ĐỀ TÀI THIẾT KẾ TUYẾN VI BA
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (209.08 KB, 32 trang )
Báo Cáo Thực Tập Thiết Kế Tuyến VIBA
ĐT3
Hoàng Trung Dũng K4 -
Bộ giáo dục đào tạo
Trờng đại học Dân Lập Đông Đô
Khoa Điện tử Viễn Thông
Báo cáo thực tập
Đề tài :
thiết kế tuyến viba
Giáo viên hớng dẫn
: LÊ TÂN PHƯƠNG
Sinh viên thực hiện
: HOàNG TRUNG DũNG
Lớp
: ĐT3-K4
Hà Nội-2003
Mục lục
Lời nói đầu...................................................................................................................................1
Chơng I: Nghiên cứu tổng quan thông tin VIBA
I.Thông tin viba...........................................................................................................................2
II.Cấu hình hệ thống viba.........................................................................................................3
1.Cấu hình hệ thống viba tợng tự.........................................................................................4
2.Cấu hình hệ thống viba số.....................................................................................................5
III.Các hệ thống anten hiện đại ...............5
1.Hệ thống anten parabol với fiđơ ống dẫn sóng tròn........5
2.Hệ thống anten phản xạ -chiếu xạ cho băng đa tần.........6
3.Các đặc tính của vô tuyến viễn thông số............7
1
Báo Cáo Thực Tập Thiết Kế Tuyến VIBA
ĐT3
Hoàng Trung Dũng K4 -
Chơng II:Cơ sở về sóng vô tuyến và các hiện tợng vật lý ảnh hởng đến truyền sóng
vô tuyến.
I.Các sóng đất...........8
1.Sóng bề mặt...........8
2.Sóng không gian..............9
a.Sóng trực tiếp .........11
b.Sóng phản xạ đất............11
c.Sóng phản xạ tầng đối lu........12
II.Fading và cách phòng chống..............................................................................................14
1.Đặc điểm của fading.............................................................................................................14
2.Fading phản xạ từ mặt đất.......15
3.Fading nhiều tia hoặc fading RAYLEIGH......................................................................15
4.Fading lựa chọn......................................................................................................................17
5.Các ảnh hởng của fading nhiều tia..................................................................................19
5.1.Giao thoa giữa các ký hiệu.......21
5.2.Sự phân biệt phân cực trực giao trong hệ thống số trùng
kênh..............................................................................................................................................23
6.Phơng pháp giảm ảnh hởng của fading nhiều tia đến gián đoạn thông
tin...................................................................................................................................................23
6.1.Phân tập theo không gian.........................................................................25
6.2.Phân tập theo tần số...........26
III.Nhiễu và phân bố tần số.....................................................................................................26
1.Nhiễu.........................................................................................................................................26
1.1.Khái niệm.............................................................................................................................27
1.2.Các nguồn và hiệu ứng nhiễu RF...................................................................................27
a.Các nguồn nhiễu.....................................................................................................................27
b.Hiệu ứng nhiễu cao tần RF..................................................................................................28
1.3.Các phơng pháp chống nhiễu........................................................................................28
2.Trợt và trôi.............................................................................................................................28
3.Chọn tần số trung tần............................................................................................................29
4.Sắp xếp tần số siêu cao.........................................................................................................29
Kết luận......................................................................................................................................40
2
Báo Cáo Thực Tập Thiết Kế Tuyến VIBA
ĐT3
Hoàng Trung Dũng K4 -
Lời nói đầu
Trong một mạng thông tin vô tuyến quốc gia thì mạng thông tin viba là
thông tin vô tuyến-tầm nhìn thẳng .Nó là một phơng thức truyền dẫn quan trọng và
đặc biệt thích hợp cho vùng địa hình bằng phẳng. Truyền dẫn viba có u điểm là dễ
tổ chức đợc đờng truyền hơn so với các đờng truyền dẫn có dây nh cáp điện, cáp
đồng trục ,cáp sợi quang. Đó là phơng thức truyền dẫn chính cho mạng truyền dẫn
đờng trục hoặc dự phòng.
Nh chúng ta đã biết thông tin viba gồm có 2 hệ thống đó là hệ thống thông
tin viba tơng tự và hệ thống thông tin viba số. Nhng với sự phát triển của viễn thông
số và việc xây dựng mạng số liệu liên kết đa dịch vụ tích hợp số (ISDN) thì việc sử
dụng hệ thống thông tin viba số đạt hiệu quả cao vì hệ thống này có một số u điểm
tốt hơn so với hệ thống thông tin viba tơng tự:
* Hiệu quả kinh tế.
* Tiết kiệm năng lợng nguồn cung cấp.
* Kích thớc thiết bị đợc giảm nhỏ.
* Độ tin cậy thông tin cao.
* Tính chống nhiễu cao.
Đề tài báo cáo thực tập của em là: Nghiên cứu tổng quan thông tin viba số và
xét các yếu tố ảnh hởng đến truyền sóng viba.Dới sự hớng dẫn thực tập của thầy LÊ
TÂN PHƯƠNG khoa vô tuyến điện trờng Học viện Kỹ Thuật Quân Sự. Nay bản
báo cáo thực tập của em đã hoàn thành gồm hai chơng:
Chơng I:Nghiên cứu tổng quan về thông tin viba số.
