Giáo trình Xử lý tín hiệu số

nh từ b−ớc khảo sát đ−ờng truyền. Hình 3.3 biểu diễn mặt cắt đ−ờng truyền của tuyến cùng với các vật chắn giữa tuyến và có xét đến miền Fresnel thứ nhất. Sau khi đã có đ−ợc độ cao tuyến, ta tính độ cao của anten để làm hở một vật chắn nằm giữa tuyến (tức không gây nhiễu đến đ−ờng truyền vô tuyến). ở b−ớc khảo sát định vị trạm, ta đã xác định đ−ợc độ cao của hai vị trí đặt trạm so với mặt n−ớc biển t−ơng ứng là h1 và h2. Hai thông số này kết hợp với độ cao B của tia nh− đã tính toán ở trên sẽ tính đ−ợc độ cao của cột an ten còn lại khi biết tr−ớc độ cao của một cột an ten. ha1 = h2 + ha2 + [B - (h2 + ha2)](d/d2) - h1 [m] (3.5) ha2 = h1 + ha1 + [B - (h1 + ha1)](d/d1) - h2 [m] Trong đó: ha1, ha2 [m] là độ cao của một trong hai anten cần đ−ợc tính. d1, d2 [km] là khoảng cách từ mỗi trạm đến vị trí đã tính toán độ cao của tia B. Nh− vậy khi biết đ−ợc độ cao của một an ten thì có thể tính đ−ợc độ cao của an ten kia sao cho không làm gián đoạn tia truyền của hai trạm. Hình 3.4 minh hoạ cách tính toán độ cao của an ten nói trên d Traỷm A Traỷm B ha1 ha2 Hình 3.3 Xác định độ cao tia B để làm hở một vật chắn. d2d1 E Bi Ti+Oi CF1 37 Tuy nhiên nh− đã đề cập ở phần tr−ớc, để đảm bảo cho hệ thống hoạt động không chịu ảnh h−ởng của các yếu tố trong t−ơng lai thì độ cao an ten phải sử dụng một khoảng dự phòng, phụ thuộc vào ng−ời thiết kế. Khi đó các độ cao của các an ten thực tế phải là har1, har2 do đã đ−ợc cộng với một l−ợng độ cao dự phòng là Ph1 hoặc Ph2 nh− sau: har1 = ha1 + Ph1 [m] (3.6) har2 = ha2 + Ph2 [m] (3.7) 3.5.3 Tính toán các nhân tố ảnh h−ởng đến đ−ờng truyền Công suất tín hiệu truyền giữa trạm phát đến trạm thu bị suy hao trên đ−ờng truyền. Khi phát một công suất Pt ở phía phát thì ở bên thu sẽ đ−ợc một công suất là Pt/ và do suy hao nên Pt > Pt/. Sự mất mát công suất này do các yếu tố gây nhiễu đ−ờng truyền; đ−ợc xem xét d−ới đây. +Độ dự trữ pha dinh phẳng: Hình 3.4 Minh hoạ việc tính độ cao của một anten khi biết độ cao anten kia. Traỷm A d Traỷm B h1 + ha1 ha2 d2d1 B θ Traỷm B Traỷm A h2 + ha2 d1 d2 B1 d ha1 B θ 38 Do tác động của pha đinh phẵng mức tín hiệu thu đ−ợc có thể bị sụt đi so với mức tín hiệu thu không bị pha đinh, tr−ớc khi hệ thống còn làm việc đúng. Nh− vậy tác động của pha đinh là làm thay đổi mức ng−ỡng thu của máy thu. Do đó khi bị ảnh h−ởng của pha dinh phẳng máy thu có thể nhận đ−ợc tín hiệu rất yếu từ đ−ờng truyền và có thể làm gián đoạn thông tin nếu tr−ờng hợp pha đinh mạnh. Việc tính toán một l−ợng pha đinh dự trữ là cần thiết cho đ−ờng truyền vô tuyến. Độ dự trữ pha đinh phẳng Fm (dB) liên quan đến mức tín hiệu thu đ−ợc không pha dinh Wo (dB) và mức tín hiệu thu đ−ợc thực tế thấp W(dBm) tr−ớc lúc hệ thống không còn hoạt động tính theo biểu thức: Fm = 10 lg(w0/w)dB = [W0(dBm) - W(dBm)] [dB] (3.8) +Pha đinh lựa chọn: Pha dinh lựa chọn chủ yếu ảnh h−ởng đến các hệ thống vi ba số có dung l−ợng trung bình (34Mb/s) và dung l−ợng cao (140Mb/s) +Tiêu