Tài liệu Chương 6: Tính toán tuyến thông tin vệ tinh doc

86
CHặNG 6

TấNH TOAẽN TUYN THNG TIN V TINH

6.1 TấNH TOAẽN TUYN THNG TIN V TINH
6.1.1. Caùc thọng sọỳ cỏửn cho tờnh toaùn
Cỏỳu hỗnh traỷm mỷt õỏỳt cỏửn choỹn chuớ yóỳu laỡ caùc tham sọỳ:
Loaỷi anten (õổồỡng kờnh, hióỷu suỏỳt, hóỷ sọỳ phỏứm chỏỳt, nhióỷt õọỹ taỷp ỏm).
Cọng suỏỳt maùy phaùt.
Vióỷc tờnh toaùn seợ dổỷa trón mọỹt sọỳ giaớ thióỳt cho trổồùc nhổ:
Chỏỳt lổồỹng tờn hióỷu yóu cỏửu.
Caùc tham sọỳ suy hao.
Hóỷ sọỳ dổỷ trổợ.
Caùc tham sọỳ sổớ duỷng trong tờnh toaùn thióỳt kóỳ coù thóứ phỏn chia theo thaỡnh
phỏửn hóỷ thọỳng lión quan nhổ:
6.1.1.1. Traỷm mỷt õỏỳt
+ Vở trờ õởa lyù cuớa traỷm, tờnh toaùn caùc tham sọỳ nhổ suy hao do mổa, goùc nhỗn
vóỷ tinh, cổỷ ly thọng tin, suy hao õổồỡng truyóửn.
+ Mổù
c cọng suỏỳt phaùt xaỷ õúng hổồùng tổồng õổồng (EIRP_Equivalent
Isotropic Radiated Power), cọng suỏỳt phaùt xaỷ, hóỷ sọỳ phỏứm chỏỳt (G
e
/T
e
) cuớa traỷm.
+ Nhióỷt õọỹ taỷp ỏm hóỷ thọỳng: lión quan tồùi õọỹ nhaỷy vaỡ hóỷ sọỳ phỏứm chỏỳt.
+ Aớnh hổồớng cuớa taỷp ỏm õióửu chóỳ bón trong tồùi tyớ sọỳ tờn hióỷu trón taỷp ỏm.
+ Caùc õỷc õióứm cuớa thióỳt bở (suy hao fiõồ, suy hao phỏn cổỷc anten, õỷc tờnh
bọỹ loỹc ) õóứ bióỳt hóỷ sọỳ dổỷ trổợ kóỳt nọỳi.

6.1.1.2. Vóỷ tinh
+ Vở trờ cuớa vóỷ tinh trón quyợ õaỷo.
+ Mổùc EIRP cuớa vóỷ tinh, hóỷ sọỳ phỏứm chỏỳt cuớa vóỷ tinh.
+ Bng thọng maùy phaùt õaùp, daỷng phỏn cổỷc, daới tỏửn laỡm vióỷc.
+ Mỏỷt õọỹ thọng lổồỹng baợo hoaỡ.
+ Mổùc luỡi cọng suỏỳt õỏửu vaỡo (IBO), õỏửu ra (OBO).
6.1.2. Tờnh toaùn cổỷ ly thọng tin, goùc ngỏứng vaỡ goùc phổồng vở cuớa anten traỷm
mỷt õỏỳ
t
6.1.2.1. Cổỷ ly thọng tin
Trong õoù :
0

laỡ goùc ồớ tỏm (õọỹ).
d laỡ khoaớng caùch tổỡ traỷm mỷt õỏỳt õóỳn vóỷ tinh (km).
R
e
laỡ baùn kờnh Traùi õỏỳt, R
e
= 6378 km.
r laỡ baùn kờnh quyợ õaỷo vóỷ tinh õởa tộnh, r = 35.788km.

87

Goùc ồớ tỏm
0

õổồỹc tờnh theo cọng thổùc:
e0
Lcoscoscos =
Vồùi

laỡ vộ õọỹ cuớa traỷm mỷt õỏỳt (õọỹ).

e
L laỡ hióỷu kinh õọỹ õọng cuớa vóỷ tinh vồùi traỷm mỷt õỏỳt,
e
L = L
s
- L
e
.
Khoaớng caùch tổỡ traỷm mỷt õỏỳt õóỳn vóỷ tinh tờnh theo cọng thổùc:

)cos2(
0
22

ee
rRRrd += (km) (6.1)
6.1.2.2. Tờnh toaùn goùc ngỏứng vaỡ goùc phổồng vở
Goùc phổồng vở laỡ goùc taỷo bồới õổồỡng kinh tuyóỳn õi qua traỷm mỷt õỏỳt vồùi

õổồỡng thúng nọỳi õióứm õỷt traỷm mỷt õỏỳt vồùi õióứm chióỳu thúng õổùng vở trờ vóỷ tinh lón
mỷt õỏỳt theo chióửu kim õọửng họử nhổ sau:
Goùc phổồng vở A õổồỹc tờnh theo cọng thổùc:

