Nhiễu trong thông tin vệ tinh, kết quả đo và một số giải pháp hạn chế nhiễu

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

Bùi Ngọc Thạch

NHIỄU TRONG THÔNG TIN VỆ TINH, KẾT QUẢ ĐO
VÀ MỘT SỐ GIẢI PHÁP HẠN CHẾ NHIỄU

Ngành
Chuyên ngành
Mã số

: Công nghệ Điện tử - Viễn thông
: Kỹ thuật vô tuyến và thông tin liên lạc
: 2.07.00

LUẬN VĂN THẠC SĨ

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

TS. TRẦN MINH TUẤN

Hà Nội - 2008


MỞ ĐẦU
Trong những năm gần đây, lĩnh vực thông tin viễn thông có những bước tiến rất
nhanh, đóng vai ngày càng quan trọng đối với sự phát triển của nền kinh tế. Không nằm
ngoài xu hướng đó, thông tin vệ tinh cũng không ngừng phát triển với các ứng dụng, dịch
vụ cho các ngành, lĩnh vực như: quân sự, viễn thông, khí tượng thủy văn, hàng hải, khác
thác dầu, giáo dục, y tế, phát thanh, truyền hình...đặc biệt là sự bùng nổ của truyền hình

DTH. Với nhu cầu ngày càng lớn, các công nghệ, kỹ thuật trong lĩnh vực thông tin vệ
tinh cũng được tìm hiểu nghiên cứu, ứng dụng vào thực tiễn rất nhiều.
Để đáp ứng nhu cầu rất lớn về dịch vụ thông tinh vệ tinh, số lượng quả vệ tinh trên
quỹ đạo được phóng lên ngày càng nhiều, khoảng cách giữa các quả vệ tinh cũng bị thu
hẹp từ khoảng cách 40, 20 trước đây, hiện nay tại một vị trí quỹ đạo có thể có vài quả vệ
tinh, các dải tần vệ tinh C, Ku, Ka được sử dụng một cách tối đa, công nghệ phủ sóng
spotbeam cũng được nhiều nhà khai thác vệ tinh sử dụng.
Với việc khai thác tối đa nguồn tài nguyên thông tin vệ tinh, khả năng xuất hiện,
gây nhiễu trong cùng hệ thống cũng như giữa các hệ thống càng dễ xảy ra. Trong thông
tin vệ tinh tác động, ảnh hưởng của nhiễu đến chất lượng dịch vụ rất lớn. Các nguồn
nhiễu như: nhiễu sóng mang lân cận, nhiễu vệ tinh lân cận, nhiễu do chính hệ thống của
khách hàng, nhiễu xuyên phân cực, nhiễu mặt trời và nhiều loại nhiễu khác.
Vì vậy, việc tìm hiểu nghiên cứu về nhiễu trong thông tin vệ tinh là rất cần thiết,
đặc biệt hiện nay nước ta đã phóng vệ tinh VINASAT-1 và sẽ phóng thêm những quả vệ
tinh khác trong tương lai.
Với các yêu cầu đó đề tài “Nhiễu trong thông tin vệ tinh, kết quả đo và một số
giải pháp hạn chế nhiễu” được lựa chọn để nghiên cứu, phân tích ứng dụng thực tế, làm
cơ sở xây dựng nên các quy trình xử lý nhiễu, nó rất hữu ích đối với những người khai
thác và khách hàng sử dụng dịch vụ thông tin vệ tinh.
Nội dung luận văn này gồm có 3 chương:
Chương 1: Tổng quan về thông tin vệ tinh


Trình bày về ứng dụng, dịch vụ, công nghệ, kỹ thuật và một số vấn đề của thông
tin vệ tinh.
Chương 2: Nhiễu trong hệ thống thông tin vệ tinh
Phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng hệ thống, các tham số đánh giá
chất lượng hệ thống và một số phương pháp tính nhiễu.
Chương 3: Nhiễu trong thông tin vệ tinh các kết quả đo và giải pháp hạn chế nhiễu
Đưa ra các thông tin chung về các nguồn nhiễu, loại nhiễu, các con số thống kê về

