Đồ án: Nghiên cứu kỹ thuật vô tuyến nhận thức cho hệ thống lai ghép giữa mạng thông tin vệ tinh và mạng mặt đất

1

MỤC LỤC


2

AGC

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
Analog­to­digital converter
Mạch chuyển đổi tương tự ra 
số
Asymmetric Digital Subscriber  Đường dây thuê bao số không 
Line
đối xứng
Automatic gain control
Điều khiển độ lợi tự động

AS

Adaptive system

Hệ thống thích nghi

AWGN
BER

Additive White Gaussian 
Noise
Bit Error Rate

Tạp âm Gausse trắng cộng 
sinh
Tỉ lệ lỗi bit

BSC

Base Station Controller

Bộ điều khiển trạm gốc

BSS

Broadcast Satellite Services

Dịch vụ Vệ tinh Quảng bá

BTS

Base Transceiver Station

Trạm thu phát sóng di động

BWA

Broadband wireless access

CDMA
CDN

Code Division Multiple 
Access
Content Delivery Network

CR

Cognitive Radio

Truy nhập không dây băng 
thông rộng
Đa truy nhập phân chia theo 
mã
Mạng lưới phân phối nội 
dung
Vô tuyến nhận thức

CSTR

Cognitive Satellite Terrestrial 
Radios
Digital audio broadcasting

ADC
ADSL

FEC

Frequency Division Multiple 
Access
Frequency Division Multiple 

Access
Forward Error Correction

Vô tuyến nhận thức vệ tinh ­ 
mặt đất
Công nghệ phát thanh kỹ thuật 
số
Đa truy nhập phân chia theo 
tần số
Đa truy nhập phân chia theo 
tần số
Hiệu chỉnh lỗi trước

FSS

Fixed Satellite Services

Dịch vụ vệ tinh cố định

GEO

Geostationary satellite

Vệ tinh địa tĩnh

DAB
FCC
FDMA

3

GPRS

General Packet Radio Service

Dịch vụ vô tuyến gói tổng hợp

GPS

Global Positioning System

Hệ thống định vị toàn cầu

GSM

Global System for Mobile

HAP

High altitude platforms

Hệ thống thông tin di động 
toàn cầu
Tầng cao độ

HSTS

Hybrid Satellite Terrestrial 
System

Institute of Electrical and 
Electronics Engineers

Hệ thống lai ghép vệ tinh ­ 
mặt đất
Viện kỹ nghệ Điện và Điện 
tử

IF

Intermediate Frequency

Tần số trung tần

IMR

Intermediate Module Repeater

Bộ lọc mô­đun trung gian

IPTV

Internet Protocol Television

Truyền hình giao thức Internet

ISU

Incumbent spectral users

Người sử dụng phổ tần chính

ITK

Nhận biết độ nhiễu

ITU

Interference temperature 
knowledge
International Telegraph Union

LAN

Local Area Network

Tổ chức viễn thông quốc tế 
thuộc Liên hiệp quốc
Mạng máy tính cục bộ

LNA

Low Noise Amplifier

Bộ khuếch đại tạp âm thấp

MANET

Mobile Ad­hoc Networks

Mạng tùy biến di động

MBMS
MIH

Multimedia 
Broadcast/Multicast Services
Media Independent Handovers

Hệ thống dịch vụ Quảng bá/ 
Multicast đa phương tiện
Truyền hình độc lập

MSS

Mobile Satellite Services

Dịch vụ Vệ tinh Di động

OFDM

Orthogonal Frequency 
Division Multiplexing
Peer­to­Peer

Công nghệ ghép kênh phân 
chia theo tần số trực giao
Mạng ngang hàng

IEEE

P2P


4

PAN

Personal area networks

Mạng các nhân

PLL

Phase­locked loop

Vòng khóa pha

PLMN

Public Land Mobile Network

PSTN
PU

Public Switched Telephone 
Network
Primary User

Mạng di động mặt đất công 

cộng
Mạng điện thoại chuyển 
mạch công cộng
Người dùng chính

QID

Queue IDentifiers

Trình xác minh hàng chờ

QoS

Quality of Service

Chất lượng dịch vụ

RAN

Regional area network

Mạng khu vực

RCS

Return channel via satellite

Kênh nhận thông qua vệ tinh

REM

Radio Environment Maps

Bản đồ môi trường vô tuyến

RF

Radio Frequency

Tần số vô tuyến

RNC

Radio Network Controller

SD

Satellite Dependent

Bộ điều khiển thông tin di 
động thế hệ 3
Vệ tinh phụ thuộc

S­DMB
SDR

Satellite digital multimedia 
broadcasting
Software Defined Radio

SI

Satellite­Independent

Vệ tinh kỹ thuật số quảng bá 
đa phương tiện
Vô tuyến định nghĩa bằng 
phần mềm
Vệ tinh độc lập

SI­SAP

STC

Satellite Independent ­ Service 
Access Point
Satellite Radio Access 
Network
Space­time Coding

Điểm Truy cập Dịch vụ Vệ 
tinh độc lập
Mạng Truy cập Vô tuyến vệ 
tinh
Mã hóa không­thời gian

