Thiết kế tuyến truyền vi ba số từ Thành phố Vinh – thị trấn Nam Đàn

VnDoc - Tải tài liệu, văn bản pháp luật, biểu mẫu miễn phí

LỜI NÓI ĐẦU
Với xã hội hiện đại như ngày nay, các hệ thống thông tin số hiện đang phát
triển rất mạnh mẽ trên toàn thế giới và đã thay thế hầu hết các hệ thống thông tin
analog. Ở nước ta, có thể nói rằng hiện nay gần như tất cả các hệ thống chuyển mạch
và truyền dẫn của ngành truyền thông đều được số hóa. Cùng với sự phát triển mạnh
mẽ của các hệ thống thông tin khác như thông tin di động, cáp quang, thông tin vệ
tinh… thì thông tin vi ba vẫn tiếp tục đóng vai trò quan trọng và được phát triển ngày
càng hoàn thiện với những công nghệ cao đáp ứng được những đòi hỏi không những
về mặt kết cấu mà cả về mặt truyền dẫn, xử lý tín hiệu, bảo mật thông tin…
Là một sinh viên, việc thiết kế một tuyến truyền Vi ba số sẽ giúp cho em có
thêm các kỹ năng về tư duy, thực tế, từ đó củng cố và mở rộng kiến thức chuyên ngành
đã được học ở trường, đặc biệt là khả năng tính toán phân tích và xử lý số liệu phù hợp
với thực tế.
Mặc dù bản thân em đã rất cố gắng nhưng do vốn kiến thức có hạn nên cuốn đồ
án này không thể tránh khỏi những thiếu sót nhất định, em rất mong nhận được sự chỉ
bảo và đóng góp ý kiến của các thầy cô giáo trong khoa Điện tử và các bạn.
Qua đây, em xin chân thành gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy giáo ThS. Nguyễn
Đăng Thông đã tận tình giúp đỡ và hướng dẫn em hoàn thành đồ án này. Đồng thời
em cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành đến các thầy cô giáo trong khoa Điện tử đã
truyền đạt cho em nhiều kiến thức trong thời gian học tại trường Đại học Sư Phạm Kỹ
Thuật Vinh.
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Đình Hoành

SVTH: Nguyễn Đình Hoành

1

VnDoc - Tải tài liệu, văn bản pháp luật, biểu mẫu miễn phí

MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU................................................................................................................. 1
TÓM TẮT ĐỒ ÁN.......................................................................................................... 4
DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT............................................................................... 5
DANH SÁCH HÌNH VẼ................................................................................................. 7
DANH SÁCH BẢNG BIỂU............................................................................................9
Chương 1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG VIBA SỐ.................................................10
1.1 Khái niệm.............................................................................................................10
1.2 Tóm tắt quá trình phát triển của hệ thống vi ba.................................................. 10
1.3 Hệ thống vi ba số................................................................................................ 10
1.3.1 Mô hình hệ thống vi ba số............................................................................... 10
1.3.2 Đặc điểm và ứng dụng của hệ thống vi ba số.................................................. 12
1.4 Phân loại hệ thống vi ba số..................................................................................12
1.5 Các mạng vi ba số................................................................................................13
1.5.1 Mạng vi ba số điểm nối điểm....................................................................... 13
1.5.2 Mạng vi ba số điểm nối nhiều điểm............................................................. 13
1.6 Ưu, nhược điểm của hệ thống vi ba số................................................................ 14
1.7 Kết luận chương 1...............................................................................................15
Chương 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ THIẾT BỊ VI BA SỐ....................................... 16
2.1 Cơ sở truyền sóng vô tuyến trong hệ thống vi ba số...........................................16
2.1.1 Khái niệm......................................................................................................16
2.1.2 Phân chia dải tần số vô tuyến và ứng dụng cho các mục đích thông tin..... 16
2.1.3 Các phương thức truyền lan của sóng vô tuyến........................................... 18
2.2 Các nhân tố ảnh hưởng đến sự truyền lan sóng vô tuyến................................... 21
2.2.1 Pha đinh........................................................................................................ 22
2.2.2 Suy hao khi truyền lan trong không gian tự do............................................24
2.2.3. Suy hao do mưa........................................................................................... 24
2.2.4 Sự can nhiễu của sóng vô tuyến................................................................... 25

2.3 Một số kỹ thuật giảm ảnh hưởng của pha đinh................................................... 25
2.3.1 Phân tập theo không gian..............................................................................25
2.3.2 Phân tập theo tần số...................................................................................... 27
2.3.3 Chuyển mạch bảo vệ.....................................................................................28
2.4 Các mã truyền dẫn............................................................................................... 29
2.4.1 Mã HDB3......................................................................................................29
2.4.2 Mã CMI.........................................................................................................30
2.5 Các chỉ tiêu kỹ thuật của vi ba số........................................................................ 31
SVTH: Nguyễn Đình Hoành

2


VnDoc - Tải tài liệu, văn bản pháp luật, biểu mẫu miễn phí

2.5.1 Phân bố tần số luồng cao tần....................................................................... 31
2.5.2 Công suất phát.............................................................................................. 31
2.5.3 Độ nhạy máy thu hay ngưỡng thu................................................................ 32
2.5.5 Phương thức điều chế và giải điều chế.........................................................32
2.5.6 Trở kháng vào máy thu và trở kháng ra máy phát....................................... 32
2.5.7 Tốc độ ở băng tần gốc.................................................................................. 33
2.6 Các phương thức điều chế trong hệ thống vi ba số.............................................33
2.6.1 Các khái niệm............................................................................................... 33
2.6.2 Phương thức điều chế QPSK........................................................................35
2.6.3 Điều chế biên độ cầu phương QAM.............................................................37
2.6.4 Giảm độ rộng băng tần truyền bằng phương pháp điều chế nhiều mức......40
2.7 Thiết bị vi ba số...................................................................................................41
2.7.1 Sơ đồ khối trạm đầu cuối và thiết bị Thu – Phát vi ba số............................ 41
2.7.2 Thiết bị Anten............................................................................................... 43
2.7.3 Một số thiết bị vi ba số trên thị trường.........................................................45