nguyên nhân gây nhiễu. Sau đó, với mỗi loại nhiễu được mô tả, đánh giá ảnh hưởng đến
chất lượng dịch vụ, phân tích nguyên nhân và đưa ra biện pháp hạn chế khắc phục, có sử
dụng kết quả đo để minh họa.
Tính toán công suất bức xạ đẳng hướng tương đương của mỗi sóng mang khi phát
một, nhiều sóng mang trên một bộ phát đáp. Tính toán công suất trạm mặt đất khi phát
bão hòa bộ phát đáp.
Để hoàn thành luận văn tốt nghiệp, tôi xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn tận
tình của thầy giáo TS.Trần Minh Tuấn và các thầy cô giáo Khoa Điện tử Viễn thông Trường Đại học Công nghệ - Đại học Quốc gia Hà Nội và các đồng nghiệp của mình. Vì
đây là một lĩnh vực khó nên các nội dung không tránh khỏi còn hạn chế và thiếu sót.
Tôi rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến, phê bình của các thầy cô giáo cũng
như các đồng nghiệp để có thể bổ sung vào nội dung của luận văn này.


Chương 1
TỔNG QUAN VỀ THÔNG TIN VỆ TINH
1.1. Giới thiệu chung về thông tin vệ tinh
1.1.1. Giới thiệu chung:
Trong những năm trở lại đây, thông tin vệ tinh đó có những phát triển vượt bậc,
việc sử dụng những kỹ thuật mới làm cho các dịch vụ của thông tin vệ tinh trở thành một
dịch vụ phổ thông trên khắp thế giới. Hàng ngày hai hệ thống thông tin vệ tinh toàn cầu
lớn là Intelsat và Intersputnyk bay vũng quanh trái đất cung cấp hàng ngàn kênh thoại cố
định nối hàng trăm quốc gia với nhau. Ngoài ra cũng có các vệ tinh khu vực như Aussat,
Eusat, Arbsat… cung cấp các dịch vụ thoại cố định, phát thanh truyền hình, truyền số
liệu, đảm bảo thông tin dẫn đường cho hàng không, cứu hộ hàng hải, thăm dò tài nguyên
bằng hệ thống vệ tinh tầm thấp, các chương trình đào tạo giáo dục từ xa… Tóm lại, ngày
nay thông tin vệ tinh có mặt hầu hết trong mọi lĩnh vực về viễn thông. Thông tin vệ tinh
là thông tin giữa các trạm mặt đất nhờ trạm lặp là trạm vệ tinh và là một trong ba loại
thông tin vụ tuyến vũ trụ để phân biệt với hai loại thông tin vụ tuyến vũ trụ khác là thông
tin giữa một trạm mặt đất với một trạm vũ trụ hay thông tin giữa hai trạm vũ trụ với nhau.
Intelsat là một tổ chức viễn thông quốc tế hoạt động phi lợi nhuận do hơn một

trăm nước thành viên góp vốn. Mạng thông tin vệ tinh do Intelsat cung cấp ngày nay
đang là mạng vệ tinh lớn nhất thế giới, cung cấp hơn 2/3 tổng số kênh liên lạc quốc tế
toàn cầu. Intersputnyk có mạng vệ tinh cho hơn chục nước tham gia vào mạng thông tin
liên lạc cố định và phủ sóng phát thanh truyền hình.

1.1.2. Đặc điểm của thông tin vệ tinh:
-

Vùng phủ sóng lớn: Từ quĩ đạo địa tĩnh cách trái đất khoảng 37000 km vệ tinh có

thể nhìn thấy 1/3 trái đất, như vậy chỉ cần 3 vệ tinh trên quĩ đạo là có thể phủ sóng toàn
cầu.


-

Dung lượng thông tin lớn: Với băng tần cung cấp rộng và sử dụng kỹ thuật tái sử

dụng băng tần, hệ thống thông tin vệ tinh cho phép đạt được dung lượng thông tin rất cao.
-

Độ tin cậy cao: Do tuyến thông tin vệ tinh chỉ có 3 trạm (2 trạm mặt đất đầu cuối

thông tin và trạm lặp vệ tinh) nên xác suất hư háng trên tuyến rất nhỏ.
-

Tính linh hoạt cao.

-

Đa dạng về loại hình dịch vụ.

