(Luận văn thạc sĩ) điều khiển công suất và tốc độ thích nghi trong thông tin vệ tinh băng KA

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

LẠI QUANG HƯNG

Điều khiển cơng suất và tốc độ thích nghi
trong thụng tin v tinh bng KA

luận văn thạc sĩ
K THUT ĐIỆN TỬ - VIỄN THƠNG

Hµ néi – 2006


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

LẠI QUANG HƯNG

Điều khiển cơng suất và tốc độ thích nghi
trong thụng tin v tinh bng KA
Mó s

: 2.07.00

luận văn thạc sÜ
KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. Nguyễn Viết Kính

Hµ néi - 2006

Điều khiển tốc độ và công suất thích nghi trong thông tin vệ tinh băng Ka
Mục lục

Mục lục......................................................................................................... 1
bảng Các chữ viết tắt .......................................................................... 3
Mở ĐầU........................................................................................................... 5
Chơng 1: Tổng quan về thông tin vệ tinh ............................... 7
1.1. Lịch sử phát triển của thông tin vệ tinh ................................................. 7
1.2. Các dạng quỹ đạo vệ tinh ........................................................................ 9
1.2.1. Các nguyên lý về quỹ đạo ................................................................ 9
1.2.2. Các dạng quỹ đạo của vệ tinh ........................................................ 11
1.3. Các băng tần làm việc của thông tin vệ tinh........................................ 13
1.3.1. Lựa chọn băng tần cho thông tin vệ tinh ...................................... 13
1.3.2. Quy định băng tần cho thông tin vệ tinh ...................................... 15
1.4. Các phơng pháp đa truy nhập trong thông tin vệ tinh .................... 18
1.4.1. Đa truy nhập phân chia theo tần số (FDMA)............................... 18
1.4.2. Đa truy nhập phân chia theo thời gian (TDMA).......................... 19
1.4.3. Đa truy nhËp ph©n chia theo m· (CDMA):.................................. 22
1.5. CÊu tróc cđa 1 hƯ thèng th«ng tin vƯ tinh. .......................................... 22
1.5.1. Phần không gian.............................................................................. 23
1.5.2. Phần mặt đất.................................................................................... 24
1.6. Các loại hình dịch vụ của thông tin vệ tinh ......................................... 25
chơng 2: tính toán tuyến thông tin vệ tinh....................... 27
2.1. Các thông số của anten .......................................................................... 27
2.1.1 Hệ số tăng ích.................................................................................... 27
2.2. Đồ thị bức xạ ....................................................................................... 28
2.3 Phân cực ............................................................................................... 29
2.2. Công suất phát ở một hớng cho trớc ................................................ 32

2.2.1. Công suất bức xạ đẳng hớng tơng đơng ................................. 32
2.3. C«ng st tÝn hiƯu thu............................................................................ 33
2.3.1. C«ng st anten thu nhận đợc ..................................................... 33
2.3.2. Trờng hợp thực tế.......................................................................... 34
2.3.3. Kết luận ............................................................................................ 36
2.4. Công suất tạp âm đầu vào máy thu ...................................................... 36
2.4.1. Nguồn tạp âm................................................................................... 36
2.4.2. Đặc tính và xác định tạp âm........................................................... 37
1

Lại Quang Hng - K10D1


Điều khiển tốc độ và công suất thích nghi trong thông tin vệ tinh băng Ka
2.4.3. Nhiệt tạp âm của anten .................................................................. 38
2.4.4. Nhiệt tạp âm của bộ suy hao .......................................................... 39
2.4.5. Nhiệt tạp âm của một thiết bị có nhiều phần tử trong tầng ........ 39
2.4.6. Nhiệt tạp âm của máy thu .............................................................. 39
2.5. Tỷ số tín hiệu trên tạp âm ở đầu vào máy thu..................................... 40
2.5.1. Định nghĩa........................................................................................ 40
2.5.2. BiĨu thøc .......................................................................................... 41
2.5.3. HƯ sè phÈm chÊt cđa thiết bị thu ................................................... 41
2.5.4. Nhiệt tạp âm anten .......................................................................... 42
2.5.5. Nhiệt tạp âm của máy thu .............................................................. 46
2.5.6. Kết luận ............................................................................................ 47
2.6. ảnh hởng của môi trờng truyền dẫn................................................ 47
2.6.1. ảnh hởng của ma ........................................................................ 48
2.6.2. Các ảnh hởng khác........................................................................ 52
2.6.3. Kết luận ........................................................................................... 54
2.7. Sự bù lại đối với các ảnh hởng của môi trờng truyền sóng ........... 54

2.7.1. Ph©n cùc trùc giao........................................................................... 54
2.7.2. Suy hao ............................................................................................. 54
2.7.3. Phân tập không gian ....................................................................... 55
2.7.4. Tơng thích ...................................................................................... 57
2.7.5. Kết luận ............................................................................................ 57
2.8. Tỷ số tín hiệu trên tạp âm đối với 1 tuyến (truy nhập đơn) ............... 58
2.8.1. KiĨu bé lỈp ....................................................................................... 59
2.8.2 BiĨu thøc cđa (C/N0)T ....................................................................... 61
2.9. Xu thế thông tin vệ tinh ......................................................................... 63
Chơng 3: Điều khiển công suất và tốc độ thích nghi
trong Thông tin vệ tinh băng Ka ................................................ 65
3.1. Giới thiệu................................................................................................. 65
3.2. Mô hình kênh v bộ ớc đoán kênh ..................................................... 67
3.3. Tốc độ v công suất thích nghi.............................................................. 68
3.3.1. Điều khiển công suất thích nghi..................................................... 69
3.3.2. Điều khiển tốc độ thích nghi........................................................... 75
3.4. KÕt luËn ................................................................................................... 80
kÕt luËn ..................................................................................................... 82
Phô lôc........................................................................................................ 84

2

L¹i Quang H−ng - K10D1


Điều khiển tốc độ và công suất thích nghi trong thông tin vệ tinh băng Ka
bảng Các chữ viết tắt
AR1

