
