SU

Secondary User

Người dùng thứ cấp

S­UMTS

Satellite component of the 
Universal Mobile 

Thành phần Vệ tinh của Hệ 
thống Viễn thông Di động 

S­RAN


5

Telecommunication System

Toàn cầu

Time Division Multiple  
Access
Television Receiver Only

Đa truy nhập phân chia theo 
thời gian
Truyền hình chỉ thu

UWB

Universal Mobile 

Telecommunication System
Ultra­Wideband

Hệ thống viễn thông di động 
toàn cầu
Băng siêu rộng

VCO

Vol Cotrol OSC

VOD

Video On Demand

Bộ dao động điều khiển bằng 
điện áp 
Video theo yêu cầu

VSAT

Very Small Aperture Terminal

WRAN

Wireless Regional Areas 
Network
Wireless World Research 
Forum

TDMA
TVRO
UMTS

WWRF

Trạm thông tin vệ tinh ­ mặt 
đất cỡ nhỏ
Mạng không dây khu vực
Diễn đàn Nghiên cứu Thế giới 
Không dây


6

DANH MỤC HÌNH VẼ


7

DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1: Tóm tắc  ưu điểm và nhược điểm của các hệ  thống đa truy  
nhập khác nhau
Bảng 2.1 Các cấu trúc mạng cơ bản trong thông tin
Bảng 3.1: So sánh xu hướng Công nghệ lai ghép Vệ tinh ­ mặt đất qua 
từng thời điểm


8

LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay, với sự bùng nổ của công nghệ, điện thoại thông minh, mạng 
xã hội, nhu cầu chia sẻ dữ liệu, hình ảnh, video… gia tăng nhanh chóng gây ra 
áp lực rất lớn về  lưu lượng trên các hệ thống truyền tải. Cùng với việc dải 
tần ngày càng bị  thu hẹp do nhiều dịch vụ mới được cấp phép dẫn đến yêu 
cầu phải tận dụng tối đa tài nguyên phổ tần số. Hiện tại, các hệ thống thông 
tin vô tuyến được áp dụng chính sách cấp phát tần số  cố  định. Theo đó, các  
ứng dụng khác nhau được cấp phép với những dải tần số  (băng thông) đã 
được hoạch định sẵn bởi cơ  quan quy hoạch phổ  tần Quốc gia. Việc cấp  
phép dải tần cố định này đảm bảo người dùng dịch vụ   ở  dải tần này không 
gây can nhiễu đến những người dùng ở dải tần khác. Tuy có nhiều ưu điểm 
nhưng nhược điểm lớn nhất của phương pháp cấp phát tần số  cố  định là 
không tận dụng được tối đa tài nguyên băng thông. Theo Ủy ban truyền thông 
liên bang Hoa Kì – FCC hiệu suất sử dụng dải tần số đã được cấp phép chỉ 
khoảng 15­85% trên phổ tần khả dụng. Điều này đặt ra yêu cầu cấp thiết đó 
là phát triển một công nghệ vô tuyến mới có khả năng nâng cao hiệu suất  sử 
dụng phổ tần, tránh lãng phí tài nguyên tần số.  
Công nghệ  Cognitive Radio (vô tuyến nhận thức) được phát triển để 
đáp  ứng nhu cầu trên. Hệ  thống vô tuyến nhận thức bằng những kỹ  thuật  
riêng của mình sẽ  khai thác các dải thông có thời điểm bị  bỏ   tr ống để  cung 
cấp băng thông cho các dịch vụ vô tuyến thông qua kiến trúc mạng tiên tiến, 
mềm dẻo và khả năng truy cập phổ tần linh hoạt. Cùng với hệ thống lại ghép 
vệ tinh ­ mặt đất, việc ngày càng sử dụng các thiết bị thông minh và tăng tải  
trên mạng mặt đất để cung cấp các dịch vụ  dữ liệu băng thông cao cùng với  
các dịch vụ  thoại, các hệ  thống lai ghép vệ  tinh ­ mặt đất có thể  được sử 
dụng hiệu quả và nâng cao hiệu suất sử dụng mạng thông tin vệ tinh để phục 
vụ  cho nhu cầu càng ngày càng tăng. Ngoài ra, các vấn đề  trong việc   phủ 
sóng  ở mọi nơi, thậm chí ở các vùng sâu vùng xa, với sự hoàn chỉnh các dịch  

9

vụ  sẵn có ở  khu vực thành thị, có thể  có xu hướng sử  dụng các hệ  thống lai  
ghép. Vì vậy,  vô tuyến nhận thức hoạt động trên nền hệ  thống vô tuyến 
được  định nghĩa bằng phần mềm, đặc biệt là khi tích hợp với hệ  thống lai 
ghép vệ  tinh ­ mặt đất, hứa hẹn là một trong những công nghệ  đầy triển  
vọng, phù hợp với tiến trình phát triển của các hệ thống thông tin vô tuyến
Đồ  án “Nghiên cứu kỹ  thuật vô tuyến nhận thức cho hệ thống lai  
ghép giữa mạng thông tin vệ tinh và mạng mặt đất” với mục đích nghiên 
cứu tìm hiểu  ứng dụng của vô tuyến nhận thức trong các hệ  thống lai ghép 
vệ  tinh ­ mặt đất. Từ  đó làm tiền đề  phục vụ  cho công tác sau này. Đồ  án  
đước chia làm 3 chương:
Chương 1: Tổng quan về  thông tin vệ  tinh và kỹ  thuật vô tuyến nhận  
thức
Chương 2:  Hệ thống mạng mặt đất trong thông tin vệ tinh và tích hợp  
hệ thống mặt đất – vệ tinh trong truyền thông đa phương tiện 
Chương 3: Vô tuyến nhận thức cho hệ thống lai ghép giữa mạng thông 
tin vệ tinh và mạng mặt đất