)sin(



=
e
Ltg
tgA
(6.2)
Nóỳu mỏựu sọỳ laỡ sọỳ ỏm thỗ A tờnh theo phổồng Nam vaỡ mang dỏỳu ỏm vaỡ goùc
phổồng vở õuùng bũng 180 + (-A).
Goùc ngỏứng E tờnh theo cọng thổùc:

0
0
sin
cos
tan


r
R
E
e

=

(6.3)
6.1.3. Tờnh toaùn kóỳt nọỳi õổồỡng lón (UPLINK)
6.1.3.1. Hóỷ sọỳ khuóỳch õaỷi anten phaùt traỷm mỷt õỏỳt G
Te

ọỹ lồỹi anten laỡ thọng sọỳ rỏỳt quan troỹng trong traỷm mỷt õỏỳt, anten õỷt ồớ ngoợ
vaỡo õóứ khuóỳch õaỷi tờn hióỷu rỏỳt nhoớ tổỡ picowatt õóỳn nanowatt. ọỹ khuóỳch õaỷi lồùn seợ
laỡm tng tyớ sọỳ C/N, noù lión quan õóỳn chaớo anten vaỡ bng tỏửn cọng taùc:

2
log10






=
c
Df
G
U
Te


, hoỷc:

[
]
dBcDfG

UTe
)lg(20)lg(20)lg(10

+
=


(6.4)
vồùi : D : ổồỡng kờnh cuớa anten phaùt.

U

: bổồùc soùng tờn hióỷu phaùt lón.
Traỷm mỷt õỏỳ
t
Vóỷ tinh
r
d
Tỏm traùi õỏỳ
t
R
e

E
0

Hỗnh 6.1. Caùc tham sọỳ cuớa õ
ổ
ồỡng truyóửn traỷm mỷt õỏỳt - vóỷ tinh.

88

U
f - táưn säú tên hiãûu phạt lãn.

η
- hiãûu sút ca anten,
η
thỉåìng khong tỉì 50 - 70% .
c - váûn täúc ạnh sạng, c = 3.10
8
m/s.
6.1.3.2. Cäng sút bỉïc xả hiãûu dủng ca trảm màût âáút
e
EIRP (e - âãø phán biãût ca
trảm màût âáút "earth station", s - l ca vãû tinh "satellite")
Cäng sút bỉïc xả hiãûu dủng EIRP (Equivalent Isotropic Radiated Power) cn
gi l cäng sút phạt xả âàóng hỉåïng tỉång âỉång, nọ biãøu thë cäng sút ca chm
sọng chênh phạt tỉì trảm màût âáút âãún vãû tinh. Âỉåüc tênh bàòng têch ca cäng sút mạy
phạt âỉa tåïi anten trảm màût âáút P
Te
våïi hãû säú tàng êch ca anten phạt G
Te


TeTee
GPEIRP = (W) hồûc âäøi ra âån vë dB:

TeTee
GPEIRP

+
=
)lg(10 [dB] (6.5)
EIRP thäng thỉåìng ca trảm màût âáút cọ giạ trë tỉì 0 (dBW) âãún 90 (dBW),
cn ca vãû tinh tỉì 20 (dBW) âãún 60 (dBW).
6.1.3.3. Suy hao tuún lãn
Täøng suy hao tuún lãn:
mupuauU
LLLL
+
+
=
(dB) (6.6)
trong âọ :
pu
L - suy hao tuún phạt trong khäng gian tỉû do.

au
L - suy hao do hãû thäúng fiâå v âáưu vo mạy thu.

mu
L - hãû säú dỉû trỉỵ suy hao do: thåìi tiãút (mỉa tuún lãn), lãûch bụp
sọng phạt so våïi vãû tinh, lãûch phán cỉûc anten
6.1.3.4. Máût âäü thäng lỉåüng ca sọng mang trãn vãû tinh
Máût âäü thäng lỉåüng sọng mang trãn vãû tinh chênh l cäng sút phạt xả âàóng
hỉåïng tỉång âỉång trãn mäüt âån vë diãûn têch m vãû tinh nháûn âỉåüc:

2
4 d
EIRP

e
π
φ
= hồûc tênh theo dB:

)4lg(10lg20
π
φ
−
−= dEIRP
e
(dBW/m
2
)
vç cọ suy hao do lãûch hỉåïng v tênh c dỉû trỉỵ suy hao mỉa nãn trãn thỉûc tãú
máût âäü thäng lỉåüng sọng mang trãn vãû tinh tênh nhỉ sau:

mue
LdEIRP
−
−
−= )4lg(10lg20
π
φ
(dBW/m
2
) (6.7)
6.1.3.5. Nhiãût tảp ám hãû thäúng trảm màût âáút
Nhiãût tảp ám hãû thäúng trảm màût âáút phủ thüc vo tảp ám anten, tảp ám âáưu
vo mạy thu v hãû säú suy hao hãû thäúng fiâå:

R
FF
AS
e
T
L
T
L
TT
T +
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
−+
+
=
1
1
0
(
0
K) (6.8)
6.1.3.6. Cäng sút sọng mang thu åí vãû tinh
Cäng sút sọng mang thu l mäüt úu täú quan trng trong viãûc xạc âënh cháút

lỉåüng ca mäüt tuún thäng tin vãû tinh, cäng sút sọng mang phủ thüc vo thiãút bë

89

nhổ cọng suỏỳt maùy phaùt, hóỷ sọỳ tng ờch cuớa anten thu vóỷ tinh Cọng suỏỳt soùng
mang nhỏỷn õổồỹc taỷi õỏửu vaỡo maùy thu vóỷ tinh õổồỹc xaùc õởnh theo cọng thổùc :

RSUeRS
GLEIRPC
+

=
(dB) (6.9)
vồùi : G
RS
- hóỷ sọỳ khuóỳch õaỷi anten thu cuớa vóỷ tinh.
6.1.3.7. Cọng suỏỳt taỷp ỏm maùy thu vóỷ tinh

BkTN
ss
=
hay tờnh theo dB :

)lg(10)lg(10)lg(10 BTkN
ss
+
+
= (dB) (6.10)
vồùi : k - hũng sọỳ Boltzman, k=1,38.10
-23

(W/Hz
0
K)
T
S
- nhióỷt õọỹ taỷp ỏm maùy thu vóỷ tinh, T
S
= 290
0
K.
B - bng thọng cỏỳp cho soùng mang.
6.1.3.8. Tyớ sọỳ soùng mang trón taỷp ỏm tuyóỳn lón
Trong caùc tuyóỳn thọng tin vóỷ tinh, chỏỳt lổồỹng cuớa tuyóỳn õổồỹc õaùnh giaù bũng
tyớ sọỳ cọng suỏỳt soùng mang trón cọng suỏỳt taỷp ỏm (C/N), hay cọng suỏỳt soùng mang
trón nhióỷt taỷp ỏm tổồng õổồng (C/T). Taỷp ỏm vaỡ can nhióựu chuớ yóỳu phuỷ thuọỹc vaỡo
mọi trổồỡng bón ngoaỡi nhổ mọi trổồỡng truyóửn soùng, caùc nguọửn phaùt sinh taỷp ỏm vaỡ
can nhióựu cuớa caùc hóỷ thọỳng viba lỏn cỏỷn.

()
SRSUeSRS
U
NGLEIRPNCNC

+

=

=/ (dB) (6.11)
(C/N)
U

laỡ tyớ sọỳ soùng mang trón taỷp ỏm taỷi õỏửu vaỡo bọỹ giaới õióửu chóỳ maùy thu
vóỷ tinh.
6.1.4. Tờnh toaùn kóỳt nọỳi õổồỡng xuọỳng (DOWNLINK)
6.1.4.1. Hóỷ sọỳ khuóỳch õaỷi anten thu traỷm mỷt õỏỳt
Hóỷ sọỳ khuóỳch õaỷi anten thu traỷm mỷt õỏỳt coù cọng thổùc tờnh tổồng tổỷ nhổ
cọng thổùc hóỷ sọỳ khuóỳch õaỷi anten phaùt traỷm mỷt õỏỳt :

[
]
dBcDfG
D
)lg(20)lg(20)lg(10
Re

+
=


(6.12)
6.1.4.2. Suy hao õổồỡng xuọỳng
Suy hao õổồỡng xuọỳng chố tờnh suy hao trong khọng gian tổỷ do:

)lg(20)4lg(20 cdfL
DD

=

(dB) (6.13)
6.1.4.3. Hóỷ sọỳ phỏứm chỏỳt traỷm mỷt õỏỳt
Hóỷ sọỳ phỏứm chỏỳt cuớa traỷm mỷt õỏỳt chờnh laỡ giaù trở tyớ sọỳ hóỷ sọỳ tng ờch cuớa

anten thu trón nhióỷt õọỹ taỷp ỏm cuớa hóỷ thọỳng õỷc trổng cho õọỹ nhaỷy cuớa maùy thu.

)lg(10
Re eF
e
e
TLG
T
G
=
(dB/
0
K) (6.14)
6.1.4.4. Tyớ sọỳ soùng mang trón taỷp ỏm tuyóỳn xuọỳng
Tyớ sọỳ C/N õổồỹc tờnh tổồng ổùng vồùi tỏm chuỡm soùng chờnh, õọỳi vồùi truyóửn hỗnh
qua vóỷ tinh thỗ tyớ sọỳ C/N duỡng õóứ õaùnh giaù chỏỳt lổồỹng hỗnh aớnh vaỡ ỏm thanh.

()
)lg(10/ BkTLEIRPNC
eDS
D


= (dB) (6.15)