First order Auto Regressive

Mô hình tự hồi quy bậc 1

ARMA

Auto Regressive Moving Average

Mô hình trung bình tự
động hồi quy

AWGN

Additive White Gaussian Noise

Nhiễu Gausse trắng cộng
tính

BER

Bit Error Rate

Tỉ số lỗi bit

BSS

Broadcasting Satellite Service

Dịch vụ vệ tinh quảng bá

CDMA

Code Division Multiple Access

Đa truy nhập phân chia
theo mÃ

DVB

Digital Video Broadcasting

Quảng bá video số

EIRP

Equivalent Isotropic Radiotive Power Công suất bức xạ đẳng
hớng tơng đơng

FDMA

Frequency Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia
theo tần số

FSS

Fixed Satellite Service

Dịch vụ vệ tinh cố định

GEO

Geographic Earth Orbit

Quỹ đạo địa tĩnh

HEO

High Earth Orbit

Quỹ đạo cao

INTELSAT International Satellite Orgnisation

Tổ chức vệ tinh quốc tế

IBO

Input Back Off

Lùi đầu vào

ITU

International Telecommunication

Liên minh viễn thông quốc

Union

tế

LEO

Low Earth Orbit

Quỹ đạo thấp

LHCP

Left Hand Circular Polarization

Phân cực tròn bên trái

MEASAT

Malaysia Satellite

Vệ tinh Malaysia

MEO

Medium Earth Orbit

Quỹ đạo trung bình

MMSE

Minimum Mean Squared Error

Lỗi trung bình bình
phơng tối thiểu

MPSK

Multi Phase Shift Key

Khoá dịch đa pha
3

Lại Quang Hng - K10D1


Điều khiển tốc độ và công suất thích nghi trong thông tin vệ tinh băng Ka
MQAM

Multi Quadrature Amplitude

Điều biên cầu phơng đa

Modulation

mức

MSS

Mobile Satellite Service

Dịch vụ vệ tinh di động

OBO

Output Back Off

Lùi đầu ra

PSK

Phase Shift Key

Khoá dịch pha

QAM

Quadrature Amplitude Modulation

Điều biên cầu phơng

QPSK

Quarter Phase Shift Key

Khoá dịch pha cầu phơng

RHCP

Right Hand Circular Polarization

Phân cực tròn bên phải

SNR

Signal to Noise Rate

Tỷ số tín hiệu trên nhiễu

TDMA

Time Division Multiple Access

Đa truy nhập phân chia
theo thời gian

TTVT
TT&C

Thông tin vệ tinh
Telematric Tracking and Control

Đo xa, bám và điều khiển

VINASAT Vietnam Satellite Project

Dự án vệ tinh Việt Nam

VSAT

Very Small Aperture Terrminal

Đầu cuối có góc mở nhỏ

XPD

Cross - Polarisation Discriminaion

Phân cực chéo

XPI

Cross - Polarisation Isolation

Cách ly phân cùc chÐo

4

L¹i Quang H−ng - K10D1


Điều khiển tốc độ và công suất thích nghi trong thông tin vệ tinh băng Ka
Mở ĐầU
Trong những năm qua cïng víi sù ph¸t triĨn nh− vị b·o cđa khoa học
và công nghệ, thông tin vệ tinh đà có những bớc phát tiển nhảy vọt. Do có
tính u việt vợt trội so với các phơng thức thông tin khác nh cho phép triển
khai nhanh, cự ly liên lạc không hạn chếCác quốc gia hàng đầu về công
nghệ viễn thông nh Nga, Mỹ, Nhật, Pháp, Đứcđà quan tâm đầu t nghiên
cứu, cải tiến, phát triển công nghệ thông tin vệ tinh.
Cùng với sự phát triển nhu cầu sử dụng các dịch vụ viễn thông, nhu cầu
sử dụng dịch vụ thông tin vệ tinh liên tục tăng với tốc độ cao và ngày càng đa
dạng, số lợng vệ tinh ở khu vực trên thế giới tăng lên nhanh chóng. Cho đến
nay các nớc trong khu vực nh: Thái Lan, ấn Độ, Indonexia, Malaysia, đÃ
có các vệ tinh riêng phục vụ nhu cầu thông tin trong nớc, khu vực và quốc tế.
Ngày 24 tháng 09 năm 1998, Thủ tớng chính phủ đà ra quyết định số

868/QĐ-TTg về việc thông qua báo cáo nghiên cứu khả thi dự án Phóng vệ
tinh viễn thông Việt Nam với mục tiêu là: Phóng vệ tinh viễn thông Việt
Nam nhằm đáp ứng nhu cầu truyền dẫn trong nớc, quốc tế qua vệ tinh của
Việt Nam trong những năm đầu thế kỷ 21, xây dựng hệ thống các trạm mặt
đất phục vụ nhu cầu thông tin liên lạc công cộng và nhu cầu của một số ngành
chuyên phục vụ công ích.
Với những căn cứ trên, đề tài Điền khiển công suất và tốc độ thích
nghi trong thông tin vệ tinh băng Ka là cần thiết nhằm đa ra các mét hƯ
thèng th«ng tin vƯ tinh sư dơng cã hiƯu quả trong điều kiện các băng tần khác
đà sử dụng hÕt. Các yêu cầu sử dụng dịch vụ trực tiếp đến người dùng qua vệ
tinh tăng, băng Ka đã trở thành một sự lựa chọn ưa thích trong nhiều hệ thống
mới vì nó cung cấp băng thơng rộng cần thiết để hỗ trợ cho các nhu cầu được
dự đoán trước v dung lng.
Với mục đích nh vậy, đề tài sẽ tìm hiểu các biện pháp nâng cao chất
lợng thông tin vệ tinh, trong đó tập trung đi sâu nghiên cứu về điền khiển
công suất cũng nh tốc độ đáp ứng trong điều kiện suy hao lớn. Trong băng
tần Ka từ 20 – 30 GHz, suy hao do m−a lµ rÊt lớn. Nó ảnh hởng trực tiếp đến
5

Lại Quang Hng - K10D1


Điều khiển tốc độ và công suất thích nghi trong thông tin vệ tinh băng Ka
chất lợng dịch vụ. Khi đưa ra giải pháp cho vấn đề nghẽn phổ, băng Ka cũng
bị suy hao do mưa sâu cỡ hàng chục dB. Do vậy, đề tài Điền khiển công suất
và tốc độ thích nghi trong thông tin vệ tinh băng Ka chính là đối tợng
nghiên cứu để nâng cao chất lợng đờng truyền trong điều kiện suy hao lớn.
Luận văn bao gồm những chơng sau:
Chơng 1: Tổng quan về thông tin vệ tinh
Chơng 2: Tính toán tuyến trong thông tin vệ tinh