hao do m−a: Tiêu hao do m−a và pha đinh là các ảnh h−ởng truyền lan chủ yếu các các tuyến vô tuyến tầm nhìn thẳng trên mặt đất làm việc ở các tần số trong dải tần GHz, vì chúng quyết định các biến đổi tổn hao truyền dẫn do đó quyết định khoảng cách lặp cùng với toàn bộ giá thành của một hệ thống vô tuyến chuyển tiếp. Tiêu hao do m−a tăng nhanh theo sự tăng của tần số sử dụng, đặc biệt với các tần số trên 35GHz th−ờng suy hao nhiều và do đó để đảm bảo thì khoảng cách lặp phải nhỏ hơn 20km, ngoài ra việc giảm độ dài của đ−ờng truyền sẽ giảm các ảnh h−ởng của pha dinh nhiều tia. 3.6 Tính toán các tham số của tuyến Các tham số đ−ợc sử dụng trong tính toán đ−ờng truyền nh−: Mức suy hao trong không gian tự do, công suất phát, ng−ỡng thu, các suy hao trong thiết bị...có vai trò quan trọng để xem xét tuyến có thể hoạt động đ−ợc hay không và hoạt động ở mức tín hiệu nào. +Tổn hao trong không gian tự do: Tổn hao trong không gian tự do (A0) là tổn hao lớn nhất cần phải đ−ợc xem xét tr−ớc tiên. Đây là sự tổn hao do sóng vô tuyến lan truyền từ trạm này đến trạm kia trong môi tr−ờng không gian đ−ợc tính theo biểut thức sau: 39 A0 = 20lg λ πd4 = 20lg c dfπ4 , ( f c=λ ), (3.9) A0 = 92,5 + 20lg (f) + 20 lg (d) [dB] (3.10) Với f: là tần số sóng mang tính bằng [GHz]. d: độ dài tuyến [km] +Tổn hao phi đơ: Đây là tổn hao thiết bị (ống dẫn sóng) để truyền dẫn sóng giữa an ten và máy phát/ máy thu. Khi tính toán suy hao này thì phải căn cứ vào mức suy hao chuẩn đ−ợc cho tr−ớc bởi nhà cung cấp thiết bị. Chẳng hạn với phi đơ sử dụng loại WC 109 có mức tiêu hao chuẩn là 4,5dB/ 100m và cộng với 0,3dB suy hao của vòng tròn để chuyển tiếp ống dẫn sóng thì tổn hao phi đơ máy phát (LTxat) và máy thu (LRxat) đ−ợc tính nh− sau: LTxat = 1,5har1. 0,045 + 0,3 [dB] (3.11) LRxat = 1,5har2 .0,045 + 0,3 [dB] Trong đó har1 và har2 là độ cao của các an ten đã đ−ợc tính toán l−ợng dự phòng. +Tổn hao rẽ nhánh: Tổn hao rẽ nhánh xảy ra tại bộ phân nhánh thu phát, tổn hao này cũng đ−ợc cho bởi nhà cung cấp thiết bị. Mức tổn hao này th−ờng khoảng (2 ữ 8)dB. +Tổn hao hấp thụ khí quyển: Các thành phần trong khí quyển gây ra các tổn hao mà mức độ của nó thay đổi theo điều kiện thời tiết, thay đổi theo mùa, theo tần số sử dụng... Khi tính toán mức suy hao này ta dựa theo các chỉ tiêu đã đ−ợc khuyến nghị ở các n−ớc châu Âu. chẳng hạn đối với hệ thống thiết bị vô tuyến 18, 23 và 38GHz thì mức suy hao chuẩn Lsp0 đ−ợc cho trong khuyến nghị vào khoảng 0,04 dB/km ữ 0,19 dB/km và 0,9 dB/m khi đó tổn hao cho cả tuyến truyền dẫn đ−ợc xác định là: Lsp = Lsp0d [dB] (3.13) Với d là khoảng cách của tuyến tính bằng km. Ph−ơng trình cân bằng công suất trong tính toán đ−ờng truyền: Pr = Pt + G - At [dB] (3.14) Trong đó: Pt là công suất phát At: Tổn hao tổng = tổn hao trong không gian tự do + tổn hao phi dơ + tổn hao rẽ nhánh + tổn hao hấp thụ khí quyển 40 G: Tổng các độ lợi = Độ lợi của an ten A + độ lợi của an ten B Pr: Công suất tại đầu vào máy thu. Pr là