3
Báo Cáo Thực Tập Thiết Kế Tuyến VIBA
ĐT3
Hoàng Trung Dũng K4 -
Chơng II:Cơ sở về sóng vô tuyến và các hiện tợng ảnh hởng đến truyền
sóng vô tuyến .
Trong quá trình viết báo cáo thực tập, em không thể tránh khỏi những sai
sót,em kính mong các thầy cô giáo xem xét giúp đỡ và bổ khuyết .
Em xin trân thành cảm ơn thầy giáo LÊ TÂN PHƯƠNG đã giúp đỡ em hoàn
thành bản báo cáo này.
Sinh viên thực hiện
Hoàng Trung Dũng
Chơng I : Nghiên cứu Tổng quan về
thông tin vi ba
I.Thông tin viba:
Là hệ thống thông tin siêu cao tần mặt đất thực hiên các loại dịch vụ khác
nhau :
Thoại, báo, ảnh, phát thanh truyền số liệu.
Thực hiện chuyển tiếp đờng dài, định hớng cao.
4
Báo Cáo Thực Tập Thiết Kế Tuyến VIBA
ĐT3
Hoàng Trung Dũng K4 -
Tên gọi khác: vệ tinh tiếp sức, hệ thống thông tin liên kết,hệ thống thông tin
cố định.
II. Cấu hình hệ thống vi ba.
1.Cấu hình hệ thống vi ba .
Sơ đồ khối điển hình của hệ thống vô tuyến chuyển tiếp vi ba tơng tự đợc
minh hoạ ở hình 1.1.
Các tín hiệu điện thoại từ cơ vụ đợc ghép kênh phân chia theo tần số ở trạm
đầu cuối đờng truyền đến dung lợng phù hợp cho mỗi hệ thống vi ba. Các tín hiệu
điện thoại ghép chung kiểu phân chia theo tần số (FDM) sau đó đợc phát qua các
cáp đồng trục đến các trạm đầu cuối vô tuyến.
Hình 1.1 cấu hình chung hệ thống vi ba.
5
Báo Cáo Thực Tập Thiết Kế Tuyến VIBA
ĐT3
Hoàng Trung Dũng K4 -
Có thể phân loại các hệ thống vô tuyến chuyển tiếp tợng của NTT thành hai
nhóm:
+ Các hệ thống đờng trung kế sử dụng các tần số ( 4GHZ, 5GHZ,6GHZ).
+ Các hệ thống đờng nội hạt sử dụng các tần số(2GHZ,11GHZ,15GHZ).
2. Cấu hình hệ thống viba số.
Sơ đồ khối của một hệ thống vô tuyến chuyển tiếp số điển hình đợc cho ở
hình 1.2. Lặp tái sinh thờng đợc sử dụng ở các hệ thống vô tuyến chuyển tiếp vi ba
số. Điều này có nghĩa là chuỗi xung băng gốc đợc tái sinh lại ở từng trạm lặp.
Bộ lặp cơ sở trong hệ thống vô tuyến chuyển tiếp là một bộ lặp tái sinh, vì hệ
thống lặp tái sinh gây ra giảm cấp ít ở tín hiệu đợc phát qua nhiều trạm lặp. Bộ lặp
tái sinh thờng gặp là bộ lặp taí sinh băng gốc, bộ lặp này giải điều chế các tín hiệu
điều chế pha vi sai thu đợc, tái sinh bằng cách lấy mẫu theo xung đồng hồ và điều
chế sóng mang băng tần cãcung đã tái sinh.
ở đầu phát, hai luồng xung điều chế sóng mang sau khi biến mã ở mạch
logíc để điều chế pha vi sai. Sau đó tín hiệu này đợc điều biên hoặc điều tần- bởi tín
hiệu giám sát và đợc phát ra từ anten sau khi đi qua bộ lọc phân nhánh.
ở đầu thu tín hiệu vi ba đợc biến đổi thành trung tần và khuếch đại. Sau đó
nó đợc đa đến mạch tách sóng pha và biến đổi ngợc lại thành hai chuỗi xung. Các
6
B¸o C¸o Thùc TËp – ThiÕt KÕ TuyÕn VIBA
§T3
Hoµng Trung Dòng – K4 -
xung nµy ®îc t¸i sinh vµ t¹o l¹i d¹ng. TÝn hiÖu gi¸m s¸t ®îc lÊy ra b»ng c¸ch chia
®Çu ra trung tÇn vµ t¸ch sãng biªn ®é.
H×nh 1.2 HÖ thèng v« tuyÕn chuyÓn tiÕp vi ba sè ®iÓn h×nh.
7
Báo Cáo Thực Tập Thiết Kế Tuyến VIBA
ĐT3
Hoàng Trung Dũng K4 -
III. Các hệ thống ăngten hiện đại.
1. Hệ thống anten parabol với fiđơ tròn.
Hệ thống fiđơ và anten cho một hệ thống vô tuyến chuyển tiếp cần có suy
hao truyền dẫn nhỏ và kinh tế.
Ví dụ : Về hệ thống anten tiếp sóng ở băng tần 11GHZ hoặc 15GHZ hiện
nay cho ở hình 1.3. hệ thống anten và fiđơ này bao gồm một anten parabol và một
thiết bị tiếp sóng đợc xây dựng từ nhiêu thành phần. Mặt phản xạ parabol tiêu
Anten PARABOL (đờng kính 3,3m)
chuẩn có đờng kính mặt mở 3,3m .bộ phat xạ sơ cấp dùng một ống dẫn sống tròn
V sóng tròn này là một ống dẫn sóng nhỏ có đờng kính
hoặc vuông góc .ống dẫn
17,3mm và chỉ cho phép phát ở một chế độ băng tần 11GHZ.
