LUẬN VĂN:CÂN BẰNG CÔNG SUẤT – BĂNG THÔNG TRONG THÔNG TIN VỆ TINH docx

1

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHỆ

Hồng Vân

CÂN BẰNG CÔNG SUẤT – BĂNG THÔNG TRONG
THÔNG TIN VỆ TINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Hà Nội - 2010


2

LỜI CAM ĐOAN
Tôi cam đoan bản luận văn “Cân bằng công suất băng thông trong thông tin
vệ tinh” là kết quả nghiên cứu của bản thân tôi dưới sự hướng dẫn của PGS.TS.
Bạch Gia Dương. Toàn bộ các kiến thức được trích lược từ các tài liệu được liệt
kê đầy đủ và chi tiết. Cá nhân tơi xin chịu hồn tồn trách nhiệm nếu có sai
phạm quyền tác giả.

Người làm cam đoan

Hoàng Vân


3

MỤC LỤC
Trang

Mục lục
Danh mục hình vẽ, đồ thị
Danh mục các ký tự viết tắt
Mở đầu
Chương 1. Tổng quan về thông tin vệ tinh
1.1 Lịch sử phát triển của hệ thống thông tin vệ tinh
1.2. Đặc điểm của thông tin vệ tinh
1.3 Một số vấn đề liên quan đến thông tin vệ tinh
1.3.1. Quỹ đạo
1.3.2. Tần số trong thông tin vệ tinh
1.3.3. Phân cực sóng
1.4. Hệ thống thơng tin vệ tinh
1.5 Suy hao, tạp âm trong hệ thống thông tin vệ tinh
1.5.1. Các nguồn tạp âm
1.5.2 Các loại suy hao
1.6. Các phương pháp đa truy nhập trong thông tin vệ tinh
1.6.1. Đa truy nhập phân chia theo tần số FDMA
1.6.2. Đa truy nhập phân chia theo thời gian TDMA
1.6.3. Đa truy nhập phân chia theo mã CDMA
Chương 2. Truyền dẫn số trong thông tin vệ tinh
2.1 Ảnh hường của thiết bị trạm mặt đất đến tín hiệu số
2.1.1 Bộ khuếch đại công suất
2.1.2 Bộ khuếch đại tạp âm thấp
2.1.3 Bộ chuyển đổi tần số
2.2 Kỹ thuật điều chế và giải điều chế tín hiệu
2.2.1. Giới thiệu
2.2.2. Kỹ thuật điều chế tần số (FM)

2.2.3. Kỹ thuật giải điều chế sóng mang điều tần (FM)
2.2.4. Điều chế số

2
5
6
8
11
12
13
13
15
18
19
21
21
22
23
23
24
27
29
30
31
32
33
33
34
34
34

4

2.2.5. Kỹ thuật giải điều chế sóng mang PSK
2.3 Truyền dẫn tín hiệu số trên kênh thực tế
2.3.1 Khái niệm ISI
2.3.2. Các đặc tính lọc nhằm truyền dẫn khơng có ISI
2.3.3. Phân phối đặc tính lọc
2.3.4 Ảnh hưởng của bộ lọc cosine nâng đến băng thơng tín hiệu
2.4. Méo tuyến tính
2.5 Méo phi tuyến
2.5.1 Các hiện tượng phi tuyến
2.5.2 Hài (Harmonic)
2.5.3. Điểm nén 1 dB
2.5.4 Điểm chặn bậc 3 - IP3 (Third Intercept Point)
2.5.5 Ảnh hưởng của IM3 đến băng thông
2.5.6 Một số phương pháp khắc phục méo phi tuyến
2.6 Mã hóa kênh
2.6.1 Các phương pháp điều khiển lỗi
2.6.2 Mã khối
2.6.3 Mã chập
2.6.4 Giải mã mã chập bằng thuật toán Viterbi
2.6.5 Mã Turbo
2.6.6 Đánh giá các loại mã
2.7 Tổng hợp các yếu tố ảnh hưởng đến băng thông
Chương 3. Các hệ thức tuyến và cân bằng công suất – băng thông
3.1. Các mối quan hệ trong hệ thức tuyến
3.1.1. Đơn vị đo lường
3.1.2. Quan hệ sóng mang – nhiễu

35
36
36
36
42
43
43
44
44
45
46
47
50
51
51
52
53
54
54
55
55
56
58
58
60


5

3.1.3. Hệ thức tuyến
3.2. Hệ số tăng ích Anten (G-Gain)
3.3. Công suất bức xạ đẳng hướng tương đương (EIRP)
3.4. Suy hao đường truyền
3.4.1. Suy hao trong không gian tự do
3.4.2. Khoảng cách từ trạm mặt đất đến vệ tinh
3.5. Nhiệt tạp âm
3.6. Nhiệt tạp âm của Anten
3.6.1. Anten vệ tinh (tuyến lên)
3.6.2. Anten trạm mặt đất (tuyến xuống)
3.7. Nhiệt tạp âm của hệ thống
3.8. Hệ số phẩm chất (G/T)
3.9. Tỷ số sóng mang trên tạp âm (C/N)
3.10. Tổng tỷ số sóng mang trên tạp âm (C/TT)
3.11. Bộ phát đáp vệ tinh
3.11.1. Điểm hoạt động của bộ phát đáp
3.11.2. EIRP hoạt động của bộ phát đáp
Chương 4. Tính tốn cơng suất tuyến
4.1 Mục đích của cân bằng cơng suất – băng thơng
4.2 Tính tốn thực tế
Chương 5. Thực nghiệm
5.1. Giới thiệu công nghệ mạch dải
5.2. Ma trận tán xạ
5.3. Thiết kế và mô phỏng bộ khuếch đại dùng JFET
Kết luận
Tài liệu tham khảo