Chơng 3: Điều khiển công suất và tốc độ thích nghi trong thông tin vệ tinh
băng Ka
Phụ lục: Giới thiệu chơng trình nguồn mô phỏng phơng pháp thích nghi
công suất và tốc độ trong băng Ka viết bằng Matlab 6.5.
Các vấn đề kỹ thuật liên quan đến đề tài là tơng đối rộng và là những
vấn đề khó nên luận văn chắc chắn sẽ còn nhiều sai sót. Do đó, tôi rất mong
nhận đợc ý kiến đóng góp, phê bình của các thầy cô giáo và bạn bè đồng
nghiệp để giúp tôi có thể hoàn thiện hơn nữa phần nghiên cứu của mình.
Trong thời gian thực hiện luận văn này, tôi đà nhận đợc nhiều sự hỗ trợ,
động viên và khuyến khích rất nhiều từ gia đình, các thầy cô và các đồng
nghiệp. Trớc hết, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới Thầy PGS.TS Nguyễn
Viết Kính, ngời đà tận tình chỉ bảo tôi cách định hớng và giải quyết các vấn
đề để tôi có thể hoàn thành bản luận văn này. Bên cạch đó tôi cũng xin cảm ơn
Gia đình tôi đà luôn khuyến khích, động viên và tạo mọi điều kiện cho tôi yên
tâm hoàn thành khoá học và luận văn này. Tôi xin cảm ơn Các Thầy, Cô trong
khoa Điện tử Viễn Thông đà trang bị kiến thức cho tôi trong suốt thời gian
học. Và tôi cũng xin gửi lời biết ơn đến Phòng Thông tin vệ tinh và ứng dụng
công nghệ vũ trụ, Cục Thông tin liên lạc, Bộ Công an nơi tôi công tác, đà tạo
điều kiện về vật chất, thời gian cho tôi đợc theo học khoá học này. Cuối cùng
tôi xin cảm ơn các bạn học, các đồng nghiệp đà giúp đỡ tôi trong quá trình học.

Hà Nội, ngày 15 tháng 9 năm 2006

6

Lại Quang Hng - K10D1


Điều khiển tốc độ và công suất thích nghi trong thông tin vệ tinh băng Ka
Chơng 1

Tổng quan về thông tin vệ tinh
1.1. Lịch sử phát triển của thông tin vƯ tinh. [1]
Trong chiÕn tranh thÕ giíi thø 2 cã sự phát triển vợt bậc của 2 công
nghệ khác nhau đó là viba và tên lửa, đó chính là nền tảng của thông tin vệ
tinh. Ngoài ra, ý tởng về một hệ thống thông tin toàn cầu sử dụng vệ tinh bay
xung quanh quả đất đà đợc nhà bác học Arthur C. Clarke giíi thiƯu trong
mét t¹p chÝ Anh “Wireless world (thế giới không giây) vào tháng 5 năm
1945.
Tháng 10 năm 1957, Liên xô đà phóng thành công vệ tinh nhân tạo đầu
tiên (vệ tinh Sputnik) trên thế giới mở ra mét kû nguyªn chinh phơc vị trơ cđa
con ng−êi, đồng thời cũng là lần đầu tiên thông tin giữa trái đất và vũ trụ đợc
thực hiện. Năm 1958 bản tin chúc mừng Giáng sinh của tổng thống Mỹ
Eisenhower lần đầu tiên đợc phát đi qua vệ tinh có tên là Score bay ở độ cao
1500 km. Những năm sau đó từ năm 1960 đến 1962 một loạt các vệ tinh khởi
đầu có tên Echo, Curier, Telstar và Relay đà đợc phóng lên ở quỹ đạo có độ
cao thấp (khoảng 1000 km đến 8000 km), do hạn chế bởi tên lửa phóng.
Năm 1963 một vệ tinh địa tĩnh đầu tiên có tên là Syncom, có độ cao bay
36.000 km đà trun h×nh trùc tiÕp thÕ vËn héi Olympic Tokyo tõ Nhật về Mỹ.
Năm 1965 vệ tinh Molniya của liên xô đợc phóng lên ở quỹ đạo elip nghiêng
65o so với mặt phẳng xích đạo.
Tháng 7 năm 1964 một tổ chức quốc tế về thông tin vệ tinh đà ra đời,
ban đầu có 11 nớc thành viên, gọi tắt là Intelsat (Internation
Telecommucations Satellite) [4]. Các nớc tham gia vào tổ chức này tăng lên
nhanh chóng, 30 năm sau tháng 8 năm 1994 số nớc thành viên tham gia tổ
chức Intelsat đà là 133, trong đó có Việt Nam.
Vệ tinh thơng mại đầu tiên của Intelsat đó tên là Earlybird đợc phóng
lên ở quỹ đạo địa tĩnh trên Đại tây dơng vào năm1965. Đó là thế hệ Intelsat
I. Do sự phát triển nhanh chóng các yêu cầu về dịch vụ thông tin qua vƯ tinh,

7

L¹i Quang H−ng - K10D1


Điều khiển tốc độ và công suất thích nghi trong thông tin vệ tinh băng Ka
Intelsat đà phóng hàng loạt các vệ tinh địa tĩnh tiếp theo trên ba vị trí Thái
bình dơng, ấn độ dơng và Đại tây dơng để phủ sóng toàn cầu. Đó là các
thế hệ vệ tinh Intelsat I, II, III, IV, IV-A, V, V-A, VI, VII, VII-A, VIII, VIIIA (tính đến tháng 1 năm 1996).
Việt Nam đà có trạm mặt đất Hoa Sen đầu tiên trong thập kỷ 70 tại Phủ
Lý - Nam Hà (cũ) thc hƯ thèng InterSputnic cđa Liªn bang Nga cị, sau giải
phóng Miền nam có thêm một trạm Hoa Sen ở thành phố Hồ Chí Minh. Các
trạm này chủ yếu thông tin thoại và truyền hình với các nớc XHCN cũ.
Trong thËp kû 80 n−íc ta tham gia tỉ chøc Intelsat và xây thêm các
trạm mặt đất mới làm việc với các vệ tinh của IntelSat. Thông tin vệ tinh đóng
một vai trò quan trọng trong mạng viễn thông Việt Nam trong đó khoảng
2050 kênh qua vệ tinh Intelsat và 30 kênh qua vệ tinh InterSputnic cho thông
tin quốc tế với khoảng 36 nớc trên thế giới cho các dịch vụ thoại, truyền
hình, phát thanh, truyền số liệu ...
Đài truyền hình Việt Nam đang thuê kênh của vệ tinh MEASAT và
THAICOM 3 để phát truyền giữa các đài trung ơng và đài địa phơng. Đài
tiếng nói Việt nam sử dụng vệ tinh PALAPA để phát thanh các chơng trình
quốc tế. Ngoài ra cục hàng không dân dụng, công ty dầu khí VietsoPetro đang
sử dụng vệ tinh cho nhu cầu thông tin của ngành mình.
Hệ thống VSAT FDMA/DAMA thuê vệ tinh của ASIASAT phục vụ
các vùng xa xôi hẻo lánh, hải đảo, các cá nhân, các tổ chức và các công ty có
nhu cầu thông tin trong nớc cũng nh quốc tế. Số trạm VSAT lên tới hàng
trăm trạm nằm rải rác khắp mọi miền đất nớc. Hệ thống VSAT TDM/TDMA
đà da vào khai thác chủ yếu phục vụ cho truyền số liệu. Thông tin vệ tinh nội
địa của Việt Nam tuy có mạng VSAT nhng mạng mặt đất còn rất ít về số
lợng trạm cũng nh cha phong phú về loại hình dịch vụ cung cấp. Tuy

nhiên tơng lai Việt nam sẽ có vệ tinh VINASAT riêng lúc đó mạng vệ tinh
nội địa sẽ có điều kiện phát triển mạnh với nhiều loại dịch vụ nh phủ sóng
phát thanh truyền hình toàn quốc; dịch vụ truyền hình trả tiền trớc MMDS,

