TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG THÔNG TIN VSAT

Trang chñ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
ĐHQG TP HCM
ĐHQG TP HCM
Thành viên :
1.Lê Xuân Hùng – 08520648
2.Trần Văn Thắng – 08520363
3.Trần Huy Tiếp – 07520354
Trang chủ
M c l c

Chơng1: TổNG QUAN Hệ THốNG THÔNG TIN Vệ TINH.
+ Cấu hình và quỹ đạo của vệ tinh.
+ Đặc điểm của thông tin vệ tinh.
+ Các phơng pháp đa truy cập, ba dạng quỹ đạo và quá trình phóng vệ tinh.

Chơn 2 : TầN Số Và CáC ĐặC TíNH CủA SóNG VÔ TUYếN
ĐIệN Sử DụNG TRONG THÔNG TIN Vệ TINH.
+ Tần số sử dụng trong thông tin vệ tinh; đờng lên và đờng xuống.
+ Phân cực sóng và các đặc tính suy hao do tầng điện ly và suy hao do ma.
+ Suy hao và các nguồn tạp âm ảnh hởng đến thông tin vệ tinh.
+ Can nhiễu giữa các hệ thống thông tin vệ tinh và nhiễu từ các đờng thông tin viba

Chơng 3: Kỹ THUậT TRạM MặT ĐấT.
+ Cấu hình của trạm mặt đất và các công nghệ quan trọng của trạm mặt đất.
+ Các loại máy phát HPA và cấu hình dự phòng1:1 của nó.
+ Các loại anten thờng đợc sử dụng trong thông tin vệ tinh.
+ Các hệ thống bám đuổi vệ tinh.

Chơng 4: Các loại hình dịch vụ có thể sử dụng trong thông tin vệ tinh Việt Nam

+ Xu hớng phát triển vệ tinh Châu á-TBD và các loại hình dịch vụ vệ tinh trên thế giới.
+ Các vệ tinh trên quỹ đạo ở vị trí 103
0
Đông và phân loại vệ tinh theo khối lợng
+ Bảng số liệu và dự tính thông tin; các loại dịch vụ trong thông tin vệ tinh Việt Nam.

Chơng 5: TíNH TOáN TUYếN THÔNG TIN Vệ TINH.
+ Các công thức tính cự ly thông tin R, góc ngẩng E và góc phơng vị A.
+ Các công thức tính toán kết nối tuyến lên
+ Các công thức tính toán kết nối tuyến lên
+ Các công thức tính toán kết nối tuyến xuống

Chơng 6: LƯU Đồ THUậT TOáN, CHƯƠNG TRìNH MÔ PHỏNG Và
TíNH TOáN ĐƯờng truyền thông tin vệ tinh.
+ Lu đồ thuật toán chơng trình chính và lu đồ thuật toán tính R,E,A.
+ Lu đồ thuật toán tính tuyến lên và lu đồ thuật toán tính tuyến xuống.
+ Liên kết với chơng trình tính toán và mô phỏng tuyến thông tin vệ tinh.
Thoát
Trang chủTrang chủ
Quyừ
ủaùo
ủũa
túnh
Qu
yừ
ủaùo
Eli
p
Quả đất

Vệ tinh quỹ đạo thấp
Vệ tinh địa tĩnh
Hình . Vệ tinh quỹ đạo thấp và vệ tinh địa tĩnh



36.000 Km
120
0
Chơng1
Trang chủ
đặc điểm của thông tin vệ tinh
Khả năng đa truy cập.
Có vùng phủ sóng rộng.
Tính ổn định cao, chất lợng tốt và thích hợp với thông tin
băng rộng.
Thích hợp với thông tin di động.
Hiệu quả kinh tế cao trong thông tin cự ly lớn, đặt biệt là
trong thông tin xuyên lục địa, thông tin đờng dài.
Chơng1
Trang chủ
A
D
C
B
A
Tần số
f
0
Bộ phát đáp