60
61
61

62
62
63
63
64
64
65
66
67
67
68
68
69
69
70
70
78
80
80
90
93


6

DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Hình vẽ

Trang

Hình 1.1: Truyền dẫn bằng vệ tinh

12

Hình 1.2: Các dạng quỹ đạo của vệ tinh

14

Hình 1.3: Quỹ đạo vệ tinh

15

Hình 1.4: Cửa sổ tần số

18

Hình 1.5: Các thành phần của một hệ thống vệ tinh thơng tin

19

Hình 1.6: Các bộ phận của trạm mặt đất

20

Hình 1.7: Đa truy nhập theo tần số: FDMA

23

Hình 1.8: Hoạt động của mạng theo nguyên lý TDMA

24

Hình 1.9: Cấu trúc khung TDMA theo tiêu chuẩn INTELSAT

25

Hình 2.1: Sơ đồ tổng quát của hệ thống truyền dẫn

29

Hình 2.2: Sơ đồ khối hệ thống thơng tin vệ tinh

30

Hình 2.3: Đặc tính khơng tuyến tính của bộ khuếch đại cơng suất

31

Hình 2.4: Nguyên lý bộ trộn

32

Hình 2.5: Bộ chuyển đổi đơn tần số lên

33

Hình 2.6: Nguyên lý của một bộ điều chế số

35

Hình 2.7: Mơ hình hệ thống băng gốc với các tín hiệu xung PAM

36

Hình 2.8: Hình thành bộ lọc cosine nâng

38

Hình 2.9: Đáp ứng xung của bộ lọc cosine nâng

39

Hình 2.10: Đáp ứng xung của bộ lọc cosine nâng với 1 số giá trị của 

40

Hình 2.11: Điểm nén 1dB

46

Hình 2.12: Gây méo tín hiệu bởi IM3

48

Hình 2.13: Xác định IP3 bằng đồ thị

48

Hình 2.14: Mối liên hệ giữa IP3 và IM3

50

Hình 2.15: Tổng quan các phương pháp điều khiển lỗi

52

Hình 2.16: Sơ đồ khối của mã Turbo

55

Hình 4.1: Sơ đồ tính tốn đường truyền cho kênh thơng tin

77

Hình 5.1. Các loại vi mạch dải

79

Hình 5.2: Sơ đồ nguyên lý

81

Hình 5.3: Cấu trúc nhánh 1

82

Hình 5.4: Kết quả mơ phỏng tham số S11

83

Hình 5.5: Kết quả mơ phỏng tham số S21

84

Hình 5.6: Kết quả mơ phỏng tham số S22

85

Hình 5.7: Kết quả mơ phỏng hệ số sóng đứng tương ứng S11

85

Hình 5.8: Kết quả mơ phỏng hệ số sóng đứng tương ứng S22

86

Hình 5.9: Cấu trúc nhánh 2

86

Hình 5.10. Bộ khuếch đại cao tần dùng JFET

87

Hình 5.11: Đo đạc các tham số bằng máy phân tích mạng

88

Hình 5.12: Kết quả đo đạc tham số S11

88

Hình 5.13: Kết quả đo đạc tham số S21

89


7

DANH MỤC CÁC KÝ TỰ VIẾT TẮT
Ký tự viết tắt
ARQ
ATDE
AWGN
BB
BER
BPSK
C/N
CCIR
CDMA
D/C
DEM
DE-PSK
DE-QPSK
DTH

Cụm từ Tiếng Anh
Automatic Repeat reQuest
Adaptive Time Domain
Equalizer

Additive white Gaussian
noise
Basic Band
Bit error ratio
Binary Phase Shift Keying
Carrier/Noise
International Radio
Consultative Committee
Code division multiple access
Down Converter
Demodulation
Different Encode PSK
Different Encode QPSK
Direct to Home

FET
HF
HPA
IBO
IBPD

Equivalent Isotropic Radiated
Power
Frequency Division Multiple
access
Forward Error Correction
Coding
Field-effect transistor
High Frequency
High Power Amplifier

Input Back Off
In-Band power difference

IM

Intermodulation

EIRP
FDMA
FECC

Diễn giải
Yêu cầu lặp tự động
Bộ cân bằng thích nghi
Nhiễu Gauss trắng
Băng tần cơ sở
Tỉ số lỗi bít
Điều chế dịch mức pha nhị phân
Tỉ số sóng mang/tạp âm
Uỷ ban tư vấn quốc tế
Đa truy nhập theo mã
Bộ đổi tần xuống
Bộ giải điều chế
Giải điều chế dịch mức pha
Giải điều chế cầu phương
Truyền hình trực tiếp đến hộ gia
đình
CS bức xạ đẳng hướng tương đương
Đa truy nhập theo tần số
Mã hóa sửa lỗi không phản hồi

Transistor hiệu ứng trường
Cao tần
Khuếch đại công suất cao
Độ lùi đầu vào
Độ lệch băng thực tế so với hoàn
hảo
Biến điệu


8

IP3
ISI
ITU
JFET
KPA
LNA
MOD
OBO
OFDM
PAM
PCB
PCM
PSK
QAM
QPSK
QSA
S/N
SDMA
SHF

SSPA
TDM
TDMA
TWTA
U/C
VHF
XPD

Third Intercept Point
InterSymbol Interference
International
Telecommunication Union
Junction Field-effect
transistor
Klystron Amplifier
Low noise Amplifier
Modulation
Output Back Off
Orthogonal frequencydivision multiplexing
Pulse Amplitude Modulation
Printed circuit board
Pulse Code Modulation
Phase Shift Keying
Quadrature amplitude
modulation
Quadrature Phase Shift
Keying
Quasi-static Approximation
Signal/Noise
Space division Multiple

access
Super high Frequency
Solid State Power Amplifier
Time division multiplexing
Time division multiple access
Travelling Wave Tube
Amplifier
Up Converter
Very high Frequency
X-polarization diversity

Điểm chặn bậc 3
Xuyên nhiễu giữa các dấu
Hiệp hội viễn thông quốc tế
Transistor trường điều khiển bằng
tiếp xúc N-P
Bộ khuếch đại CS Klystron
Khuếch đại tạp âm thấp
Bộ điều chế
Độ lùi đầu ra
Điều chế đa sóng mang trực giao
Điều chế xung biên
Công nghệ chế tạo bảng mạch in
Điều chế xung mã
Điều chế dịch mức pha
Điều chế cầu phương
Điều chế pha trực giao
Xấp xỉ tĩnh lượng tử
Tỉ số tín hiệu/tạp âm
Đa truy nhập theo không gian

Siêu tần số
Bộ khuếch đại CS dùng bán dẫn
Ghép kênh theo thời gian
Đa truy nhập theo thời gian
Bộ khuếch đại cơng suất ống sóng
chạy
Bộ đổi tần lên
Siêu cao tần
Phân cực chéo