1.2. Cấu trúc của tuyến liên lạc vệ tinh:
1.2.1. Các thiết bị trong tuyến liên lạc thông tin vệ tinh:
Không giống như trong các hệ thống thông tin khác là thông tin giữa các phần tử
trên mặt đất, mà tuyến thông tin trong thông tin vệ tinh là tuyến liên lạc giữa một phần tử
trên mặt đất và một phần tử trong không gian vũ trụ là vệ tinh nên trong tuyến liên lạc
thông tin vệ tinh bao gồm hai phần là phần không gian và phần mặt đất.
Các phần không gian và mặt đất được xem xét kỹ thuật dưới đây:
-

Phần không gian bao gồm vệ tinh, các thiết bị trên vệ tinh, thiết bị điều khiển đo

xa, các thiết bị cung cấp nguồn.
-

Phần mặt đất cũng gọi là các trạm 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 công suất, máy thu tạp
âm thấp và các bộ giải điều chế, các bộ đổi tần lên xuống, các bộ khuếch đại công suất
lớn và các bộ điều chế.

1.2.2. Tuyến liên lạc qua hệ thống thông tin vệ tinh:
-

Tại trạm phát: Các tín hiệu có băng tần cơ bản được điều chế thành trung tần, sau

đó được đổi lên cao tần nhờ bộ đổi tần tuyến lên UC (Up Converter) rồi được khuếch đại
lên mức công suất cao nhờ bộ khuếch đại công suất lớn HPA (High Power Amplifier) và
được phát lên vệ tinh qua anten phát.

-

Tại trạm thu: Tín hiệu cao tần phát từ vệ tinh được thu bởi anten thu qua bộ

khuếch đại tạp âm thấp LNA (Low Noise Amplifier) và được đổi xuống trung tần nhờ bộ


đổi tần xuống DC (Down Converter), sau đó qua bộ giải điều chế để khắc phục lại băng
tần cơ bản giống bên phát.

MOD

U/C

HPA

LNA

D/C

DEM

Hình 1.1: Đường liên lạc thông tin vệ tinh.

1.3. Các vấn đề trong truyền sóng:
1.3.1. Tần số công tác của thông tin vệ tinh:
Sóng điện từ có dải rộng được dùng trong thông tin vệ tinh tuỳ vào sự khác nhau
về mục đích sử dụng. Sóng có tần số cao dễ bị hấp thụ và tiêu hao trong tầng khí quyển,
trong sương mù và đặc biệt là mưa. Sóng tần thấp lại bị yếu đi nhiều khi đi qua nhiều
tầng điện ly do bị hấp thụ hay bị phản xạ. Uỷ ban tư vấn quốc tế về vô tuyến CCIR

khuyến nghị dải tần làm việc trong thông tin vệ tinh là 1 GHz- 10 GHz, đó là dải tần thực
tế nhất trong thông tin vệ tinh và nó được gọi là “cửa sổ vô tuyến”.
Các băng tần được sử dụng: Hiện nay thông tin vệ tinh sử dụng chủ hai băng tần C
và Ku với tần số cho tuyến lên và tuyến xuống là 4/6 cho băng tần C và 11/14 cho băng
tần Ku, ngoài ra hiện nay băng tần 30/20 cũng mới được đưa vào sử dụng (tần số tính
bằng đơn vị GHz).


Độ rộng băng tần của thông tin vệ tinh là 500 MHz và nó được chia ra thành các
băng tần nhỏ hơn 36 MHz hoặc 70 MHz.
Tuy vậy để nâng cao giá trị hiệu dụng của băng tần nhằm tăng dung lượng thông
tin người ta đó sử dụng kỹ thuật sử dụng lại băng tần cho phép nâng băng tần hiệu dụng
lên tới 2590 MHz. Các kỹ thuật sử dụng lại băng tần thường được sử dụng gồm có:
-

Tái sử dụng băng tần bằng cách chọn phân cực: Các băng tần giống nhau được

phát xạ do các anten thông qua các bộ phát đáp khác nhau sử dụng phân cực trực giao của
sóng điện từ.
-

Trong thông tin vệ tinh sóng điện từ phân cực theo hai loại tròn và tuyến tính để

truyền đi trong không gian, và để thu được những sóng điện từ đó thì anten thu cũng phải
có phân cực tương ứng. Anten có thu phân cực tuyến tính thu được với mức lớn nhất
sóng điện từ cùng phân cực nếu góc nghiêng sóng điện từ và anten trong không gian là
như nhau.
-

Tái sử dụng băng tần 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 các chùm tia thu và các chùm tia phát không trùng lên nhau.