ống dẫn sóng tròn nàyHtrang bị ống dẫn sóng cho một anten và hệ thống tiếp
sóng.ngời ta sử dụng ống dẫn sóng tròn chuyển đổi kích thớc để nối một ống dẫn
Bộ phát xạ sơ cấp của phân cực kép
sóng nhỏ với fiđơ chinh là một ống dẫn sóng tròn có kích thớc đờng kính 51mmChỗ uốn ống dẫn sóng tròn
để tiếp sóng với tổn hao nhỏ. Bộ lọc chế độ là một ống đẫn sóng tròn chứa một bộ
tròn mềm
hấp thụ để suy hao các chế độ ống
caodẫn
hơnsóng
không
mong muốn, đặc biệt là chế độ TM
ống dẫn sóng tròn chuyển đổi kích thớc
(từ ngang).
(đờng kính 14,45mm 50,0 mm)
ống dẫn tròn chính (đờng kính 51mm)
Bộ lọc chế độ
ống dẫn sóng thay đổi kích thớc
Bộ bù trừ tỷ số trục (14,45mm)
H
Cửa sổ
BF: bộ lọc phân nhánh
V
TX
TX
TX
Các máy phát
ống dẫn sóng vuông mềm
RX
RX
RX
Các máy thu
8
Hình 1.3 Hệ thống tiếp sóng ở băng tần 11GHz hoặc 15GHz.
Báo Cáo Thực Tập Thiết Kế Tuyến VIBA
ĐT3
Hoàng Trung Dũng K4 -
2. Hệ thống anten phản xạ- chiếu xạ cho băng đa tần.
ở một đờng viba dung lợng truyền dẫn lớn sử dụng hai hoặc nhiều băng tần ,
việc xây dựng hệ thống anten và fiđơ cho mỗi băng tần là không kinh tế, nên dùng
chung một hệ thống anten fiđơ cho băng đa tần mong muốn. Vì lý do này ngời ta
đã triển khai một hệ thống anten phản xạ- chiếu xạ dùng chung cho ba băng tần:
4GHZ(3,6-4,2); 5GHZ(4,4-5,0) và 6GHz(5,925-6,425).
Trong hệ thống anten fiđơ này, một số kênh vô tuyến dung lợng cao-nh tín
hiệu 200Mb/s trên 1 trong 6 kênh RF ở băng tần 5GHZ-có thể phát hoặc thu qua
một hệ thống anten fiđơ, vì vậy chất lợng truyền dẫn cao hơn cần một băng tần rất
rộng.
9
Báo Cáo Thực Tập Thiết Kế Tuyến VIBA
ĐT3
Hoàng Trung Dũng K4 -
Ví dụ: Về xây dựng hệ thống tiếp sóng và anten phản xạ loacho ba băng tần
đợc trình bày ở hình 1.4.
Một anten phản xạ loa có sẵn đợc sử dụng một băng tần rộng và hệ thống
này cũng có thể sử dụng hai phân cực tuyến hình vuông góc (đứng và ngang) ở mỗi
băng tần. Một ống sóng tròn để tiếp sóng có đờng kính trong 69mm và độ dài đơn
nguyên 5mm. ống dẫn sóng tròn mềm này trang bị dẫn sóng cho một anten và hệ
thống tiếp sóng. Ngời ta sử dụng ống dẫn sóng tròn chuyển đổi kích thớc để nối
một ống dẫn sóng nhỏ với fiđơ chính-là một ống dẫn sóng tròn có đờng kính
51mm-để tiếp sóng với tổn hao nhỏ. Bộ lọc chế độ là một ống dẫn sống tròn chứa
một bộ hấp thụ để suy hao các chế độ cao hơn không mong muốn, đặc biệt là chế
độ TM (từ ngang).
3. Các đặc tính của vô tuyến viễn thông số.
Thứ nhất, hệ thống này có thể đảm bảo an toàn chất lợng truyền dẫn không
phụ thuộc vào khoảng cách truyền dẫn vì nó không có tạp âm (các tạp âm này thờng tích luỹ khi khuếch lặp) nhờ chức năng lặp tái sinh.
Thứ hai, cùng một dung lợng truyền dẫn,công phát cần thiết nhỏ hơn so với
hệ thống FM. Điều này cho phép sử dụng dễ dàng các lịnh kiện điện tử bán dẫn,
làm cho thiết bị có kích thớc nhỏ hơn và độ tin cậy cao hơn. hơn nữa,công suất nhỏ
ít gây nhiễu cho hệ thống khác,vì vậy có thể dùng chung tần số giữa các phơng tiện
thông tin mặt đất và vệ tinh.