9

MỞ ĐẦU
Ngày nay, thông tin vệ tinh đã trở thành một dịch vụ phổ thơng trên tồn
thế giới với các vệ tinh đĩa tĩnh của nhiều hệ thống, đặc biệt là 2 hệ thống
Intelsat và Intersputnyk đã cung cấp hàng triệu kênh thoại, truyền hình, số
liệu…kết nối hàng trăm quốc gia khác nhau. Ngoài ra các vệ tinh khu vực như:
Eusat, Asiasat, Palapa… cung cấp các dịch vụ thoại cố định, phát thanh truyền
hình, truyền số liệu, đảm bảo thơng tin dẫn đường cho hàng không, cứu hộ hàng
hải, thăm dị tài ngun, đào tạo từ xa… đã đưa thơng tin vệ tinh trở thành loại
hình có thể cung cấp đa dạng nhiều loại dịch vụ nhất hiện nay.
Năm 2008, vệ tinh đầu tiên của Việt Nam – Vinasat đã được đưa vào hoạt
động, phục vụ mục đích thiết lập đường truyền dẫn quốc tế và xây dựng các
mạng VSAT nội hạt.
Trong bài tốn xây dựng một hệ thống thơng tin vệ tinh, khách hàng cần
thuê đường truyền thường dựa trên cơ sở nhu cầu về dung lượng thực tế (Bps)
với các điều kiện về chất lượng dịch vụ, còn các nhà cung cấp đường truyền vệ
tinh sẽ quy về băng thông (Hz) và công suất tương ứng. Họ sẽ phải tính tốn để
đảm bảo tỷ lệ băng thơng cho thuê trên mỗi transponder cân bằng với công suất

bỏ ra tương ứng. Do phải trả tiền cho nhà cung cấp đường truyền về băng thơng
nên khách hàng sẽ có xu hướng sử dụng các thiết bị nâng cao khả năng tối ưu
băng thơng để tiết kiệm chi phí. Điều này sẽ đẩy các nhà cung cấp đường truyền
vào bài toán cân bằng công suất để đạt được hiệu quả khai thác vệ tinh tốt nhất.
Thực tế với sự phát triển cơng nghệ ngày nay thì các thiết bị trạm mặt đất
được đổi mới và phát triển liên tục, còn vệ tinh phải chấp nhận “nằm im” trong
suốt thời gian sống của nó trên khơng gian (15 năm). Vì vậy, cán cân công suất
– băng thông đang ngày càng nghiêng về sự tiêu tốn của công suất, băng thông
ngày càng tối ưu.
Đối với các vệ tinh thế hệ cũ, vấn đề đảm bảo cơng suất là rất khó khăn và
tốn kém. Nhà cung cấp đường truyền thường xuyên phải đối mặt với việc giới
hạn công suất, đặc biệt cho các vùng có suy hao lớn do mưa và các suy hao bức
xạ khác. Vì vậy, bài tốn cân bằng cơng suất – băng thông là hết sức thiết thực
đối với cả nhà cung cấp đường truyền và khách hàng.
Các vệ tinh thế hệ mới - do công nghệ chế tạo ngày càng phát triển – đã có thể
giảm khối lượng các bộ khuếch đại và điều khiển công suất đủ lớn theo yêu cầu,
sẵn sàng phục vụ ở các miền tần số cao như dải tần Ka. Tuy nhiên, số lượng vệ


10

tinh ngày càng gia tăng, mật độ vệ tinh trên quỹ đạo ngày càng dày đặc nên để
tránh can nhiễu giữa các hệ thống, ITU cũng ra các quy định về giới hạn cơng
suất phát cho mỗi transponder. Chính vì vậy, việc tăng công suất phát vẫn là vấn
đề cần hết sức cân nhắc và bài tốn cân bằng cơng suất – băng thơng vẫn rất có ý
nghĩa về thực tế, kinh tế.
Vì vậy, mục đích của luận văn này là phân tích các yếu tố tác động đến tín
hiệu, một số biện pháp để khắc phục, nâng cao chất lượng và những ảnh hưởng
của các biện pháp đó đến băng thơng. Đồng thời cũng phân tích q trình tính
tốn quỹ công suất để đạt được trạng thái cân bằng với băng thông chiếm dụng

trên transponder. Trong luận văn cũng đưa ra ví dụ tính tốn tuyến để chỉ ra việc
cân băng này và nghiên cứu thực nghiệm thiết kế một bộ khuếch đại băng tần C
tại tần số 5.5Ghz sử dụng công nghệ mạch dải siêu cao tần.
Luận văn gồm 5 chương:
Chương 1. Tổng quan về thông tin vệ tinh: Trình bày các đặc điểm, cấu trúc
của hệ thống thông tin vệ tinh. Các vấn đề về tần số, quỹ đạo, phân cực, suy hao,
nhiễu. Chương 1 cũng phân tích sơ lược về vấn đề đa truy nhập trong thông tin
vệ tinh.
Chương 2. Truyền dẫn số trong thông tin vệ tinh: Phân tích sự ảnh hưởng
của các thiết bị trong hệ thống trạm mặt đất đến tín hiệu số. Các yếu tố gây méo
trong truyền dẫn vô tuyến: méo tuyến tính và méo phi tuyến tương ứng các yếu
tố ảnh hưởng đến băng thông: bộ lọc cosine nâng để chống ISI, bộ lọc mask để
chống IM3. Chương 2 cũng trình bày một số loại mã hóa sử dụng trong thông
tin vệ tinh và tổng hợp các yếu tố ảnh hưởng đến băng thơng tín hiệu.
Chương 3. Các hệ thức tuyến và cân bằng cơng suất – băng thơng: Trình
bày các cơng thức tính tốn tham số cho một tuyến thơng tin vệ tinh.
Chương 4. Tính tốn cơng suất tuyến: Tính tốn thiết lập đường truyền từ một
trạm mặt đất Hà nội đến trạm đầu cuối Hồ chí Minh qua vệ tinh Vinasat.
Chương 5: Thực nghiệm: Trên cơ sở nghiên cứu băng tần C, thiết kế thử
nghiệm một bộ khuếch đại siêu cao tần sử dụng JFET có ý nghĩa quan trọng
trong việc làm chủ kênh truyền với công suất phát cho trước.
Vấn đề cân bằng công suất-băng thông không phải là vấn đề mới trong kỹ thuật.
Tuy nhiên, trong thương mại, các khách hàng nhiều khi không đánh giá đúng
tầm quan trọng của nó để có thể lựa chọn cấu hình phù hợp với u cầu của
mình. Có thể vì mục tiêu lợi nhuận bằng cách tối giản chi phí th băng thơng sẽ


11

dẫn đến suy giảm chất lượng nếu nhà cung cấp đường truyền vệ tinh không thể

đáp ứng về công suất. Các tài liệu hiện nay cũng khơng phân tích sâu và có hệ
thống về vấn đề này. Vì vậy, luận văn trình bày khơng tránh khỏi thiếu sót. Rất
mong nhận được sự góp ý của các thầy cơ và các bạn.
Cuối cùng, tôi xin chân thành cảm ơn các đồng nghiệp và PGS.TS Bạch Gia
Dương đã giành nhiều thời gian giúp đỡ, tận tình hướng dẫn tơi trong suốt q
trình thực hiện đề tài này.