10

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ THÔNG TIN VỆ TINH VÀ KỸ THUẬT 
VÔ TUYẾN NHẬN THỨC
1.1 Tổng quan về hệ thống thông tin vệ tinh
Thông tin vệ  tinh mới chỉ xuất hiện trong hơn bốn thập kỷ qua nhưng  
đã phát triển rất nhanh chóng trên thế giới cũng như trong nước ta, mở ra một  
thời kỳ  phát triển mới cho sự  phát triển trong mội lĩnh vực khoa học ­ đời 
sống nói chung và đặc biệt trong ngành viễn thông nói riêng. Sau đây, chúng ta  
cùng nhau đi tìm hiểu về lịch sử phát triển, đặc diểm, cũng như cấu trúc tổng  

thể và nguyên lý hoạt động của thông tin vệ tinh.
1.1.1 Sự ra đời của các hệ thống thông tin vệ tinh
Thông tin vô tuyến qua vệ  tinh là thành tựu nghiên cứu trong lĩnh vực  
truyền thông và mục tiêu của nó là gia tăng về  mặt cự ly và dung lượng với 
chi phí thấp, kết hợp sử dụng hai kĩ thuật tên lửa và vi ba đã mở ra kỷ nguyên 
thông tin vệ tinh. Dịch vụ được cung cấp theo cách này bổ sung một cách hữu 
ich cho các dich vụ  mà trước đó độc nhất chỉ  do các mạng  ở  dưới đất cung 
cấp, sử dụng vô tuyến và cáp.
Kỉ  nguyên vũ trụ  được bắt đầu vào năm 1957 với việc phóng vệ  tinh  
nhân tao đầu tiên (vệ tinh Sputnik của Liên Xô cũ). Những năm tiếp theo các  
vệ  tinh khác cũng lần lượt  được phóng như  SCORE  phát quảng bá (năm 
1958),   vệ   tinh   phản   xạ   ECHO(1960),   các   vệ   tinh   chuyển   tiếp   băng   rộng  
TELSTAR và RELAY (1962) và vệ tinh địa tĩnh đầu tiên là SYNCOM (1963)
Trong năm 1965 vệ  tinh  địa tỉnh thương mại  đầu tiên INTELSAT­1 
đánh đấu sự mở đầu cho hàng loạt các vệ tinh INTELSAT. Cùng năm đó, Liên 
Xô cũ cũng đã phóng vệ  tinh truyền thông đầu tiên trong loạt vệ  tinh truyền 
thông MOLNYA.


11

1.1.2 Lịch sử phát triển của các hệ thống vệ tinh:
 Hệ thống vệ tinh di động

Hình 1.1 Sự phát triển của vệ tinh di động.
Hình 1.1 thể  hiện một số  mốc quan trọng và các hệ  thống vệ  tinh di  
động   chính   (MSSs)   từ   đó   mà   ra.   Điều   thú   vị   mà   ta   cần   lưu   ý,   đó   là 
INMARSAT bắt đầu có mặt cùng khoảng thời gian với các nhà khai thác di  
động đầu tiên cung cấp các dịch vụ  tương tự  thế  hệ  đầu. Trong giai đoạn  
đầu, INMARSAT cung cấp các dịch vụ thoại và tốc độ  dữ  liệu thấp cho các  

thị trường hàng hải trên các tàu lớn trong dải L sử dụng vệ tinh phủ sóng toàn 


12

cầu. Trong giai đoạn 1990­1991, INMARSAT đã bổ  sung các dịch vụ  hàng 
không cho máy bay chở  khách và một số  loại xe, với việc giới thiệu các vệ 
tinh có công suất cao hơn. Điều này đã được thực hiện trong năm 1997­1998  
với hoạt động trên toàn thế giới trong MSSs và giới thiệu phân trang, chuyển  
hướng, tăng chỉ số cho máy tính đầu cuối. INMARSAT đã tập trung vào việc  
sử  dụng các vệ tinh địa tĩnh (GEO), và vào giữa những năm 1990, một số  hệ 
thống   GEO   khu   vực   nổi   lên   trong   cạnh   tranh   (ví   dụ,   OMNITRACS,  
EUTELTRACS, AMSC và OPTUS) tập trung vào các phương tiện giao thông 
đường bộ và sử dụng cả hai băng L và Ku . Đây chỉ là những thành công mang  
tính tương đối, trong khi INMARSAT đã xây dựng được cơ  sở  khách hàng 
của mình lên khoảng 250.000. Nghiên cứu chính trong những năm cuối thập 
niên 80 và đầu những năm 90 hướng tới các chòm sao tín hiệu không phải là  
GEO, chủ yếu để tạo điều kiện cho liên kết ngân sách và giảm sự chậm trễ 
cho các dịch vụ thoại tới các thiết bị đầu cuối cầm tay, điều này cho thấy quỹ 
đạo thấp trái đất (LEO) và quỹ đạo thường (MEO) dựa trên chòm sao tín hiệu 
từ 10­66 vệ tinh để phủ sóng toàn cầu. Lúc này, IRIDIUM và GLOBALSTAR  
đã bắt đầu triển khai dịch vụ, nhưng đã quá muộn để  cạnh tranh với sự  lan  
rộng của GSM về  phủ  sóng mặt đất và về  kinh doanh, thay vì các nền công 
nghệ  đã đi vào “Chương 11 của sự  phá sản” vào đầu những năm 2000. Bài  
học rút ra, đó là các chòm sao tín hiệu quá đắt, lên đến 10 tỷ  USD để  triển  
khai, trừ khi thị trường có sự  tăng trưởng ban đầu lớn để cung cấp khả năng 
hoàn vốn nhanh. Cả  hai hệ thống hiện nay đều đang tồn tại, nhưng ít khách  
hàng hơn dự  kiến. (Orbcomm, một nhà cung cấp chủ  yếu các thiết bị  đầu 
cuối cố  định LEO, cũng đã chịu số  phận tương tự). ICO ­ hệ  thống MEO  
được đề xuất, cũng đã trình làng một vệ tinh trước khi nhận ra rằng việc kinh  

doanh này không thành công.
Để  giúp phát triển ngành công nghiệp vệ  tinh di động trong tương lai, 
một Tổ chức Hệ thống di động Vệ  tinh Cao cấp Châu Âu (ASMS­TF) được  