TDMA
Bộ phát đáp
f
A
f
B
f
C
f
D
FDMA
T
h
ờ
i

g
i
a
n
f
t
CDMA
Mã
1
2
N
Chơng1
Quỹ đạo cực tròn
Quỹ đạo elip nghiêng

Quỹ đạo xích đạo tròn
Hình . Ba quỹ đạo cơ bản của vệ tinh
Caọn
ủieồm
Viễn
ủieồm
Quyừ ủaùo chờ
Quyừ ủaùo chuyển tiếp
200ữ300Km
Quyừ ủaùo trửụùt
Quỹ đạo chờ, quỹ đạo chuyển tiếp và quỹ đạo trợt
AKM
Các phơng pháp đa truy cập trong thông tin vệ tinh
Trang chủ
Tần số sử dụng trong thông tin vệ tinh
Băng tần
Băng tần
Tên thông dụng
Tên thông dụng
Đặc tính và ứng dụng
Đặc tính và ứng dụng
(6/4)GHz
(6/4)GHz
Băng C
Băng C
- Phù hợp nhất trong thông tin vệ tinh.
- Phù hợp nhất trong thông tin vệ tinh.
- Dùng trong thông tin quốc tế và nội địa
- Dùng trong thông tin quốc tế và nội địa
(14/12)GHz

(14/12)GHz
Băng Ku
Băng Ku
-


Bị suy hao do ma.
Bị suy hao do ma.
-


Sử dụng trong thông tin quốc tế và nội địa.
Sử dụng trong thông tin quốc tế và nội địa.
(30/20)GHz
(30/20)GHz
Băng Ka
Băng Ka
-


Bị suy hao nhiều do ma.
Bị suy hao nhiều do ma.
-


Sử dụng trong thông tin nội địa.
Sử dụng trong thông tin nội địa.
Trạm phát mặt đất
Trạm thu mặt đất
Vệ tinh

Băng Ka: 30GHz
Băng Ku: 14GHz
Băng C : 6GHz
Băng Ka: 20GHz
Băng Ku: 12GHz
Băng C : 4GHz
Đờng xuống
Đờng lên
Đờng lên và đờng
Đờng lên và đờng
xuống
xuống
Chơng2
Trang chủ
Hình 2.3. Đặc tính suy hao của sóng do tầng điện ly và do ma khi tần số thay đổi
0.1
1 5 5 10 100 50
1
10
5
50
Suy hao do
tầng điện ly
Suy hao do ma 25mm/h
Tần số (GHz)
Cửa sổ vô tuyến
Tờn hióỷu
Coù khaớ nng
thu

Khọng coù khaớ
nng thu
Soùng phỏn cổỷc
thúng
Hình. Sự thu và phát sóng phân cực thẳng
Chơng2
Hình. Tạo ra một sóng phân cực tròn
S
ó
n
g

p
h
â
n

c
ự
c

đ
ứ
n
g
S
ó
n
g

p
h
â
n

c
ự
c

n
g
a
n
g
S
ó
n
g

p
h
â
n

c
ự
c

t
r

ò
n
Trang chủ
Suy hao trong thông tin vệ tinh:
Búp ngợc
Búp phụ
Tâng điện ly
Trời ma
Búp chính
Dải ngân
hà
Mặt trăng
Mặt trời
Vệ tinh
Các nguồn tạp âm ảnh hFởng đến thông tin vệ tinh
Các nguồn tạp âm chính
sau :
- Nhiệt tạp âm anten T
A
-
Nhiệt tạp âm do hệ
thống fiđơ.
-
Nhiệt tạp âm máy thu
T
R
Chơng2

Suy hao trong khọng gian tổỷ do L
td

Suy hao do tỏửng õọỳi lổu

Suy hao do tỏửng õióỷn ly

Suy hao do thồỡi tióỳt

Suy hao do anten đặt cha đúng.

Suy hao do phân cực không đúng và khọng đối xứng.