12

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN VỀ THÔNG TIN VỆ TINH

1.1 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA HỆ THỐNG THÔNG TIN VỆ TINH
- Tháng 10 - 1957: Liên Xơ phóng thành cơng vệ tinh nhân tạo đầu tiên
Sputnik-1vào quỹ đạo quanh trái đất. .
- Năm 1958: Bản tin chúc mừng giáng sinh của tổng thống Mỹ Eisenhower lần
đầu tiên được phát quảng bá qua vệ tinh có tên là Score (Signal Communication
by Orbitdio Equipment)
- Năm 1960 - 1962: Một loạt các Vệ tinh như: ECHO, CURIER, TELSTAR,
RELAY đã được phóng lên quỹ đạo có độ cao thấp (1000-8000 km).
Lúc đầu, vệ tinh đưa vào sử dụng thuộc loại vệ tinh di chuyển so với mặt đất. Vệ
tinh này có nhược điểm cơ bản là thời gian phủ sóng cho một trạm mặt đất ngắn,
nó chỉ có thể thu, phát thơng tin tối đa trong 4 giờ/ ngày và không liên tục.
Để khắc phục nhược điểm này, người ta đưa vào sử dụng quỹ đạo địa tĩnh ở độ
cao 36.000 km, cho phép vệ tinh duy trì vị trí cố định so với trái đất để thu tín
hiệu một cách liên tục.
- Năm 1963: Vệ tinh địa tĩnh đầu tiên Syncom bay ở độ cao 36.000 km đã
truyền hình thế vận hội Olympic Tokyo từ Nhật sang Mỹ.

- Năm 1964: Tổ chức quốc tế về thơng tin vệ tinh ra đời, ban đầu có 19 thành
viên có tên là Intelsat. Đến năm 1994, số nước thành viên của Intelsat lên đến
133 nước , trong đó có Việt Nam.
- Năm 1971: thành lập tổ chức thơng tin vệ tinh quốc tế mang tên
INTERSPUTNIK tại Liên Xô. Đến năm 1991 đã có trên 40 quốc gia tham gia.
- Năm 1979, thành lập tổ chức thông tin hàng hải quốc tê qua vệ tinh
INMARSAT có trụ sở lại Anh, chuyên cung cấp dịch vụ thông tin vệ tinh
thương mại hàng hải.
Ngày nay, các công ty vệ tinh đã và đang phát triển rất mạnh như Intelsat,
Inmarsat, Panamsat, Asiasat, Eurostar, Loral Skynet,…


13

1.2. ĐẶC ĐIỂM CỦA THƠNG TIN VỆ TINH
Thơng tin liên lạc nhờ chuyển tiếp qua vệ tinh, môi trường truyền sóng là khơng
gian nó có các đặc điểm chính như:
 Vùng phủ sóng lớn: Một vệ tinh có thể phủ sóng được một vùng rộng lớn, có
nhiều phương thức phủ sóng có thể được sử dụng phù hợp với từng loại hình
dịch vụ. Nếu sử dụng vệ tinh quỹ đạo địa tĩnh có bán kính cách trái đất trung
bình khoảng 36.000Km thì một vệ tinh có thể nhìn thấy 1/3 trái đất, như vậy chỉ
với 3 vệ tinh có thể phủ sóng tồn cầu trừ vùng cực.
 Dung lượng vệ tinh lớn: Với băng tần công tác rộng, nhờ áp dụng các kỹ thuật
sử dụng lại băng tần nên hệ thống thông tin vệ tinh cho phép đạt tới dung lượng
lớn trong một thời gian ngắn.

Hình 1.1: Truyền dẫn bằng vệ tinh
(a): Điểm – điểm, (b): Đa điểm
 Độ tin cậy thông tin cao: Tuyến thông tin vệ tinh chỉ có 3 trạm trong đó vệ tinh
chỉ đóng vai trị trạm lặp còn 2 trạm đầu cuối trên mặt đất do đó xác suất hư

hỏng trên tuyến là rất thấp, độ tin cậy trung bình đạt 99,9% thời gian thơng tin
trong một năm, ngày nay người ta nâng cao chất lượng để đạt 99,99%.
 Chất lượng thông tin cao: Đường thơng tin có chất lượng cao do các ảnh
hưởng nhiễu của khí quyển và Fading là khơng đáng kể. Tỷ lệ lỗi bit có thể đạt
10-9.
 Tính linh hoạt của hệ thống thông tin vệ tinh cao: Hệ thống thông tin được
thiết lập nhanh chóng trong điều kiện các trạm mặt đất ở rất xa nhau về mặt địa
lý, dung lượng của nó có thể thay đổi rất linh hoạt tuỳ theo nhu cầu sử dụng.


14

 Các loại hình dịch vụ mà hệ thống Thơng tin vệ tinh có thể phục vụ là rất đa
dạng như:
- Dịch vụ thoại, truyền số liệu, Fax, telex...
- Dịch vụ phát thanh, truyền hình quảng bá.
- Dịch vụ thơng tin di động qua vệ tinh.
- Dịch vụ DAMA, VSAT, cứu hộ, định vị...
1.3 MỘT SỐ VẤN ĐỀ LIÊN QUAN ĐẾN THÔNG TIN VỆ TINH
1.3.1. Quỹ đạo
Các quy luật cơ bản sau đây chi phối qũy đạo bay của Vệ Tinh xung quanh quả
đất:
1. Định luật vạn vật hấp dẫn của Newton: Lực hấp dẫn và lực ly tâm của
một vật thể cân bằng nhau thì vật thể đó sẽ chuyển động trịn xung quanh
quả đất với vận tốc khơng đổi .
2. Định luật thứ nhất của Kepler: Vệ tinh chuyển động vịng quanh quả đất
theo một quỹ đạo hình Elip (hoặc quỹ đạo tròn khi bán trục lớn bằng bán
trục bé) với tâm của quả đất trùng với một trong hai tiêu điểm của hình
Elip đó.
3. Định luật thứ hai của Kepler: Một vật chuyển động theo quỹ đạo Elip có

vận tốc giảm khi bán kính quỹ đạo tăng lên và có vận tốc tăng lên khi bán
kính quỹ đạo giảm. Một vật chuyển động theo quỹ đạo tròn sẽ có vận tốc
khơng thay đổi trong tồn quỹ đạo.
4. Định luật thứ 3 của Kepler: Bình phương chu kỳ quỹ đạo thì tỷ lệ với lập
phương của bán kính quỹ đạo.
Quỹ đạo vệ tinh là dạng đường mà Vệ Tinh chuyển động xung quanh quả đất.
Có hai dạng Quỹ đạo là quỹ đạo Elip và quỹ đạo tròn.
- Quỹ đạo Elip chỉ có dạng quỹ đạo Elip cao (HEO), độ nghiêng của mặt phẳng
quỹ đạo so với mặt phẳng xích đạo là 650, cận điểm là 1000 km và viễn điểm là
39.400km, chu kỳ quỹ đạo là 11 giờ 58 phút.
- Dạng quỹ đạo trịn có thể có ba loại: Quỹ đạo thấp (LEO), quỹ đạo trung bình
(MEO), Quỹ đạo cao (HEO) hay quỹ đạo đồng bộ khi vệ tinh bay ở độ cao
35.786 km, lúc đó chu kỳ bay của vệ tinh bằng chu kỳ tự quay của quả đất bằng
23 giờ 56 phút 04 giây.
Trong quỹ đạo trịn lại có thể chia ra:


15

+ Quỹ đạo cực tròn : Mặt phẳng quỹ đạo vng góc với mặt phẳng xích đạo,
nghĩa là mỗi vịng bay của Vệ Tinh sẽ đi qua hai cực quả đất.
+ Quỹ đạo tròn nghiêng : Khi mặt phẳng quỹ đạo nghiêng một góc nào đó so với
mặt phẳng xích đạo.
+ Quỹ đạo xích đạo trịn : Khi mặt phẳng quỹ đạo trùng với mặt phẳng xích đạo
. Trong quỹ đạo xích đạo trịn nếu chiều bay vệ tinh cùng chiều với chiều quay
quả đất và có chu kỳ bằng chu kỳ quay của quả đất gọi là quỹ đạo địa tĩnh (
GEO).
Quỹ đạo cực tròn

Quỹ đạo elip nghiêng

Quỹ đạo xích đạo trịn

Hình 1.2: Các dạng quỹ đạo của vệ tinh.
Đây là dạng quỹ đạo mà vệ tinh có tốc độ bay gần bằng tốc độ thiên văn của
quả đất và được đặt ở độ cao xấp xỉ 36.000Km. ở độ cao này các lực tương tác
lên vệ tinh bù trừ cho nhau nên vệ tinh được coi là đứng yên so với trái đất khi
quan sát từ một vị trí cố định trên mặt đất. Dạng này rất thích hợp cho các vệ
tinh thơng tin. Nó có các đặc điểm sau:
- Tốc độ bay trung bình của vệ tinh: 23 giờ, 56 phút, 04,09054 giây.
- Độ cao của vệ tinh 35.786,04Km được tính từ vệ tinh đến điểm chiếu thẳng
dưới vệ tinh trên xích đạo.
- Bán kính của quỹ đạo vệ tinh: 42.164,20Km là khoảng cách từ tâm của quỹ
đạo vệ tinh đến chu vi của nó.
- Chiều quay vệ tinh cùng chiều quay theo trục Bắc-Nam của quả đất.
- Tốc độ vệ tinh trên quỹ đạo : 3, 074662Km/giây
- Độ dài của cung 1o: 735,904Km là chiều dài của cung trịn trên quỹ đạo vệ
tinh khi có góc ở tâm là 1o.


16

- Thời gian trễ của đường truyền sóng hơn 270ms, là thời gian trung bình để
truyền sóng vơ tuyến từ một trạm mặt đất qua vệ tinh địa tĩnh đến trạm mặt đất
khác.
Từ một vị trí trong khơng gian vệ tinh địa tĩnh có thể phủ sóng được khoảng
42% bề mặt quả đất. Vì vậy chỉ cần có 3 vệ tinh đặt ở 3 vị trí cách đều nhau là
có thể phủ sóng tồn bộ bề mặt quả đất.
S1

S3

Trái đất

S2

Hình 1.3: Quỹ đạo địa tĩnh
Mặt phẳng của quỹ đạo trùng mặt phẳng xích đạo, cho nên tên của vệ tinh địa
tĩnh nói chung thường lấy tên của kinh độ trực tiếp ở dưới vị trí điạ tĩnh của vệ
tinh. Khoảng cách các vệ tinh thường là 3o đối với các vệ tinh thông tin quốc tế
và thường là 1o đối với các vệ tinh thông tin nội địa.
1.3.2. Tần số trong thơng tin vệ tinh
a. Mơi trường truyền sóng
Trong thơng tin vệ tinh môi trường để truyền lan năng lượng điện từ là vùng khí
quyển bao quanh trái đất và vùng khơng gian tự do. Vùng khí quyển bao quanh
trái đất là một hỗn hợp các chất khí, bụi và hơi nước. Nó phụ thuộc vào các điều
kiện khí tượng, thời tiết và cường độ bức xạ mặt trời ảnh hưởng đến chất lượng
và độ tin cậy khi truyền lan sóng điện từ trong khí quyển khi các yếu tố này thay
đổi. Vùng khí quyển có thể chia thành 3 tầng:
+Tầng điện ly.
+Tầng bình lưu.
+Tầng đối lưu.
- Tầng đối lưu rải từ mặt đất đến độ cao khoảng 10Km.
- Tầng bình lưu có độ cao từ giới hạn trên của tầng đối lưu đến khoảng 35Km.
- Tầng điện ly là tầng trên cùng có giới hạn đến 400Km. Tầng này có mật độ khí
quyển lỗng dần, nhưng bức xạ mặt trời lại mạnh dần khi độ cao tăng. Do đó


17

mật độ điện tử và ion sẽ đạt giá trị cực đại ở độ cao trung bình, tại đó mật độ
khí quyển đủ lớn và cường độ bức xạ đủ mạnh.
Ban ngày tầng điện ly chia thành 3 lớp tính từ dưới lên được đặt tên là lớp
D, E và F, trong đó lớp F lại được chia thành lớp F1 (lớp dưới) và F2 (lớp trên):
Sự phân chia này chỉ mang tính chất tương đối vì nó ln được thay đổi tuỳ theo
vị trí của mặt trời. Vào lúc giữa trưa bức xạ chiếu thẳng vào tầng điện ly, kết quả
là ion hóa cực đại. Vào ban đêm bức xạ và ion hố cực tiểu bởi vì các lớp điện
tử tái hợp lại với các ion dương, do đó các lớp D, E biến mất, lớp F1 và F2 kết
hợp lại thành lớp F.
Ngoài ra, chu kỳ hoạt động của mặt trời, bão mặt trời, sao băng, bức xạ vũ
trụ và mùa trong năm cũng ảnh hưởng đến tầng điện ly.
b. Băng tần thông tin vệ tinh
Khi chọn băng tần cho thông tin vệ tinh người ta thường phải cân nhắc
các yếu tố: can nhiễu, băng tần, các tham số đường truyền và công nghệ thiết bị
sử dụng trong hệ thống... Các tần số lý tưởng đối với thông tin vệ tinh nằm trong
cửa sổ tần số. Tuy nhiên băng tần sử dụng yêu cầu rất rộng không thể chứa đủ
trong khoảng tần số của cửa sổ tần số. Do đó phải sử dụng các băng tần mới
nhưng phải thăm dị cẩn thận. Chính vì vậy, hiện nay thơng tin vệ tinh sử dụng
các băng tần sau:
Tên băng tần
Băng L+ UHF
Băng S
Băng C
Băng X
Băng Ku
Băng Ka