Mục
4 GHz
5 GHz
6 GHz
ống dẫn sóng tròn mềm WC-62
0,04 x 2
0,04 x 2
0,04 x 2
ống dẫn sóng tròn
WC-62
0,02 x X
0 013 x X
0,01 x X
Bộ lọc chế độ cao
WC-51
0.2 x 2
0,3 x 2
0,3 x 2
Bộ bù trừ tỷ số trục
IG41
(chỉ phía thu)
Bộ lọc phân nhánh băng tần 6GHz
0,1 x 1
0,1 x 1
0,1 x 1
0,4 x 2
0,4 x 2
0,4 x 2
Bộ lọc phân nhánh băng tần 4GHz
0,5 x 2
Bộ lọc phân nhánh băng tần 5GHz
0,5 x 2
10
Báo Cáo Thực Tập Thiết Kế Tuyến VIBA
ĐT3
Hoàng Trung Dũng K4 -
ống dẫn sóng chữ nhật
0,03/m x Y
0,04 x Y
0.06 x Y
ống dẫn sóng chữ nhật tròn mềm
0,2 x 2
0,2 x 2
0,2 x 2
Bộ cách ly
0,8 x 2
0,6 x 2
1,1 x 2
0,6 x 2
0,9 x 2
Suy hao phânnhánh của bộ lọc 1,0 x 2
phân kênh
Tổn hao thuận của bộ lọc phân 0,2 x 12
kênh
Tổng
8,38 + 0,02X 5,38
+0,03Y
0,013X+
0,04Y
+ 6,18
+
0,01X+
0,06
Bảng 1.1 Tổn hao của hệ thống fiđơ ( phía phát + phía thu)
X : Độ dài ống dẫn sóng tròn (m)
Y : Độ dài ống dẫn sóng chữ nhật
Thứ ba, nhờ sử dụng hệ thống điều chế có tỉ số công suất sóng mang/ tạp âm
(C/N) cần thiết với BER nhất định nhỏ hơn nhiều nên có thể thực hiện một hệ thống
ít bị ảnh hởng cuả nhiễu. Điều này cho phép xây dựng rất nhiều tuyến giữa hai địa
điểm để tăng đáng kể hiệu quả sử dụng tần số.
11
Báo Cáo Thực Tập Thiết Kế Tuyến VIBA
ĐT3
Hoàng Trung Dũng K4 -
H
ống dẫn sóng mềm WC-62
430
Bộ lọc chế độ cao WC-51
776
About 250
ống dẫn sóng tròn WC-62
Bộ bù trừ tỷ số trục (chỉ phía thu)
5000mm
Bộ lọc phân chia nhóm cho 6 GHz
5000
ống dẫn sóng đợc bọc ngoài WRJ-6A-B
500
Bộ lọc phân chia nhóm cho
4GHz và 5GHz
About 296
ống dẫn sóng đấu nối WRJ-6A
ống dẫn sóng đấu nối WRJ-4A
2767
ống dẫn sóng đấu nối WRJ-48A
Sóng phân cực đứng(V) 6GHz
ống dẫn sóng mềm WRJ- 6B
Sóng phân cực đứng(V) 4GHz
ống dẫn sóng mềm WRJ- 4A
6GHz
Sóng phân cực đứng(V) 5GHz
5GHz
ống dẫn sóng mềm WRJ- 48A
4GHz
ống dẫn sóng góc WRJ-48A-B
12
Hình 1.4 Ví dụ về cấu trúc anten phản xạ loa và hệ thông fiđơ.
Báo Cáo Thực Tập Thiết Kế Tuyến VIBA
ĐT3
Hoàng Trung Dũng K4 -
Mặt khác, hệ thống vô tuyến chuyển tiếp số tồn tại 3 vấn đề kỹ thuật sau:
+ Khi áp dụng hệ thống này cho truyền dẫn tín hiệu thoại thì phổ tần rộng
hơn so với hệ thống tơng tự.
+ Khi đặc tính truyền dẫn thay đổi vợt quá giá trị cho phép thì sự giảm chất
lợng sẽ tăng.
+ Hệ thống này dễ bị ảnh hởng của méo phi tuyến do các đặc tính bão hoà,
đặc tính này không gây tác hại cho hệ thống FM.
Các vấn đề trên đã đợc thoả mãn bởi tiến bộ kỹ thuật mới bao gồm điều chế
16 QAM, nhiều kỹ thuật phòng chống và sử dụng các linh kiện điện tử bán dẫn.
Hơn nữa, vì hệ thống vô tuyến chuyển tiếp số có thể sử dụng các thiết bị cơ sở gồm
các nhà trạm và các tháp anten đã dùng trong các đờng truyền dẫn tơng tự.
Chơng II: Cơ sở về sóng vô tuyến và các hiện tợng
ảnh hởng đến truyền sóng vô tuyến.
I.Các sóng đất.
13
Báo Cáo Thực Tập Thiết Kế Tuyến VIBA
ĐT3
Hoàng Trung Dũng K4 -
Có hai loại sóng thờng thấy trong thực tế là sóng dọc và sóng ngang. Sóng
dọc là sóng truyền theo phơng chuyển động của nó. Một ví dụ đơn giản của loại
truyền sóng này là sóng âm thanh truyền trong không khí. Còn phát xạ điện từ là
các sóng ngang, tức là sóng truyền lan theo hớng vuông góc với phơng chuyển
động của nó. Các sóng vô tuyến có thể đợc truyền lan theo các phơng thức khác
nhau trên mặt đất. Sóng có thể truyền từ anten phát đến anten thu bằng 2 con đờng
chính : tầng điện ly (sóng trời) hoặc đi sát mặt đất (sóng đất ).Sóng đất bản thân đợc chia thành hai loại :sóng bề mặt và sóng không gian.Đối với sóng không gian có
3 đờng để đi qua khoảng cách giữa anten phát và anten thu.Đó là sóng trực tiếp,
sóng phản xạ từ đất, sóng phản xạ từ tầng đối lu.