Suy hao do fiõồ thu và phaùt
Trang chủ

Vệ tinh 1
Vệ tinh 2

Trạm mặt đất 1
Trạm mặt đất 2
Quỹ đạo
địa tĩnh
Can nhiễu giữa các hệ thống thông tin vệ tinh
: Đờng đi của
tín hiệu.
: Đờng đi của
tín hiệu can nhiễu
Trạm vệ tinh mặt
đất
Trạm viba mặt
đất

Quỹ đạo địa
tĩnh
Trạm viba mặt
đất
Trạm viba mặt
đất
Tín hiệu của mmột đờng
thông tin viba trên mặt đất
trộn với tín hiệu đầu vào
anten trạm vệ tinh mặt đất
Can nhiễu từ đờng thông tin viba lên hệ thống thông tin vệ tinh
Chơng2
Hình. Đặc tính vào ra của TWT
mức vào
Mức vào tại điểm bão hòa
Mức ra tại điểm bão hòa
Mức
ra
Hình 2.8. Mức lùi đầu vào và lùi đầu ra
Mức vào tại điểm làm việc
Mức ra tại điểm làm việc
độ lùi đầu ra
độ lùi đầu vào
mứcvào
Điểm bão hoà
Trang chủ
LNA Bộ đổi tần
xuống
Bộ khuếch
đại IF

Bộ giải
điều chế
HPA
Bộ đổi tần
lên
Bộ khuếch
đại IF
Bộ điều
chế
Bộ dao động
Hệ thống
fiđơ
Thiết bị
bám đuổi
vệ tinh
Thiết bị đa
truy nhập
Bộ dao động
Thiết bị anten bám
Máy thu tạp âm thấp
Máy phát công suất cao
Thiết bị đa truy cập, điều
chế và giải điều chế
Công nghệ anten
Công nghệ máy phát HPA
-
Khuếch đại công suất lớn
-
Ngăn chặn xuyên điều chế
Công nghệ máy thu LNA

-
Đặc tính tạp âm thấp
-
Ngăn chặn xuyên điều chếHệ số khuếch đại lớn
Công nghệ điền khiển
tiếng dội
- Hạn chế tiếng dội - Hiệu quả truyền dẫn
- Giám sát tiếng dội - Điều khiển lỗi
Các công nghệ quan trọng đối với trạm mặt đất.
- Hệ số tăng ích cao - Búp phụ nhỏ.
- Hiệu suất cao - Đặc tính phân cực tốt.
- Đồ thị hớng tính hẹp - Đặc tính tạp âm nhỏ
Chơng3
Trang chủ
Bộ phối
ghép
(Combiner)
Tín hiệu
kênh 1
Máy phát khuếch đại mỗi kênh dùng riêng 1 HPA
MOD IF AMP U/C
HPA
MOD IF AMP U/C
Tín hiệu
kênh 2
HPA
MOD
IF AMP U/C
Tín hiệu
kênh n

HPA
MOD
MOD
MOD
IF AMP
IF AMP
IF AMP
U/C
U/C
U/C
Bộ phối
ghép
(Combiner)
HPA
Tín hiệu
kênh 1
Tín hiệu
kênh 2
Tín hiệu
kênh n
Máy phát khuếch đại đồng thời nhiều sóng mang dùng chung 1 HPA
HPA1
HPA2
Bộ chia
công suất
Từ bộ
U/C
Đến bộ tiếp sóng anten
Bộ chuyển đổi sóng ra
Cấu trúc dự phòng 1:1 cho HPA