tham số quan trọng khi thiết kế đ−ờng truyền vi ba, tham số này là một chỉ tiêu quyết định xem tuyến có hoạt động đ−ợc hay không khi đem so sánh nó với mức ng−ỡng thu của máy thu. 3.7 Tính toán các tham số chất l−ợng của tuyến Vì chất l−ợng đ−ờng truyền đ−ợc đánh giá dựa trên tỷ số BER; các tỷ số BER khác nhau sẽ cho một mức ng−ỡng t−ơng ứng và cũng có độ dự trữ pha đinh khác nhau. Các tỷ số BER th−ờng đ−ợc sử dụng trong vi ba số là: BER = 10-3 và BER = 10-6 t−ơng ứng với hai mức ng−ỡng RXa và RXb. 1. Độ dự trữ pha đinh ứng với RXa và RXb là FMa và FMb đ−ợc tính theo biểu thức: FMa = Pr - RXa với BER = 10 -3 (3.14) FMb = Pr - RXb với BER = 10 -6 (3.15) 2. Xác xuất pha dinh phẳng nhiều tia (P0) là một hệ số thể hiện khả năng xuất hiện pha dinh nhiều tia đ−ợc đánh gia theo công thức sau: P0 = KQ . f B . dc (3.16) Trong đó KQ = 1, 4 .10-8 ; B = 1 ; C = 3,5 là các tham số liên quan đến điều kiện truyền lan về khí hậu và địa hình của sóng vô tuyến và các giá trị đ−ợc sử dụng theo khuyến nghị của CCIR. 3. Xác suất đạt đến ng−ỡng thu RXa; RXb. Gọi Pa; Pb là xác suất đạt tới các giá trị ng−ỡng thu t−ơng ứng RXa và RXb đ−ợc tính nh− sau: aP = 10 FMa 10 − (3.17) =bP 10 FMb 10 − Với FMa và FMb là độ dự trữ pha dinh ứng với các tỷ số BER = 10 -3, BER = 10-6 đã đ−ợc tính toán ở trên. 4.Khoảng thời gian pha dinh 41 Ta và Tb là các giá trị đặc tr−ng cho các khoảng thời gian tồn tại pha dinh và cũng ứng với FMa, FMb đ−ợc tính theo công thức: 2 2 10 210 β α fCT aFM a ⎥⎦ ⎤⎢⎣ ⎡ − = (3.18) 2 2 10 . 210 βα fCT bFM b ⎥⎦ ⎤⎢⎣ ⎡ − = Với C2 = 10,3d; α2 = 0,5; β2 = -0,5 lấy theo khuyến nghị. 5.Xác suất pha dinh phẳng dài hơn 10 giây P(10) và P(60) là Xác suất xuất hiện pha dinh phẳng dài hơn 10s và 60s t−ơng ứng với các tỷ số BER khác nhau và đ−ợc các định theo công thức: P(Ta ≥ 10) = P(10) = 0, 5 [1 - erf(Za)] = 0, 5 erfc (Za) (3.19) P(Tb ≥ 60) = P(60) = 0, 5 [1 - erf(Zb)] = 0, 5 erfc (Zb) Với Za = 0, 548ln(10/Ta); Với Zb = 0, 548ln(10/Tb) Với erfc(t) = 1- erf(t) Trong đó: erf(t) = dte t t∫ − 0 22 π là hàm sai số. 6. Xác suất BER v−ợt 10-3 Xác suất BER v−ợt 10-3 thể hiện sự gián đoạn thông tin nh−ng trong thời gian không quá 10s. Xác suất (BER ≥ 10-3) : xác suất (BER ≥ 10-3) = P0. Pa = 10 FM 0 a 10.P − (3.20) 7.Xác suất mạch trở nên không thể sử dụng đ−ợc do pha dinh phẳng. Pu là xác suất mạch sẽ có BER > 10-3 trong khoảng thời gian lớn hơn 10s tức là mạch trở nên không sử dụng đ−ợc và đ−ợc tính theo Pu =P0 . Pa . P(10) (3.21) 8.Khả năng sử dụng tuyến Khả năng sử dụng tuyến đ−ợc biểu thị bằng phần trăm và đ−ợc xác định theo Pu nh− sau: Av = 100(1 - Pu) (3.22) 8. Xác suất mạch có BER ≥ 10-6 xác suất này đ−ợc tính dựa theo xác suất P0 và Pb Xác suất (BER ≥ 10-6): Xác suất (BER ≥ 10-6)= P0. Pb = 10 FM 0 b 10.P − (3.23) 42 9.Xác suất mạch có BER ≥ 10-6 trong hơn 60s do pha dinh phẳng Xác suất mạch có BER ≥ 10-6 đ−ợc tính bởi xác BER ≥ 10-6 và xác suất độ sâu pha dinh lớn hơn độ dự trữ pha dinh có khoảng thời gian kéo dài hơn 