8

Lại Quang H−ng - K10D1


Điều khiển tốc độ và công suất thích nghi trong thông tin vệ tinh băng Ka
CATV; dịch vụ truyền hình và phát thanh trực tiếp đến nhà riêng (DTM); dịch
vụ truyền hình độ nét cao và nhiều dịch vụ viễn thông khác.
1.2. Các dạng quỹ đạo vệ tinh [2]
1.2.1. Các nguyên lý về quỹ đạo
Quỹ đạo là đờng đi của vệ tinh trong thế cân bằng giữa 2 lực tác động
bao gồm lực hấp dẫn của trái đất và lực ly tâm của liên quan đến độ cong quỹ
đạo vệ tinh. Quỹ đạo của vệ tinh nằm trong một mặt phẳng và bay xung quanh
quả đất với các dạng quỹ đạo khác nhau, ở các độ cao khác nhau, nhng đều
phải tuân theo 3 định luật Kepler và định luật vạn vật hấp dẫn của Newton.
Định luật thứ nhất của Kepler: vệ tinh chuyển động vòng quanh quả
đất theo một quỹ đạo hình êlíp (hoặc quỹ đạo tròn khi bán trục lớn a bằng bán
trục bé b) với tâm của quả đất trùng với một trong hai tiêu điểm của hình êlíp
đó, nh chỉ ra trên hình 1.1.
2a
r

viễn điểm

2b
cận điểm

rn

rP

Hình 1.1: Quỹ đạo Elip
Trong đó:

a,b: bán kính 2 trục.
r: bán kính quỹ đạo.
Viễn điểm có bán kính quỹ đạo lớn nhất bằng rn.
Cận điểm có bán kính quỹ đạo nhỏ nhất bằng rP.

Định luật thứ hai của Kepler: Một vật chuyển động theo quỹ đạo êlíp
có vận tốc giảm khi bán kính quỹ đạo tăng lên và có vận tốc tăng lên khi bán
kính quỹ đạo giảm.
Một vật chuyển động theo quỹ đạo tròn sẽ có vận tốc không thay đổi
trong toàn quỹ đạo (nh chỉ ra trên hình 1.2).
9

Lại Quang H−ng - K10D1


Điều khiển tốc độ và công suất thích nghi trong thông tin vệ tinh băng Ka
Định luật thứ ba của Kepler: Bình phơng chu kỳ quỹ đạo thì tỷ lệ
với lập phơng của bán kính quỹ đạo, đợc biểu thị bëi c«ng thøc:
T = 2π r 3 / μ (s)

(1.1)
VËn tốc không đổi

Vận tốc nhỏ nhất

E

Vận tốc nhanh nhất
Vận tốc không đổi
Hình 1.2: Vận tốc của vệ tinh trên quỹ đạo
Trong đó : r là bán kính quỹ đạo vệ tinh (km)
μ lµ h»ng sè b»ng G.M = 398.600,5 km3/s2
G lµ h»ng sè hÊp dÉn b»ng 6,673.10-20 km3/kg.s2
M lµ khèi lợng quả đất (kg)
Định luật vạn vật hấp dẫn của Newton: Lực hấp dẫn và lực ly tâm
của một vật thể cân bằng nhau thì vật thể đó sẽ chuyển động tròn xung quanh
quả đất với vận tốc không đổi, nh chỉ ra trên hình 1.3
v

Fc = mv2/r

r
Fg = GMm/r2

Hình 1.3: Chuyển động của quỹ đạo tròn
Từ điều kiện GMm/r2 = mv2/r ta rót ra:
v = (μ/r)1/2 (km/s)
10

(1.2)
L¹i Quang H−ng - K10D1

Điều khiển tốc độ và công suất thích nghi trong thông tin vệ tinh băng Ka
Trong đó m là khối lợng của vật thể, v là vận tốc ly tâm
Dựa vào các định luật đà nêu trên, vệ tinh đợc phóng lên với các quỹ
đạo khác nhau.
1.2.2. Các dạng quỹ đạo của vệ tinh
Nếu phân loại theo hình dạng của quỹ đạo thì ta có thể phân làm 2 loại:
Quỹ đạo tròn và quỹ đạo Elip. Trong đó quỹ đạo Elip chỉ có một dạng quỹ đạo
Elip cao (HEO) mà điển hình là vệ tinh Molniya của Liên Xô (nên còn gọi là
quỹ đạo Molniya), độ nghiêng của mặt phẳng quỹ đạo so với măt phẳng xích
đạo là 65o, cận ®iĨm lµ 1000 km vµ viƠn ®iĨm lµ 39.400 km, chu kỳ quỹ đạo là
11h58.
Dạng quỹ đạo tròn có thể phân làm ba loại:
- Quỹ đạo thấp (LEO): là dạng quỹ đạo bay quanh trái đất với khoảng
cách từ 200 1000 km. Để phủ sóng toàn bộ mặt đất cần phải có từ 20 đến 60
vệ tinh. Các quỹ đạo này đợc ứng dụng cho các loại vệ tinh quan trắc, thông
tin di động..
- Quỹ đạo trung bình (MEO): Quỹ đạo này có độ cao từ 1.000 đến
10.000 km.
- Quỹ đạo cao (HEO) hay quỹ đạo đồng bộ khi vƯ tinh bay ë ®é cao
35.786 km, lóc ®ã chu kú bay cđa vƯ tinh b»ng chu kú tù quay của quả đất
bằng 23h5604. Đây là quỹ đạo địa tĩnh và bay đồng bộ với mặt đất nên ta
có thể coi vệ tinh đứng im so với mặt đất. Với loại quỹ đạo này chỉ cần 3 quả
vệ tinh là có thể phủ sóng toàn cầu. Vệ tinh ở quỹ đạo này gọi là vệ tinh địa
tĩnh và đợc ứng dụng trong thông tin vệ tinh.
Ngoài ra quỹ đạo tròn lại có thể chia ra:
Quỹ đạo cực tròn, mặt phẳng quỹ đạo vuông góc với mặt phẳng xích
đạo, nghĩa là mỗi vòng bay của vệ tinh sẽ đi qua hai cực quả đất
Quỹ đạo tròn nghiêng khi mặt phẳng quỹ đạo nghiêng một góc nào đó
so với mặt phẳng xích ®¹o