13

thành lập vào năm 2001, và ngày nay hoạt động trong lĩnh vực nghiên cứu và  
phát triển, tiêu chuẩn và các vấn đề về quản lý [12].
Vào giữa những năm 1990, các siêu vệ tinh GEO lớn hơn được đề xuất  
với công suất 5 kW và 100­200 điểm thay vì các thế  hệ  trước của GEO với  
công suất 3­4 kW và 5­10 điểm. Một số hệ thống như vậy đã được đề  xuất,  
nhưng một trong những hệ  thống đã thành công để  bước vào thị  trường vào 
đầu những năm 2000 là THURAYA, dựa trên tiêu chuẩn GMR­1 của Viện 
Tiêu chuẩn Viễn thông châu Âu (ETSI), cung cấp các dịch vụ  GSM và Gói 
Dịch vụ Tổng Đài vô tuyến (GPRS) Châu Á và một phần của châu Âu.
Dù mới chỉ   ở  những ngày đầu tiên, những hệ  thống siêu vệ  tinh GEO  
này dường như đã thành công khi tìm kiếm một vị trí thích hợp với thị trường  
khách du lịch, xe tải và các khu vực mà di động mặt đất rất đắt tiền để triển 
khai. Trong khi đó, INMARSAT đang cung cấp siêu vệ  tinh GEO của riêng 
mình, INMARSAT IV (lần đầu tiên ra mắt vào quý I năm 2005) để thực hiện 
các dịch vụ  số  hiện có từ  64 đến 432 kb /; từ  mạng diện rộng (GAN) đến  
Băng thông rộng GAN (BGAN).
Mặc dù các nhà khai thác đã có bước di chuyển từ di động mặt đất sang 
CDMA, INMARSAT đã tiếp tục phát triển hệ thống TDMA, nhưng cung cấp  
các dịch vụ dựa trên gói 3G tương đương
Vì vậy, các bài học kinh nghiệm từ vệ tinh di động là:
• Các chòm sao quỹ  đạo LEO và elip (HEO) được cho là quá đắt để 
cạnh tranh với GEO hoặc các hệ thống di động, vì vậy thị trường đã quay lại  
với GEO.

• Vệ tinh về phương diện kinh tế chỉ có thể cung cấp các dịch vụ thích  
hợp cho các khu vực không thể  tiếp cận với dịch vụ di động; do đó, đối với 
các dịch vụ thị trường đại chúng cần phải có sự tích hợp, chứ không phải để 
cạnh tranh, mà là để tích hợp với di động.
• Chọn dịch vụ phù hợp nhất với cơ cấu phân chia vệ tinh.


14

• Sử dụng thuộc tính phủ sóng rộng của vệ tinh.
Dựa vào các yếu tố trên, hệ  thống Vô tuyến truyền hình số  vệ  tinh đa 
phương tiện (S­DMB) đã được đề  xuất trong các dự  án của Liên minh Châu 
Âu (EU) SATIN [10], MoDiS [13] và MAESTRO [14] để cung cấp các dịch vụ 
MBMS cho người sử  dụng trong vùng phủ  sóng di động mặt đất cũng như 
bên ngoài. Hệ thống S­DMB được đề xuất chủ yếu tập trung vào các dịch vụ 
phân phối nội dung hoặc dịch vụ  push type, nơi nội dung được đẩy tới các 
thiết bị đầu cuối, bất cứ khi nào các tài nguyên có sẵn và được lưu trữ trong 
bộ  nhớ  cache cục bộ để  phục hồi sau này. Cấu trúc được đặc trưng bởi các 
bộ  đệm khe hở hoặc bộ lặp mô đun trung gian (IMR) nằm  ở các trạm cơ sở 
3G chỉ định, phát tín hiệu MBMS trên đất liền trong dải MSS liền kề, để cho 
phép thâm nhập vào khu vực đô thị và đô thị.
Một khái niệm tương tự  đã được thông qua trong hệ  thống MBSAT 
[15] hiện đang hoạt động tại Nhật Bản và Hàn Quốc, nơi mà xu hướng dịch  
vụ là truyền hình di động hơn là nội dung video. Các hệ thống này có sự cạnh  
tranh từ  MBMS trong 3G và từ  DVB­H, nhưng cung cấp một thị  trường với  
cơ  hội thực sự  mới cho vệ  tinh, và quan trọng nhất là việc phân phối hệ 
thống chuẩn đầu tiên.
Các hệ  thống DAB thông qua vệ  tinh S­DAB (DARS  ở  Hoa Kỳ) cũng 
nên được đề  cập trong bối cảnh này, vì truyền thanh vô tuyến là một ví dụ 
khác về  phân chia nội dung. Ý tưởng này được nảy ra khoảng từ  năm 1990, 

khi CD radio đầu tiên được trình lên tại Hoa Kỳ. Một số hệ thống đã được đề 
xuất bởi các tiêu chuẩn S­DAB được sản xuất với WORLDSPACE [16] vào 
giữa những năm 1990, có lẽ là đối thủ hàng đầu với vệ tinh của nó bao gồm 
Châu Á, Caribê và Châu Mỹ.
Dịch vụ  phát thanh quảng bá số  mặt đất T­DAB đã không được lan 
rộng, với mạng lưới U.K. giới hạn có thể  được phát triển tốt nhất. Tại Hoa 
Kỳ, vào đầu những năm 2000, hai hệ  thống thương mại bắt đầu hoạt động: 


