HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƢU CHÍNH VIỄN THÔNG
---------------------------------
LÊ THỊ HUYỀN TRANG
THIẾT KẾ TRẠM ANTEN TỰ ĐỘNG QUAY BÁM
TRONG THÔNG TIN VỆ TINH
Chuyên ngành: Kỹ thuật Viễn thông
Mã số: 8.52.02.08
TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ
HÀ NỘI - 2020
Luận văn đã hoàn thành tại:
HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƢU CHÍNH VIỄN THÔNG
Người hướng dẫn khoa học
TS. NGUYỄN NGỌC MINH
Phản biện 1: TS. Ngô Đức Thiện
Phản biện 2: PGS.TS. Đinh Triều Dương
Luận văn sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận văn thạc sĩ
tại Học Viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông
Vào lúc: 11h 05 phút ngày 20 tháng 6 năm 2020
Có thể tìm hiểu luận văn tại:
-Thư viện của Học Viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông
1
MỞ ĐẦU
Thông tinh vệ tinh chỉ mới xuất hiệu trong hơn bốn thập kỹ qua nhưng đã phát
triển rất nhanh chóng trên thế giới cũng như trong nước ta, mở ra cho một thời kỳ mới
cho sự phát triển trong mọi lĩnh vực khoa học cũng như đời sống nói chung và đặc biệt
ngành viễn thông nói riêng.
Thông tin vệ tinh đã được ứng dụng vào nước ta bắt đầu từ những năm 80 mở
ra một sự phát triển mới của viễn thông Việt Nam. Thông tin vệ tin có nhiều ưu điểm
nổi bật là vùng phủ sóng rất rộng, triển khai lắp đặt nhanh và khả năng cung cấp dịch
vụ đa dạng cho người dụng. Nó là phương tiện hữu hiệu nhất để kết nối thông tin liên
lạc với các vùng xa xôi, biên giới, hải đảo nơi mà mạng cố định không thể với tới
được, đồng thời thông tin vệ tinh nhờ ưu điểm triển khai lắp đặt và thiết lập liên lạc
nhanh sẽ là phương tiện liên lạc cơ động giúp ứng cứu kịp thời trong các tình huống
khẩn cấp. Các nhà cung cấp thiết bị liên lạc vệ tinh trên thế giới đã đưa ra thị trường
nhiều chủng loại thiết bị có tính năng hỗ trợ cho việc liên lạc vệ tinh vừa di chuyển
vừa liên lạc, đó là tính năng tự bám khi di chuyển COTM (Communication On The
Move). Nguyên tắc cơ bản của COTM là được trang bị anten vệ tinh có khả năng tự
động quan bám, thiết lập đường thông tin mà không cần phải tạm dừng hoặc dừng lại
khi đang di chuyển. Một trong những thiết bị chính để đáp ứng tính năng vừa liên lạc
vừa di chuyển là hệ thống anten tự động quay bám vệ tinh. Đây là hệ thống anten có
định hướng tự động bám vệ tinh khi đang di chuyển vẫn đảm bảo liên lạc. Chính vì thế
em chọn đề tài “Thiết kế trạm anten vệ tinh tự động quay bám trong thông tin vệ
tinh”
Nội dung luận văn được trình bày thành 3 chương sau:
Chƣơng 1: Tổng quan về hệ thống thông tin vệ tinh
Chƣơng 2: Trạm mạt đất trong thông tin vệ tinh
Chƣơng 3: Xây dựng và tính toán cấu hình trạm anten tự động quay bám
vệ tinh
2
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ THÔNG TIN VỆ TINH
1.1. Cấu trúc tổng quát
Hình 1. 1: Mô hình truyền nhận thông tin của đƣờng truyền vệ tinh
Muốn thiết lập một đường thông tin vệ tinh, trước hết phải phóng một vệ tinh lên
qũy đạo và có khả năng thu sóng vô tuyến điện.Vệ tinh có thể là vệ tinh thụ động, chỉ
phản xạ sóng vô tuyến một cách thụ động và không khuếch đại và biến đổi tần số. Vệ
tinh sẽ thu tín hiệu từ trạm mặt đất biến đổi, khuếch đại và phát lại đến một hoặc nhiều
trạm mặt đất khác.
1.2. Đặc điểm của thông tin vệ tinh
Thông tin vệ tinh là một trong những hệ thống truyền dẫn vô tuyến, sử dụng vệ
tinh để chuyển tiếp tín hiệu đến các trạm mặt đất. Vệ tinh có những ưu điểm:
- Cấu hình lại hệ thống mạng mặt đất đơn giản, nhanh chóng và giảm giá thành
so với các loại khác.
- Giá thành tuyến thông tin không phụ thuộc vào cự ly giữa hai trạm.
- Có khả năng thông tin quảng bá cũng như thông tin nối điểm
- Có khả năng băng thông rộng.
- Ít chịu ảnh hưởng bởi địa hình của mặt đất.