11

L¹i Quang H−ng - K10D1


Điều khiển tốc độ và công suất thích nghi trong thông tin vệ tinh băng Ka
Quỹ đạo xích đạo tròn, khi mặt phẳng quỹ đạo trùng với mặt phẳng
xích đạo. Trong quỹ đạo xích đạo tròn nếu chiều bay vệ tinh cùng chiều với
chiều quay quả đất và có chu kỳ bằng chu kỳ quay của quả đất gọi là quỹ đạo
địa tĩnh (GEO)
Quỹ đạo
cực tròn

Quỹ đạo
êlíp nghiêng

Quỹ đạo xích
đạo tròn

Hình 1.3: Ba dạng quỹ đạo cơ bản của vệ tinh
Có thể tóm tắt các dạng quỹ đạo của vệ tinh bằng sơ đồ dới đây.
Quỹ đạo
Elip

Các hệ thống
quỹ đạo êlíp
cao (HEO)

Vùng phủ sóng
từ vĩ độ trung

bình đến vĩ độ
cao với một vệ
tinh

Quỹ đạo tròn

Quỹ đạo
cực và nghiêng
Quỹ đạo thấp
(LEO)
Quỹ đạo trung bình
(MEO)

Quỹ đạo
Xích đạo
Quỹ đạo đồng
bộ và quỹ đạo
địa tĩnh (GEO)

Có thể phủ sóng toàn
cầu nhng cần phải có
nhiều vệ tinh

Có thể phủ
sóng toàn cầu
với ba vệ tinh

Từ các dạng quỹ đạo nêu trên thì vệ tinh địa tĩnh là vệ tinh sử dụng cho
thông tin là lý tởng nhất vì có thể coi nó đứng yên khi quan sát từ một vi trí
12

Lại Quang Hng - K10D1


Điều khiển tốc độ và công suất thích nghi trong thông tin vệ tinh băng Ka
cố định trên mặt đất. Nghĩa là thông tin sẽ đợc bảo đảm liên tục, ổn định
trong 24 giờ đối với các trạm nằm trong vùng phủ sóng của vệ tinh mà không
cần chuyển đôỉ sang một vệ tinh khác. Bởi vậy hầu hết các hệ thống thông tin
vệ tinh cố định đều sử dụng vệ tinh địa tĩnh.
1.3. Các băng tần làm việc của thông tin vệ tinh. [7]
Thông tin vệ tinh là hệ thống thông tin có phơng thức truyền dẫn vô
tuyến, bởi vậy việc lựa chọn và ấn định băng tần công tác cho các dịch vụ
thông tin vệ tinh là rất quan trọng. Nó phải thoả mÃn hai điều kiện cơ bản.
- Không gây can nhiễu lên các hệ thống thông tin vô tuyến khác cũng
nh các dịch thông tin vệ tinh trong mạng.
- Tổn hao truyền sóng nhỏ để giảm nhỏ kích thớc và giá thành của
thiết bị.
1.3.1. Lựa chọn băng tần cho thông tin vệ tinh
Có những vấn đề liên quan tới sự truyền lan sóng vô tuyến điện trong
thông tin vệ tinh, vì việc phát và thu sóng thực hiện giữa một trạm mặt đất và
vệ tinh ở rất xa trong vũ trụ. Vấn đề lớn nhất là sóng bị tiêu hao do sự lan toả
tất yếu vào không gian. Đặc trng cho tổn hao đó là hệ số tổn hao không gian
tự do đợc biểu thị bằng công thức:
Lotd = (4r/)2

(1.3)

Trong đó: r là khoảng cách từ anten trạm mặt đất đến anten vệ tinh.
là bớc sóng.
Để hạn chế sự lan toả sóng vào không gian trong thông tin vô tuyến

phải sử dụng anten bức xạ có hớng để hớng bức xạ sóng vô tuyến điện đến
anten thu cũng nh hớng anten thu vào anten phát. Đại lợng đó đợc gọi là
hệ số tính hớng của anten thờng đợc ký hiệu là D, nên tổn hao không gian
tự do sẽ giảm đi và bằng:
Ltd = (4r/)2 /D1.D2

(1.4)

Trong đó D1 là hệ số tính hớng của anten phát, D2 là của anten thu

13

Lại Quang Hng - K10D1


Điều khiển tốc độ và công suất thích nghi trong thông tin vệ tinh băng Ka
Ngoài tổn hao không gian tự do là tổn hao chủ yếu còn có suy hao do
khí quyển quả đất.
Khí quyển quả đất đợc chia làm ba tầng: lớp khí quyển dới cùng rải
từ mặt đất lên độ cao khoảng 11 km gọi là tầng đối lu. Các hiện tợng thời
tiết nh ma, bÃo, sơng mù... đều xẩy ra trong tầng đối lu. Tiếp đến là tầng
bình lu, có giới hạn trên khoảng 35 km, và trên cùng là tầng điện ly có độ
cao khoảng từ 50 km đến 400 km
Tầng điện ly là một lớp khí bị ion hoá mạnh nên mật độ chất khí chủ
yếu là các điện tử tự do và các ion. Nó có tính chất hấp thụ và phản xạ sóng vô
tuyến điện. Bằng việc khảo sát thực tế ngời ta thấy tầng điện ly chỉ phản xạ
đối với băng sóng ngắn trở xuống. Tần số càng cao ảnh hởng bởi tầng điện ly
càng ít, ở các tần số trong băng vi ba hầu nh không bị ảnh hởng bởi tầng
điện ly.
Trong tầng đối lu sóng vô tuyến điện bị hấp thụ bởi các phân tử khí

nh oxy, hơi nớc (H2O), CO2 v.v...cũng nh trong ma và sơng mù. Nhng
ở các tần số khoảng 6 GHz trở xuống hấp thụ không đáng kể, có thể bỏ qua.
Khoảng tần số đó đợc gọi là cửa sổ vô tuyến , nh chỉ ra trên hình 1.4
Nếu sử dụng băng tần nằm trong cửa sổ vô tuyến tức là khoảng từ
1GHz đến 10 GHz thì suy hao do tầng điện ly và tầng đối lu là không đáng
kể và suy hao truyền sóng gần nh bằng suy hao không gian tự do.
hấp thụ dB