60s. Xác suất (BER ≥ 10-6 ) trong 60s =P0 . Pb . P(60) (3.24) Nh− vậy toàn bộ các tham số đã tính cho đ−ờng truyền cũng nh− các tham số để đánh giá chất l−ợng tuyến đ−ợc sử dụng để ng−ời thiết kế đ−a ra các quyết định về khả năng làm việc của tuyến, để tính xem tuyến có đủ cong suất cung cấp cho máy thu hay không. Ngoài ra cũng dựa vào các tham số này để có thể hiệu chỉnh lại công suất máy phát, quyết định dùng các biện pháp phân tập... 3.8 Các chỉ tiêu kỹ thuật đánh giá chất l−ợng tuyến Ba chỉ tiêu chủ yếu để đánh giá chất l−ợng tuyến: 1. Độ không sử dụng đ−ờng cho phép (đối với đ−ờng trục): Pucf = 0,06L/600% với L<600km L [km] ví dụ: L=30km Pucf = 0,06L/600% = 0,06.30/600% = 0,003% 2. Độ không sử dụng đ−ợc của mạng nội hạt ( giá trị cho phép) = 0,0325% (tại mỗi đầu cuối). 3. Độ không sử dụng đ−ợc ( giá trị cho phép) của hành trình ng−ợc = 0,0225% Mục đích các tính toán chỉ tiêu chất l−ợng là nhằm xác định xác suất v−ợt các chỉ tiêu BER, bằng cách sử dụng các giá trị của các xác suất tìm ra trong các tính toán đ−ờng truyền. Các mục tiêu tỉ lệ lỗi bit BER đ−ợc sử dụng sao cho BER không đ−ợc lớn hơn các giá trị sau: +1.10-6 trong hơn 0,4.d / 2500 % của tháng bất kỳ đối với thời gian hợp thành 1 phút, với 280km < d < 2500km. +1.10-6 trong hơn 0,045 % của tháng bất kỳ đối với thời gian hợp thành 1 phút, với d < 280km. 43 +1.10-3 trong hơn 0,054.d / 2500 % của tháng bất kỳ đối với thời gian hợp thành 1 giây, với 280km < d < 2500km. +1.10-3 trong hơn 0,006 % của tháng bất kỳ đối với thời gian hợp thành 1 giây, với d < 280km. 9 Các mục tiêu đặc tr−ng +Các phút suy giảm chất l−ợng: là khoảng thời gian 1 phút trong đó BER trung bình xấu hơn 10-6, nghĩa là trong 1 phút này đã xuất hiện ít nhất 5 lỗi (giả sử 64Kbps). +Các giây lỗi nghiêm trọng: là khoảng thời gian 1 giây, trong đó BER trung bình xấu hơn 10-3, nghĩa là có hơn 64 lỗi trong giây này. +Các giây lỗi: là khoảng thời gian 1 giây trong đó xuất hiện ít nhất một lỗi bit. 3.9 Đánh giá chất l−ợng tuyến, lắp đặt thiết bị đ−a vào hoạt động Đây là một b−ớc đ−ợc tiến hành sau khi đã tính toán đ−ợc khả năng làm việc của tuyến và tính xong các tham số cần thiết để thiết lập tuyến có nghĩa là trên tính toán thiết kế thì tuyến đã hoạt động. Tuy nhiên vẫn còn nhiều vấn đề tồn tại sẽ tác động lên tuyến và có thể làm cho khả năng làm việc của tuyến không nh− mong muốn của ng−ời thiết kế. Nói chung việc đánh giá chất l−ợng của tuyến là dựa vào các giá trị đã tính đ−ợc ở các b−ớc thiết kế trên. Công việc cuối cùng là lắp đặt thiết bị đ−a vào vận hành. Tiến hành cân chỉnh anten để thu đ−ợc tin hiệu từ máy phát. Và đây cũng là lúc để đối chiếu giữa việc tính toán giữa thực tế và lý thuyết phù hợp với nhau hay không bằng việc đo thử các tín hiệu ở hai bên thu và phát. 3.10 ví dụ Tính toán đ−ờng truyền tuyến vi ba số Trạm 110Kv Điện nam - Trạm 110Kv Thăng bình Những tiến bộ của khoa học công nghệ điện tử viễn thông và tin học ngày càng đ−ợc ứng dụng rộng rãi trong mọi lĩnh vực, mọi ngành kinh tế, Trong đó ngành Điện đã từng b−ớc đi vào tự động hóa. Tr−ớc đây Trung tâm Điều độ hệ thống điện Miền trung điều hành sản xuất điện trên địa bàn Miền trung và Tây nguyên, việc thông tin chủ yếu là thông tin thoại qua các thiết bị tải ba (PLC) và mạng VHF . 