2.8 Kết luận chương 2...............................................................................................48
Chương 3. THIẾT KẾ TUYẾN VI BA SỐ TỪ TP. VINH ĐẾN TT. NAM ĐÀN..... 49
3.1. Các quy định chung về thiết kế tuyến vi ba số...................................................49
3.2 Cơ sở lý thuyết thiết kế tuyến..............................................................................49
3.2.1 Khảo sát vị trí đặt trạm................................................................................. 49
3.2.2 Nghiên cứu dung lượng yêu cầu...................................................................51
3.2.3 Chọn tần số làm việc.....................................................................................51
3.2.4 Xác định bán kính miền Fresnel thứ nhất.................................................... 52
3.2.5 Tính chọn chiều cao của tháp anten............................................................. 53
3.2.6 Tính toán các tham số của tuyến.................................................................. 56
3.2.7 Tính toán các tham số chất lượng của tuyến................................................58
3.2.8 Các chỉ tiêu kỹ thuật đánh giá chất lượng tuyến..........................................60
3.2.9 Đánh giá chất lượng tuyến và lắp đặt thiết bị đưa vào hoạt động............... 61
3.3 Thiết kế tuyến từ TP. Vinh đến thị trấn Nam Đàn.............................................. 61
3.3.1 Khảo sát vị trí đặt trạm tại TP. Vinh và thị trấn Nam Đàn.......................... 61
3.3.2 Nghiên cứu dung lượng truyền dẫn và lựa chọn thiết bị..............................64
3.3.3 Vẽ mặt cắt của tuyến TP. Vinh – TT. Nam Đàn và tính toán các tham số của
tuyến.......................................................................................................................65
3.4. Kết luận chương 3...............................................................................................70
KẾT LUẬN....................................................................................................................73
TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................................. 74

SVTH: Nguyễn Đình Hoành

3


VnDoc - Tải tài liệu, văn bản pháp luật, biểu mẫu miễn phí

TÓM TẮT ĐỒ ÁN

Với đề tài “Thiết kế tuyến truyền vi ba số từ Thành phố Vinh – thị trấn Nam
Đàn” em đã trình bày cuốn đồ án này được trình bày thứ tự như sau:
Trước hết trình bày về các khái niệm, lịch sử ra đời, đặc điểm, các loại mạng và
đưa ra một số ưu nhược điểm của hệ thống vi ba số. Tiếp theo trình bày về cơ sở
truyền sóng trong hệ thống vi ba số, các chỉ tiêu kỹ thuật, mã truyền dẫn để làm tiền đề
cho quá trình thiết kế tuyến ở phần sau. Một vấn đề quan trọng nữa trong hệ thống vi
ba sô là các phương thức điều chế và ra một số thiết bị cũng được trình bày trong
cuốn đồ án này. Sau đó, từ những cơ sở lý thuyết trên thì tôi bắt đầu vào khảo sát thiết
kế một tuyến vi ba số thực tế từ thành phố (TP) Vinh đến thị trấn Nam Đàn thuộc
huyện Nam Đàn.Nhìn chung đồ án được thể hiện trong ba chương có cấu trúc rõ ràng :
Chương 1. Tổng quan về hệ thống vi ba số
Chương 2. Cơ sở lý thuyết và thiết bị vi ba số
Chương 3. Thiết kế tuyến vi ba số từ TP. Vinh đến thị trấn Nam Đàn

SVTH: Nguyễn Đình Hoành

4


VnDoc - Tải tài liệu, văn bản pháp luật, biểu mẫu miễn phí

DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT
ADC (analog digital convert)

Bộ biến đổi tín hiệu tương tự sang tín hiệu số

DAC (digital analog convert)

Bộ biến đổi tín hiệu số sang tín hiệu tương tự

MUX (multiplexer)

Bộ ghép kênh

DEMUX (demultiplexer)

Bộ tách kênh

TDMA (time division multiplexer

Đa truy nhập theo thòi gian

access)
CCIR

Ủy ban tư vấn về thông tin vô tuyến quốc tế

ELF (extremely low frequency)

Tần số cực kì thấp

VF (voice frequency)

Tần số thoại

VLF (very low frequency)

Tần số rất thấp

LF (low frequency)

Tần số thấp

MF (medium frequency)

Tần số trung bình

HF (high frequency)

Tần số cao

VHF (very high frequency)

Tần số rất cao

UHF (ultra high frequency)

Tần số cực cao

SHF (supper low frequency)

Tần số siêu cao

EHF(extremely low frequency)

Tần số cực kì cao

HDB3(high dennsity binary with

Mã nhị phân lưỡng cực mật độ cao không quá

maximum consecutive Zeros)

3 bit 0 liên tiếp

CMI (code mark inversion)

Mã đổi dấu

CCITT (international telegraph and

Hội đồng tư vấn điện thoại điện báo quốc tế

telephone consultative committee)
QPSK (quadrature phase shift

Điều chế khóa dịch pha cầu phương

keying)
QAM (quadrature amplitude

Điều chế biên độ cầu phương

modulation)

SVTH: Nguyễn Đình Hoành

5

VnDoc - Tải tài liệu, văn bản pháp luật, biểu mẫu miễn phí

ASK (amplitude shift keying)

Điều chế khóa dịch biên độ

FSK (frequency shift keying)

Điều chế khóa dịch tần số

PSK (phase shift keying)

Điều chế khóa dịch pha

NRZ (non return to zero)

Không trỏ về không

BPF (filter band pass)

Bộ lọc băng thông

SNR (Signal-noise ratio)

Tỷ số tín hiệu trên nhiễu

DANH SÁCH HÌNH VẼ
Hình 1.1 Mô hình hệ thống vi ba số.............................................................................. 11
Hình 1.2. Hệ thống vi ba số điểm nối điểm...................................................................13
Hình 1.3. Hệ thống vi ba số điểm nối nhiều điểm.........................................................14

Hình 2.1. Phổ tần số vô tuyến và ứng dụng...................................................................16
Hình 2.2. Các phương thức truyền sóng........................................................................19
Hình 2.3. HIện tượng tia sóng cong.............................................................................. 23
Hình 2.4. Các đường sóng từ phía phát đến phía thu....................................................24
Hình 2.5 Phân tập theo không gian sử dụng 4 anten.....................................................27
Hình 2.6. Phân tập không gian và tần số sử dụng 3 anten............................................ 28
Hình 2.7. Nâng cao độ an toàn của tuyến bằng kênh dự phòng................................... 29
Hình 2.8. Dạng sóng HDB3...........................................................................................29
Hình 2.9. Mã CMI..........................................................................................................30
Hình 2.10. Sơ đồ mô tả quá trình điều chế và giải điều chế số.....................................34
Hình 2.11. Sơ đồ nguyên lý điều chế tín hiệu QPSK....................................................35
Hình 2.12. Tín hiệu 4PSK..............................................................................................36
Hình 2.14. Sơ đồ nguyên lý giải điều chế pha QPSK................................................... 36
Hình 2.15. Sơ đồ nguyên lý điều chế tín hiệu M-QAM................................................38
Hình 2.16. Biểu đồ không gian tín hiệu 16QAM.......................................................... 38
Hình 2.17. Biểu đồ không gian tín hiệu QAM nhiều trạng thái....................................39
Hình 2.18. Sơ đồ sắp xếp chòm sao của các phương pháp điều chế số........................39
Hình 2.19. Sơ đồ nguyên lý giải điều chế M-QAM......................................................40
SVTH: Nguyễn Đình Hoành

6


VnDoc - Tải tài liệu, văn bản pháp luật, biểu mẫu miễn phí

Hình 2.20. Sơ đồ khối cơ bản tuyến phát...................................................................... 41
Hình 2.21. Sơ đồ khối cơ bản tuyến thu........................................................................ 42
Hình 2.22.