1.3.2. Phân định tần số trong thông tin vệ tinh:
Việc phân định tần số được thực hiện theo Điều lệ vô tuyến điện ở mỗi khu vực
của ITU. Có ba khu vực của ITU; Nhật Bản nằm ở khu vực 3:
Khu vực 1: Châu Âu, Châu Phi, Liên bang Xô Viết cũ và các nước Đông Âu
Khu vực 2: Các nước Nam và Bắc Mỹ
Khu vực 3: Châu Á và châu Đại dương
Tuy nhiên do có sự khác nhau giữa các khu vực đối với dịch vô thông tin vệ tinh
nên phân định tần số cho ba khu vực này thường được tiến hành với một vài ngoại lệ.
Bảng 1.1 Tần phân loại sóng vô tuyến điện:
Tần số

Dải tần số

Tần băng tần

Phân loại

Sử dụng chủ yếu

theo bước sóng

trong


1

30-300Hz

Tần số cực kỳ
thấp (VLF)

Sử dụng
trong vật lý
Chưa được phân định

2

300Hz-3KHz

Tần số cực
thấp (EHF)

3

3-30KHz

Tần số rất
thấp (VLF)

4

300-3000KHz

Tần số thấp
(LF)

Sóng Km

Thông tin di động hàng
không. Vô tuyến hàng hải

5

3-30MHz

Tần số trung
bình (MF)

Sóng Hectomet

6

30-300MHz

Tần số cao
(HF)

Sóng decamet

Phát thanh
Thông tin hàng hải
Thông tin quốc tế
Phát thanh sóng ngắn
Các loại thông tin di động
Các loại thông tin cố định

7

300-3000MHz

Tần số rất cao
(VHF)

Sóng m

8

3-30 GHz

Tần số cực
cao (UHF)

Sóng dm

Sóng Mm

Vô tuyến hàng hải,thông
(chục nghìn m) tin di động hàng hải

(cỡ trăm m)

(cỡ chục m)

9

30-300 GHz

Tần số siêu
cao (SHF)

Sóng cm

10

30-300 GHz

Tần số vô
cùng cao
(DHF)

Sóng mm

11

300-3000 GHz

Phát thanh FM và truyền
hình
Các loại thông tin di động
Truyền hình
Các loại thông tin di động
Các loại thông tin cố định
Thông tin vệ tinh và
rada
Viễn thông công cộng
Vô tuyến thiên văn

Vô tuyến thiên văn
Rada sóng mm
Nghiên cứu và thử
nghiệm

Sóng
decimilimet

1.3.3. Tần số sử dụng cho thông tin vệ tinh cố định:

Chưa được phân định


Việc phân định tần số cho các dịch vô thông tin vệ tinh cố định nghĩa là vệ tinh
các điểm cố định. Trong này tần các băng tần như L, S và C được sử dụng rộng rãi ở
nhiều nước, bao gồm cả Nhật và Mỹ, đó là tần phổ thông không được quốc tế công nhận.
Phân định tần số cho dịch vô thông tin vệ tinh cố định
Tần các tần số:

-

L:

1.0 – 2.0

GHz

Ka:

26.5 –40.0

GHz

S:

2.0 – 4.0

GHz

K:

18.0 – 26.5

GHz

C:

4.0 – 8.0

GHz

Ku:

12.4 – 18.0

GHz

X:

8.0 – 12.4

GHz

Băng C (6/4 GHz, cho đường lên gần 6 GHz và đường xuống gần 4 GHz)
Nằm ở khoảng giữa cửa sổ tần số, băng tần này chỉ suy hao ít do mưa và trước đây

đó được sử dụng cho hệ thống Viba dưới mặt đất; do đó sự phát triển của thiết bị đó ở
mức tiên tiến, nó được sử dụng chung cho hệ thống Intelsat và các hệ thống khác bao
gồm các hệ thống vệ tinh khu vực và nhiều hệ thống vệ tinh nội địa.
-

Băng Ku (các băng 14/12 GHz và 14/11 GHz)
Băng này được sử dụng rộng rãi tiếp sau băng C cho viễn thông công cộng. Nó