15

Đài XM sử  dụng vệ  tinh GEO, và vệ  tinh vô tuyến SIRIUS sử  dụng vệ tinh 
HEO. Cả hai hệ thống đều bổ sung khoảng cách mặt đất theo cách tương tự 
với hệ thống được đề xuất bởi SDMB và MBSAT. Việc sử dụng các vệ tinh  
HEO rất thú vị, vì chúng được phủ  sóng tốt hơn  ở  khu vực đô thị  do góc độ 
cao   hơn   và  giảm   số   lượng   các   khoảng  trống  cần   thiết.  Hiện   tại   XM   có  
khoảng 3,5 triệu khách hàng, còn SIRIUS có 1,5 triệu khách hàng tại Hoa Kỳ.
Khi chúng ta xem xét băng rộng di động trong vệ tinh, thị trường chính 
dành cho phương tiện chở khách (máy bay [17], tàu thủy và tàu hỏa) ngoại trừ 
hệ  thống INMARSAT BGAN, nơi có nhiều khách hàng hơn có thể  sử  dụng 
dịch vụ băng thông. Dịch vụ Connexions của Boeing (CBB) [18] bắt đầu khai 
thác các đường truyền băng thông với máy bay vào năm 2002 và hiện đang 
theo đuổi các thị  trường khai thác hàng hải. Công nghệ   ở  đây tương tự  như 
mô hình cực nhỏ (VSAT) với sự phân bố trong phương tiện. CBB đã lắp đặt 
đầu cuối với một số  hãng hàng không. Các hệ  thống VSAT đã bắt đầu hoạt  
động kinh doanh dầu ngoài khơi nhưng nhanh chóng mở rộng sang các tàu du  
lịch biển và các nhà khai thác lòng biển, sử dụng băng tần Ku và cung cấp các  
dịch vụ  thương mại, kỹ  thuật và điều hướng cho hành khách và phi hành 
đoàn. Một số  nhà khai thác vệ  tinh thực hiện các dịch vụ  như  vậy. Sự  mở 
rộng cũng có thể  được thực hiện đối với phương tiện giao thông đường bộ, 

và các dự  án về  chương trình khung của EU 6 (FP6) DRIVE / OVERDRIVE  
[19] và FIFTH [20] đã nghiên cứu thị trường xe lửa / xe tải / xe hơi.
Các chương trình băng rộng nói chung vẫn còn bị   ảnh hưởng từ  hiệu  
quả  sử  dụng khả năng vệ  tinh kém, gây ra tốn kém. Một giải pháp cho điều 
này nằm xung quanh việc giới thiệu tiêu chuẩn DVB­S2 mới vào năm 2003 
[21]. Về cơ bản là nhằm vào các hệ thống cố định, kết hợp các chương trình 
mã hoá và điều chế thích ứng (ACM), khi hoạt động kết nối với kênh vệ tinh  
phát đáp (RCS), cho phép tối ưu hóa các thông số truyền cho mỗi kết nối riêng 
lẻ  phụ thuộc vào điều kiện đường dẫn. Một loạt các chương trình điều chế 


16

khóa chuyển pha PSK và PSK thích ứng (APSK) và mã LDPC cung cấp tối ưu  
hóa gói theo gói để đáp ứng khi gặp phải các điều kiện kênh thay đổi bất lợi.  
Tiêu chuẩn mới cho phép một loạt các đầu vào dữ  liệu bao gồm cả  IP. Kết  
hợp sơ  đồ  ACM DVB­S2 với các vệ  tinh đa băng Ka và link hồi đáp DVB­
RCS, công suất vệ  tinh hiện tại có thể  tăng thêm 10 lần hoặc nhiều hơn.  
Bước tiếp theo là giới thiệu tính di động vào tiêu chuẩn, sau đó sẽ  cho phép 
sử dụng cho kết nối băng thông đa phương tiện di động như đã đề cập ở trên.
 Hệ thống vệ tinh cố định

Các hệ thống vệ tinh cố định vẫn tiếp tục đóng một vai trò quan trọng  
trong mạng lõi, mà trên cơ sở điểm – điểm vẫn có thể cạnh tranh với các liên 
kết mặt đất ở  một số  khu vực có phủ  sóng và giảm cơ  sở  hạ  tầng là những  
lợi thế. Các nhà khai thác vệ tinh quốc tế lớn như INTELSAT, SES GLOBAL, 
và EUTELSAT vẫn là những doanh nghiệp hoạt động hiệu quả. Điều thú vị 
cần lưu ý là các mô hình kinh doanh của họ  đã phát triển; họ  đã chuyển từ 
trạng thái IGO sang các công ty tư nhân. Họ đã chuyển từ bán băng thông sang  
bán các kết nối dịch vụ ­ từ megahertz đến megabit mỗi giây ­ và bây giờ họ 