44 Nhằm đáp ứng nhu cầu phát triển l−ới điện trên địa bàn Miền trung trong t−ơng lai, cũng nh− yêu cầu điều hành sản xuất điện của Trung tâm từng b−ớc đi vào tự động hóa thông qua hệ thống SCADA/EMS đang đ−ợc lắp đặt. Từ nhu cầu đó việc thiết lập hệ thống thông tin ngành điện trên địa bàn Miền trung hiện nay đòi hỏi phải đủ kênh thông tin cho truyền số liệu SCADA và các kênh thoại cũng nh− các kênh trung kế để nối liên tổng đài, ngoài ra cũng phải tính đến hệ thống mở cho t−ơng lai sau này. Chọn ph−ơng án tính toán tuyến vi ba giữa trạm biến áp 110Kv Thăng bình và trạm 110Kv Điện ngọc về Trung tâm Điều độ hệ thống điện Miền trung (đã đ−ợc xây lắp trong năm 2002) Phạm vi tính toán: Với thiết bị vi ba đã có: Dùng loại MINI-LINK (của hãng ERICSSON) Đặc tính kỹ thuật của thiết bị Tần số 7GHz Công suất phát +28dBm Ng−ỡng thu BER 10 -3 -91dBm Ng−ỡng thu BER 10 -6 -87dBm Anten 2,4m GdB = 42,5dB ống dẫn sóng WC 42 0,1dB/m Dung l−ợng 2*2Mb/s: Mô tả tuyến: Tuyến thông tin vi ba giữa Trung tâm Điều độ HTĐ Miền trung đã có tr−ớc, do vậy tuyến thông tin cho trạm biến áp 110Kv Thăng bình đ−ợc thiết kế sử dụng kênh 2w cho thoại, 4w E&M, và kênh data V28 để truyền tín hiệu SCADA/EMS về Trung tâm Điều độ HTĐ Miền trung. Các thông số đ−ợc xác định trên bản đồ quân sự tỷ lệ: 1/50.000, có cự ly tuyến là 28km . Trên đ−ờng truyền sóng qua địa hình bằng phẳng không có vật chắn hình nêm. Tọa độ, độ cao của 2 trạm so với mực n−ớc biển đ−ợc xác định bằng máy thu định vị GPS 3.10. Thông số tuyến Độ dài tuyến 28km 45 Nhiệt độ trung bình hàng năm 250C L−ợng m−a trung bình hàng năm 150mm/h K = 3 4 , C = 1 (chọn theo khuyến nghị) Trạm Điện Ngọc Trạm Thăng bình Vĩ tuyến 15056’00’’ 150 43’14’’ Kinh tuyến 1080 15’ 30’’ 1080 21’ 02’’ Độ cao mặt đất (so với n−ớc biển) 5m 12m Độ cao anten 30m Cần tính toán Độ cao cây cối 7m 12m 3.11 Tính độ cao tháp anten khi có độ cao của anten kia áp dụng công thức (3.4) tính độ cao của tia vô tuyến B B = E(k) + (O + T) + C.F1 B= (4/51)d1d2/k + (O + T) + 17,32[d1d2)/df] 1/2[m] (3.26) = 11,49 + 11+ 17,32 =39,81 m ha2 = h1 + ha1 + [B - (h1 + ha1)](d/d1) - h2 = 35 +{39,81- 35}(28/14)-1 = 32,62m ta chọn tháp anten cao 35m để có độ dự phòng 46 3.12 vẽ mặt cắt nghiêng Dựa vào số liệu trên bản đồ, độ cao của 2 anten ta vẽ mặt cắt nghiêng của tuyến Kho ả n g c á c h (k m ) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 1 1 1 2 1 3 1 4 1 5 1 6 1 7 1 8 1 9 2 0 2 1 2 2 2 3 2 4 2 5 2 6 2 7 2 8 0 5 10 15 20 25 28 01020 15 53040 35 2545 Đ ộ c a o t ự n h iê n (m ) 3 3 3 3 5 3 3 3 6 3 5 5 3 7 6 5 4 3 6 4 3 7 6 6 7 5 4 4 6 Đ ộ c a o c â y c ố i (m ) 7 7 7 7 7 7 7 6 8 7 8 7 8 6 7 4 7 6 8 8 7 6 8 7 7 6 8 7 6 M ặ t c ắ t tu y ế n V