được ưu tiên dùng hơn trong thông tin nội địa và thông tin giữa các công ty, do tần số cao
nên cho phép trạm mặt đất sử dụng được những Anten kích thước nhỏ.
-

Băng Ka (30/20 GHz)
Băng Ka lần đầu tiên được sử dụng cho một đường thông tin thương mại qua vệ

tinh thông tin “SAKURA” của Nhật. Ưu điểm của thông tin vệ tinh sử dụng băng tần này
là cho phép sử dụng các trạm mặt đất nhỏ. Mặt khác nó cũng có những nhược điểm là giá
thành thiết bị tương đối cao để khắc phục suy hao lớn do mưa. Ở Nhật khi sử dụng băng
C và Ku vì hai băng tần này dễ gây nhiễu cho hệ thống viba đặt ở các vùng khác nhau
trên nước Nhật. Băng Ka 30/20 GHz có một ưu điểm là không gây nhiễu với các hệ thống
viba đó được sử dụng.
Bảng 1.2 Các băng tần sử dụng cho thông tin vệ tinh

Băng tần

Tần thông dụng

6/4 GHz

Băng C

14/12 GHz

Băng Ku

30/20 GHz

Băng Ka

Đặc tính và ứng dụng
Phù hợp nhất cho thông tin vệ tinh
Dùng cho thông tin quốc tế và nội địa
Bị suy hao do mưa
Sử dụng cho thông tin quốc tế và nội địa
Bị suy hao nhiều do mưa
Sử dụng cho thông tin nội địa

1.3.4. Phân cực sóng:
-

Phân cực sóng là gì
Trường điện từ của một sóng vô tuyến điện khi đi trong một môi trường (như là

khí quyển) dao động theo một hướng nhất định. Phân cực là hướng dao động của điện
trường.
Có hai loại phân cực sóng vô tuyến điện được sử dụng trong thông tin vệ tinh:
sóng phân cực thẳng và sóng phân cực tròn.
-

Sóng phân cực thẳng
Một sóng phân cực thẳng có thể tạo ra bằng cách dẫn các tín hiệu từ một ống dẫn

sóng chữ nhật đến 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 cũng cần được bố trí
giống tư thế của anten phía phát.
Khi đặt nó vuông góc, thì không thể thu được sóng này ngay cả khi sóng đi vào
ống dẫn sóng vì nó không được nối với đường cáp đồng trục. Mặc dù sóng phân cực
thẳng thì dễ dàng tạo ra, nhưng cần phải điều chỉnh hướng của ống dẫn sóng anten thu
sao cho song song với mặt phẳng phân cực của sóng đến.
-

Sóng phân cực tròn
Sóng phân cực tròn là sóng khi truyền lan phân cực của nó quay tròn. Có thể tạo ra

loại sóng này bằng cách kết hợp hai sóng phân cực thẳng có phân cực vuông góc với


nhau và góc lệch pha là 900. Sóng phân cực tròn là sóng phân cực phải hay trái phụ thuộc
vào sự khác pha giữa các sóng phân cực thẳng và sớm pha hay chậm pha.
Phân cực quay theo chiều kim đồng hồ hay ngược chiều kim đồng hồ với tần số
bằng tần số sóng mang. Đối với sóng phân cực tròn mặc dầu không cần điều chỉnh hướng
của loa thu, nhưng mạch fiđơ của anten trở nên phức tạp hơn đôi chút.

1.3.5. Tạp âm:
-

Khỏi niệm về tạp âm trong thông tin vệ tinh
Tạp âm được hiểu là tín hiệu không mong muốn có trong luồng tín hiệu thu về, tạp

âm làm giảm chất lượng thông tin, ví dụ như tạp âm làm giảm tỷ số tín hiệu trên nhiễu
S/N, hoặc làm giảm tỷ số sóng mang trên tạp âm, tăng tín hiệu lỗi bit đường truyền. Trên
thực tế đối với các hệ thống tin khác thì tạp âm thường rất nhỏ so với tín hiệu hữu ích,
nhưng trên tuyến thông tin vệ tinh, tín hiệu hữu ích thu được thường rất nhỏ, trong khi đó
tạp âm thì lại rất lớn do khoảng cách truyền của thông tin rất dài (khoảng cách 37000
km). Tạp âm cũng được góp nhặt bởi anten từ môi trường truyền sóng, suy hao do mưa.
Tín hiệu thu về xem như bị chỡm trong tạp âm. Vì thế nghiên cứu tạp âm là một vấn đề
rất quan trọng không thể thiếu trong thông tin vệ tinh.
-