1.Sóng bề mặt
Khi truyền sóng bề mặt, năng lợng sóng lớt trên bề mặt đất gần giống nh
sóng đi dọc theo đờng dây. Phơng pháp truyền sóng này chỉ sử dụng đối với các tần
số tơng đối thấp, dới 30MHZ. Khi tăng tần số thì tiêu hao do đất tăng nhanh, vì tiêu
hao phụ thuộc vào hằng số điện dẫn và điện môi hiệu dụng của đất.Trên 30MHZ,
đất tác dụng nh một dây dẫn kém và tiêu hao là quá cao đối với sự truyền lan sóng
VHF,UHF, và SHF.
2.Sóng không gian.
Là sóng truyền trong tầng đối lu lan rộng đến 10 dặm trên bề mặt. Nặng lợng
sóng truyền từ anten phát đến anten thu theo một đờng thẳng hoặc phản xạ ở mặt
đất hoặc phản xạ từ tầng đối lu.
a. Sóng trực tiếp.
Sóng này phát xạ trực tiếp từ anten phát đến anten thu mà không bị phản xạ ở
đâu cả. Trong các điều kiện truyền lan bình thờng, nó có biên độ lớn hơn so với
sóng bất kỳ nào đến máy thu.
b. Sóng phản xạ đất.
Sóng này đến anten thu sau khi phản xạ một vài lần từ mặt đất hoặc từ các
vật thể xung quanh. Sự phản xạ không những chỉ xuất hiện trên mặt phẳng đứng,
mà có thể xuất hiện trên mặt phẳng ngang,nh vậy sóng bị phản xạ từ một vật cản sẽ
lệch so với đờng chính. Sóng phản xạ sẽ có biên độ và pha khác nhau so với sóng
trực tiếp,nếu khoảng cách truyền lớn hơn một số lẻ lần bớc sóng thì anten thu sóng
14
Báo Cáo Thực Tập Thiết Kế Tuyến VIBA
ĐT3
Hoàng Trung Dũng K4 -
phản xạ lệch pha với sóng trực tiếp một góc 180 và kết quả là triệt tín hiệu sóng tới
đến một mức nào đó .Mức độ đó phụ thuộc vào biên độ của sóng phản xạ.
c.Sóng phản xạ tầng đối lu.
Do thay đổi chỉ số khúc xạ của không khí theo độ cao so với mặt đất, nên
sóng có thể bị tạp âm xạ, và tuỳ theo góc sóng tới có thể xảy ra phản xạ toàn phần
từ tầng đối lu. Trong trờng hợp này xuất hiện một biên giới có tác dụng giống nh
một bề mặt phản xạ, gửi sóng trở lại mặt đật. Một số tia này sẽ đến đợc anten thu, ở
đây có thể khử sóng trực tiếp do có sự thay đổi pha và biên độ gây ra do phản xạ.
3.Các yếu tố ảnh hởng.
a/- ảnh hởng của khí quyển.
Khí quyển của trái đất bao gồm các chất khí và hơi nớc tạo thành các lớp.
Các điều kiện tự nhiên (nh nhiệt độ, độ ẩm, áp suất) tác dụng lên các lớp dẫn đến
sự thay đổi chỉ số khúc xạ giữa các lớp, gây ảnh hởng(về đờng đi,tổn hao năng lợng của tia sóng) đối với sóng vô tuyến.
k<0
Vì bất kỳ sóng điện từ nào cũng bị khúc xạ khi đi từ môi trờng có chỉ số
khúc xạ này sang môi trờng có chỉ số khúc xạ khác. Nên ảnh hởng chung của sự
đổi chỉ số khúc xạ trong bầu khí quyển là làm
uốn cong các tia sóng trong bề mặt
k=
thẳng đứng khi nó đợc truyền từ máy phát đến máy thu.Độ cong này thay đổi theo
k=4/3lan bình thờng đờng uốn cong xa
thời tiết, áp suất, độ ẩm Trong điều kiện truyền
dần bề mặt trái đất sẽ làm cho tầm nhìn vô tuyến
k=1 mở rộng rõ rệt.
k<1
d1
d2
d
15
Hình 2.1: ảnh hởng của k tới độ cong tia sóng
Báo Cáo Thực Tập Thiết Kế Tuyến VIBA
ĐT3
Hoàng Trung Dũng K4 -
b/-ảnh hởng của địa hình.
Bề mặt trái đất không bằng phẳng: đồi núi, các công trình xây dựng, cây cối
đã ảnh hởng không nhỏ đến đờng đi của sóng vô tuyến. Đặc điểm của sự ảnh hởng này là sự uốn cong của các tia sóng khi gặp các vật cản. Sự uốn cong đó sẽ
tăng lên khi bớc sóng càng tăng.Các vật cản không cần thiết trên đờng truyền thẳng
của tia sóng có thể làm tổn hao năng lợng sóng, gọi là tổn hao nhiễu xạ.Điều này
xuất phát từ khái niệm miền Fresnel có dạng elíp hình 2. 2.
Chúng là môi trờng vây quanh tia sóng đang truyền thẳng, có dạng elíp từ
anten phát đến anten thu. Elíp đầu tiên có vị trí vỏ của miền (quỹ tích) sao cho một
tín hiệu bất kỳ đến anten thu qua đờng này sẽ vợt xa hơn 1\2 bớc sóng của tần số
sóng mang so với tín hiệu đi qua đờng trực tiếp. Miền trong của elíp này gọi là
miền Fresnel nhứ nhất. Nó chứa hầu hết công xuất đến máy thu. Nếu tồn tại một
vật cản nào đó trong miền này thì sẽ gây ra suy hao tín hiệu đến điểm thu. Cờng độ
suy hao này phụ thuộc vào bớc sóng của sóng mang và mức độ chắn của vật cản.
