hệ thống thông tin vệ tinh 2011 phần 10 pps

Vq
2
0 Ts 2TS 3Ts 4Ts 5Ts 6Ts 7Ts
Là quá trình xấp xỉ biên độ của tín hiệu đã được lấy mẫu theo các mức đònh
sẵn của bộ lượng tử hóa (Tức là biến đổi tín hiệu liên tục theo thời gian thành tín
hiệu biên độ rời rạc ) như hình vẽ:
Gọi:
+ N: là số bước của bộ lượng tử hóa thì sẽ có (N+1) trò thềm xác đònh
+ Y1…Yn là tín hiệu xuất tương ứng vời N mức
Với lượng tử hóa tuyến tính các bước lượng tử hóa bằng nhau và có cùng kích thước.

2 V 2V
Q= =
2
n
-1 N-1
(và N=2
n
)

Với: - (n) là chiều dài từ mã của một đơn vò thông tin
-V: Tầm biên độ cực đại
( n càng tăng thì sai số lượng tử hóa càng giảm)

+ Sai số lượng tử hóa:
-Xảy ra khi lượng tử hóa chỉ tồn tại một số hữu hạn mức để xấp xỉ các biên độ rời
rạc của tín hiệu.
- Sai số tuyệt đối khi lượng tử hóa
Step
Va
V

q
1
Biên độ
X
7ä

m
7ä
X
5
m
5
X3


m
3
X1


m1
X
0
-m
1
X
1

-m3

X
3

-m5
X
5
-
m7
X
7


Tín
hiệu
vào
X(t)
X
q(
t
)
a
a
Q

eq = ⏐Va-Vq⏐≤ ½ Step
Va: là biên độ mẫu của tín hiệu rời rạc đang xét.
-Sai số tương đối cực đại khi lượng tử hóa [q]
Step Vn
Q = =
2 ⏐Va⏐ (W-1). ⏐Va⏐

Chiều dài từ mã:


+) Mã hóa:
Là mã hóa mỗi mức lượng tử hóa cố đònh bằng một dãy nhò phân gọi là từ
mã.
Ta biết số lượng mức lượng tử hóa : N=2n. Tức 1 từ mà có 2n bit.
Ví dụ: Nếu có 16 mức lượng tử thì (n) =4 gồm các từ mã:
0000 = 0
v

0001 =1
v


1111 = 12
v

Theo khuyến nghò của CCITT các hệ thống PCM có 8 bit cho một từ mã nghóa là
có 256 từ mã (256 mức).
Tín hiệu số PCM có thể truyền trực tiếp ở cự ly ngắn hoặc phải xử lý ở băng tần cơ
bản hoặc dùng để điều chế sóng mang.
+) Độ rộng bằng tần trong PCM {BW}

b
r

BW =
2
b

r
: tốc độ truyền ký hiệu PCM và: b
r
= n.fs
Với : n là số bit truyền
fs là tần số lấy mẫu (KHz)
2/ Điền xung mã vi sai (DPCM):
Một phương pháp làm giảm độ rộng băng tần [BW]còn một nửa là giảm số bit (n)
của từ mã đi một nửa. Người ta đưa ra phương pháp DPCM , trong đó chỉ truyền đi độ
chênh lệch giữa các mẫu cạnh nhau đã được mã hóa . Vì độ chênh lệch giữa các mậu
cạnh nhau thường nhỏ hơn trò số biên độ của xung lấy mẫu nên đặc trưng cho độ chênh
lệch này cần số bit ít hơn.
Đặc biệt điều này xảy ra trong các tín hiệu video , trong đó âm nền hoặc các trò
số âm thay đổi không rõ rệt giữa các thời điểm lấy mẫu. Ví dụ:
Tín hiệu truyền hình đen trắng sử dụng PCM có 256 mức và từ mã 8 bit. Khi sử
dụng DPCM có cùng chất lượng như PCM chỉ sử dụng 8 mức lượng tử và từ mã là 3 bit.
Như vậy BW (DPCM) = 3/8 (PCM)
100 .Vm
n = 3.32 log
10
( + 1)
% q .| Va|
Com
p
arator
Tín hiệu kè
Tuy nhiên phương pháp này sai số lượng tử lớn do tín hiệu analog có sự thay đổi
rất nhanh từ mức này sang mức khác. Mặt khác máy thu giải mã độ chênh lệch của tín
hiệu đã gửi đi, tích phân lại và cộng nó với tín hiệu đã khôi phục trước đó. Vì thế chỉ cần 1
lỗi là có thể cộng vào suốt trong quá trình phục hồi cấu trúc.

