DSpace at VNU: Cân bằng công suất - băng thông trong thông tin vệ tinh

Cân bằng công suất - băng thông trong thông
tin vệ tinh
Hoàng Vân
Trường Đại học Công nghệ
Luận văn Thạc sĩ ngành: Kỹ thuật Điện tử; Mã số: 60 52 70
Người hướng dẫn: PGS.TS. Bạch Gia Dương
Năm bảo vệ: 2010
Abstract: Chương 1. Tổng quan về thông tin vệ tinh: trình bày các đặc điểm, cấu trúc
của hệ thống thông tin vệ tinh. Các vấn đề về tần số, quỹ đạo, phân cực, suy hao,
nhiễu. Chương 2. Truyền dẫn số trong thông tin vệ tinh: phân tích sự ảnh hưởng của
các thiết bị trong hệ thống trạm mặt đất đến tín hiệu số. Các yếu tố gây méo trong
truyền dẫn vô tuyến. Chương 3. Các hệ thức tuyến và cân bằng công suất – băng
thông: trình bày các công thức tính toán tham số cho một tuyến thông tin vệ tinh.
Chương 4. Tính toán công suất tuyến: tính toán thiết lập đường truyền từ một trạm mặt
đất Hà Nội đến trạm đầu cuối Hồ chí Minh qua vệ tinh Vinasat. Chương 5. Thực
nghiệm: trên cơ sở nghiên cứu băng tần C, thiết kế thử nghiệm một bộ khuếch đại siêu
cao tần sử dụng JFET có ý nghĩa quan trọng trong việc làm chủ kênh truyền với công
suất phát cho trước.
Keywords: Băng thông; Công suất; Kỹ thuật điện tử; Thông tin vệ tinh
Content
MỞ ĐẦU
Ngày nay, thông tin vệ tinh đã trở thành một dịch vụ phổ thông trên toàn thế giới với các
vệ tinh đĩa tĩnh của nhiều hệ thống, đặc biệt là 2 hệ thống Intelsat và Intersputnyk đã cung cấp
hàng triệu kênh thoại, truyền hình, số liệu…kết nối hàng trăm quốc gia khác nhau. Ngoài ra
các vệ tinh khu vực như: Eusat, Asiasat, Palapa… 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, đào tạo từ xa… đã đưa thông tin vệ tinh trở thành loại hình có thể
cung cấp đa dạng nhiều loại dịch vụ nhất hiện nay.
Năm 2008, vệ tinh đầu tiên của Việt Nam – Vinasat đã được đưa vào hoạt động, phục
vụ mục đích thiết lập đường truyền dẫn quốc tế và xây dựng các mạng VSAT nội hạt.
Trong bài toán xây dựng một hệ thống thông tin vệ tinh, khách hàng cần thuê đường

truyền thường dựa trên cơ sở nhu cầu về dung lượng thực tế (Bps) với các điều kiện về chất
lượng dịch vụ, còn các nhà cung cấp đường truyền vệ tinh sẽ quy về băng thông (Hz) và công
suất tương ứng. Họ sẽ phải tính toán để đảm bảo tỷ lệ băng thông cho thuê trên mỗi
transponder cân bằng với công suất bỏ ra tương ứng. Do phải trả tiền cho nhà cung cấp đường
truyền về băng thông nên khách hàng sẽ có xu hướng sử dụng các thiết bị nâng cao khả năng


tối ưu băng thông để tiết kiệm chi phí. Điều này sẽ đẩy các nhà cung cấp đường truyền vào
bài toán cân bằng công suất để đạt được hiệu quả khai thác vệ tinh tốt nhất.
Thực tế với sự phát triển công nghệ ngày nay thì các thiết bị trạm mặt đất được đổi mới
và phát triển liên tục, còn vệ tinh phải chấp nhận “nằm im” trong suốt thời gian sống của nó
trên không gian (15 năm). Vì vậy, cán cân công suất – băng thông đang ngày càng nghiêng về
sự tiêu tốn của công suất, băng thông ngày càng tối ưu.
Đối với các vệ tinh thế hệ cũ, vấn đề đảm bảo công suất là rất khó khăn và tốn kém. Nhà
cung cấp đường truyền thường xuyên phải đối mặt với việc giới hạn công suất, đặc biệt cho
các vùng có suy hao lớn do mưa và các suy hao bức xạ khác. Vì vậy, bài toán cân bằng công
suất – băng thông là hết sức thiết thực đối với cả nhà cung cấp đường truyền và khách hàng.
Các vệ tinh thế hệ mới - do công nghệ chế tạo ngày càng phát triển – đã có thể giảm khối
lượng các bộ khuếch đại và điều khiển công suất đủ lớn theo yêu cầu, sẵn sàng phục vụ ở các
miền tần số cao như dải tần Ka. Tuy nhiên, số lượng vệ tinh ngày càng gia tăng, mật độ vệ
tinh trên quỹ đạo ngày càng dày đặc nên để tránh can nhiễu giữa các hệ thống, ITU cũng ra
các quy định về giới hạn công suất phát cho mỗi transponder. Chính vì vậy, việc tăng công
suất phát vẫn là vấn đề cần hết sức cân nhắc và bài toán cân bằng công suất – băng thông vẫn
rất có ý nghĩa về thực tế, kinh tế.
Vì vậy, mục đích của luận văn này là phân tích các yếu tố tác động đến tín hiệu, một số
biện pháp để khắc phục, nâng cao chất lượng và những ảnh hưởng của các biện pháp đó đến
băng thông. Đồng thời cũng phân tích quá trình tính toán quỹ công suất để đạt được trạng thái
cân bằng với băng thông chiếm dụng trên transponder. Trong luận văn cũng đưa ra ví dụ tính
toán tuyến để chỉ ra việc cân băng này và nghiên cứu thực nghiệm thiết kế một bộ khuếch đại
băng tần C tại tần số 5.5Ghz sử dụng công nghệ mạch dải siêu cao tần.