Sơ đồ khối cơ bản một trạm đầu cuối...................................................... 42

Hình 2.23. Sơ đồ kích thước của một anten Parabol.....................................................43
Hình 2.24. Biểu đồ bức xạ của anten Parabol............................................................... 45
Hình 3.1. Mặt cắt đường truyền giữa hai trạm A và B..................................................50
Hình 3.2. Mặt cắt nghiêng đường truyền và miền Fresnel thứ nhất............................. 53
Hình 3.3. Xác định độ cao tia B để làm hở một vật chắn............................................. 54
Hình 3.4. Minh họa việc tính độ cao của một anten khi biết độ cao của anten kia...... 55
Hình 3.5 Vị trí đặt trạm vi ba số tại Vinh....................................................................62
Hình 3.6. Vị trí trạm tại tt.Nam Đàn..............................................................................62
Hình 3.7. Khoảng cách tuyến Vinh – TT.Nam Đàn......................................................63
Hình 3.8. Địa hình của tuyến TP. Vinh – TT. Nam Đàn............................................ 63
Hình 3.9. Vị trí của ngọn đồi tại vị trí C........................................................................64
Hình 3.10. Mặt cắt của tuyến TP. Vinh – TT.Nam Đàn.............................................. 65

DANH SÁCH BẢNG BIỂU
Bảng 2.1. Kí hiệu và phân chia băng tần theo CCIR....................................................... 17
Bảng 2.2. Kết quả thực nghiệm về suy hao do hơi nước – khí hậu theo tần số sóng vô
tuyến của Alcatel.............................................................................................................. 25
Bảng 2.3. Mã truyền dẫn dùng trong vi ba số.................................................................. 31
Bảng 2.4. Độ lợi của an ten theo hiệu suất và tần số (số liệu của hãng Alcatel).............44
Bảng 2.5. Góc phát xạ theo đường kính anten (số liệu của hãng Alcatel)...................... 45
Bảng 2.6 Kết quả tính toán............................................................................................... 71

SVTH: Nguyễn Đình Hoành

7


VnDoc - Tải tài liệu, văn bản pháp luật, biểu mẫu miễn phí

Chương 1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG VIBA SỐ
1.1 Khái niệm
Vi ba có nghĩa là sóng điện từ có bước sóng cực ngắn. Hệ thống vi ba số là hệ
thống thông tin vô tuyến số được sử dụng trong các đường truyền dẫn số giữa các phần
tử khác nhau của mạng vô tuyến. Từ vi ba được sử dụng chung cho các hệ thống vệ
tinh, di động hay vô tuyến tiếp sức mặt đất, song ở nước ta từ vi ba đã được sử dụng từ
trước để chỉ các hệ thống vô tuyến tiếp sức.
Thông tin vi ba là một trong những phương tiện truyền dẫn chủ yếu hiện nay
bên cạnh thông tin quang và thông tin vệ tinh. Đây là mạng thông tin vô tuyến sử dụng
sóng vô tuyến có tần số từ 1 GHz đến 30 GHz và khoảng không gian làm môi trường
truyền dẫn.
1.2 Tóm tắt quá trình phát triển của hệ thống vi ba
Thông tin sóng cực ngắn giữa hai điểm bắt đầu xuất hiện vào những năm 30 của
thế kỷ XX, tuy nhiên lúc bấy giờ do khó khăn về mặt kỹ thuật nên chỉ làm việc ở dải
sóng mét do vậy ưu điểm của thông tin siêu cao tần chưa được phát huy.
Năm 1935 đường thông tin vô tuyến tần số đầu tiên được thành lập ở New York
và Philadenphia chuyển tiếp qua 6 địa điểm và truyền được 5 kênh thoại. Sau chiến
tranh thế giới thứ hai thì thông tin vô tuyến tần số phát triển bùng nổ. Hệ thống vi ba
số bắt đầu được hình thành vào những năm 50 và phát triển mạnh mẽ cùng với sự phát
triển của kỹ thuật viễn thông .
Tại Việt Nam, hệ thống thông tin vi ba đầu tiên được lắp đặt là RVG-950 vào
cuối tháng 6 năm 1969. Đầu năm 1988 hệ thống vi ba số AWA được đưa vào nước ta.
Đến năm 1990 thì hệ thống thiết bị vi ba số, vi ba nhiều kênh đã thay thế hoàn toàn hệ
thống RVG-950.
1.3 Hệ thống vi ba số
1.3.1 Mô hình hệ thống vi ba số
Sơ đồ tổng quát của một hệ thống truyền dẫn vi ba số

SVTH: Nguyễn Đình Hoành

8


VnDoc - Tải tài liệu, văn bản pháp luật, biểu mẫu miễn phí

FDM

Codec

Thoại
tương tự

ADC

Bộ ghép
số

Máy phát

Nguồn số
Đường
truyền
FDM

Codec

Thoại
tương tự

DAC

Bộ tách
số

Máy thu

Nguồn số

Hình 1.1 Mô hình hệ thống vi ba số
Một hệ thống vi ba số bao gồm một loạt các khối xử lý tín hiệu. Chức năng của các
khối như sau:
- Khối ADC: biến đổi tín hiệu tương tự thành tín hiệu số.
- Bộ ghép số: tập hợp các tín hiệu số từ các nguồn khác nhau thành tín hiệu
băng tần gốc.
- Máy phát: xử lý tín hiệu băng tần gốc để đưa tới anten phát để bức xạ có ra
không gian.
- Máy thu: thu tín hiệu băng gốc từ kênh thông tin trên đường truyền vô tuyến.
- Khối DAC: biến đổi tín hiệu số thành tín hiệu tương tự.
- Bộ tách số: xử lý tín hiệu băng gốc và tách chúng thành các nguồn số tương
ứng.
SVTH: Nguyễn Đình Hoành