- Dịch vụ thông tin vệ tinh có băng tần rộng và có thể truyền tới bất kỳ nơi nào
trên thế giới
1.3. Băng tần thông tin vệ tinh
Thông tin vệ tinh là hệ thống thông tin có phương thức truyền dẫn vô tuyến, bởi
vậy việc lựa chọn và ấn định băng tần công tác cho các dịch vụ thông tin vệ tinh là rất
quan trọng. Nó phải thoả mãn hai điều kiện cơ bản:
- Không gây can nhiễu lên các hệ thống thông tin vô tuyến khác cũng như dịch
vụ thông tin vệ tinh trong mạng.
- Tổn hao truyền sóng nhỏ để giảm nhỏ kích thước và giá thành thiết bị.
1.4. Phƣơng pháp đa truy nhập trong thông tin vệ tinh
1.4.1. Đa truy nhập phân chia theo tần số (FDMA)
Mỗi trạm mặt đất được ấn định cho một khoảng băng tần nhất định trong băng
tần quy định chung cho hệ thống. Mỗi khách hàng hay trạm mặt đất chỉ được thu hoặc
phát lưu lượng thông tin của mình trong băng tần đã quy định với cường độ tín hiệu
phải được cân bằng sao cho không gây can nhiễu lên nhau
Tuyến lên
Vệ tinh
Trạm mặt đất
Trạm mặt đất
Tuyến
3
Ưu điểm của FDMA là kỹ thuật đơn giản, độ tin cậy cao, giá thành hạ, giữa các
trạm không cần sự đồng bộ. Tuy nhiên nó cũng có nhược điểm:
- Thiếu tính mềm dẻo khi cần thay đổi dung lượng.
- Khi số truy nhập tăng do xuất hiện các sản phẩm nhiễu điều chế nên phải giảm
công suất phát của vệ tinh, nên không tận dụng được hết hiệu suất làm việc của bộ
khuếch đại.
- Phải điều khiển công suất phát của các trạm mặt đất công suất sóng mang tại
đầu vào vệ tinh là như nhau, để tránh hiệu ứng “bắt” (capture effect).
1.4.2. Đa truy nhập phân chia theo thời gian (TDMA)
Phương pháp này mỗi trạm mặt đất được ấn định cho một “khe thời gian” nhất
định và trạm mặt đất chỉ được thu hoặc phát lưu lượng của trạm mình trong “khe thời
gian” quy định đó và được gọi là “cụm” (burst). Các “cụm” của một số trạm mặt đất
được sắp xếp lại trong một khoảng thời gian dài hơn gọi là khung TDMA
Đa truy nhập phân chia theo thời gian sử dụng hiệu quả hơn đối với độ rộng băng
tần và tận dụng được công suất của bộ khuếch đại công suất cao do mỗi khung TDMA
chỉ có một sóng mang . Hệ thống TDMA có tính mềm dẻo trong việc thay đổi lưu
lượng giữa các trạm chỉ cần thay đổi độ rộng “cụm” của mỗi trạm mặt đất.
Nhưng TDMA yêu cầu về trạm mặt đất phức tạp hơn FDMA, bởi vậy giá thành sẽ đắt
hơn vì phải có sự đồng bộ chính xác giữa các trạm và với vệ tinh.
1.4.3. Đa truy nhập phân chia theo không gian (SDMA)
Trong thông tin vệ tinh bằng việc phủ sóng các vùng khác nhau trên mặt đất và
phương pháp sử dụng các phân cực sóng khác nhau thì với phổ tần giống nhau có thể
sử dụng lại vài lần mà can nhiễu bị hạn chế giữa các người sử dụng.
- Phân cực: có các loại phân cực thẳng đứng (VP) và phân cực nằm ngang (HP).
Phân cực tròn có phân cực tròn bên trái (LHCP) và phân cực tròn bên phải (RHCP), có
thể được phát đi cùng tần số từ vệ tinh nhưng với hai phân cực khác nhau mà các trạm
mặt đất thu đúng tín hiệu của trạm mình mà không bị can nhiễu do sử dụng các anten
thu có phân cực khác nhau.
- Vùng phủ sóng: Có bốn dạng phủ sóng cơ bản đó là: phủ sóng toàn cầu; phủ
sóng bán phủ sóng khu vực là vùng phủ sóng một khu vực khá lớn như bắc Mỹ, châu
Âu hoặc Đông nam á và vùng phủ sóng “đốm”.
1.4.4. Đa truy nhập phân chia theo mã (CDMA )
Trong CDMA mỗi trạm phát sử dụng một mã giả ngẫu nhiên duy nhất để trải phổ
tín hiệu phát. Phía thu mỗi trạm mặt đất thu trong mạng phải có mã tạp âm giả ngẫu
nhiên (PN) giống hệt nhau để khôi phục lại và chọn ra thông tin. Những mạng khác có
thể làm việc đồng thời trong cùng phổ tần nhưng với mã khác nhau thì sẽ không gây
can nhiễu.
Đa truy nhập phân chia theo mã có các ưu điểm:
- Đơn giản vì không yêu cầu đồng bộ giữa các trạm
- Bảo mật, ít can nhiễu, có khả năng làm việc với C/N rất thấp.
- Sử dụng ít tần số, giá thành các trạm mặt đất thấp.
1.5. Phân hệ thông tin vệ tinh
Chức năng của một vệ tinh thông tin là thu tín hiệu cao tần (RF) từ mặt đất
khuếch đại chúng và sau đó phát trở lại mặt đất.