+d = d1+d2: độ dài tuyến.
+F: khoảng hở thực từ vật chắn đến đờng truyền trực tiếp.
+d1:khoảng cách từ một điẻm đầu cuối đến điểm ở đó bán kính miền Fre snel
đợc tinhd toán (km).
+d2:khoảng cách từ điểm đầu cuối kia đến điểm đó bán kính miền Fresnel.
+ar: bán kính hữu hiệu của trái đất.
16
Báo Cáo Thực Tập Thiết Kế Tuyến VIBA
ĐT3
Hoàng Trung Dũng K4 -
đờng truyền trực tiếp
Miền
Fresnel 1
0,6 F
Vật chắn
Bán kính tơng đơng
của trái đất
ac
d1
d2
d
1/ar= 1/a- 1/r
Hình 2.2: Mặt cắt đờng truyền
17
Báo Cáo Thực Tập Thiết Kế Tuyến VIBA
ĐT3
Hoàng Trung Dũng K4 -
+a:bán kính thực của trái đất.
+r: bán kính cong của tia sóng.
II.Fading và cách phòng chống Fading.
1.Đặc điểm của Fading.
Fading là sự biến đổi tín hiệu cờng độ sóng mang vô tuyến siêu cao tần thu
đợc do sự thay đổi khí quyển và các phản xạ của đất và nớc trong đờng truyền
sóng. Đây là mối quan tâm của các nhà thiết kế hệ thống viba.Có hai loại Fading
chính là các Fading phẳng, tác động chủ yếu đến hệ thống viba số dung lợng bé
làm suy giảm đều tín hiệu sóng mang đi qua dải tần số.Fading lạ chọn tần số có
ảnh hởng đến hệ thống viba số dung lợng cao.Hai loại Fading này có thể xuất hiện
độc lập với nhau hoặc xuất hiện đồng thời.Cách phân loại nh trên với điều kiện
khoảng hở tuyến phù hợp, để cho tổn hao tạp âm xạ là không đáng kể, và với sự
phản xạ đất phản chiếu đơn đợc hạn chế,nguyên nhân chủ yếu của Fading trên các
tuyến viba tầm nhìn thẳng là sự biến đổi bất đồng về chỉ số khúc xạ của khí quyển.
Sự biến đổi này tạo điều kiện cho nhiều đờng tín hiệu tầng đối lu (nhiều tia) tồn tại
và đó là các điều kiện cho Fading nhiều tia tầng đối lu.
2.Fading phản xạ từ mặt đất.
Nếu đờng truyền vô tuyến chuyển tiếp đi qua mặt đất hoặc mặt nớc có độ
phản xạ cao,thì fading phụ thuộc vào phản xạ xuất hiện từ các tia này hơn là vào
nhiều tia tầng đối lu, đặc biệt nếu các đờng ngắn.Đó là do phản xạ từ mặt đất làm
cho cờng độ tín hiệu thu thăng giám ngẫu nhiên vì các điều kiện hiệu phản xạ nhỏ
hơn 10 dB so với mức tín hiệu của đờng trực tiếp nếu tuyến đi qua các vùng nh
biển,hồ, các vùng bằng phẳng và ẩm ớt,đất ớt, và các thung lũng ẩm ớt.ở đây có thể
có sự phản xạ toàn phần trong lớp khí quyển gần mặt đất khi có sơng mù.Các đặc
tính của fading phản xạ là khác nhau.
3.Fading nhiều tia hoặc fading RAYLEIGH.
Đối với một tuyến đợc thiết kế tốt, sẽ không lệ thuộc vào fading nhiễu xạ
hoặc các phản xạ bề mặt, truyền sóng nhiều tia là yếu tố chủ yếu trong fading dới
8GHZ.Trên tần số này các ảnh hởng của ma có nhng tầng lên để xác định độ dài
của tuyến cho phép thông qua các mục tiêu gián đoạn làm việc của hệ thống. Nói
18
Báo Cáo Thực Tập Thiết Kế Tuyến VIBA
ĐT3
Hoàng Trung Dũng K4 -
chung ngời ta chấp thuận là với khoảng hở đờng phù hợp và không có sự phản xạ
phản chiếu duy nhất trên một đờng, làm cho biên độ tín hiệu thu đợc có sự phân bố
Rayleigh theo thời gian.Sự phân bố nh vậy đặc trng bởi tốc độ dốc 10 dB/decade
với độ sâu fading hơn 10 dB trong các chặng tiếp phát bình thờng và 20-30 dB đối
với các chặng tiếp phát dài (>60km).
4.Fading lựa chọn tần số.
Fading lựa chọn tần số chủ yếu ảnh hởng tới các hệ thống viba số dung lợng
trung bình (32Mb/s; 34Mb/s; 45Mb/s) và các hệ thống dung lợng cao(98Mb/s;
140Mb/s; 155Mb/s). Các gián đoạn thông tin trong hệ thống này xuất hiện sớm
hơn, do độ dự trữ fading phẳng chủ yếu gây méo biên độ và méo trễ nhóm trong
suốt độ rộng băng tần cuả kênh thông tin.Fading lựa chọn đi kèm Fading nhiều tia
có ảnh hởng sâu sắc đến chỉ tiêu chất lợng của hệ thống.