1000

100

10

hấp thụ do
tầng điện ly
1
0,5

cửa sổ
vôtuyến

góc tà
15o

0,2

.02

.05

.1

.2

.5

1

2

5

10 20 50 100 200 GHz

H×nh 1.4: Sù phơ thc hÊp thơ khÝ qun vào tần số
14

Lại Quang Hng - K10D1


Điều khiển tốc độ và công suất thích nghi trong thông tin vệ tinh băng Ka
1.3.2. Quy định băng tần cho thông tin vệ tinh [7]
Nh đà thấy băng tần lý t−ëng nhÊt sư dơng cho th«ng tin vƯ tinh cũng
nh các hệ thống vi ba khác là băng tần nằm trong cửa sổ vô tuyến vì các
tần số nằm trong “cưa sỉ v« tun” cã suy hao trong khÝ quyển là nhỏ nhất,
trong điều kiện bình thờng có thể bỏ qua.
Tuy nhiên các tần số nằm trong cửa sổ vô tuyến đợc sử dụng nhiều
cho các hệ thống thông tin vi ba trên mặt đất, hơn nữa băng tần của thông tin
vệ tinh rất rộng nên ngoài các băng tần nằm trong cửa sổ vô tuyến đợc ấn

định cho thông tin vệ tinh thì phải sử dụng thêm các băng tần khác. Các băng
tần đó đợc quy định nh chỉ ra trên bảng 1.1
Băng tần

Khoảng tần số
ứng dụng

(GHz)

L

1,5 - 1,6

Dịch vụ thông tin di động (MSS)

S

2,0 - 2,7

Dịch vụ phát thanh, truyền hình (BSS)

C

3,7 - 7,25

Dịch vụ vệ tinh cố định (FSS)

X

7,25 - 8,4

Các vệ tinh nội địa

Ku

10,7 - 18

Dịch vụ vệ tinh cố định (FSS)

Ka

18 - 31

Dịch vụ vệ tinh cố định (FSS)

Q

44

Các vệ tinh nội địa

Bảng 1.1: Các băng tần ấn định cho thông tin vệ tinh
Dịch vụ cố định (FSS) là dịch vụ cho các trạm mặt đất có vị trí cố định.
Dịch vụ di động là dịch vụ sử dụng cho các con tàu biển, máy bay, ôtô và các
phơng tiện khác chuyển động trong khi truyền dẫn
ITU mà cụ thể CCIR đà phân chia và ấn định các băng tần nói chung
cho tất cả các hệ thống thông tin vô tuyến trên phạm vi toàn cầu, trong đó có
thông tin vệ tinh cũng nh ®iỊu khiĨn viƯc bè trÝ vÞ trÝ cđa vƯ tinh trên quỹ đạo
địa tĩnh.
15

Lại Quang Hng - K10D1


Điều khiển tốc độ và công suất thích nghi trong thông tin vệ tinh băng Ka
ITU đà phân chia thế giới làm ba khu vực:
Khu vực I: bao gồm Châu Âu, Châu Phi, Liên Xô cũ và các nớc Đông
Âu (V1).
Khu vực II: gồm các nớc Nam và Bắc Mỹ (V2).
Khu vực III: gồm Châu á và Châu Đại Dơng (V3).

Hình 1.5: Khu vực ITU
Tuy nhiên do có sự khác nhau giữa các khu vực đối với các dịch vụ
thông tin vệ tinh nên việc ấn định tần số cho ba khu vực này thờng có một
vài ngoại lệ
Việc phân định tần số cho các dịch vụ thông tin vệ tinh cố định đợc
chỉ ra trên Bảng 1.2 ( quy định trong dải tần từ 1 GHz đến 52 GHz)
Trong các băng tần sử dụng cho thông tin vệ tinh đáng chú ý nhất là băng C,
băng Ku và băng Ka là các băng tần hiện tại và tơng lai đợc sử dụng phổ
biến nhất vì:
Băng C (6/4 GHz): cho đờng lên gần 6 GHz và đờng xuống gần
4GHz. Băng tần này nằm ở khoảng giữa cửa sổ vô tuyến ít bị suy hao trong
khí quyển quả đất cũng nh trong các điều khiện khí tợng nh ma, sơng
mù... Nó đà đợc sử dụng cho nhiều hệ thống thông tin vi ba trên mặt đất
16

Lại Quang Hng - K10D1


Điều khiển tốc độ và công suất thích nghi trong thông tin vệ tinh băng Ka

cũng nh cho hệ thống thông tin vệ tinh của Intelsat và các hệ thống khác bao
gồm các hệ thống thông tin khu vực và nhiều hệ thống vệ tinh nội địa.
Khoảng tần số
( GHz )

Các dịch vụ vệ tinh cố định
đờng lên
V1 V2 V3

đờng xuống
V1 V2 V3

Dịch vụ giữa
các vệ tinh
chung cho 3
vùng

2,5 2,535
2,535 – 2,655
2,655 – 2,690
3,4 – 4,2
4,5 – 4,8
5,735 – 5,85
5,85 – 7,075
7,25 – 7,75
7,9 – 8,4
10,7 – 11,7
11,7- 12,3
12,3 – 12,5
12,5 – 12,7

12,7 – 12,75
12,75 – 13,25
14 – 14,5
14,5 – 14,8
17,3 – 17,7
17,7 – 18,1
18,1 – 21,2
22,55 – 23,55
27 – 27,5
27,5 – 31
32 – 33
37,5 – 40,5
42,5 - 43,5
50,4 – 51,4

Ghi chó: V1, V2, V3 lµ 3 khu vùc của ITU
Bảng 1.2: Phân định tần số cho các dịch vụ thông tin vệ tinh cố định.

Băng Ku( 14/12 và 14/11 GHz): băng này đợc sử dụng rộng rÃi sau
băng C cho viễn thông công cộng. Băng Ku sử dụng thích hợp cho thông tin vệ
tinh nội địa và thông tin giữa các công ty. Do tần số cao nên cho phép các
trạm mặt đất sử dụng anten kích thớc nhá

17

L¹i Quang H−ng - K10D1


Điều khiển tốc độ và công suất thích nghi trong thông tin vệ tinh băng Ka

Băng Ka (30/20 GHz): cha ®−ỵc sư dơng nhiỊu do suy hao lín trong
khÝ qun quả đất cũng nh trong các điều kiện thời tiết xấu nh ma, sơng
mù...Ưu điểm của băng tần này là cho phép sử dụng các trạm mặt đất nhỏ, ít
bị can nhiễu cũng nh gây can nhiễu cho các hệ thống vi ba khác. Nhng nó
có nhợc điểm là giá thành thiết bị tơng đối cao.
1.4. Các phơng pháp đa truy nhËp trong th«ng tin vƯ tinh. [6]

Th«ng tin vƯ tinh là hệ thống thông tin vô tuyến điểm đến đa điểm,
nghĩa là một vệ tinh có thể thông tin với nhiều trạm mặt đất. Kỹ thuật sử dụng
một vệ tinh chung cho nhiều trạm mặt đất gọi là đa truy nhập. Trong kỹ thuật
này sẽ làm cho các trạm không bị can nhiễu với nhau. Từ quan điểm ghép
sóng mang trong bộ phát đáp vệ tinh, đa truy nhập có thể phân chia thành ba
dạng nh sau:
- FDMA: Đa truy nhập nhập phân chia theo tần số
- TDMA: Đa truy nhập nhập phân chia theo thời gian
- CDMA: Đa truy nhập nhập phân chia theo mÃ
1.4.1. Đa truy nhập phân chia theo tần số (FDMA).