9


VnDoc - Tải tài liệu, văn bản pháp luật, biểu mẫu miễn phí

1.3.2 Đặc điểm và ứng dụng của hệ thống vi ba số
- Hệ thống vi ba số hoạt động theo nguyên tắc tia nhìn thẳng;
- Chịu tác động của các hiện tượng suy hao đường truyền, tổn hao do mưa, các

vật chắn . . .
- Với hệ thống dung lượng thấp thì chịu ảnh hưởng của pha đinh phẳng, còn hệ
thống dung lượng cao chịu ảnh hưởng của pha đinh chọn lọc tần số.
- Hệ thống vi ba số có thể được sử dụng làm:
+ Các đường trung kế số nối giữa các tổng đài số;
+ Các đường truyền dẫn nối tổng đài chính đến các tổng đài vệ tinh;
+ Các đường truyền dẫn nối các thuê bao với các tổng đài chính hoặc các tổng
đài vệ tinh;
+ Các bộ tập trung thuê bao vô tuyến;
+ Các đường truyền dẫn trong các hệ thống thông tin di động để kết nối các
máy di động với mạng viễn thông.
Các hệ thống truyền dẫn vi ba số là các phần tử quan trọng của mạng viễn thông,
tầm quan trọng này ngày càng được khẳng định khi các công nghệ thông tin vô tuyến
mới như thông tin di động được đưa vào sử dụng rộng rãi trong mạng viễn thông.
1.4 Phân loại hệ thống vi ba số
Dựa vào tín hiệu truyền dẫn mà hệ thống vi ba được chia làm hai loại là hệ
thống vi ba số và hệ thống vi ba tương tự.
Dựa vào tốc độ bít của tín hiệu PCM cần truyền, ta có thể phân loại hệ thống vi
ba số như sau:
- Vi ba số băng hẹp (tốc độ thấp): được dùng để truyền các tín hiệu có tốc độ
2Mbit/s, 4 Mbit/s và 8 Mbit/s, tương ứng với dung lượng kênh thoại là 30 kênh, 60
kênh và 120 kênh. Tần số sóng vô tuyến (0,4 - 1,5) GHz;
- Vi ba số băng trung bình (tốc độ trung bình): được dùng để truyền các tín hiệu
có tốc độ từ (8-34) Mbit/s, tương ứng với dung lượng kênh thoại là 120 đến 480 kênh.
Tần số sóng vô tuyến (2 - 6) GHz;

SVTH: Nguyễn Đình Hoành

10

VnDoc - Tải tài liệu, văn bản pháp luật, biểu mẫu miễn phí

- Vi ba số băng rộng (tốc độ cao): được dùng để truyền các tín hiệu có tốc độ từ
(34-140) Mbit/s, tương ứng với dung lượng kênh thoại là 480 đến 1920 kênh. Tần số
sóng vô tuyến 4, 6, 8, 12 GHz .
1.5 Các mạng vi ba số
1.5.1 Mạng vi ba số điểm nối điểm
Mô hình hệ thống vi ba số điểm nối điểm

Hình 1.2. Hệ thống vi ba số điểm nối điểm
Mạng vi ba số điểm nối điểm hiện nay được sử dụng phổ biến. Trong các mạng
đường dài thường dùng cáp sợi quang còn các mạng quy mô nhỏ hơn như từ tỉnh đến
các huyện hoặc các ngành kinh tế khác người ta thường sử dụng cấu hình vi ba số
điểm - điểm dung lượng trung bình hoặc cao nhằm thoả mãn nhu cầu của các thông tin
và đặc biệt là dịch vụ truyền số liệu. Ngoài ra, trong một số trường hợp vi ba dung
lượng thấp là giải pháp hấp dẫn để cung cấp trung kế cho các mạng nội hạt, mạng
thông tin di động.
1.5.2 Mạng vi ba số điểm nối nhiều điểm
Mô hình hệ thống vi ba số điểm nối nhiều điểm

SVTH: Nguyễn Đình Hoành

11


VnDoc - Tải tài liệu, văn bản pháp luật, biểu mẫu miễn phí

Hình 1.3. Hệ thống vi ba số điểm nối nhiều điểm
Mạng vi ba số này trở thành phổ biến trong một số vùng ngoại ô và nông thôn.

Mạng bao gồm một trạm trung tâm phát thông tin trên một anten đẳng hướng phục vụ
cho một số trạm ngoại vi bao quanh. Nếu các trạm ngoại vi này nằm trong phạm vi
(bán kính) truyền dẫn cho phép thì không cần dùng các trạm lặp, nếu khoảng cách xa
hơn thì sẽ sử dụng các trạm lặp để đưa tín hiệu đến các trạm ngoại vi. Từ đây, thông
tin sẽ được truyễn đến các thuê bao. Thiết bị vi ba trạm ngoại vi có thể đặt ngoài trời,
trên cột v.v... mỗi trạm ngoại vi có thể được lắp đặt thiết bị cho nhiều trung kế. Khi
mật độ cao có thể bổ sung thêm thiết bị, được thiết kế để hoạt động trong các băng tần
1,5 GHz – 1,8 GHz và 2,4 GHz sử dụng một sóng mang cho hệ thống hoàn chỉnh.
Hiện nay các hệ thống điểm nối đến đa điểm 19GHz đã được chế tạo và lắp đặt
ở Châu Âu để cung cấp các dịch vụ số liệu (Kbit/s) Internet trong mạng nội hạt khoảng
cách 10Km. Trạm trung tâm phát tốc độ bit khoảng 8,2Mb/s và địa chỉ mỗi trạm lại sử
dụng kỹ thuật TDMA.
1.6 Ưu, nhược điểm của hệ thống vi ba số
a) Ưu điểm
- Nhờ các phương thức mã hoá và ghép kênh theo thời gian dùng các vi mạch
tích hợp cỡ lớn nên thông tin xuất phát từ các nguồn khác nhau như điện thoại, máy

SVTH: Nguyễn Đình Hoành

12


VnDoc - Tải tài liệu, văn bản pháp luật, biểu mẫu miễn phí

tính, facsimile, telex, video... được tổng hợp thành luồng bit số liệu tốc độ cao để
truyền trên cùng một sóng mang vô tuyến;
- Nhờ sử dụng các bộ lặp tái sinh luồng số liệu nên tránh được nhiễu tích luỹ
trong hệ thống số. Việc tái sinh này có thể được tiến hành ở tốc độ bit cao nhất của
băng tần gốc mà không cần đưa xuống tốc độ bit ban đầu;
- Nhờ có tính chống nhiễu tốt, các hệ thống vi ba số có thể hoạt động tốt với tỉ

số sóng mang/nhiễu (C/N) > 15dB. Trong khi đó hệ thống vi ba tương tự yêu cầu (C/N)
lớn hơn nhiều (> 30dB), theo khuyến nghị của CCIR). Điều này cho phép sử dụng lại
tần số đó bằng phương pháp phân cực trực giao, tăng phổ hiệu dụng và dung lượng
kênh;
- Cùng một dung lượng truyền dẫn, công suất phát cần thiết nhỏ hơn so với hệ
thống tương tự làm giảm chi phí thiết bị, tăng độ tin cậy, tiết kiệm nguồn. Ngoài ra,
công suất phát nhỏ ít gây nhiễu cho các hệ thống khác .
b) Nhược điểm
- Khi áp dụng hệ thống truyền dẫn số, phổ tần tín hiệu thoại rộng hơn so với hệ
thống tương tự.
- Khi các thông số đường truyền dẫn như trị số BER, S/N thay đổi không đạt
giá trị cho phép thì thông tin sẽ gián đoạn, khác với hệ thống tương tự thông tin vẫn
tồn tại tuy chất lượng kém;
- Hệ thống này dễ bị ảnh hưởng của méo phi tuyến do các đặc tính bão hoà, do
các linh kiện bán dẫn gây nên, đặc tính này không xảy ra cho hệ thống tương tự FM.
Các vấn đề trên đã được khắc phục nhờ áp dụng các tiến bộ kỹ thuật mới như
điều chế số nhiều mức, dùng thiết bị dự phòng (1+n) và sử dụng các mạch bảo vệ.
1.7 Kết luận chương 1
Chương 1 đã trình bày tổng quan về hệ thống vi ba số, từ đây cho ta cái nhìn tổng
quát về hệ thống vi ba số và cũng làm tiền đề cho việc thiết kế tuyến ở phần sau. Ngoài
ra, chương này cũng trình bày đặc điểm cua hệ thống,đồng thời trình bày ưu và nhược
điểm của thông tin vi ba số.Từ đó tránh được sai sót khi thiết kế sau này.