Luận văn gồm 5 chương:
Chương 1. Tổng quan về thông tin vệ tinh: Trình bày các đặc điểm, cấu trúc của hệ thống
thông tin vệ tinh. Các vấn đề về tần số, quỹ đạo, phân cực, suy hao, nhiễu. Chương 1 cũng
phân tích sơ lược về vấn đề đa truy nhập trong thông tin vệ tinh.
Chương 2. Truyền dẫn số trong thông tin vệ tinh: Phân tích sự ảnh hưởng của các thiết bị
trong hệ thống trạm mặt đất đến tín hiệu số. Các yếu tố gây méo trong truyền dẫn vô tuyến:
méo tuyến tính và méo phi tuyến tương ứng các yếu tố ảnh hưởng đến băng thông: bộ lọc
cosine nâng để chống ISI, bộ lọc mask để chống IM3. Chương 2 cũng trình bày một số loại
mã hóa sử dụng trong thông tin vệ tinh và tổng hợp các yếu tố ảnh hưởng đến băng thông tín
hiệu.
Chương 3. Các hệ thức tuyến và cân bằng công suất – băng thông: Trình bày các công
thức tính toán tham số cho một tuyến thông tin vệ tinh.
Chương 4. Tính toán công suất tuyến: Tính toán thiết lập đường truyền từ một trạm mặt đất
Hà nội đến trạm đầu cuối Hồ chí Minh qua vệ tinh Vinasat.
Chương 5: Thực nghiệm: Trên cơ sở nghiên cứu băng tần C, thiết kế thử nghiệm một bộ
khuếch đại siêu cao tần sử dụng JFET có ý nghĩa quan trọng trong việc làm chủ kênh truyền
với công suất phát cho trước.

2


Vấn đề cân bằng công suất-băng thông không phải là vấn đề mới trong kỹ thuật. Tuy nhiên,
trong thương mại, các khách hàng nhiều khi không đánh giá đúng tầm quan trọng của nó để
có thể lựa chọn cấu hình phù hợp với yêu cầu của mình. Có thể vì mục tiêu lợi nhuận bằng
cách tối giản chi phí thuê băng thông sẽ dẫn đến suy giảm chất lượng nếu nhà cung cấp đường
truyền vệ tinh không thể đáp ứng về công suất. Các tài liệu hiện nay cũng không phân tích sâu
và có hệ thống về vấn đề này. Vì vậy, luận văn trình bày không tránh khỏi thiếu sót. Rất mong
nhận được sự góp ý của các thầy cô và các bạn.
Cuối cùng, tôi xin chân thành cảm ơn các đồng nghiệp và PGS.TS Bạch Gia Dương đã
giành nhiều thời gian giúp đỡ, tận tình hướng dẫn tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài này.

References
Tiếng Việt
[1] Nguyễn Quốc Bình (2001), Kỹ thuật Truyền dẫn số, Học Viện Kỹ thuật Quân sự, Hà
Nội.
[2] Nguyễn Phạm Anh Dũng (2007), Thông tin vệ tinh, Học viện Công nghệ Bưu chính
Viễn thông, Hà Nội.
[3] Nguyễn Đình Lương & Nguyễn Thanh Việt (2001), Các hệ thống thông tin vệ tinh –
Hệ thống kỹ thuật và công nghệ, Tập 1, Nhà xuất bản Bưu điện, Hà Nội.
[4] Tổng Công ty Bưu chính Viễn thông Việt Nam – Trung tâm thông tin Bưu điện
(2002), Các hệ thống thông tin vệ tinh, Nhà xuất bản Bưu điện, Hà Nội.
Tiếng Anh
[5] Intelsat (2001), Satellite based rural telephony handbook.
[6] G.Maral (1999), VSAT Network, John Wiley and Sons Ltd.
[7] David M. Pozar (2004) Microwave Engineering, Wiley and Sons Ltd.

3