Mỗi trạm mặt đất đợc ấn định cho một khoảng băng tần nhất định
trong băng tần quy định chung cho hệ thống. Độ rộng băng tần tuỳ thuộc vào
dung lợng và các dịch vụ thông tin của mỗi trạm. Toàn bộ dung lợng của
một vệ tinh đợc phân chia cho các bộ phát đáp, mỗi bộ phát đáp thờng có
độ rộng 36MHz; 72 MHz và 110 MHz. Mỗi bộ phát đáp có thể đợc chia nhỏ
cho các khách hàng hoặc các trạm mặt đất khác nhau.
P

f1 fbv1

f2 fbv2 f3

fn

f

băng tần bộ phát đáp

f

f

Hình 1.6: Đa truy nhập phân chia theo tần số

18

Lại Quang Hng - K10D1


Điều khiển tốc độ và công suất thích nghi trong thông tin vệ tinh băng Ka

Mỗi trạm mặt đất chỉ đợc thu hoặc phát lu lợng thông tin của mình
trong băng tần đà quy định với cờng độ tín hiệu phải đợc cân bằng sao cho
không gây can nhiễu lên nhau. Các trạm có băng tần kề nhau thì giữa chúng
phải có một khoảng băng tần bảo vệ thích hợp để chúng không chồng lấn lên
nhau, nh chỉ ra trên hình 1.6.
Ưu điểm của FDMA là kỹ thuật đơn giản, độ tin cậy cao, giá thành hạ.
Giữa các trạm không cần sự đồng bộ. Tuy nhiên nó cũng có nhợc điểm:
- Thiếu tính mềm dẻo khi cần thay đổi dung lợng, cần phải thay đổi lại
kế hoạch phân bổ tần số có nghĩa là phải thay đổi tần số phát, tần số thu và
băng thông của bộ lọc của các trạm mặt đất.
- Khi số truy nhập tăng do xuất hiện các sản phẩm nhiễu điều chế nên

phải giảm công suất phát của vệ tinh, nên không tận dụng đợc hết hiệu suất
làm việc của bộ khuếch đại.
- Phải điều khiển công suất phát của các trạm mặt đất công suất sóng
mang tại đầu vào vệ tinh là nh nhau, để tránh hiệu ứng bắt (capture effect).
Việc điều khiển này phải thực hiện ở tại thời gian thực tế phù hợp với suy hao
do ma ở đờng lên.
Đây là kỹ tht truy nhËp cị nhÊt, mỈc dï vËy chóng vÉn đợc sử dụng
khá phổ biến dù cho nó có những nhợc điểm và nó sẽ tồn tại lâu dài do việc
đầu t trớc đây đồng thời nh đà biết FDMA không cần sự đồng bộ giữa các
trạm mặt đất.
1.4.2. Đa truy nhập phân chia theo thời gian (TDMA).

Phơng pháp này mỗi trạm mặt đất đợc ấn định cho một khe thời
gian nhất định và trạm mặt đất chỉ đợc thu hoặc phát lu lợng của trạm
mình trong khe thời gian quy định đó và đợc gọi là cụm(burst). Các
cụm của một số trạm mặt đất đợc sắp xếp lại trong một khoảng thời gian
dài hơn gọi là khung TDMA, nh chỉ ra ở hình 1.7.
Độ lâu của khe thời gian đợc ấn định cho mỗi trạm đợc xác định
trớc tỷ lệ với yêu cầu về lu lợng của trạm mặt đất đó. Mỗi trạm mặt đất
phát tín hiệu của nó trong khe thời gian đợc ấn định cho nó trong tất cả các

19

Lại Quang Hng - K10D1


Điều khiển tốc độ và công suất thích nghi trong thông tin vệ tinh băng Ka

khung TDMA. Nh vậy mỗi cụm đợc phát đi đúng bằng chu kỳ một khung
TDMA. Để các cụm trong khung TDMA không chồng lấn lên nhau thì giữa

các cụm kề nhau phải có một khoảng thời gian
Khung TDMA
f
Thời gian bảo vệ

A

B

C

A

D

t

cụm

Hình 1.7: Cấu trúc cụm và khung TDMA

Một mạng đa truy nhập phân chia theo thời gian có ba trạm A, B, C
đợc chỉ ra trên hình 1.8. Các trạm mặt đất phát không liên tục trong một thời
gian TB đà đợc ấn định và đợc gọi là cụm
B

Khi thu mỗi trạm thu tất cả các cụm trong khung TDMA, trạm thu sẽ
nhận dạng cụm cđa m×nh b»ng “tõ duy nhÊt” cã trong “cơm chn” do trạm
chuẩn phát đi.
Trạm mặt đất nhận thông tin ở dạng một luồng số cơ hai liên tục với tốc

độ Rb từ mạng mặt đất bên ngoài hoặc từ ngời sử dụng. Thông tin đợc lu
giữ ở bộ nhớ đệm trong khi chê thêi gian ph¸t “cơm”. Khi thêi gian này tới
cụm sẽ đợc phát đi trong khoảng thời gian TB. Lng sè víi tèc ®é Rb ®iỊu
B

chÕ sãng mang sÏ cã tèc ®é:
R = Rb(TF/TB) (bit/s)
B

(1.5)

Tèc ®é luång sè ®iỊu chÕ sãng mang sÏ cao khi kho¶ng thêi gian của
cụm ngắn và chu kỳ phát (TB / TF) của trạm thấp. Ví dụ Rb = 2 Mbit/s và
TF/TB = 10 th× R = 2.10 = 20 Mbit/s.
B

Chó ý r»ng R là tổng dung lợng của mạng, nghĩa là tổng các dung
lợng trạm ở bit/s. Nếu tất cả các trạm có dung lợng nh nhau thì chu kỳ
TF/TB biểu thị cho số trạm trong mạng.
B

Khi thu cụm, mỗi trạm sẽ thu tất cả các cụm trong khung. Trạm thu
nhận dạng khởi đầu của mỗi cụm trong khung bằng việc tách “tõ duy nhÊt”
20