Tần số (GHz)
0,390 - 1,661
1,662 - 3,399

3,4 - 7,075
7,025 - 8,425
10,9 - 18,1
17,7 - 36

Bước sóng (cm)
76,9 – 18
18 - 8,82
8,82 - 4,14
4,14 - 3,56
2,75 - 1,66
1,95 - 0,833

Trong đó các băng tần C, Ku và Ka đang được sử dụng rộng rãi.
- Băng C: Nằm trong cửa sổ tần số ít suy hao do mưa, được sử dụng chung cho
hệ thống Intelsat và các hệ thống khác như hệ thống vệ tinh khu vực và nhiều hệ
thống vệ tinh nội địa.
- Băng Ku : Băng này được sử dụng rộng rãi sau băng C cho viễn thơng cơng
cộng. Nó được dùng nhiều cho thông tin nội địa và thông tin giữa các công ty do
tần số cao nên cho phép sử dụng được những anten loại nhỏ và sử dụng cho
truyền hình trực tiếp đến hộ gia đình (DTH – Direct to home)


18

- Băng Ka: Được sử dụng cho thông tin thương mại, đa dịch vụ. Tuy nhiên nó sẽ
bị suy hao lớn do mưa nên thiết bị có giá thành cao để khắc phục suy hao.
Hiện nay các vệ tinh thông tin đang được sử dụng có băng thơng
500MHz, nó được chia ra các băng nhỏ hơn như 36 hoặc 72 MHz, tương ứng
băng thông của một bộ phát đáp (Transponder). Tuy có độ rộng 500MHz nhng

nó rất hạn chế việc tăng dung lượng, vì vậy việc tăng độ rộng băng là cần thiết.
Các kỹ thuật sử dụng lại băng tần cho phép nâng giá trị hiệu dụng của nó lên
2590MHz bằng một phương pháp sau:
- Tái sử dụng tần số bằng cách phân biệt các chùm tia phát xạ từ anten. Các băng
tần giống nhau được phát đi bằng các anten trên vệ tinh dùng các bộ phát đáp
khác nhau có chùm tia thu và chùm tia phát khơng trùng nhau.
- Tái sử dụng tần số bằng cách chọn phân cực: Các băng tần giống nhau được
phát xạ do các anten thông qua các bộ phận phát đáp khác nhau sử dụng phân
cực trực giao của các sóng điện từ.
- Sử dụng các phương pháp đa truy nhập theo thời gian (TDMA) và đa truy nhập
theo mã (CDMA).
Việc phân định tần số được thực hiện theo điều lệ vô tuyến ở mỗi khu vực của
ITU. Gồm 3 khu vực:
- Khu vực 1: châu Âu, châu Phi, Liên xô cũ và các nước Đông Âu.
- Khu vực 2: Các nước Bắc và Nam Mỹ
- Khu vực 3: châu Á và châu Đại dương
Sự phản xạ và truyền lan sóng điện từ trên mặt đất và khi qua tầng điện ly của
các băng tần khác nhau
- Các tần số thấp bị hấp thụ hoàn toàn.
- Các tần số HF, VHF bị hấp thụ một phần và bị bẻ cong quỹ đạo nên khơng đến
được vệ tinh.
- Chỉ có tần số siêu cao SHF đến được vệ tinh, thực tế là ít bị ảnh hưởng của
tầng điện ly.


19

Hấp thụ dB

1000

100

10

Hấp
thụ do
tầng
điện ly

0,5

Cửa sổ vơ tuyến

1

5

10

50

Tần số (GHz)

Hình 1.4: Cửa sổ tần số
Sóng ngắn (HF) bị hấp thụ năng lượng rất mạnh khi đi qua tầng điện ly, cịn với
sóng có tần số siêu cao thì bị suy hao mạnh khi truyền qua lớp khí quyển, qua
mây mù và đặc biệt suy hao rất mạnh khi truyền qua vùng mưa.
Trong thông tin vệ tinh dải tần từ 1 GHz đến 10 GHz có suy hao tương đối thấp
và là giải tần tốt nhất cho thông tin vệ tinh, đã được CCIR khuyến nghị sử dụng

cho thông tin vệ tinh. Dải tần này được gọi là cửa sổ tần số vơ tuyến. Sóng điện
từ trong dải 1 - 10GHz truyền trong vũ trụ được coi như truyền trong không gian
tự do, do đó nó cho phép lập các đường truyền thông tin ổn định với chất lượng
cao.
1.3.3. Phân cực sóng
Một trong các phương pháp sử dụng có hiệu quả băng tần và bộ phát đáp của vệ
tinh là phương pháp phân cực sóng. Phân cực sóng là hướng dao động điện
trường của sóng vơ tuyến điện khi đi qua mơi trường truyền sóng theo một
hướng nhất định. Có hai phân cực là phân cực tuyến tính và phân cực trịn.
a) Phân cực tuyến tính:
Có 2 loại là phân cực thẳng đứng và phân cực nằm ngang.
 Phân cực thẳng đứng có thể được tạo ra bằng cách dẫn các tín hiệu từ một ống
dẫn sóng hình chữ nhật đến một anten loa. Nhờ đó sóng được bức xạ theo kiểu
phân cực thẳng đứng song song với cạnh đứng của anten loa.
Để thu được sóng này anten thu cần phải bố trí giống tư thế của anten phía phát.
Khi hai anten đặt vng góc thì khơng thể thu được ngay cả khi sóng đi vào ống
dẫn sóng, do đó cần phải điều chỉnh hướng của ống dẫn sóng anten thu sao cho
song song với mặt phẳng phân cực của sóng đến.
 Phân cực nằm ngang: cũng được tạo ra tương tự như phân cực thẳng đứng
nhưng hướng sóng dịch đi một góc 90o.


20

b) Phân cực tròn:
Phân cực tròn là phân cực mà sóng trong khi truyền lan vừa tịnh tiến vừa quay
trịn. Trường điện từ vừa di chuyển vừa quay, được xác định bởi trung tâm quay.
Có thể tạo ra phân cực tròn bằng cách kết hợp 2 loại phân cực thẳng đứng và
phân cực nằm ngang (hai phân cực vng góc với nhau). Sóng phân cực trịn là
phân cực phải hay trái phụ thuộc vào sự khác pha giữa các sóng phân cực thẳng

là sớm pha hay muộn pha. Phân cực có thể quay theo chiều kim đồng hồ với tần
số bằng tần số của sóng mang.
- Phân cực quay theo chiều kim đồng hồ: APOL là phân cực ở đó đường lên có
phân cực trịn phía tay trái (LHCP) và đường xuống có phân cực trịn phía tay
phải (RHCP).
- Phân cực quay theo chiều ngược kim đồng hồ: BPOL là phân cực ở đó đường
lên có phân cực trịn phía tay phải (RHCP) và đường xuống có phân cực trịn
phía tay trái (LHCP).
1.4. HỆ THỐNG THÔNG TIN VỆ TINH
Hệ thống thơng tin vệ tinh được hình thành từ hai phần chính đó là phần khơng
gian và phần mặt đất.