Các nguồn tạp âm trong thông tin vệ tinh
Tạp âm vũ trụ:
Tạp âm vũ trụ hình thành do nhiễu bức xạ cao tần từ các dải ngân hà, phát xạ của

mặt trăng, tác động mạnh ở dải tần dưới 10 GHz.
Tạp âm khí quyển:
Ô xy, ni tơ, hơi nước, sương mù, có trong khí quyển hấp thụ năng lượng sóng
điện từ có tần số xấp xỉ bằng tần số dao động của các phần tử khí nói trên khi sóng điện
từ truyền qua nó, chính sự hấp thụ này làm cho sóng điện từ bị suy yếu đi và tạp âm cũng
sinh ra từ đó. Trong thông tin vệ tinh dải tần từ 1 đến 10 GHz khi góc ngẩng của anten
dưới 5o thì mức suy hao do ảnh hưởng tầng đối lưu sẽ nhỏ hơn 1,5 dB. Suy hao do mây
mù vào khoảng 1 dB trong dải tần 4-6 GHz (băng C) và suy hao khoảng 3 dB trong dải
tần 7 GHz và nhỏ hơn 6 dB ở dải tần 10 GHz.

Tạp âm do mưa:
Sóng điện từ không những bị suy hao do mưa mà còn cộng thêm tạp âm sinh ra do
các bức xạ siêu cao của mưa, thêm vào đó nhiệt độ nước mưa cũng là nguồn tạp âm nhiệt.
Có thể nói trong các nguồn tạp âm trong thông tin vệ tinh thì tạp âm do mưa sinh ra cần
phải lưu ý nhất. Do đó trong tính toán tuyến truyền thông tin vệ tinh, để đảm bảo chất
lượng thông tin người ta phải có tính toán đến sự dự trữ cho mưa và đây cũng là một bài
toán rất phức tạp.
Tạp âm trái đất:
Mặt đất 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 từ
phản xạ từ mặt đất. Nhiệt tạp âm do ảnh hưởng của trái đất trong khoảng từ 3-25˚K.
Tạp âm nhiệt:
Tạp âm sinh ra do hoạt động ngẫu nhiên của các điện tử tự do của các vật dẫn
điện, khi chuyển động các điện tử này va chạm với các nguyên tử và sinh ra tạp âm nhiệt,
mặc dù khi các vật dẫn hở mạch, các điện tử chuyển động hỗn loạn vẫn sinh ra tạp âm
nhiệt.

1.4. Đa truy nhập trong thông tin vệ tinh:
Trong một hệ thống thông tin vệ tinh, các trạm mặt đất liên lạc với nhau thông qua
vệ tinh. Vì vậy trong thông tin vệ tinh việc sử dụng các phương thức truy nhập tới và từ
vệ tinh được nghiên cứu một cách hết sức kỹ để có thể chọn lựa sử dụng phương pháp có
hiệu quả nhất. Băng tần của một vệ tinh thông thường được chia thành những băng tần
nhỏ, được khuếch đại một cách riêng rẽ dùng trong mỗi bộ phát đáp. Việc truy nhập cho
mỗi bộ phát đáp có thể được giới hạn với một trạm mặt đất tại một điểm, hoặc cũng có
thể thực hiện đồng thời nhiều sóng mang một lúc. Trong một vệ tinh thì có thể bao gồm
cả hai phương pháp truy nhập nói trên. Một số bộ phát đáp chỉ làm việc với một sóng
mang đơn, trong khi đó cũng có những bộ phát đáp làm việc với nhiều sóng mang đơn và
còn có những bộ phát đáp lại xử lý một luồng thông tin nhiều sóng mang. Đó chính là các
phương pháp truy nhập tới các bộ phát đáp của vệ tinh.