3/ Điều chế DELTA:
Trong kỹ thuật PCM cho phép các bộ A/D tạo ra 8 bit song song để biểu diễn một
mức PCM như vậy tốc độ mã hóa chậm, Để nâng cao khả năng A/D người ta dùng phương
pháp đều chế Delta
Điều chế Delta là loại điều xung mã vi sai 1 bít để biểu diễn giá trò tương đối
của mức biên độ PAM bằng cách lấy mức biên độ thứ Mi hồi tiếp về so sánh với mức
Mi+1, nếu kết qủa Mi+1 > Mi thì e(t) = 1 ngược lại thì e(t) = 0. Như vậy ở đầu thu nếu e(t)
= 1 thì tạo ra một mức mới có biên độ lớn hơn mức cũ.

Sơ đồ mạch và dạng tín hiệu điều chế như sau:





Trong đó: S(t) là tín hiệu Analog có phổ tần f
in
dạng xung PAM
S’(t) là tín hiệu hồi tiếp về để so sánh là xung biên độ trước đó
e(t) là tín hiệu số hài
D Q
Latch
CK
Intearator
∫e(t)d
t
(OSC)
Intearator
∫e(t)d

t
(OSC)
f
s
e(t)
S(t),f(in)
S'(t)
S'(t)
Kênh tru
y
ền
+)-Nhiễu lượng tử:
Là do tín hiệu vi phân l(t) tăng hay giảm từ đó sinh ra tín hiệu S’(t) dao động kè
xung quang tín hiệu analog (không thể tránh được), Để khắc phục ta tăng fs(Ts giảm) thì
Step giảm. Tuy nhiên BW tăng và phức tạp khi thiết kế.
+)-Quá tải độ dốc:
Khi α < β : Tín hiệu kè theo không kòp sinh quá tải độ dốc nên tín hiệu bò méo
dạng.
Khắc phục: Giảm Ts và giảm Step (h) và chọn:
f
s
. h
f
in
=
2π .Vm

Băng thông tối thiểu cho phép
BW = π.Vm . f
in/h

Rất lớn không thể là chỉ tiêu thiết kế (do fs quá lớn)
Nngười ta dùng loại điều chế Delta có độ dốc biến đổi (VSDM), và loại điều chế
Delta có độ dốc biến đổi liên tục (CVSD): Bằng cách kiểm tra 3 bit (1) hoặc 3 bit (0) để
tăng hay giảm (h) bắt kòp S(t) , khi S(t) thay đổi đột ngột.


Nguyên tắc : Tạo S’(t) có độ dốc biến đổi sao cho nó ngày càng kè theo S(t) [ h biến
đổi].
+[ h] tăng khi tín hiệu S(t) biến đổi.
+[ h] giảm khi tín hiệu S(t) ít biến đổi.

Sóng của hệ thống CVSD







Phụ lục B


BẢNG TRA CỨU CÁC ĐẶC TÍNH KỸ
THUẬT CỦA CÁC THIẾT BỊ SỬ DỤNG
TRONG THIẾT KẾ HỆ THỐNG THU CATV

BẢNG
BẢNG GÓC NGẨNG, GÓC PHƯƠNG VỊ VÀ SAI LỆNH KINH TUYẾN

Sai lệch kinh tuyến
Φ
E
- Φ
S

Góc ngẩng θe Góc phương vò ϕ a
Tên vệ tinh


Toạ độ vệ
tinh
HN SG HN SG HN SG
Asiasat 1
Palapa B2
Chinasat 2
Palapa B1
Stationar 14
Stationar 6
Chinasat 1
Stationar 13
Thaicom 1
Intelsat VI
Intelsat V F7
Intelsat VA
116
0
E

113
0
E
110
0
E
108
0
E
95
0
E
90
0
E
87
0
5E
80
0
E
78
0
5E
63
0
E
60
0
E

57
0
E
-10
0
60
-7
0
16
-4
0
16
-2
0
16
+10
0
84
+15
0
84
+18
0
34
+25
0
84
+27
0
34

+42
0
84
+45
0
84
+48
0
84
-9
0
38
-6
0
38
-3
0
38
-1
0
38
+11
0
62
+16
0
62
+19
0
12