có tài sản gồm cơ  sở  hạ  tầng cũng như  các vệ  tinh. Ngành công nghiệp đã 
phát triển rất vừa phải, và phần lớn các vệ  tinh vẫn là loại phát đáp trong 
suốt hoạt động ở các băng tần C, Ku và Ka, nhưng với các chùm tia ngày càng  
phức tạp. Ống kỹ thuật số vẫn là thành công lớn sử dụng truy cập đa tần số 
(FDMA), với TDMA và chuyển mạch kênh TDMA (SS­TDMA) nhưng chưa 
thực sự  bắt kịp. Vệ  tinh vẫn giữ  được thể  loại rõ ràng, trừ  một số  vệ  tinh  
quảng bá truyền hình kỹ  thuật số  đã chấp nhận chuyển mạch onboard giới  
hạn. Quá trình xử lý toàn bộ trên bo mạch đã được xem là quá rủi ro do thiếu  
tính linh hoạt của phân bổ  kênh và tốc độ  bit. Mặt khác, lưu lượng truy cập 
đã thay đổi, với IP bây giờ là một tỷ lệ phần trăm lớn của toàn bộ  thông qua 
các ISP. Vệ  tinh vẫn giữ được công suất từ  thấp đến trung bình, điều đó có 
nghĩa là hiệu quả  sử  dụng phổ  tần vô tuyến vẫn thấp so với các hệ  thống 


17

mặt đất. Như  với di động, chúng ta đã thấy các vệ  tinh cố  định phát triển 
riêng biệt với mặt đất trong cả hai tiêu chuẩn và các nhà khai thác nếu không  
có sự cung cấp tích hợp.
Sự  thành công của các tiêu chuẩn DVB­S / S2  ở  châu Âu cũng đã dẫn 
tới các hệ  thống hai chiều kết hợp VSATs với hệ  thống RC hay băng Ku  
hoặc Ka. Đây được coi là những cách khác để cung cấp các dịch vụ IP và kết 
hợp các mạng lưới. Tuy nhiên, hiệu quả của việc phân phối IP vẫn còn thấp 
so với mặt đất, nơi DSL không đối xứng (ADSL) vẫn chiếm  ưu thế   ở  các 
nước phát triển.
Mạng VSAT  ở Châu Âu chưa thực sự cất cánh như  mong đợi và chưa 
đạt được quy mô hoặc khối lượng của các đối tác Hoa Kỳ; chi phí và hiệu 
quả là những lý do chính.
Vùng cuối cùng của việc sử dụng các vệ tinh cố định là trong truy cập 
băng rộng, nơi phạm vi phu sóng và tốc độ thực hiện đã được khỏa lấp. Các  

khu vực nông thôn và ngoại thành trên khắp châu Âu và đặc biệt ở Đông Âu là 
những vùng mà các thiết bị đầu cuối vệ  tinh đã được triển khai rộng rãi cho  
đến thời điểm này. Tuy nhiên, khi ADSL được triển khai dần dần ở các quốc 
gia phát triển hơn, chi phí lớn hơn cho vệ tinh không thể cạnh tranh được. Có 
nhiều thảo luận về khoảng cách kỹ thuật số (hay khoảng cách thiếu thốn), và  
không còn nghi ngờ  gì về  việc các khu vực rộng lớn của châu Âu sẽ  không 
được phủ sóng bởi các hệ thống mặt đất rẻ hơn. Tuy nhiên, nó sẽ có ý nghĩa  
chính trị để giải quyết vấn đề  này bằng cách sử  dụng vệ  tinh, vì rất khó để 
xem làm thế  nào chỉ  với kinh tế thuần túy, sẽ  có thể  hỗ  trợ  chuyển giao vệ 
tinh.


18

Hình 1.2 Cấu trúc hệ thống tích hợp khả thi
Vì vậy, thông điệp dành cho các hệ  thống vệ  tinh cố  định trong tương 
lai là:
• Tích hợp nhiều hơn với các hệ  thống mặt đất, vì vệ  tinh không thể 
cạnh tranh ở các khu vực đô thị / ngoại thành, nhưng hiệu quả hơn ở các vùng 
nông thôn.
Thông qua các tiêu chuẩn tương thích sẽ cho phép các thiết bị rẻ hơn và  
cung cấp linh hoạt.
• Tăng hiệu quả hệ thống. Để giảm chi phí cho mỗi bit với các vệ tinh 
có công suất hạn chế, họ  phải  ứng dụng công nghệ  tiên tiến trước các hệ 
thống mặt đất để đạt được hiệu quả cần thiết từ 50­100%.
• Cần xử lý oanboard linh hoạt với số lượng chùm liên kết lớn, nghĩa là 
xoay quanh băng tần Ka và cao hơn. Xử  lý onboard phải cho phép các kênh  
băng thông biến đổi được sử dụng dịch vụ linh hoạt.

19

• Quy mô hệ thống của các vệ tinh nên nhỏ hơn và công suất cao hơn, để 
tránh những chi phí rất cao lên hệ thống. Các vệ tinh như vậy có thể kết nối  
với quỹ đạo, và mở rộng và định hình lại khi nhu cầu tăng lên.
1.1.3 Đặc điểm của thông tin vệ tinh
Thông tin vệ tinh tuy ra đời muộn nhưng được phát triển nhanh chóng, 
bởi nó có nhiều lợi thế so với các hệ thống truyền thông khác, đó là:
 Vùng phủ sóng rộng, chỉ cần ba vệ tinh là có thể phủ sóng toàn cầu.
 Thiết bị phát sóng của hệ thống thông tin vệ tinh chỉ cần công suất nhỏ.
 Việc lắp đặt hoặc di chuyển một hệ  thống thông tin vệ  tinh trên mặt  

đất tương đối nhanh chóng, không phụ thuộc vào cấu hình mạng cũng như hệ 
thống truyền dẫn.
 Hệ thống thông tin vệ tinh có thể phục vụ nhiều dịch vụ khác nhau như 

viễn thông thoại và phi thoại, thăm dò địa chất, truyền hình ảnh, quan sát mục  
tiêu, nghiên cứu khí tượng, phục vụ quốc phòng an ninh…
 Thông tin vệ tinh rất ổn định. Đã có nhiều trường hợp bão to, động đất 

mạnh làm cho các phương tiện truyền thông khác mất tác dụng chỉ  còn duy  
nhất thông tin vệ tinh hoạt động.
 Các thiết bị  đặt trên vệ  tinh có thể  tận dụng năng lượng mặt trời để 

cung cấp điện hầu như ngày lẫn đêm.
Tuy vậy thông tin vệ tinh cũng có một số nhược điểm đó là:
 Kinh phí ban đầu để phóng một vệ tinh vào quỹ đạo khá lớn.