Đường lên

Đường xuống

Trạm điều
khiển(TT & C)

Phần khơng gian

Tx

Rx
Phần mặt đất

Hình 1.5 Các thành phần của một hệ thống vệ tinh thông
tin

21

 Phần khơng gian: gồm có vệ tinh, các thiết bị thông tin trên vệ tinh, các thiết bị
điều khiển và đo từ xa, các thiết bị cung cấp nguồn lấy từ năng lượng mặt trời.
Trong hệ thống thông tin vệ tinh thì vệ tinh thơng tin đóng vai trị là một trạm
lặp tín hiệu của tuyến thơng tin siêu cao tần.
 Phần mặt đất: hay còn gọi là các trạm thu phát mặt đất, bao gồm: anten thu
phát và các thiết bị điều khiển, bám vệ tinh, ống dẫn sóng, các bộ chia cao tần và
ghép cơng suất, máy thu tạp âm thấp và cac bộ điều chế, giải điều chế, các bộ
đổi tần tuyến lên và tuyến xuống, bộ khuếch đại công suất cao (HPA)
Đường liên lạc hệ thống thơng tin vệ tinh được mơ tả theo hình sau:

Hình 1.6: Các bộ phận của trạm mặt đất
BB: Băng tần cơ sở
LNA: Bộ khuyếch đại tạp âm thấp
MOD : Bộ điều chế
D/C: Bộ đổi tần xuống
U/C: Bộ đổi tần lên
DEM: Bộ giải điều chế
HPA: Bộ khuyếch đại
Hoạt động của hệ thống thơng tin vệ tinh như hình trên được mô tả như sau:
- Tại đầu phát băng tần cơ sở (BB) như: Tín hiệu thoại, video, telex, facsimile...
được điều chế lên thành tần số trung tâm tần IF sau đó được đổi lên cao tần RF
nhờ bộ đổi tần tuyến lên U/C. Tín hiệu được khuyếch đại lên mức công suất cao
nhờ bộ HPA và qua anten phát lên vệ tinh.
- Tại đầu anten thu của vệ tinh, tín hiệu thu được qua bộ khuyếch đại, qua đổi
tần từ tần số tuyến lên thành tần số của tuyến xuống, khuyếch đại công suất rồi
phát xuống mặt đất nhờ anten phát.
- Anten thu trạm mặt đất thu tín hiệu từ vệ tinh về, tín hiệu qua bộ khuyếch đại
tạp âm thấp LNA, tần số siêu cao được biến đổi thành trung tần IF nhờ bộ D/C,

sau đó qua bộ giải điều chế DEM để phục hồi lại băng tần cơ bản như ở trạm
mặt đất phát.


22

- Đường hướng từ trạm mặt đất phát đến vệ tinh được gọi là đường lên (uplink)
và đường hướng từ vệ tinh đến trạm mặt đất thu gọi là đường xuống (dowlink).
Trong một băng tần, tần số của tuyến lên: fu bao giờ cũng lớn hơn tần số của
tuyến xuống: fd để phân biệt tần số lên và tần số xuống tại các bộ phận đáp trên
vệ tinh. Ví dụ: Hầu hết các tần số trong khoảng 6 GHz (băng C) và 14 GHz
(băng Ku) được dùng cho tuyến lên và các tần số trong khoảng 4 GHz (băng C)
và 11GHz (băng Ku) được dùng cho tuyến xuống.
1.5 SUY HAO, TẠP ÂM TRONG HỆ THỐNG THÔNG TIN VỆ TINH
Tạp âm là những tín hiệu khơng mong muốn sinh ra khi luồng tín hiệu
truyền qua mơi trường truyền dẫn hay thiết bị, do đó làm giảm chất lượng tín
hịêu thu, như: Làm giảm tỷ số tín hiệu trên tạp âm (S/N) hoặc giảm tỷ số sóng
mang trên tạp âm (C/N) hoặc làm tăng tỷ số lỗi bit (BER).
Trên thực tế đối với các hệ thống thơng tin khác thì tạp âm thường rất nhỏ so với
tín hiệu có ích, nhưng trong thơng tin vệ tinh thì tín hịêu thu được rất nhỏ sau
khi phải truyền qua một khoảng cách truyền dẫn quá lớn ( 40.000km), trong
khi đó tổng các nguồn gây ra tạp âm lại lớn, do đó C/N rất nhỏ. Vì vậy nghiên
cứu tạp âm là cần thiết để khắc phục tạp âm.
1.5.1. Các nguồn tạp âm
a) Tạp âm vũ trụ: Tạp âm vũ trụ hình thành do nhiễu bức xạ siêu cao tần từ các
dải ngân hà, nhiễu do mặt trời hoạt động mạnh, phát xạ của mặt trăng ... tác
động mạnh ở dải tần dưới 1 GHz.
b) Tạp âm khí quyển: Khí quyển (oxy, nitơ, hơi nước, sương mù ...) hấp thụ
năng lượng của sóng điện từ có bước sóng xấp xỉ bằng tần số dao động của các
phần tử khí nói trên khi tràn qua nó, làm cho sóng điện từ suy yếu đi, tạp âm

sinh ra từ đó. Trong điều kiện trời trong, nhiệt độ tạp âm tương đương là một
hàm phụ thuộc vào góc ngẩng trong dải tần từ 400 MHz đến 40 GHz.
c) Tạp âm do mưa: Sóng điện từ ở băng tần 1 GHz - 10 GHz chẳng những bị
suy hao khi truyền qua mưa mà còn phải cộng thêm tạp âm do mưa gây nên. Đó
là các bức xạ siêu cao của mưa, nhiệt độ nước mưa gây tạp âm nhiệt. Vì vậy cần
phải tính năng lượng dự trữ.
Khi đường truyền sóng xuất hiện mưa, sóng vơ tuyến khơng những bị hấp thụ
bởi các hạt mưa mà còn bị phân tán đi các hướng khác nhau. Như vậy sóng vơ
tuyến khi truyền qua vùng mưa bị suy hao đáng kể. Tín hiệu bị suy hao nhiều
hay ít phụ thuộc vào tuyến truyền đi qua mưa dài hay ngắn, chiều cao của vùng
mưa, tốc độ mưa, hình dạng hạt mưa...