+26
0
62
+28
0
12
+43
0
62
+46
0
62
+49
0
62
63
0

64
0

64
0
90
65
0
20
62
0

59
0
40
57
0
70
51
0

49
0

37
0

34
0

31
0

73
0
29
75
0
33
75
0
56

77
0
23
71
0
40
66
0
82
64
0
35
56
0
61
56
0

38
0
48
36
0

32
0

153
0

164
0

168
0
50
174
0

206
0

217
0

222
0
70
232
0

234
0
62
248
0

251
0

252
0
50
140
0

152
0

160
0
28
172
0
90
227
0
86
238
0

241
0
74
248
0

249
0
60

258
0
92
260
0

261
0



Ghi chú :
0
E là độ kinh đông.

BẢNG
VÙNG PHỦ SÓNG CỦA VỆ TINH TRUYỀN HÌNH

Nước Thành phố Góc ngẩng θ (
0
) Công suất phủ
sóng (dBW)
Đường kính
anten thu cá
nhân (m)
Hàn Quốc
Trung Quốc


Nhật

Mông Cổ
Hồng Kông
Đài Loan
Philipin
Việt Nam

Lào
Campuchia
Thái Lan
Malaysia
Singapo
Brunei
Inđonesia

Miến Điện
Banglades
Nepal
n Độ


Pakistan
Iran

Irac
Oman
Gulf States
Syria
Thổ Nhó Kỳ
Saudi Arabia

Seoul
Bắc Kinh
Quảng Châu
Chengdu
Tôkyo
Osaka
Ulan Bator

Taipei
Manila
Hà Nội
TP. HCM
Viêng Chăn
Phnom Pênh
Bangkok
Kuala Lumper

BSB
Medan
Jakarta
Rangôn
Danka
Katmadu
Delhi
Bombay
Madras
Karachi
Islamabad
Teheran
Baghdad

Damacus
Ankara
Riyadh
40
40
60
55
35
40
25
60
55
65
65
75
70
75
75
85
89
80
85
80
70
60
50
45
45

50
40
35
25
15
30
25
10
5
20
35
35
35
36
30
33
31
35,4
34
28
33-35
35
30-36
36,5
37
33
32
29
23
24

26-36
32-33,5
33,4-33,5
32-37
33
25
35
31,5-33,5
33
30
30
30
29
28
28
4,5
4,5
4,5
4,5
8,1
5,5
7,0
4,5
5,0
9,0
4,5
4,5
4,5
3,7
3,7

5,5
,0
8,1
5,5
13,0
4,5
5,0
5,0
3,7
5,5
13,0
4,5
3,7
5,5
7,0
8,1
8,1
8,1
9,0
9,0


BẢNG
CÁC KÊNH VỆ TINH ASIASAT 1 (Cho máy thu)

Kênh Tần số máy thu (GHz) Tần số máy phát từ mặt đất lên vệ tinh (GHZ)
1H
2H
3H
4H

5H
6H
7H
8H
9H
10H
11H
12H
1V
2V
3V
4V
5V
6V
7V
8V
9V
10V
11V
12V
3,720
3,760
3,800
3,840
3,880
3,920
3,960
4,000
4,040
4,080

4,120
4,160
3,740
3,780
3,820
3,860
3,900
3,940
3,980
4,020
4,060
4,100
4,140
4,180
5,965
6,005
6,045
6,085
6,125
6,165
6,205
6,245
6,285
6,325
6,365
6,405
5,945
5,985
6,025
6,065

6,105
6,145
6,185
6,225
6,265
6,305
6,345
6,385


Ghi chú : H là phân cực ngang (Horiziontal).
V là phân cực đứng (Vectical).
Ví dụ 1H là kênh 1 phân cực ngang.
2V là kênh 2 phân cực đứng.