SVTH: Nguyễn Đình Hoành

13


VnDoc - Tải tài liệu, văn bản pháp luật, biểu mẫu miễn phí

Chương 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ THIẾT BỊ VI BA SỐ
2.1 Cơ sở truyền sóng vô tuyến trong hệ thống vi ba số
2.1.1 Khái niệm
Sóng điện từ là sự lan truyền trong không gian của điện từ trường. Sóng điện từ
bao gồm các loại sóng vô tuyến, tia hồng ngoại… tia X và tia Gamma.
Sóng vô tuyến điện là sóng điện từ có tần số thấp hơn 3000 GHz . Có hai loại sóng
vô tuyến thường thấy trong thực tế là sóng dọc và sóng ngang. Sóng dọc là sóng lan
truyền theo phương chuyển động của nó (tiêu biểu như sóng âm thanh lan truyền trong
không khí). Còn sóng ngang là sóng điện từ có vectơ cường độ điện trường và từ
truờng vuông góc với nhau và vuông góc với phương truyền sóng .
2.1.2 Phân chia dải tần số vô tuyến và ứng dụng cho các mục đích thông tin
Ta biết rằng thông tin vô tuyến đảm bảo việc phát thông tin đi xa nhờ các sóng
điện từ. Môi trường truyền sóng (khí quyển trên mặt đất, vũ trụ, nước, đôi khi là các
lớp địa chất của mặt đất) là chung cho nhiều kênh thông tin vô tuyến.
Dải tần số radio
Hạ
âm

100

Âm Siêu
thanh âm

102

104

Vi ba,
AM TV, Vệ tinh,
radio FM

rada

106

108

1010

Dải sợi quang
Tia
Hồng nhìn
ngoại thấy

1012

1014

Cực
tím

1016

Tia Tia vũ
Tia X Gamma trụ

1018

1020

1022

Tần số (Hz)

Hình 2.1. Phổ tần số vô tuyến và ứng dụng
Việc phân kênh chủ yếu dựa vào tiêu chuẩn tần số. Phổ tần tổng cộng và miền
áp dụng của chúng. Phổ này kéo dài từ các tần số dưới âm thanh (vài Hz) đến các tia
vũ trụ (1022 Hz) và được chia tiếp thành các đoạn nhỏ gọi là các băng tần. Toàn bộ dải
tần số vô tuyến (RF) lại được chia ra thành các băng nhỏ hơn, có tên và kí hiệu như
bảng 2.1 theo Ủy ban tư vấn về Thông tin vô tuyến quốc tế CCIR.
SVTH: Nguyễn Đình Hoành

14


VnDoc - Tải tài liệu, văn bản pháp luật, biểu mẫu miễn phí

Bảng 2.1. Kí hiệu và phân chia băng tần theo CCIR.
STT

Phạm vi tần số

Tên gọi

1

30 Hz ÷ 300 Hz

Tần số cực kỳ thấp (ELF)

2

0.3 KHz ÷ 3 KHz

Tần số thoại (VF)

3

3 KHz ÷ 30 KHz

Tần số rất thấp (VLF)

4

30 KHz ÷ 300 KHz

Tần số thấp (LF)

5

0.3 MHz ÷ 3 MHz

Tần số trung bình (MF)

6

3 MHz ÷ 30 MHz

Tần số cao (HF)

7

30 MHz ÷ 300 MHz

Tần số rất cao (VHF)

8

300 MHz ÷ 3 GHz

Tần số cực cao (UHF)

9

3 GHz ÷ 30 GHz

Tần số siêu cao (SHF)

10

30 GHz ÷ 300 GHz

Tần số cực kỳ cao (EHF)

11

0.3 THz ÷ 300 THz

Hồng ngoại

12

0.3 PHz ÷ 3PHz

Tia nhìn thấy

13

3 PHz ÷ 30 PHz

Tia cực tím

14

30 PHz ÷ 300 PHz

Tia X

15

0.3 EHz ÷ 3 EHz

Tia Gamma

16

3 EHz ÷ 30 EHz

Tia vũ trụ

Các tần số cực kì thấp (ELF) là các tần số có giá trị nằm trong phạm vi 30 ÷ 300 Hz,

chứa cả tần số điện mạng AC và các tín hiệu đo lường từ xa tần thấp.
Các tần số tiếng nói (VF) là các tần số có giá trị nằm trong phạm vi 300 Hz ÷ 3
KHz, chứa các tần số kênh thoại tiêu chuẩn.
Các tần số rất thấp (VLF) là các tần số có giá trị nằm trong phạm vi 3 ÷ 30 KHz,
chứa phần trên của dải nghe được của tiếng nói. Dùng cho các hệ thống an ninh, quân
sự và chuyên dụng của chính phủ như là thông tin dưới nước (giữa các tàu ngầm).
Các tần số thấp (LF) là các tần số có giá trị nằm trong phạm vi 30 ÷ 300 KHz
(thường gọi là sóng dài), chủ yếu dùng cho dẫn đường hàng hải và hàng không.