I B A : Đ iệ n N g ọ c T h ă n g B ìn h Đ iệ n N g ọ c Đ ộ c a o t ự n h iê n : 3 m é t Đ ộ c a o a n t e n : 3 0 m é t K h o ả n g c á ch t u yế n : 2 8 k m ; K = 1 ,3 3 T ầ n s ố :7 0 0 0 M h z ; K h o ả n g : 0 ,3 6 T h ă n g B ìn h Đ ộ c a o t ự n h iê n : 6 m é t Đ ộ c a o a n t e n : 3 5 m é t 47 3.13 Tính tổn hao của đ−ờng truyền a/ Tính tổn hao đ−ờng truyền không gian tự do áp dụng công thức A0= 92,5 + 20lg7 + 20lg 28 =138,5dB b/ Tổn hao phi đơ Tra bảng suy hao 0,1dB/m ở f=7GHz Trạm Điện ngọc 50m Trạm Thăng bình 55m 5dB 5,5dB c/ Tổn hao rẽ nhánh (áp dụng bảng) = 4dB (cho 1 trạm ) d/ Các tổn hao bộ phối hợp và đầu nối = 0,5dB (cho 1 trạm ) Tổng mục a+b+c+d 138,5 +10,5 + 4*2 + 0, 5*2 =158dB e/ Độ lợi của anten (cho bởi nhà chế tạo với f=7GHz) anten 2,4m độ lợi GdB= 42,5 dB độ lợi 2anten 42,5 x 2 = 85dB f/ Công suất phát Pt = +28 dBm Tổng các độ lợi 85 + 28 = 113dB Tổng tổn hao A1= Pt -{ Pt -tổng tổn hao + tổng các độ lợi của anten} A1 = 28-{28 -158+ 85 }= 73dB g/ Mức đầu vào máy thu (dBm) Pr= Pt - A1 =28 - 73 = - 45dBm h/ Các mức ng−ỡng máy thu L < 280km; BER≤ 10-3 0, 006% tháng bất kỳ Giá trị của độ dự trữ phading phẵng FMa = Pr - RXa= -45-(-91) = 46dB Với BER = 10 -3 FMb = Pr - RXb = -45-(-87)= 42dB Với BER = 10 -6 48 i/ Xác suất pha dinh phẵng nhiều tia áp dụng biểu thức: P0 = KQ.f BdC Trong đó: KQ = 1, 4x10-8, B = 1, C = 3,5 (theo khuyến nghị). Suy ra P0 = 11, 38 10 -3 k/ Xác suất đạt tới các ng−ỡng Pa = 10 -Fma/10 = 10-46/10 =251, 19.10-7 Pb = 10 -FMb/10 = 10-42/10 =630, 95. 10-7 l/ Khoảng thời gian pha đinh: 2 2 10 210 β α fCT aFM a ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ − = 2 2 10 210 β α fCT bFM b ⎥⎦ ⎤⎢⎣ ⎡ − = Với C2 = 56,6*d ; α2 = 0,5; β2 = -0,5 lấy theo khuyến nghị. 2,9910.7.28.6,56T 10 46.5,0 5,0 a == ⎥⎦ ⎤⎢⎣ ⎡ − − 4,7610.7.28.6,56T 10 42.5,0 5,0 b == ⎥⎦ ⎤⎢⎣ ⎡ − − m/ Xác suất pha đinh phẳng dài hơn 10s: P(Ta ≥ 10) = P(10) = 0,5 [1 - erf(Za)] = 0,5 erfc (Za) = 0,5* 0,820998*0,661= 0,27133 P(Tb ≥ 60) = P(60) = 0,5 [1 - erf(Zb)] = 0,5 erfc (Zb) Với: Za = 0,548ln(10/Ta) = 0,548ln (10/2,99) = 0,661 Zb = 0,548ln(10/Tb) = 0,548ln (10/4,76) = 0,742 Trong đó erfc(t) = dte t t∫ ∞ − 22 π , dùng ph−ơng pháp tính gần đúng 2te − ≈ 1+(-t2 ) + ! )1(.... !3 )( !2 )( 23222 n ttt nn−++−+− erfc(t) ≈ dt t ∫ ∞ +++ }....... 6 t - 2 tt-{12 64 2 π erfc(10) ≈ 0,820998 erfc(60) ≈ 0,157299 p(10) = 0,5* (0,820998)*0,661 = 0,27133 P(60) = 0,5*0,157299* 0,742 = 0,058357 n/ Xác suất BER v−ợt quá 10-3: Xác suất BER >10-3 = Po*Pa = 11,38 10 -3*251,19.10-7 = 2,858*10-7 o/ Xác suất mạch không thể sử dụng do pha đinh phẵng Pu: Pu = Po.Pa.P(10) = 2,858*10 -7*0.27133 = 0,77546*10-7 49 p/ Khả năng sử dụng tuyến: Khả năng sử dụng tuyến% Av = 100 ( 1 - Pu ) = 100 ( 1 - 0,77546*10-7) = 99,999992245 q/ Xác suất mạch có BER > 10-6: Xác suất BER >10-6 =Po*Pb = 11,38 10 -3*630,95. 