BẢNG
CÁC KÊNH VỆ TINH PALAPA-B

Kênh Tần số máy thu (GHz) Tần số máy phát từ mặt đất lên vệ tinh (GHZ)
1H
2H
3H
4H
5H
6H
7H
8H
9H
10H
11H

12H
1V
2V
3V
4V
5V
6V
7V
8V
9V
10V
11V
12V
3,720
3,760
3,800
3,840
3,880
3,920
3,960
4,000
4,040
4,080
4,120
4,160
3,740
3,780
3,820
3,860
3,900

3,940
3,980
4,020
4,060
4,100
4,140
4,180
5,965
6,005
6,045
6,085
6,125
6,165
6,205
6,245
6,285
6,325
6,365
6,405
5,945
5,985
6,025
6,065
6,105
6,145
6,185
6,225
6,265
6,305
6,345

6,385

Chú thích : 1V là kênh 1 phân cực đứng (Vectical).
1H là kênh 1 phân cực ngang (Horiziontal).









Phụ lục C


CÁC THÔNG SỐ BỔ SUNG
CHO PHẦN LÝ THUYẾT KHẢO SÁT HỆ THỐNG
THÔNG TIN VỆ TINH


SƠ ĐỒ KHỐI BỘ ĐIỀU CHẾ QPSK:

Q(t) và I(t) là tín hiệu băng gốc có dạng sóng như sau:


I(t)


Q(t)




SƠ ĐỒ KHỐI BỘ GIẢI ĐIỀU CHẾ QPSK:













π/2

∑
Q(t)
I(t)
Tín hiệu điều chế
QPSK
Bộ dao động
b
1

b
4
b
6
b
5
b
8
b
7
b
3
b
2

LPF
LPF
CLR
D
D
CR

π/2
BPF
I(t)
Q(t)









Phụ lục D


CÁC CHỮ VIẾT TẮT
VÀ TÀI LIỆU THAM KHẢO
CÁC CHỮ VIẾT TẮT

FDMA Frequency Division Multiple Access
TDMA Time Division Multiple Access
CDMA Code Division Multiple Access
INTELSAT International Telecommunications Satellite Organization
INMARSAT International Marine Satellite Organization
FM: Frequency Modulation ( Điều chế tần số )
PM: Phare Modulation ( Điều chế pha )
AM: Amplitude Modulation ( Điều chế biên độ )
DSB: Double Side Band ( Điều chế song biên )
SSB: Single Side Band ( Điều chế đơn biên )

PAM: Pulse Amplitude Modulation ( Điều chế biên độ của xung )
PFM: Pulse Frequency Modulation ( Điều chế tần số của xung )
PPM: Pulse Phare Modulation ( Điều chế pha của xung )
PWM: Pulse Width Modulation ( Điều chế độ rộng của xung )
ASK: Amplication Shift Key ( Khóa dòch chuyển về biên độ )
FSK: Frequency Shift Key ( Khóa dòch chuyển về tần số )
PSK: Phare Shift Key ( Khóa dòch chuyển về pha )
PCM: Pulse Code Moduation ( Điều chế xung mã được sử dụng thông dụng
trong điều chế và ghép kênh )
DPCM: Differential PCM ( Điều chế xung mã visai )
DM: Delta Modulation ( Dùng nhiều trong truyền số liệu )
C/N Carrier To Noise Ratio
S/N Signal To Noise Ratio
EIRP Equivalent Istropic Radiated Power
DBS Direct Broadcating Satellite
CATV Cable Television
HDTV High Difinition Television
CAMC Combined Multiplexed Analogue Component
VSWR Voltage Standing Waves Ratio
HPA High Power Amplifier
LNA Low Noise Amplifier
LNB Low Noise Blockconverter
FEC Forward Error Correction
ARQ Automatic Repeat Request
U/C Up Converter
MOD Modulation
AKM Apogee Kick Motor
BER Bit Error Rate
PN Rseudnoise
SS-TDMA Satellite Swiched TDMA

SCPC Single Chanel Per Carrier
XPD Cross-polarization Discrimination



TÀI LIỆU THAM KHẢO


1. Công Nghệ Thông Tin Vệ Tinh.
Biên dòch: KS Nguyễn Đình Lượng
NXB. Khoa Học Và Kỹ Thuật
2. Truyền Hình Số Và HDTV.
Gs Ts Nguyễn Kim Sách
NXB. Khoa Học Và Kỹ Thuật
3. Satellite Communications.
Timothy Pratt – Charles W.Bostian
4. Thu Truyền Hình Trực Tiếp Từ Vệ tinh.
Gs Ts Nguyễn Kim Đính
5. Truyền Hình Qua Vệ Tinh.
Rene Besson