SVTH: Nguyễn Đình Hoành

15


VnDoc - Tải tài liệu, văn bản pháp luật, biểu mẫu miễn phí

Các tần số trung bình (MF) là các tần số có giá trị nằm trong phạm vi 300 KHz ÷ 3
MHz (thường gọi là sóng trung), chủ yếu dùng cho phát thanh thương mại sóng trung
(535 đến 1605 KHz). Ngoài ra cũng sử dụng cho dẫn đường hàng hải và hàng không.
Các tần số cao HF là các tần số có giá trị nằm trong phạm vi 3 ÷ 30 MHz (thường
gọi là sóng ngắn). Phần lớn các thông tin vô tuyến 2 chiều (twoway) sử dụng dải này
với mục đích thông tin ở cự ly xa xuyên lục địa, liên lạc hàng hải, hàng không, nghiệp
dư, phát thanh quảng bá...v.v.
Các tần số rất cao (VHF) là các tần số có giá trị nằm trong phạm vi 30 ÷ 300 MHz
(còn gọi là sóng mét), thường dùng cho vô tuyến di động, thông tin hàng hải và hàng
không, phát thanh FM thương mại (88 đến 108 MHz), truyền hình thương mại (kênh 2
đến 12 với tần số từ 54 MHz đến 216 MHz).
Các tần số cực cao (UHF) là các tần số có giá trị nằm trong phạm vi 300 MHz ÷ 3
GHz (còn gọi là sóng đề xi mét), dùng cho các kênh truyền hình thương mại 14 ÷ 83,
các dịch vụ thông tin di động mặt đất, các hệ thống điện thoại tế bào, một số hệ thống

rada và dẫn đường, các hệ thống vi ba và thông tin vệ tinh.
Các tần số siêu cao (SHF) là các tần số có giá trị nằm trong phạm vi 3 ÷ 30 GHz
(còn gọi là sóng cen ti mét), chủ yếu dùng cho vi ba và thông tin vệ tinh.
Các tần số cực kì cao (EHF) là các tần sô có giá trị nằm trong phạm vi 30 ÷ 300
GHz (còn gọi là sóng mi li mét), ít sử dụng cho thông tin vô tuyến.
Các tần số hồng ngoại là các tần số có giá trị nằm trong phạm vi 0,3 THz ÷ 300
THz, nói chung không gọi là sóng vô tuyến. Sử dụng trong hệ thống dẫn đường tìm
nhiệt, chụp ảnh điện tử và thiên văn học.
Các ánh sáng nhìn thấy là các ánh sáng có giá trị nằm trong phạm vi 0,3 PHz ÷ 3
PHz, dùng trong hệ thống sợi quang.
Các tia cực tím, tia X, tia gamma và tia vũ trụ.Rất ít sử dụng cho thông tin.
2.1.3 Các phương thức truyền lan của sóng vô tuyến
Các sóng vô tuyến có thể được truyền từ anten phát đến anten thu bằng hai đường
chính: tầng điện ly (sóng trời) hoặc đi sát mặt đất (sóng đất).

SVTH: Nguyễn Đình Hoành

16


VnDoc - Tải tài liệu, văn bản pháp luật, biểu mẫu miễn phí

Hình 2.2. Các phương thức truyền sóng
2.1.3.1 Các loại sóng đất
Sóng đất là sóng không bị thăng giáng bởi tầng điện ly, tức là sóng bề mặt và
sóng không gian.
a) Sóng bề mặt
Sóng bề mặt là sóng truyền lan dọc theo bề mặt trái đất. Khi truyền sóng bề mặt,
năng lượng sóng lướt trên bề mặt đất gần giống như sóng dọc theo đường dây. Thành
phần điện trường biến đổi của sóng bề mặt sẽ cảm ứng điện áp trong bề mặt trái đất,

tạo ra dòng điện chảy. Bề mặt trái đất cũng có điện trở và các tổn hao điện môi, gây
nên sự suy hao sóng bề mặt khi lan truyền. Sóng bề mặt lan truyền tốt nhất trên bề mặt
là chất dẫn điện tốt như nước muối, và truyền kém trên vùng sa mạc khô cằn. Tổn hao
sóng bề mặt tăng nhanh theo tần số, vì thế sóng bề mặt nói chung hạn chế ở các tần số
thấp hơn 2 MHz. Sóng bề mặt được dùng rộng rãi cho liên lạc tàu thủy - tàu thủy và
tàu thủy - bờ.
Các ưu điểm là:
- Với công suất phát đủ lớn, sóng bề mặt có thể dùng để liên lạc giữa 2 điểm bất
kì trên thế giới;
- Sóng bề mặt ít bị ảnh hưởng bởi sự thay đổi điều kiện khí quyển.
Các nhược điểm của truyền lan sóng bề mặt là:
SVTH: Nguyễn Đình Hoành

17


VnDoc - Tải tài liệu, văn bản pháp luật, biểu mẫu miễn phí

- Yêu cầu công suất phát khá cao.
- Yêu cầu anten kích thước lớn.
- Tổn hao thay đổi đáng kể theo loại đất.
b) Sóng không gian
Sóng không gian là một loại sóng quan trọng trong thông tin VHF, UHF và SHF.
Sóng truyền trong tầng đối lưu lan rộng đến 10 dặm trên bề mặt đất. Sóng truyền lan từ
anten phát đến anten thu theo ba đường, đó là sóng trực tiếp, sóng phản xạ từ đất và
sóng phản xạ từ tầng đối lưu.
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 thường, nó có biên độ lớn hơn so với một
sóng bất kỳ nào đến máy thu.

Sóng phản xạ từ 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 ở mặt phẳng ngang. Như vậy, sóng bị phản xạ từ một vật cản sẽ lệch so với
đường chính. Sóng phản xạ sẽ có biên độ và pha khác với biên độ và pha của sóng trực
tiếp. Nếu khoảng cách truyền lớn hơn một số lẻ bước sóng thì ở anten thu sóng phản
xạ lệch pha với sóng trực tiếp một góc 1800 và kết quả là triệt tiêu tín hiệu sóng tới đến
một mức độ nào đó. Mức độ đó phụ thuộc vào biên độ của sóng phản xạ .
Sóng phản xạ từ tầng đối lưu
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 tùy theo góc sóng tới có thể xảy ra phản xạ toàn phần từ tầng đối
lưu. Trong trường hợp này xuất hiện một biên giới có tác dụng giống như một bề mặt
phản xạ, gửi sóng trở lại mặt đất. Một số tia này sẽ đến được anten thu, ở đây có thể
khử bớt sóng trực tiếp do có sự thay đổi pha và biên độ gây ra do phản xạ.
2.1.3.2 Sóng trời
Các sóng điện từ có hướng bức xạ cao hơn đường chân trời (tạo thành góc khá
lớn so với mặt đất) được gọi là sóng trời. Sóng trời được phản xạ hoặc khúc xạ về trái
SVTH: Nguyễn Đình Hoành