L¹i Quang H−ng - K10D1


Điều khiển tốc độ và công suất thích nghi trong thông tin vệ tinh băng Ka

sau đó lấy ra lu lợng dành cho nó chứa trong cụm con của trờng lu lợng
có trong mỗi cụm. Lu lợng này nhận đợc không liên tục với tốc độ R bit/s.
Để khôi phục lại tốc độ ban đầu Rb ở dạng một luồng bít liên tục, thông tin
đợc lu lại trong bộ nhớ đệm đối với một chu kỳ khung và nó đợc đọc ra ở
tốc độ Rb trong thời gian khung
P

F

băng thông của bộ lặp

f

cùng tần số F

TF

TF

TB

phía phát

phía thu

Các trạm A, B, C

Hình 1.8: Hoạt động của một mạng theo nguyên lý TDMA

Đa truy nhập phân chia theo thời gian sử dụng hiệu quả hơn đối với độ

rộng băng tần và tận dụng đợc công suất của bộ khuếch đại công suất cao do
mỗi khung TDMA (hay một bộ phát đáp trên vệ tinh) chỉ có một sóng mang
nên không có nhiễu điều chế khi tầng khuếch đại công suất làm việc tại điểm
bÃo hoà hay lân cận điểm bÃo hoà và sẽ cho ra công suất cực đại.
Hệ thống TDMA có tính mềm dẻo trong việc thay đổi lu lợng giữa
các trạm chỉ cần thay đổi độ rộng cụm của mỗi trạm mặt đất.
Nhng TDMA yêu cầu về công nghệ trạm mặt đất phức tạp hơn FDMA,
bởi vậy giá thành sẽ đắt hơn vì phải có sự đồng bộ chính xác giữa các trạm và
với vệ tinh.

21

Lại Quang Hng - K10D1


Điều khiển tốc độ và công suất thích nghi trong thông tin vệ tinh băng Ka

Do vị trí vệ tinh luôn luôn thay đổi nên độ trễ của các trạm mặt đất là
khác nhau, làm cho việc đồng bộ trong mạng gặp nhiều khó khăn và phức tạp
hơn nhiều so với các hệ thống vi ba trên mặt đất.
1.4.3. Đa truy nhập phân chia theo mà (CDMA):

Trong CDMA mỗi trạm phát sử dụng một mà giả ngẫu nhiên duy nhất
để trải phổ tín hiệu phát. Phía thu mỗi trạm mặt đất thu trong mạng phải có
mà tạp âm giả ngẫu nhiên (PN) giống hệt nhau để khôi phục lại và chọn ra
thông tin. Những mạng khác có thể làm việc đồng thời trong cùng phổ tần
nhng với mà khác nhau thì sẽ không gây can nhiễu.
Phơng pháp cơ bản của việc phát thông tin trải phổ đòi hỏi phải gửi đi
một mà tạp âm giả ngẫu nhiên (PN) ở tốc độ khoảng Mbit/s. Mà này đợc gọi
là chíp. MÃ PN đợc điều chế bởi luồng số liệu thông tin. Tỷ số giữa tốc độ

của chíp Rchip và tốc độ luồng số thông tin Rdata đợc gọi là độ lợi xử lý. Hệ
số khuếch đại xử lý điển hình thờng bằng 100 : 1 ®Õn 1000 : 1 (20 dB ®Õn 30
dB). Nếu tốc độ số liệu là 10 kbit/s và hệ số khuếch đà xử lý 23 dB (200/1) thì
tốc độ chíplà 2 Mbit/s. Nếu yêu cầu Eb/No là 4 dB , víi Rchip/Rdata = 23 dB sÏ
cho phÐp C/N đến -19 dB.
CDMA đổi lại việc tăng độ rộng băng để làm giảm công suất xuống
thấp hơn nhiều. Công suất đòi hỏi thấp đến mức việc phát hiện một tín hiệu
CDMA là rất khó khăn. CDMA nhiều kênh có thể cùng tồn tại, nếu tất cả là
mà trực giao. Kiểu đa truy nhập này phù hợp với các thiết bị thông tin vệ tinh
cầm và xách tay có đồ thị tính hớng anten rộng.
Đa truy nhập phân chia theo mà có các u điểm:
- Đơn giản vì không yêu cầu đồng bộ giữa các trạm.
- Bảo mật, ít can nhiễu, có khả năng làm việc với C/N rất thấp.
- Sử dụng ít tần số, giá thành các trạm mặt đất thÊp .
1.5. CÊu tróc cđa 1 hƯ thèng th«ng tin vƯ tinh.

Mét hƯ thèng th«ng tin vƯ tinh bao gåm phần không gian và phần mặt
đất nh trong hình 1.9.

22

Lại Quang H−ng - K10D1


Điều khiển tốc độ và công suất thích nghi trong thông tin vệ tinh băng Ka
1.5.1. Phần không gian [1]

Phần không gian bao gồm quả vệ tinh và tất cả các trung tâm mặt đất để
điều khiển và giám sát vệ tinh. Trung tâm điều khiển và giám sát vệ tinh bao
gồm các trạm bám (tracking station) trạm đo xa (telemetry station), trạm điều

khiển (control station) (TT&C) cùng với trung tâm điều khiển vệ tinh mà tại
đó tất cả các thao tác liên quan đến công việc duy trì vị trí của vệ tinh (station
keep) và kiểm tra các chức năng quan trọng của vệ tinh đợc thực hiện.

Đờng lên

Đờng xuống

Trạm điều khiển (TT&C)
Phần không gian

Trạm phát

Phần mặt đất

Trạm thu

Hình 1.9. Các thành phần của một hệ thống thông tin vệ tinh

Muốn thiết lập một đờng thông tin vệ tinh, trớc hết phải phóng một
vệ tinh lên quỹ đạo và có khả năng thu phát sóng vô tuyến điện. Vệ tinh có thể
là vệ tinh thụ động, chỉ phản xạ sóng vô tuyến một cách thụ động mà không
khuếch đại và biến đổi tần số. Hầu hết các vệ tinh thông tin là vệ tinh tích cực.
Vệ tinh sẽ thu tín hiệu từ một trạm mặt đất, (SES: Satellite Earth Station) biến
đổi, khuếch đại và phát lại đến một hoặc nhiều trạm mặt đất khác. Hình 1.9
chỉ ra một đờng thông tin qua vệ tinh giữa hai trạm mặt đất.
Tuyến thông tin thiết lập từ một trạm mặt đất đến máy thu của vệ tinh
đợc gọi là đờng lên (uplink) và tuyến thông tin từ vệ tinh trở về trạm mặt
23

Lại Quang Hng - K10D1