23

Ngồi việc làm suy giảm tín hiệu, mưa cịn làm tăng nhiệt độ tạp âm của hệ
thống máy thu trạm mặt đất do hạt mưa cũng là phần tử bức xạ nhiệt. Điều đó
làm giảm hệ số phẩm chất của trạm mặt đất.
Việc đánh giá lượng tăng nhiệt độ tạp âm máy thu do mưa thường được đo thực
tế.
d) Tạp âm trái đất: Mặt đất có tác dụng phản xạ sóng điện từ đối với các búp
sóng phụ của anten trạm mặt đất. Các búp sóng phụ này gây ra tạp âm ảnh
hưởng trực tiếp từ mặt đất và tạp âm khí quyển phản xạ từ mặt đất. Nhiệt độ tạp
âm do ảnh hưởng của trái đất khoảng từ 30K - 250K.
e) Tạp âm giao thoa: Tạp âm giao thoa sinh ra do sự giao thoa sóng điện từ của
trạm mặt đất thông tin vệ tinh với các trạm Viba trên mặt đất. Để đảm bảo
thông tin cho các hệ thống này, CCIR qui định công suất giao thoa trung bình
phải nhỏ hơn 1000pw trong một giờ bất kỳ.
f) Tạp âm mặt trời: Được sinh ra khi mặt trời hoạt động mạnh theo các chu kỳ
khác nhau và ảnh hưởng ở các mức độ khác nhau. Nếu trạm mặt đất nào ở vị trí

nhìn thẳng mặt trời thì có thể mất liên lạc hồn tồn vì bức xạ mặt trời quá lớn.
1.5.2 Các loại suy hao:
a) Suy hao đường truyền:
- Suy hao trong không gian tự do: là suy hao khi sóng điện từ truyền lan qua
đường truyền sóng. Suy hao này phụ thuộc vào khoảng cách truyền sóng, tần số
tín hiệu.
- Suy hao do hấp thụ của mơi trường truyền sóng.
b) Suy hao feeder: Suy hao do tín hiệu truyền dẫn qua feeder nối giữa máy phát
(hoặc máy thu) với anten và suy hao tại các điểm đấu nối. Suy hao này thường
được cho trước bởi nhà sản xuất.
c) Suy hao do lệch hướng: Suy hao do anten thu và anten phát lệch hướng
nhau, tức là búp sóng chính của anten thu không hướng đúng chùm tia phát xạ từ
búp sóng chính của anten phát.
d) Suy hao lệch phân cực: Suy hao sinh ra do anten thu không hướng đúng
hướng phát của sóng mang phân cực của phía phát hay do sóng mang phân cực
bị xoay mặt phẳng phân cực do các tác động trên đường truyền sóng như:
Phading, Faraday.


24

1.6. CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐA TRUY NHẬP TRONG THÔNG TIN VỆ
TINH
Đa truy nhập là một phương pháp để nhiều trạm mặt đất sử dụng chung cho bộ
phát đáp. Thông tin chuyển tải giữa nhiều trạm mặt đất (tức là thiết lập nhiều
tuyến liên lạc trạm - trạm) đồng thời được thực hiện trên cùng một kênh vệ tinh.
Một cách tổng quát đa truy nhập trong thông tin vệ tinh được phân loại như sau:
- Đa truy nhập chia theo tần số: FDMA
- Đa truy nhập chia theo thời gian: TDMA
- Đa truy nhập chia theo mã: CDMA

- Đa truy nhập chia theo không gian: SDMA
- Đa truy nhập ngẫu nhiên: Giao thức bất đồng bộ ALOHA, Giao thức theo yêu
cầu DAMA, Giao thức dự trữ.
1.6.1. Đa truy nhập phân chia theo tần số FDMA
FDMA là phương pháp trong đó băng thông bộ phát đáp sẽ được chia thành
các băng tần con và mỗi băng tần con được ấn định cho một sóng mang. Với
kiểu truy nhập này, các trạm mặt đất truy nhập bộ phát đáp một cách liên tục tại
những sóng mang khác nhau. Để hạn chế nhiễu kênh lân cận giữa các sóng
mang, cần phải có băng tần bảo vệ (Guard band) thích hợp giữa các sóng mang
lân cận. Vệ tinh sau đó sẽ phát tồn bộ sóng mang thu được này trên đường
xuống. Để máy thu của trạm mặt đất có thể thu được các sóng mang mong
muốn, tại mỗi máy thu cần phải có các bộ lọc thông dải (Bandpass Filter) được
hiệu chỉnh tại các băng tần con tương ứng.

Hình 1.7: Đa truy nhập theo tần số: FDMA
Nếu băng tần bảo vệ giữa các sóng mang lân cận lớn thì nhiễu kênh lân cận sẽ
giảm và các bộ lọc thông dải tại máy thu trạm mặt đất khơng địi hỏi hệ số phẩm
chất cao nhưng ngược lại tài nguyên vệ tinh không được sử dụng hiệu qủa do số
lượng trạm mặt đất được phép truy nhập bộ phát đáp ít đi. Nhiễu xuyên điều chế


25

đóng một vai trị quan trọng trong việc ảnh hưởng đến chất lượng dịch vụ cũng
như công suất vệ tinh. Do các bộ khuyếch đại công suất cao trên vệ tinh là các
thiết bị phi tuyến, khi hoạt động ở chế độ đa sóng mang ln u cầu có độ lùi
đầu vào (input Backoff) và do vậy giảm công suất đầu ra của vệ tinh.
Ưu điểm của FDMA là cấu hình các trạm mặt đất đơn giản, dễ khai thác.
Tuy nhiên FDMA cũng có một số nhược điểm sau:
-Khơng có tính linh hoạt trong trường hợp cấu hình lại hệ thống khi có

các thay đổi về lưu lượng truyền dẫn.
-Sử dụng băng thông và công suất bộ phát đáp không hiệu quả trong
trường hợp số trạm truy nhập tăng.
-Cần thiết phải điều chỉnh công suất của các trạm mặt đất trong mạng
nhằm tránh hiện tượng chèn lấn sóng mang trong bộ phát đáp.
1.6.2. Đa truy nhập phân chia theo thời gian TDMA
TDMA là một phương thức truy nhập của thông tin vệ tinh nó hồn tồn
thích hợp cho các viễn thơng số ở dạng gói, hệ thống thơng tin quang, truyền
hình số và các hoạt động của mạng máy tính dùng chung một cơ sở dữ liệu.
Phương pháp truy nhập TDMA dựa trên việc phân chia thời gian sử dụng bộ
phát đáp thành các khe thời gian, giữa các khe thời gian có các khoảng bảo vệ.
Điều này hồn tồn tương tự như trong FDMA chia toàn bộ băng tần ra thành
các băng tần con mà giữa chúng có những khoảng dãn băng.
Mật độ
phổ cơng
suất

F

Tần số
Cùng tần số

TF

TB

Trạm phát

Trạm thu

Hình 1.8. Hoạt động của mạng theo nguyên lý TDMA