Tải kết
hợp
Chơng3
Trang chủ
Bộ
cung
cấp
loa
Gơng chính
Hình 3.7. Anten parabon với nguồn bức xạ sơ cấp đặc tại tiêu
điểmcassegrain
Hình 3.9. Anten parabon lệch và anten Gregorian
Gửụng
phuù
Gửụng
chớnh
Boọ
chieỏu xạ
Hình 3.8. Anten cassegrain
Chơng3
Các loại anten thờng đợc sử dụng trong thông tin vệ tinh, đó là:
+ Anten Parapol: Đây là loại anten có cấu trúc đơn giản nhất và giá thành thấp nhất. Nó đợc dùng chủ yếu ở các trạm chỉ thu
(không phát) và các trạm nhỏ đặc biệt có dung lợng thấp.
+ Anten Cassegrain: Là loại anten có thêm một gơng phản xạ phụ vào gơng phản xạ chính, hệ số tăng ích của anten đợc nâng
cao và đặc tính búp phụ cũng đợc cải thiện chút ít.
Anten lệch (bù): Anten lệch có bộ phận fiđơ, gơng phản xạ phụ đợc đặt ở vị trí lệch một ít so với hớng trục của gơng phản xạ
để các bộ phận fiđơ và gơng phản xạ nhỏ không chặn đờng đi của sóng.
Trang chñ
C¸c hÖ thèng b¸m ®uæi vÖ tinh
1. B¸m ®uæi vÖ tinh b»ng xung ®¬n.

2. B¸m ®uæi vÖ tinh theo tõng nÊc.
3. B¸m ®uæi vÖ tinh theo ch¬ng tr×nh.
4. B¸m ®uæi vÖ tinh kiÓu nh©n c«ng
Ch¬ng3
Trang chñ
C¸c hÖ thèng b¸m ®uæi vÖ tinh
1. B¸m ®uæi vÖ tinh b»ng xung ®¬n.
TE
20
TE
20
TE
10
H×nh.C¸c lo¹i sãng thu ®îc ë c¸c híng kh¸c nhau
Ch¬ng3
Trang chñ
LNA
Bé chia
c«ng suÊt
Bé chuyÓn
®æi D/C
Bé thu
Beacon
®Én ®êng
Bé ®iÒu khiÓn
b¸m vÖ tinh
C¸c chuyÓn
m¹ch h¹n chÕ
M« t¬ AZ
M« t¬ AL

§ång bé
Bé ®iÒu
khiÓn m« t¬
H×nh. S¬ ®å khèi cña hÖ thèng b¸m ®uæi vÖ tinh theo tõng nÊc
C¸c hÖ thèng b¸m ®uæi vÖ tinh
2. B¸m ®uæi vÖ tinh theo tõng nÊc.
Ch¬ng3
Trang chủ
Các loại hình dịch vụ có thể sử dụng trong thông tin vệ tinh Việt Nam
Cơ cấu sử dụng theo
Cơ cấu sử dụng theo
dung lợng vệ tinh
dung lợng vệ tinh


Ghi chú
Ghi chú
Thông tin điện thoại
Thông tin điện thoại




35%
35%
Mạng VSAT, trung kế vệ tinh(2M-140Mbit/s)
Mạng VSAT, trung kế vệ tinh(2M-140Mbit/s)
Mạng số liệu
Mạng số liệu

10%
10%
Các khách hàng có nhu cầu truyền số liệu lớn
Các khách hàng có nhu cầu truyền số liệu lớn
Phát thanh, truyền hình quảng
Phát thanh, truyền hình quảng
bá
bá




25%
25%
Đài THVN, đài TNVN
Đài THVN, đài TNVN
Truyền hình trực tiếp đến nhà
Truyền hình trực tiếp đến nhà
khách hàng DTH
khách hàng DTH




15%
15%
Đài THVN, TCT BCVT VN

Đài THVN, TCT BCVT VN
Thông tin Chính phủ
Thông tin Chính phủ




5%
5%
CP16
CP16
Bảng. Bảng số liệu và dự tính thông tin.
Chơng4
1.
1.
Internet.
Internet.
2.
2.
Viễn thông nông thôn.
Viễn thông nông thôn.
3.
3.
Multimedia.
Multimedia.
4.
4.
Hỗ trợ cáp quang.
Hỗ trợ cáp quang.
5.