Bức xạ  của sóng vô tuyến trong thông tin vệ  tinh bị  tổn hao lớn  

trong môi trường truyền sóng.
1.1.4 Các dạng quỹ đạo của vệ tinh
Quỹ đạo của vệ tinh là hành trình của vệ tinh trong không gian mà trong  
đó vệ tinh được cân bằng bởi hai lực đối nhau. Hai lực đó là lực hấp dẫn của  
trái đất và lực ly tâm được hình thành do độ cong của hành trình vệ tinh. Quỹ 
đạo vệ  tinh có 3 thông số  quan trọng đó là: khoảng cách từ  vệ  tinh đến mặt 


20

đất, hình dạng và góc nghiêng so với mặt bình độ. Một thông số chung của nó 
là mặt phẳng chuyển động của vệ tinh phải đi qua tâm trái đất. quỹ đạo của  
vệ tinh nằm trên một mặt phẳng có thể  là hình tròn hoặc hình elip. Nếu quỹ 
đạo là hình tròn thì tâm của quỹ đạo tròn trùng với tâm của trái đất.

Hình 1.3: Các dạng quỹ đạo của vệ tinh
Nếu quỹ đạo là hình elip thì có một đầu nằm xa trái đất nhất gọi là viễn  
điểm (apogee) và đầu gần trái đất nhất gọi là cận điểm (perigee )
Quỹ đạo thông dụng hiện nay của vệ tinh là những dạng quỹ đạo sau đây
a) Các quỹ đạo hình elip:

Loại quỹ đạo này đảm bảo phủ sóng các vùng vĩ độ cao dưới một góc 
ngẩng lớn. góc ngẩng lớn là đặc biệt cần thiết trong những ứng dụng như
­

Giảm thiểu việc chặn các tia do sự che khuất vệ tinh của các cao ốc và  

cây cối
­

Việc bám vệ tinh được dễ dàng hơn.

­

Giảm bớt được tạp âm mà anten trạm mặt đất thu nhận do can nhiễu 

từ các hệ thống thông tin vô tuyến dưới mắt đất.


21

b) Các quỹ đạo tròn:
 Quỹ đạo cực.

Vệ tinh có quỹ đạo tròn và có độ cao khoảng vài trăm đến vài nghìn km  
với mặt phẳng quỹ  đạo chứa trục quay của trái đất, loại quỹ  đạo này đảm 
bảo rằng vệ tinh có thể đi qua các vùng của trái đất. người sữ dụng loại quỹ 
đạo này cho các vệ  tinh quan sát (observation satellite) như  vệ  tinh SPOT và 
phủ sóng toàn cầu như chùm vệ tinh IRIDUM (gồm 77 vệ tinh).
 Quỹ đạo nghiêng

Khi măt phẳng quỹ  đạo không chứa trục quay trái đất và cũng không 
vuông góc với trục của nó. Một số  vệ tinh được tổ  chức thành chum vệ  tinh 
có quỹ đạo dạng tròn nay, ở độ  cao thấp (cỡ 1000km) có khả năng phủ  sóng 
toàn cầu trực tiếp đến người sữ dụng như ( GLOBAL STAR, LEOSAT …).
 Quỹ đạo xích đạo.

Quỹ đạo này nằm trong mặt phẳng xích đạo của trái đất và các vệ tinh 
trên quỹ  đạo này được gọi là vệ  tinh địa tĩnh (GEO­ geostationary satellite). 

Độ cao quỹ đạo là 35768km. vệ tinh trong trường hợp này xuất hiện như một 
điểm cố  định trên bầu trời với vùng phủ  sóng của vệ  tinh là 43% diện tích 
của bề mặt trái đất. ba vệ tinh vệ tĩnh trong trường hợp này có thể phủ sóng 
toàn cầu.
Việc lựa chọn quỹ  đạo nào trong thực tế  còn phụ  thuộc vào các  ứng  
dụng cụ thể, độ can nhiễu mà hệ thống có thể chấp nhận được.
Để vệ tinh có thể giữ nguyên vị trí của mình trong quỹ đạo đã được xác  
định, người ta sử dụng một trong hai kĩ thuật ổn định đó là ổn định quay hoặc 
ổn định ba trục.
1.1.5 Cấu trúc một hệ thống thông tin vệ tinh.
Cấu trúc của một hệ thống thông tin vệ tinh gồm hai phần: phân đoạn 
vũ trụ  (space segment) và phân đoạn mặt đất (ground segment). Hình 1.2 mô 
tả cấu trúc tổng quát của một hệ thống thông tin vệ tinh.