Tác động lựa chọn tần số của fading nhiều tia tạo lên tỷ số lỗi lớn hơn so với
fading không lựa chọn ở cùng một biên độ trung bình. Do đó việc dự trữ fading
phẳng là vô nghĩa khi nghiên cứu gián đoạn thông tin của hệ thống viba số.
5.Các ảnh hởng của fading nhiều tia.
5.1.Giao thoa giữa các ký hiệu.
Trong các sơ đồ điều chế cầu phơng, có thể phân các méo tín hiệu thành 2
loại: méo đồng pha xuất hiện từ các méo liên quan đến kênh hoặc méo liên quan
đến truyền lan, nhng không ảnh hởng tới tính đối xứng của các đặc tính biên độ và
các đặc tính trễ nhóm, và xuyên âm hoặc méo cầu phơng xuất phát từ tính bất đối
xứng trong kênh. Độ dốc của biên độ là nguyên nhân chủ yếu của BER trong các
hệ thống không có cân bằng tự thích nghi. Giao thoa đối với các tín hiệu đồng pha
do độ nghiêng biên độ không sinh ra méo tín hiệu, nhng với tín hiệu trực giao, méo
tỷ lệ vơí đạo hàm bậc nhất theo thời gian của độ dốc.Các ảnh hởng của thời gian trễ
nhóm cũng vậy, trừ méo đối với tín hiệu cầu phơng tỷ lệ với đạo hàm bậc hai theo
thời gian. Tuy vậy sự không hoàn hảo của Parabol biên độ và thời gian trễ nhóm
trong kênh sẽ ảnh hởng đến kênh trung pha, nhng không ảnh hởng đến kênh cầu
phơng. Đối với các ảnh hởng này kênh tăng tốc độ ký hiệu cùng với tăng nhanh độ
nhậy đối với méo nhiều tia.
5.2.Sự phân biệt phân cực trực giao trong hệ thống số trùng kênh:
19
Báo Cáo Thực Tập Thiết Kế Tuyến VIBA
ĐT3
Hoàng Trung Dũng K4 -
Hiện nay, hiệu suất phổ của các hệ thống viba số chỉ đạt tới 1/2 so với các hệ
thống tơng tự FDM-FM. Để tăng gấp đôi hiệu suất phổ của một hệ thống vô tuyến
số, chẳng hạn sử dụng các vô tuyến số QPRS để thu hiệu suất 4,5 bít/s/Hz, có thể
sánh đợc với hiệu suất mà các hệ thống tơng tự đạt đợc bằng cách sử dụng phân cực
giao nhau. Tức là có hai sóng mang, một sóng mang đợc truyền theo phân cực
ngang, còn sóng mang kia từ máy vô tuyến khác truyền theo phân cực đứng.
Một lý do khác để nói tại sao sử dụng phân cực giao nhau đó là để tăng tính
cách ly của các hệ thống vô tuyến số hoặc các hệ thống vô tuyến tơng tự hoạt động
trên các kênh RF lân cận. Vấn đề khi sử dụng hệ thống phân cực giao thoa là các
ảnh hởng nhiều tia có thể gây ra sự biến đổi phân cực sóng mang RF của kênh vì
lan truyền qua khí quyển. Một số năng lợng lan truyền trong một phân cực đợc
truyền sang phân cực trực giao và tạo ra một tín hiệu giao thoa trong máy thu của
kênh phân cực trực giao. ảnh hởng này nh mọi ngời đều biết là giao thoa phân cực
trực giao.
6. Các kỹ thuật chống fađing.
* Các kỹ thuật sử dụng để chống lại các ảnh hởng của fađing nhiều tia và
fading phẳng là phân tập theo không gian về tần số, có tác dụng để nâng cao chất lợng của tín hiệu thu, và các bộ cân bằng kênh tự thích nghi hiệu chỉnh các các biến
đổi của tín hiệu thu dù nhỏ hay lớn do môi trờng truyền dẫn gây ra. Phân tập theo
không gian cùng với các bộ khử giao thoa phân cực giao nhau, cũng giúp để nâng
cao XPD trong các khoảng thời gian có fading lựa chọn.Bình thờng thời gian gián
đoạn thông tin phải giảm sao cho các chỉ tiêu chất lợng của tuyến hoặc của hệ
thống có thể thoả mãn.
6.1Phân tập theo không gian.
Là truyền tín hiệu trên một kênh thông tin nhng sử dụng hai anten(hoặc hơn)
để thu. Khoảng cách giữa hai anten thu đợc lựa chọn sao cho tín hiệu thu đợc
không liên quan đến nhau. Trong hệ thống tầm nhìn thẳng ngời ta đa ra công thức
bán kính nghiệm biểu thị sự tơng quan giữa không gian và thời gian theo khoảng
cách trục đứng:
Ps={-0,0021*s*f(0,4*d)1/2}
+f:tần số (GHz).
20
Báo Cáo Thực Tập Thiết Kế Tuyến VIBA
ĐT3
Hoàng Trung Dũng K4 -
+d:độ dài tuyến.
+s:khoảng cách giữa 2 anten
Tín hiệu vào Tx đa qua anten phát qua không gian tới hệ thống gồm 2 anten
thu đợc hai tín hiệu Rx1 và Rx2 qua bộ liên kết thu đợc tín hiệu băng gốc.