18


VnDoc - Tải tài liệu, văn bản pháp luật, biểu mẫu miễn phí

đất từ tầng điện ly, vì thế còn gọi là sóng điện ly. Tầng điện ly là vùng không gian nằm
cách mặt đất chừng 50 – 80 km đến 1000 km. Tầng này hấp thụ một số lượng lớn năng
lượng của tia cực tím và tia X bức xạ của mặt trời, làm ion hóa các phân tử không khí
và tạo ra electron tự do. Khi sóng điện từ đi vào tầng điện ly, điện trường của sóng tác
động lực lên các electron tự do, làm cho chúng dao động. Khi sóng chuyển động xa
trái đất, sự ion hóa tăng, song lại có ít hơn phân tử khí để ion hóa. Do đó, phần trên

của khí quyển có số phần trăm phân tử ion hóa cao hơn phần dưới. Mật độ ion càng
cao, khúc xạ càng lớn. Nói chung, tầng điện ly được phân chia thành 3 lớp: lớp D, E,
và F theo độ cao của nó; lớp F lại được phân chia thành lớp F1, F2. Độ cao và mật độ
ion hóa của 3 lớp thay đổi theo giờ, mùa và theo chu kì vết đen của mặt trời (11 năm).
Tầng điện ly đậm đặc nhất vào ban ngày và mùa hè. Lớp D: là lớp thấp nhất, có độ cao
50 ÷ 100 km và nằm xa mặt trời nhất, do đó có ion hóa ít nhất. Như vậy lớp D ít có
ảnh hưởng đến hướng truyền lan sóng vô tuyến. Song các ion ở lớp này có thể hấp thụ
đáng kể năng lượng sóng điện từ.
Lớp D biến mất về đêm. Lớp này phản xạ sóng VLF và LF, hấp thụ các sóng
MF và HF.
Lớp E: có độ cao 100 ÷ 140 km, còn gọi là lớp Kennelly - Heaviside theo tên
của hai nhà bác học khám phá ra nó. Lớp E có mật độ cực đại tại độ cao 70 dặm vào
giữa trưa khi mặt trời ở điểm cao nhất. Lớp E hầu như biến mất về đêm, hỗ trợ sự lan
truyền sóng bề mặt MF và phản xạ sóng HF một chút về ban ngày. Phần trên của lớp E
đôi khi được xét riêng và gọi là lớp E thất thường. Lớp này gây bởi hiện tượng nhật
hoa và hoạt động của vết đen mặt trời. Đây là lớp mỏng có mật độ ion hoá rất cao, cho
phép cải thiện không ngờ cự ly liên lạc.
Lớp F: gồm 2 lớp F1 và F2. Lớp F1 có độ cao 140 ÷ 250 km vào ban ngày. Lớp
F2 có độ cao 140 ÷ 300 km về mùa đông và 250 ÷ 350 km về mùa hè. Về đêm, 2 lớp
này hợp lại với nhau tạo thành một lớp. Lớp F1 hấp thụ và suy hao một số sóng HF,
cho qua phần lớn các sóng để đến F2 , rồi khúc xạ ngược về trái đất.
2.2 Các nhân tố ảnh hưởng đến sự truyền lan sóng vô tuyến
2.2.1 Pha đinh

SVTH: Nguyễn Đình Hoành

19


VnDoc - Tải tài liệu, văn bản pháp luật, biểu mẫu miễn phí

Pha đinh là sự biến đổi cường độ tín hiệu sóng mang vô tuyến siêu cao tần thu
được do sự thay đổi khí quyển và các phản xạ của đất và nước trong đường truyền
sóng. Nguyên nhân pha đinh có thể do thời tiết và địa hình làm thay đổi điều kiện
truyền sóng. Khi xảy ra pha đinh trong truyền dẫn vi ba số, tại điểm thu cường độ sóng
thu được lúc mạnh lúc yếu thậm chí có lúc mất thông tin.
Người ta chia hiện tượng pha đinh thành pha đinh phẳng và pha đinh lựa chọn
tần số. Hai loại pha đinh này có thể xuất hiện độc lập hoặc đồng thời dẫn đến gián
đoạn thông tin. Sự thay đổi tín hiệu tại anten thu do phản xạ nhiều tia gọi là pha đinh nhiều
tia.
2.2.1.1 Pha đinh phẳng
Pha đinh phẳng là pha đinh làm thay đổi đều tín hiệu sóng mang trên một dải
tần số,pha đinh này là mối quan đối với hệ thống dung lượng nhỏ,băng tần hẹp.
Pha đinh phẳng xuất hiện thường xuyên là do chùm tia sóng truyền đi bị cong.
Chùm tia sóng cực ngắn có thể bị chuyển hướng do sự thay đổi chỉ số khúc xạ của
không khí (hằng số điện môi). Hệ số k=4/3 được dùng để tính toán truyền sóng ở điều
kiện áp suất tiêu chuẩn. Tại đó tia sóng có độ cong bằng môth phần tư của độ cong mặt
đất thực.

Bán kính quả đất hiệu dụng
K=
Bán kính thật của quả đất
Khi hai anten phát và thu được đặt trong điều kiện tiêu chuẩn, toàn bộ cường độ
tín hiệu sẽ nhận được bởi máy thu. Khi mật độ không khí thay đổi thì chỉ số khúc xạ
cũng thay đổi khác với điều kiện chuẩn làm cho chùm tia sóng có thể cong lên hay
cong xuống phụ thuộc chỉ số k. Khi k < 4/3 thường gọi là độ khúc xạ thấp hay điều
kiện dưới chuẩn tia sóng có hướng cong lên. Khi k > 4/3 thường gọi là độ khúc xạ cao
hay điều kiện trên chuẩn tia sóng có hướng cong xuống. Nói chung thì hầu như loại tia
sóng xuất hiện cong lên phía trên anten thu (Hình 2.3) .

SVTH: Nguyễn Đình Hoành

20


VnDoc - Tải tài liệu, văn bản pháp luật, biểu mẫu miễn phí

Hình 2.3. HIện tượng tia sóng cong
2.2.1.2 Pha đinh lựa chọn tần số
Pha đinh lựa chọn tần số làm thay đổi tín hiệu sóng mang với mức thay đổi phụ
thuộc vào tần số, pha đinh này ảnh hưởng lớn đến tuyến vi ba số dung lượng cao, băng
tần rộng.
Pha đinh nhiều đường khí quyển
Khi các điều kiện khí quyển là các lớp với sự tồn tại các mật độ khác nhau, sự
dẫn có thể xuất hiện. Nếu sự tập hợp các lớp làm cho các chùm tia sóng cực ngắn
không bị bẫy mà chỉ bị làm lệch hướng thì năng lượng sóng ngắn có thể đi tới anten
thu bằng nhiều đường khác nhau so với đường trực tiếp. Sự thu nhận nhiều đường gây
ra pha đinh do hai sóng thu hiếm khi được cùng pha. Nếu chúng đến hoàn toàn trái pha
thì có ít giây mất công suất thu có thể lên đến 30 dB hoặc hơn, đó là điều trở ngại
(Hình 2.4) .