5.
Mạng dùng riêng.
Mạng dùng riêng.
6.
6.
Dịch vụ lu động.
Dịch vụ lu động.
7.
7.
Dịch vụ theo yêu cầu.
Dịch vụ theo yêu cầu.
8.
8.
Truyền hình trực tiếp.
Truyền hình trực tiếp.
9.
9.
Chuyển tiếp chơng trình truyền hình và phát thanh.
Chuyển tiếp chơng trình truyền hình và phát thanh.
Trang chủ
+ Khoảng cách từ trạm mặt đất đến vệ tinh đợc xác định nh sau:
0
2
2
cos 2

rRrRR
ee
+=
0

0
sin
cos


r
R
tgE
e

=
[km]
+ Góc ngẩng đợc xác định theo công thức sau:
Trạm
mặt đất
P
S
P
O

0
T
E
R
e
r
R
Tâm quả
đất
Vệ tinh

Hình. Một số tham số của đờng truyền trạm mặt đất
+ Góc phơng vị đợc xác định theo công thức sau:
( )

sin


=
e
Ltg
tgA
P
T
B
O
N
S
Hình. Mô hình xác định góc phơng vị của anten
Đờng xích
đạo
Chơng5
tính cự ly thông tin r, góc ngẩng E và góc phFơng vị A
Trang chủ
tính toán kết nối tuyến lên
+ Hệ số khuếch đại anten phát trạm mặt đất(GTe):

.
.
4
.
.
.4
2
2
2








==
u
u
Te
DD
G
)/log(.20log.20log.20log.10 cfDG
uTe

+++=
Hoặc tính theo dB:
+ Công suất phát xạ đẵng hớng tơng đơng của trạm mặt đất EIRPe
TeTee

GPEIRP .=
[w]
Hoặc tính theo dB:
TeTee
GPEIRP += )lg(.10
[dBw]
Tổng suy hao tuyến lên đợc qua biểu thức sau đây:
][dBLLLL
mupuauu
++=
Chơng5

Tạp âm hệ thống
Tạp âm hệ thống
T
T
SYS
SYS
.
.

Công suất sóng mang thu đợc ở vệ tinh
Công suất sóng mang thu đợc ở vệ tinh


R
FTX
FTX
FTX
AS

SYS
T
L
L
T
L
TT
T
+









+
+
=
1
0
RSueRS
GLEIRPC
+=

Công suất tạp âm máy thu vệ tinh:
)lg(10)lg(10)lg(10 BTkN
SS

++=

Tỷ số sóng mang trên tạp âm tuyến lên:
).(.10
0
SPOLFRXRRSUe
U
TkLogLLLGLEIRP
N
C
+=








) (.10
SPOLFRXRRSUe
U
TBkLogLLLGLEIRP
N
C
+=

Trang chủ
tính toán kết nối tuyến xuống
+ Hệ số khuyếch đại anten thu trạm mặt đất:
2
2
2
22
Re
.
4
.
4

.4






=

===
c
DfDD
AG
D
D
DD











( ) ( ) ( )
cDf
c
Df
G
D
D
lg20lg20lg10lg10
2
Re
+=

=



+ Suy hao tuyến xuống (chủ yếu là suy hao không gian tự do):
)lg(20) 4lg(20 cfRL
DD
=

+ Hệ số phẩm chất của trạm mặt đất G
e
/T
e

)lg(.10
Re ePOLFRXR

e
e
TLLLG
T
G
=
+ Tỉ số sóng mang trên tạp âm tuyến xuống.
).lg(10)/(
Re
BkTLLLLGRPEINC
eDPOLFRXRSD
+=
)lg(10)/(
Re0 eDPOLFRXRSD
kTLLLLGRPEINC
+=
Chơng6
Trang chủ

Tờnh toaùn thióỳt kóỳ tuyóỳn sao cho tố sọỳ cọng suỏỳt soùng
mang trón cọng suỏỳt taỷp ỏm tuyóỳn lón vaỡ tuyóỳn xuọỳng õaỷt
yóu cỏửu