RX1
Vào
TX
RX2
Hình 2.3: Phân tập theo không gian
21
ra
Báo Cáo Thực Tập Thiết Kế Tuyến VIBA
ĐT3
Hoàng Trung Dũng K4 -
6.2.Phân tập theo tần số.
Là truyền tín hiệu đồng thời trên hai hoặc nhiều kênh tần số vô tuyến bố trí
trong cùng một dải tần.Mặc dù ngời ta đã chứng minh rằng các hệ thống vô tuyến
số phân tập tần số có thể cho các hệ số cải thiện tốt, và tốt hơn so với các hệ số tiên
đoán bởi vô tuyến tơng tự, nhng việc sử dụng thờng bị hạn chế vì hiệu xuất sử dụng
phổ tần đã không có hiệu quả cao.
F1
F2
Vào
TX
RX1
TX
RX2
Hình 2.4: Phân tập theo tần số
III.Nhiễu và phân bố tần số:
22
ra
Báo Cáo Thực Tập Thiết Kế Tuyến VIBA
ĐT3
Hoàng Trung Dũng K4 -
1.Khái niệm:
Trong một giai đoạn nào đó, các hệ thống vô tuyến số tồn tại cùng các hệ
thống tơng tự. Tình trạng này gây ra các vấn đề can nhiễu mà chúng sẽ xuất hiện,
nếu một vùng đã định chỉ có các hệ thống số hoặc tơng tự.Có ba vấn đề cần xem
xét:
+Can nhiễu số đến số.
+Can tơng tự đến số.
+Can nhiễu số đến tơng tự.
2. Các nguồn và hiệu ứng RF.
a. Các nguồn nhiễu.
Có ba lọai nhiễu chính: Từ một kênh phân cực chéo, từ một kênh phân cực
lân cận và từ việc thu tần số của một chặng tiếp phát ngợc hớng với chặng tiếp phát
bị nhiễu.
-Các nguồn nhiễu chính và yếu.
Kèm theo bảng Báo cáo 779 của CCIR (trang bên).
Ví dụ trên hình
1
2
4
Ví dụ về các nguồn khác
nhau
Các nguồn fadinh với tín
hiệu mong muốn
Các kênh phân cực chéo
(chú ý 2).
Bức xạ vòng từ trớc ra
sau.
Vợt chặng (3 chặng).
23
Công suất
Phân loại
Sl 1
Nhiễu chính
Sl2
Nhiễu yếu
Sl4
Nhiễu yếu
Báo Cáo Thực Tập Thiết Kế Tuyến VIBA
ĐT3
8
7
X
6
5
3
D
A
S
Bức xạ vòng và vợt
chặng.
Các kênh lân cận cùng
phân cực (có thể phụ
thuộc vào fadinh lựa
chọn tần số).
Tạp âm máy phát.
Tổng công suất (chú ý
1).
Các nguồn không fadinh
với tín hiệu mong muốn.
Tạp âm máy thu.
Máy phát sang thu.
Phản xạ bắt nguồn ở
ngoài.
Vợt chặng ngợc lại (3
chặng).
Bức xạ vòng ngợc hớng.
Các hệ số khác.
Các hệ thống tơng tự
khác.
Các vệ tinh.
Tổng công suất (chú ý 1)
Hoàng Trung Dũng K4 -
Sl8
Nhiễu yếu
Sl7
Nhiễu yếu
nhiễu chính.
hoặc
Nt/ Sl + Nt
Nr
S2x
S26
Nhiễu yếu
Nhiễu yếu
Nhiễu yếu
S25
Nhiễu chính
S23
Nhiễu yếu
S2D
S2A
Nhiễu yếu
Nhiễu yếu
S2S/ S2+ Nr
Ghi chú: S1 và S2 biểu diễn chung của mỗi nhóm trong hai nhóm nhiễu, đợc
đánh giá theo các điều kiện fading. Nó không diễn giải một phép tổng của các công
suất nhiễu tơng đơng với tạp âm GAUSS hay tạp âm trắng khi dùng để tính toán tỷ
số lỗi.
-Sự phân biệt cực hoá chéo đợc hiểu là hàm của tiêu hao do ma và truyền
sóng nhiều tia.
b.Hiệu ứng nhiễu cao tần RF.
Mỗi nguồn tạp âm trong bảng báo cáo của CCIR làm tăng tỷ số lỗi do sự dự
trữ fading phẳng. Nhiễu kênh lân cận hoặc từ các kênh cao tần RF lân cận cũng đợc
tính (nhiễu giữa các kênh).
24
Báo Cáo Thực Tập Thiết Kế Tuyến VIBA
ĐT3
Hoàng Trung Dũng K4 -
+ảnh hởng chủ yếu của chúng là hạn chế độ dự trữ fading có thể sử dụng
của những chặng có nhiễu xuất hiện.
Hiệu ứng ảnh hởng chủ quan đến truyền thông thoại theo sự suy giảm BER.
H
f1
2. x
1
V
f1
f1
f1
Phân cực chéo
7
Bức xạ trớc ra sau
f2
Tuyến lân cận cùng phân cực
4. x
8. x
f1
f1
f1
f1
Nhiễu vợt qua
f1
f1
Bức xạ trớc ra sau + vợt qua
(a): fađinh lên tín hiệu mong muốn
25
f1