Phần này giới thiệu các chọn lựa sẵn và các phương pháp truy nhập tới và từ vệ
tinh. Hiện nay hệ thống thông tin vệ tinh áp dụng phổ biến các phương thức đa truy nhập
khác nhau sử dụng tần số, thời gian, không gian hay sử dụng phương pháp xử lý mã như
phương pháp: FDMA, TDMA, CDMA, OMA, RMA, DAMA…
Truy nhập có thể được hiểu là nhiều người sử dụng chia nhau sử dụng cùng một tài
nguyên chung. Trong lĩnh vực thông tin vệ tinh thì những người sử dụng ở đây là những
trạm mặt đất có cùng kiểu dịch vô và khi các tuyến ISL (InterSatellite Link) trở nên thông
dụng thì khỏi niệm về người sử dụng cũng được mở rộng ra, bao gồm các vệ tinh khác
nhau và các dịch vụ khác trong tương lai.
Dưới đây trình bày một cách tổng quát một số kỹ thuật đa truy nhập thường được
sử dụng nhất đó là kỹ thuật FDMA và kỹ thuật TDMA.

1.4.1. Đa truy nhập phân chia theo tần số (FDMA):
FDMA là một phương thức đa truy nhập dùng trong thông tin vệ tinh, được sử
dụng khi có nhiều trạm mặt đất cùng làm việc trong một hệ thống thông tin vệ tinh, dựa
vào nguyên tắc phân chia theo tần số. Đó là trong hệ thống thông tin vệ tinh dùng FDMA
thì mỗi trạm mặt đất khi phát tín hiệu sẽ làm việc với một phần bộ phát đáp đó được dành
trước cho nó.
Mỗi trạm mặt đất thu gom toàn bộ lưu lượng thông tin của tram đó lên một sóng
mang đơn bằng cách ghép băng tần cơ bản FDM hoặc TDM mà không cần biết địa chỉ
của các thông tin đó. Sóng mang FM này mang các tín hiệu có địa chỉ khác nhau được
khuếch đại lên nhờ khuếch đại công suất của trạm mặt đất và đưa tới anten phát lên vệ
tinh. Anten thu của vệ tinh thu những sóng mang này đồng thời với các sóng mang khác
mà các sóng mang này phân biệt với nhau nhờ tần số của chúng. Toàn bộ băng tần thu
được sẽ được đưa qua các bộ lọc rồi sau đó được khuếch đại bằng các bộ lọc rồi sau đó
được khuếch đại bằng các bộ khuếch đại sau các bộ lọc tương ứng.
Một kiểu FDMA thường được sử dụng là SCPC (mỗi kênh đơn trên một sóng
mang – Single Channel Per Carrier). Trong phương thức này thì một tín hiệu hoặc là

thoại hoặc là dữ liệu được điều tần hoặc điều pha PSK được phát đi và truy nhập tới vệ
tinh theo phương thức FDMA.
Kiểu đa truy nhập phân chia theo tần số PCM/PSK/FDMA dựa theo nguyên tắc
các kênh thoại được đưa đến trạm mặt đất dưới dạng các luồng PCM, sau khi thực hiện
biến đổi A/D các luồng số có tốc độ 16 - 64 Kbps được sử dụng trên một chiều truyền
dẫn của kênh thoại. Sau đó chúng được ghép kênh và điều chế sóng mang theo kiểu PSK
rồi phát đi, vệ tinh tiếp nhận chúng trên cơ sở FDMA. Nếu lưu lượng truyền dẫn ở một
trạm đó ở mức tới hạn sử dụng để tăng dung lượng kênh thoại mà không cần phải tăng
sóng mang trên vệ tinh.

Trạm
A

Trạm
B

Trạm
C

A B C

D E
liên tục

Trạm
D

Trạm

E

F

Trạm
F

Hình 1.2: Đa truy nhập phân chia theo tần số
Khi hệ thống hoạt động trong chế độ thoại sử dụng phương thức SCPC, thời gian
trung bình mà mỗi kênh được sử dụng trong chế độ đàm thoại chỉ chiếm 40% toàn bộ
thời gian hoạt động của kênh cho cuộc liên lạc đó. Chế độ thoại không làm giảm độ rộng
trung bình của băng tần sử dụng bộ phát đáp trên vệ tinh, nhưng tại bất kỳ thời điểm nào
cũng chỉ hoạt động với 40% dung lượng của sóng mang thoại vì vậy yêu cầu về công suất
không đáng kể và mức do điều chế tương hỗ giảm đi.