10-7 = 7,180*10-7 Lập Bảng kết quả tính toán đ−ờng truyền tuyến vi ba số Điện Nam - Thăng Bình Mô tả tuyến: Trạm A Trạm B Số loại thiết bị: Mini Link E Tên trạm Trạm 110kV Điện Nam Trạm 110kV Thăng Bình Tần số: (MHz) 7157,75 7210,25 Tần số trung tâm 7GHz Dung l−ợng kênh: (2 x 2) Mb/s Loại điều chế máy phát: 4QAM Tham khảo bản đồ đo đạc: 1/50000 (cục bản đồ quân đội ) Vĩ độ 15056’00” 15043’14” Kinh độ: 108015’30” 108021’02” Độ dài của đ−ờng truyền dẫn: 28km Độ cao của an ten: 30mét 35mét Độ cao an ten phân tập: 0 0 Độ cao so với mực n−ớc biển 5mét 12mét Tăng ích Trạm A Trạm B Máy phát A (dBm) +28 Tăng ích an ten: 42,5 42,5 Tổng tăng ích của các cột 113 Tổng tổn hao At (dB) 158 Mức vào của máy thu (dBm) -45 Mức ng−ỡng thu đ−ợc RXa (dBm) -91 BER 10-3 Mức ng−ỡng thu đ−ợc RXb (dBm) -87 BER 10-6 Độ suy giảm RFI (dB) Độ dự trữ pha dinh phẳng: FMa (dB) 46 Độ dự trữ pha dinh phẳng: FMb (dB) 42 50 Kết Luận Qua tính toán các thông số trên cho ta kết luận với cự ly tuyến từ Trạm 110Kv Điện ngọc đến Trạm 110Kv Thăng bình cũng nh− độ cao anten ở hai trạm, với thiết bị vi ba số Minilink Microwave có các đặt tính kỹ thuật nh− đã nêu ở trên cùng kết quả tính toán đ−ờng truyền : Độ dự trữ pha dinh 46dB với BER 10-3, 42dB với BER 10-6 Độ sử dụng tuyến 99, 9999% . Với các thông số trên ta không cần sử dụng phân tập cho tuyến, tuyến hoạt động tốt Các tổn hao: Trạm A Trạm B Tổn hao đ−ờng truyền dẫn của không gian tự do: A0 (dB) = 138,5dB Loại phi đơ: Cáp đồng trục 75Ω Độ dài phi đơ 50m 55m Tổn hao phi dơ 5dB 5,5dB Tổn hao rẽ nhánh 4dB 4dB Tổn hao bộ phối hợp và nối (dB) 0,5 0,5 Tổn hao vật chắn: 0 0 Tổn hao hấp thụ khí quyển: 0 0 Tổng tổn hao của tất cả phần: (db) 158dB Các hiệu ứng pha dinh phẳng: Trạm A Trạm B Xác suất pha dinh nhiều tia P0 11,38 . 10 -3 Xác suất đạt ng−ỡng: RXa Pa = 10 46 10 − = 251,19.10-7 Xác suất đạt ng−ỡng: RXb Pb = 10 42 10 − = 630,95. 10-7 Khoảng thời gian pha dinh Ta s 2,99 Khoảng thời gian pha dinhTb s 4,76 Xác suất fdg > 10s P(10) 0,27133 Xác suất fdg > 60s P(60) 0,05835 Xác suất BER v−ợt 10-3 2,858.10-7 Xác suất để mạch trở nên không dùng đ−ợc 0,000000077546 Độ sử dụng của tuyến % 99,99992245 Xác suất BER >10-6 7,18 10-3 Xác suất BER > 10-6 7,18.10-7 Hệ số cải thiện phân tập không gian: không 51 Ch−ơng trình phần mềm L−u đồ thuật toán ch−ơng trình đồ hoạ vẽ mặt cắt đ−ờng truyền và tính toán khoảng hở đ−ờng truyền đ−ợc biểu diễn nh− hình vẽ: Bắt đầu Nhập các thông số cần thiết: tần số, độ cao anten, khoảng cách giữa 2 trạm, độ cao so với mực n−ớc biển, độ cao vật chắn, khoảng hở cho phép Tính toán khoảng hở nhỏ nhất (Clmin) So sánh với khoảng hở cho phép: Clmin > Clcho phép Vẽ đồ thị mặt cắt Kết Thúc Sai Đúng 52 L−u đồ thuật toán ch−ơng trình tính toán đ−ờng truyền của tuyến truyền dẫn của vi ba số. Sai Tờnh toaùn caùc tham sọỳ õổồỡng truyóửn (tióu hao õổồỡng truyóửn, mổùc cọng suỏỳt vaỡo maùy thu, ...) Nhỏỷp caùc yóu cỏửu thióỳt kóỳ tuyóỳn (õọỹ daỡi tuyóỳn, tỏửn sọỳ, dung lổồỹng, khoaớng caùch ,õọỹ cao vỏỷt chàừn, ...) Âuùng Kóỳt thuùc Bàừt õỏửu Tàng cọng suỏỳt phaùt, phỏn tỏỷp So saùnh caùc mổùc cọng suỏỳt ngổồợng