Quaù trỗnh tờnh toaùn seợ õổồỹc chia laỡm hai phỏửn:

Tờnh toaùn tuyóỳn lón

Tờnh toaùn tuyóỳn xuọỳng
Trang chủ

Kinh õọỹ vóỷ tinh:

ổồỡng kờnh anten traỷm mỷt õỏỳt: 15m

Hióỷu suỏỳt anten traỷm mỷt õỏỳt: 65%

Cọng suỏỳt phaùt cuớa traỷm mỷt õỏỳt: 40W

Bng tỏửn hoaỷt õọỹng: bng C (f
U
= 6GHz, f
D
= GHz)

Bng thọng kónh truyóửn: 36 [MHz]

EIRP cuớa vóỷ tinh: 40 [dBW]

Hóỷ sọỳ phỏứm chỏỳt cuớa maùy thu vóỷ tinh:

Hóỷ sọỳ nhióỷt taỷp ỏm cuớa maùy thu vóỷ tinh: 3 [dB]
132
0
ọng
1 [dB/
0
K]
Trang chủ

Bổồùc 1: Tờnh cọng suỏỳt soùng mang õổa tồùi anten phaùt

traỷm mỷt õỏỳt
02,15140log10
===
FTXETEA
LPP
[dBW
]

Bổồùc 2: Tờnh EIRP cuớa traỷm mỷt õỏỳt

ọỹ lồỹi anten phaùt cuớa traỷm mỷt õỏỳt:
4,20log20log20log10
+++=
UTE
fDG

ổồỹc tờnh bũng cọng thổùc:
613,574,206log2015log1065,0log10
=+++=
TE
G
[dB]

EIRP cuớa traỷm mỷt õỏỳt laỡ:
TEAE
GPEIRP
+=
633,72613,5702,15
=+=
E

EIRP
[dBW
]
Trang chñ
•
Bæåïc 3: Tênh suy hao tuyãún lãn
cfRL
UUtd
log20log20log204log20)( −++=
π
893
10.3log2010.6log2010.2,36987log204log20
−++=
π
366,199
=
[dB]
SUUR
LL
×=
γ
)(
e
SR
S
hh
L
θ
sin
−

=
028,3028,03
=+=
R
h
0
18,51
=
e
θ
875,3
18,51sin
01,0028,3
0
=
−
=
S
L
[km]
138,8875,31,2)(
=×=
UR
L
[dB]
1,2=
U
γ
[dB/km]
POLRSTEURUtdU

LLLLLL
++++=
)()(
[km]
Trang chủ
Suy hao tuyóỳn lón laỡ:
dBL
TE
9,0
=
dBL
RS
9,0=
dBL
POL
1,0
=
404,2091,09,09,0138,8366,199
=++++=
U
L

Bổồùc 4: Tờnh cọng suỏỳt soùng mang nhỏỷn õổồỹc taỷi õỏửu
vaỡo maùy thu vóỷ tinh

Cọng suỏỳt soùng mang õổa tồùi anten thu vóỷ tinh:
771,136404,2096 3 3,72 ===
UERA
LEIRPC

Cọng suỏỳt soùng mang nhỏỷn õổồỹc taỷi anten thu vóỷ tinh:
RSRAR
GCC +=
USRS
TTGG log10)/( +=
[dB]
[dBW]
Trang chủ
Nhióỷt taỷp ỏm tuyóỳn lón:
RSRU
TTT
+=
290290)110()110(
10
3
0
10
===
TT
F
R
290
=
RS
T
580=+=
RSRU
TTT
Tổỡ õoù ta coù
63,28580log1

=+=
RS
G
141,10863,28771,136
=+=
R
C

Cọng suỏỳt nhỏỷn õổồỹc taỷi õỏửu vaỡo maùy thu vóỷ tinh:
641,1085,0141,108 ===
FRXSRRS
LCC
[dBW]
[dB]
[
o
K]
[dBW]
[
o
K]
[
o
K]