22
 Phân đoạn vũ trụ

Phân đoạn vũ trụ bao gồm vệ tinh cùng các thiết bị đặt trong vệ tinh và  
hệ  thống các trang thiết bị  đặt trên mặt đất để  kiểm tra, theo dõi và điều 
khiển vệ tinh (các hệ thống bám, đo đạc và điều khiển). Bản thân vệ tinh bao  
gồm phần tải (payload) và phần nền (platform). Phần tải bao gồm các anten 
thu/phát và tất cả các thiết bị điện tử  phục vụ  cho việc truyền dẫn các sóng 
mang. Phần nền bao gồm tất cả  các hệ  thống phục vụ  cho phần tải hoạt  
động. ví dụ  như: cấu trúc vỏ  và khung, nguồn cung cấp điện, điều khiển 
nhiệt độ, điều khiển hướng và quỹ đạo, thiết bị đẩy, bám, đo đạc  .

Hình 1.4: Cấu trúc hệ thống thông tin vệ tinh
Các sóng vô tuyến được truyền từ trạm mặt đất lên vệ tinh được gọi là  
tuyến lên (uplink). Vệ  tinh lại truyền các sóng vô tuyến sau khi đã biến đổi 

23

tần số và khuếch đại tới các trạm thu vệ tinh đặt trên mặt đất và được gọi là 
tuyến xuống (downlink).
Chất lượng của một liên lạc qua sóng vô tuyến đó được xác định bởi 
thông số  sóng mang trên tạp âm (C/N). Chất lượng của tổng thể  tuyến liên 
lạc từ  trạm mặt đất này đến trạm mặt đất khác được quyết định bởi chất  
lượng của tuyến lên và tuyến xuống trong đó bao gồm cả  kĩ thuật điều chế 
và mã hóa được sữ dụng.
Trong mỗi vệ tinh được đặt một số bộ phát đáp (transponder) để thu tín 
hiệu từ tuyến lên, biến đổi tần số, khuếch đại công suất và truyền trở lại trên 
tuyến xuống.

Hình 1.5 Sơ đồ khối chức năng của bộ phát đáp đơn giản
 Phân đoạn mặt đất

Phân đoạn mặt đất bao gồm tất cả các trạm mặt đất và chúng thường  
được nối với các thiết bị  của người sử  dụng thông qua các mạng mặt đất  
hoặc trong trường hợp sử dụng trạm VSAT ( Very Small Aperture Terminal )  
thì có thể  liên lạc trực tiếp tới thiết bị  đầu cuối của người người sử  dụng. 
Các trạm mặt đất được phân loại tùy thuộc vào kích cỡ  trạm và loại hình 
thông tin được truyền cũng  như xử lý ( thoại, hình ảnh hoặc dữ liệu). Có thể 
có các trạm mặt đất vừa thu vừa phát nhưng cũng có trạm mặt đất chỉ  làm 


24

nhiệm vụ  thu ( trạm TVRO – Television Receiver Only). Các trạm  mặt đất 

lớn được trang bị anten có đường kính 30m – 40m, trong khi đó các trạm mặt  
loại nhỏ chỉ dùng anten đường kính 60cm hoặc thậm chí có thể nhỏ hơn (các 
trạm di động, các máy cầm tay) . Hình 1.4 mô tả  một mặt đất đơn giản bao 
gồm cả thu và phát.
Đối với một trạm mặt đất cỡ  lớn, do độ  rộng của búp sóng chính của 
anten rất hẹp cho nên trạm mặt đất phải cần phải có các thiết bị bám vệ tinh  
để đảm bảo chất lượng đường truyền (trục anten hướng đúng vệ  tinh). Với 
các trạm mặt đất cỡ  nhỏ  do độ  búp sóng của anten khá lớn cho nên trong  
trường hợp này không cần thiết phải có các thiết bị bám sát vệ tinh.

Hình 1.6: Cấu hình của một trạm mặt đất
Trong thực tế  một bộ phát đáp của vệ  tinh có thể  phục vụ  cùng 
một lúc nhiều trạm mặt đất khác nhau. Đó là nhờ  vào phương pháp đa truy  
nhập. kĩ thuật mà trạm mặt đất dùng để  truy nhập bộ  phát đáp vệ  tinh đó là 
FDMA, TDMA, CDMA.


25

1.1.6 Đa truy nhập
Trong   các   hệ   thống   thông   tin   vệ   tinh   kĩ   thuật   đa   truy   nhập   là   một  
phương pháp để cho nhiều trạm sử dụng chung một bộ phát đáp. Hiện nay có  
3 phương pháp chính được dùng đó là:
 Đa truy nhập phân chia theo tần số  ( FDMA – Frequency Division  

Multiple Access). 
Phương pháp này được sử  dụng rộng rãi nhất. Với hệ  thống này, mỗi  
trạm mặt đất phát một sóng mang có tần số sóng mang khác với tần số  sóng  
mang của các trạm khác. Mỗi sóng mang được phân cách với sóng mang khác  
bằng những băng tần bảo vệ  thích hợp, sao cho chúng không chồng lấn lên 

nhau ( hinh 1.5)

Hình 1.7: Đa truy nhập phân chia theo tần số (FDMA)
FDMA có thể  được sử  dụng cho bất kì hệ  thống điều chế  nào: điều 
chế  tương tự hoặc điều chế số. Một trạm mặt đất thu chọn lựa các tín hiệu  
nó cần thông tin bằng một bộ lọc băng thông.
Phương pháp này cho phép tất cả  các trạm truyền dẫn liên tục, nó có 
ưu điểm không cần thiết điều khiển định thời đồng bộ  và thiết bị  sử  dụng 
khá đơn giản, hiệu quả  sử  dụng công suất vệ  tinh của nó cũng không thấp. 
Tuy nhiên phương pháp này thiếu linh hoạt trong việc thay đổi cách phân bố 
kênh.