quy õởnh <cọng suỏỳt vaỡo 53 CHặÅNG 4 KHAẽI NIÃÛM CHUNG VÃệ THÄNG TIN VÃÛ TINH 4.2. NGUYÃN LYẽ CUÍA THÄNG TIN VÃÛ TINH Sau khi õổồỹc phoùng vaỡo vuợ truỷ, vóỷ tinh trồớ thaỡnh traỷm thọng tin ngoaỡi traùi õỏỳt. Noù coù nhióỷm vuỷ thu tờn hióỷu dổồùi daỷng soùng vọ tuyóỳn tổỡ mọỹt traỷm ồớ traùi õỏỳt, khuóỳch õaỷi rọửi phaùt trồớ vóử traùi õỏỳt cho mọỹt traỷm khaùc. Coù hai quy luỏỷt chi phọỳi quyợ õaỷo cuớa caùc vóỷ tinh bay xung quanh quaớ õỏỳt laỡ: • Màỷt phàúng quyợ õaỷo bay cuớa vóỷ tinh phaới càừt ngang tỏm Traùi õỏỳt. • Quớa õỏỳt phaới laỡ trung tỏm cuớa bỏỳt kyỡ quyợ õaỷo naỡo cuớa vóỷ tinh. Hỗnh 4.1 bióứu dióựn 3 daỷng quyợ õaỷo cồ baớn cuớa vóỷ tinh. 4.2.1. Quyợ õaỷo cổỷc troỡn ặu õióứm cuớa daỷng quyợ õaỷo naỡy laỡ mọựi õióứm trón màỷt õỏỳt õóửu nhỗn thỏỳy vóỷ tinh thọng qua mọỹt quyợ õaỷo nhỏỳt õởnh, vióỷc phuớ soùng toaỡn cỏửu cuớa daỷng quyợ õaỷo naỡy õaỷt õổồỹc vỗ quyợ õaỷo bay cuớa vóỷ tinh seợ lỏửn lổồỹt queùt tỏỳt caớ caùc vở trờ trón màỷt õỏỳt. Daỷng quyợ õaỷo naỡy õổồỹc sổớ duỷng cho caùc vóỷ tinh dổỷ baùo thồỡi tióỳt, haỡng haới, thàm doỡ taỡi nguyón vaỡ caùc vóỷ tinh do thaùm, khọng thọng duỷng cho truyóửn thọng tin. 4.2.2. Quyợ õaỷo elip nghióng ặu õióứm cuớa loaỷi quyợ õaỷo naỡy laỡ vóỷ tinh coù thóứ õaỷt õóỳn caùc vuỡng cổỷc cao maỡ caùc vóỷ tinh õởa tộnh khọng thóứ õaỷt tồùi. Tuy nhión quyợ õaỷo elip nghióng coù nhổồỹc õióứm laỡ hióỷu ổùng Doppler lồùn vaỡ vỏỳn õóử õióửu khióứn baùm õuọứi vóỷ tinh phaới ồớ mổùc cao. Hỗnh 4.1 Ba daỷng quyợ õaỷo cồ baớn cuớa vóỷ tinh. Quyợ õaỷo xờch õaỷo Quyợ õaỷo elip nghióng Quyợ õaỷo cổỷc troỡn 54 4.2.3. Quyợ õaỷo xờch õaỷo troỡn Âọỳi vồùi daỷng quyợ õaỷo naỡy, vóỷ tinh bay trón màỷt phàúng õổồỡng xờch õaỷo vaỡ laỡ daỷng quyợ õaỷo õổồỹc duỡng cho vóỷ tinh õởa tộnh, nóỳu vóỷ tinh bay ồớ mọỹt õọỹ cao õuùng thỗ daỷng quyợ õaỷo naỡy seợ lyù tổồớng õọỳi vồùi caùc vóỷ tinh thọng tin. 4.2.3.1. Quyợ õaỷo õởa tộnh GEO (Geosychronous Earth Orbit) Vóỷ tinh õởa tộnh laỡ vóỷ tinh õổồỹc phoùng lón quyợ õaỷo troỡn ồớ õọỹ cao khoaớng 36.000km so vồùi õổồỡng xờch õaỷo, vóỷ tinh loaỷi naỡy bay xung quanh quaớ õỏỳt mọỹt voỡng mỏỳt 24h. Do chu kyỡ bay cuớa vóỷ tinh bàũng chu kyỡ quay cuớa traùi õỏỳt xung quanh truỷc cuớa noù theo hổồùng Âọng cuỡng vồùi hổồùng quay cuớa traùi õỏỳt, bồới vỏỷy vóỷ tinh dổồỡng nhổ õổùng yón khi quan saùt tổỡ màỷt õỏỳt, do õoù noù õổồỹc goỹi laỡ vóỷ tinh õởa tộnh. Bồới vỗ mọỹt vóỷ tinh õởa tộnh coù thóứ õaớm baớo thọng tin ọứn õởnh lión tuỷc nón coù nhióửu ổu õióứm hồn vóỷ tinh quyợ õaỷo thỏỳp duỡng laỡm vóỷ tinh thọng tin. Nóỳu ba vóỷ tinh õởa tộnh õổồỹc õàỷt ồớ caùch õóửu nhau bón trón xờch õaỷo thỗ coù thóứ thióỳt lỏỷp thọng tin lión kóỳt giổợa caùc vuỡng trón traùi õỏỳt bàũng caùch chuyóứn tióỳp qua mọỹt hoàỷc hai vóỷ tinh. Âióửu naỡy cho pheùp xỏy dổỷng mọỹt maỷng thọng tin trón toaỡn thóỳ giồùi. Ngoaỡi ra ngổồỡi ta coỡn coù 2 loaỷi quyợ õaỷo khaùc: 4.2.4. Quyợ õaỷo thỏỳp LEO (Low Earth Orbit) Âọỹ cao õióứn hỗnh cuớa daỷng qu