1.4.2. Đa truy nhập phân chia theo thời gian (TDMA):
-

Các đặc tính của TDMA
TDMA là một phương thức truy nhập trong thông tin vệ tinh dựa vào sự phân chia

thời gian sử dụng các bộ phát đáp trong vệ tinh giữa các trạm mặt đất, các trạm mặt đất
này có thể sử dụng trung một tần số sóng mang. Phương thức này cũng hoàn toàn thích
hợp cho các mạng viễn thông số ở dạng gói, hệ thống thông tin cáp quang, truyền hình
số và các hoạt động của mạng máy tính dùng chung một cơ sở dữ liệu.
Các phương pháp TDMA là SCPT/TDMA (Single Carrier Per Transponder - Một
số sóng mang trên một phát đáp) và MCPC/TDMA (Multiple CPT – nhiều sóng mang
trên một bộ phát đáp). Tất nhiên trong phương pháp thứ hai sẽ có những yếu tố làm suy
giảm chất lượng hệ thống so với phương pháp thứ nhất.

Phương pháp đa truy nhập TDMA như đó nói ở trên, dựa trên việc phân chia thời
gian sử dụng bộ phát đáp thành các khoảng thời gian nhỏ, giữa các khoảng thời gian này
có các khoảng thời gian trống gọi là khoảng bảo vệ. Điều này hoàn toàn tương tự như
trong kỹ thuật FDMA chia toàn bộ băng tần thành các băng tần con và giữa chúng cũng
có các khoảng gión băng.
Khác với kỹ thuật FDMA, trong kỹ thuật TDMA, mỗi bộ phát đáp chỉ làm việc
với sóng mang tại một thời điểm dựa trên cơ sở việc truy nhập được thực hiện đối với
nhiều người sử dụng. Trong kỹ thuật này, trạm mặt đất được thiết kế sử dụng một khe
thời gian dành riêng cho nó để phát lưu lượng thông tin của mình dưới dạng các bit số
nằm trong một luồng bit số gọi là burst tín hiệu ( hình 1.3)
Thời gian bắt đầu phát của burst tín hiệu được thiết lập khi trạm điều khiển trung
tâm thu được burst tín hiệu đồng bộ. Khoảng thời gian mà mỗi trạm truy nhập với bộ phát
đáp vệ tinh được phân chia bởi trạm điều khiển sao cho phù hợp với nhu cầu về dung
lượng trạm (trạm nào có dung lượng lớn sẽ được chia khoảng thời gian dài hơn) và thay
đổi nhanh chúng cho phù hợp với nhu cầu đột xuất về dung lượng từng trạm.


A B

C

D E

F time

Bất kỳ trạm nào cũng có thể truy nhập tới toàn bộ các trạm khác trong hệ thống để
nối thông liên lạc giữa chúng. Đối với kỹ thuật FDMA, sự thay đổi độ rộng băng tần đó
ấn định cho mỗi trạm là rất tốn kém so với kỹ thuật TDMA. Sau khi một trạm đó gửi
xong burst thông tin của mình thì sẽ có một khoảng thời gian trống tạo ra trước khi trạm
tiếp theo gửi burst thông tin của mình. Khoảng thời gian trống được thiết lập dựa trên khả

năng nhận biết trước các thay đổi về trễ trong thiết bị, khả năng thu đồng bộ và sự biến
đổi trong dải công tác ra nhằm ngăn ngừa sự giao thoa giữa các burst tín hiệu cho việc
truyền dẫn đồng bộ.

TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng Việt
1. Nguyễn Đình Lương và Phạm Văn Đương (2007), Công nghệ thông tin vệ tinh, Nhà
xuất bản Khoa học Kỹ thuật.
Tiếng Anh


2. Bruce R. Elbert (2004), The Satellite Communication Applications Handbook Second
Edition, Artech House, Inc.Boston London.
3. Michael O. Kolawole (2002), Satellite Communication Engineering, Jolade Pty.
Ltd.Melbourne, Australia.
4.

Abramson, Norman (1990), VSAT Data Networks, IEEE.

5. Dennis Roddy (2001), Satellite Communications, Mac Graw-Hill.
6. Regis J. Bates (2000), Broadband Telecommunications Handbook, McGraw-Hill.