SVTH: Nguyễn Đình Hoành

21


VnDoc - Tải tài liệu, văn bản pháp luật, biểu mẫu miễn phí

Đường 1 trực tiếp; đường 2,3 lệch; đường 4 phản xạ

Hình 2.4. Các đường sóng từ phía phát đến phía thu
Pha đinh nhiều tia phản xạ từ đất
Sự phản xạ từ đất tạo thành sự thu nhiều đường tia sóng, nó sẽ là trở ngại khi các
tia sóng thu được ngược pha.
Khi phản xạ đất và pha đinh khí quyển xuất hiện đồng thời có thể xảy ra pha đinh
sâu tới 40 dB. Nếu các tác động sửa lỗi không được tiến hành thì thông tin có thể
ngừng trệ.
2.2.2 Suy hao khi truyền lan trong không gian tự do
Khoảng không mà trong đó các sóng truyền lan bị suy hao được gọi là không
gian tự do. Mức suy hao của sóng vô tuyến được phát đi từ anten phát đến anten thu
trong không gian tự do tỷ lệ thuận với khoảng cách giữa hai anten và tỉ lệ nghịch với
độ dài bước sóng. Suy hao này gọi là suy hao truyền lan trong không gian tự do, được
tính như sau:

L o  20 lg(

4 d



) [dB]

(2.1)

d [m]: Là khoảng cách truyền dẫn của sóng vô tuyến.
 [m]: Là bước sóng của sóng vô tuyến
2.2.3. Suy hao do mưa
Ảnh hưởng do mưa là một trong những ảnh hưởng lan truyền chủ yếu đối với các
tuyến vô tuyến tầm nhìn thẳng trên mặt đất làm việc trong dải tần GHz. Nó ảnh hưởng
chủ yếu đến các đường truyền ngắn và có tần số hoạt động cao. Vì nó quyết định các

SVTH: Nguyễn Đình Hoành

22


VnDoc - Tải tài liệu, văn bản pháp luật, biểu mẫu miễn phí

tổn hao truyền dẫn và do đó quyết định khoảng cách lặp cùng với toàn bộ giá thành
của một hệ vô tuyến chuyển tiếp.

Bảng 2.2. Kết quả thực nghiệm về suy hao do hơi nước – khí hậu theo tần số
sóng vô tuyến của Alcatel.
Suy hao dB/km
6 GHz

10 GHz

20 GHz

40 GHz

Mưa vừa 0.25 mm/h

≈0

≈0

0.013

0.07

Mưa lớn 5 mm/h

0.012

0.08

0.45

1.5

Bão 50 mm/h

0.22

1.2

5.5

13

Bão lớn 150 mm/h

1.2

5.5

18

27

2.2.4 Sự can nhiễu của sóng vô tuyến
Thông thường nhiễu xảy ra khi có thành phần can nhiễu bên ngoài trộn lẫn vào
sóng thông tin. Sóng can nhiễu có thể trùng hoặc không trùng tần số với sóng thông tin.
Chẳng hạn hệ thống Vi ba số đang sử dụng bị ảnh hưởng bởi sự can nhiễu từ các hệ
thống vi ba số lân cận nằm trong cùng khu vực, có tần số sóng vô tuyến trùng hoặc gần
bằng tần số của hệ thống này, ngoài ra nó còn bị ảnh hưởng bởi các trạm mặt đất của
các hệ thống thông tin vệ tinh lân cận.
2.3 Một số kỹ thuật giảm ảnh hưởng của pha đinh
Các kỹ thuật được sử dụng để giảm các ảnh hưởng của pha đinh là phân tập
không gian, phân tập tần số và chuyển mạch bảo vệ.
2.3.1 Phân tập theo không gian
Phân tập theo không gian là kỹ thuật thu hoặc phát một tín hiệu trên 2 anten
(hoặc nhiều hơn 2 anten) với cùng một tần số vô tuyến f.
Khoảng cách các anten của máy phát và máy thu được chọn sao cho các tín hiệu
riêng biệt được thu không tương quan nhau tương ứng với hệ số tương quan bằng “0”.
Trong thực tế không bao giờ đạt được giá trị bằng “0” này. Trong hệ thống thông tin
tầm nhìn thẳng người ta đưa ra một công thức bán kinh nghiệm biểu thị hệ số tương
quan không gian theo khoảng cách trục đứng:
SVTH: Nguyễn Đình Hoành

23


VnDoc - Tải tài liệu, văn bản pháp luật, biểu mẫu miễn phí

s = exp -0,0021sf(0,4d)1/2

(2.2)

Với s: khoảng cách giữa 2 tâm của an ten [m]
f: Tần số sóng vô tuyến [GHz]
d: khoảng cách truyền dẫn [km]
Trong biểu thức này, ta bỏ qua sóng phản xạ đất.
Theo khuyến nghị 376-4 của CCIR, người ta chọn khoảng cách giữa các anten
sao cho hệ số tương quan không gian không vượt quá 0,6. Do đó có thể sử dụng hệ số
này để làm ngưỡng cho việc sử dụng phân tập.
Khả năng cải thiện tín hiệu thu do sử dụng một cặp anten được xác định bằng
độ lợi phân tập Ios:

2

4

Fm
10

 s   f  2 10
Ios  100   
a r
( d / 40 )
9  4 

(2.3)

Trong đó: s: khoảng cách giữa 2 tâm của 2 anten [m]
f: tần số sóng mang vô tuyến [GHz]
ar: Hệ số khuếch đại tương đối của anten phân tập so với anten chính ar =
10[(Ad-Am)/20]
Ad: là hệ số khuếch đại anten phân tập [dB]

Am: là hệ số khuếch đại anten chính [dB]
d: độ dài của tuyến truyền dẫn [Km]
Fm: độ dự trữ pha dinh phẳng
Bằng sự mô phỏng nhiều lần tìm được vị trí tốt nhất cho hai anten, khi không
thể tính được vị trí, thì khoảng cách hai anten phải lớn hơn 150. Thông thường công
thức trên tính gần đúng cho một tuyến có chiều dài (20  70)Km và tần số (2  11)
GHz. Mô hình phân tập theo không gian.

SVTH: Nguyễn Đình Hoành

24


VnDoc - Tải tài liệu, văn bản pháp luật, biểu mẫu miễn phí

Hình 2.5 Phân tập theo không gian sử dụng 4 anten
2.3.2 Phân tập theo tần số
Phân tập theo tần số là kỹ thuật thu hoặc phát một tín hiệu trên hai kênh (hoặc
nhiều hơn hai kênh) tần số sóng vô tuyến.
Hệ số cải thiện phân tập tần số có thể tính:

I of
Trong đó:

 1   f 
 
10
 0 ,8 
fd
f





Fm
10

(2.4)

f: là tần số trung tâm của băng tần [GHz]
d: độ dài của đường truyền [km]
f/f: là khoảng cách tần số tương đối biểu thị bằng %
Fm: là độ dự trữ pha đinh [dB]

Phương trình trên đúng với các giá trị tham số sau:
2GHz< f <11GHz; 30km< d <70km; f/f  5%; Iof  5
Mặc dù các hệ thống thông tin vô tuyến số phân tập theo tần số có thể cho các
hệ số cải thiện tốt hơn nhưng việc sử dụng phổ tần không đạt hiệu quả cao.

SVTH: Nguyễn Đình Hoành

25