- luận văn thạc sĩ khoa học Nghiên cứu ảnh h−ởng của nhiễu Từ hệ thống vệ tinh tới hệ thống 3G ngành : điện tử viễn thông m∙ số Nguyễn văn Huy Giáo viên h−ớng dẫn khoa học : ts trần văn cúc Hà Nội 2008 LỜI CẢM ƠN Để thực hiện luận văn này, tụi đó nhận được sự hướng dẫn, giỳp đỡ tận tõm của cỏc thầy cụ và đồng nghiệp Trước hết tụi xin chõn thành cảm ơn TS Trần Văn Cỳc đó hướng dẫn tận tỡnh cho tụi trong quỏ trỡnh thực hiện đề tài này. - MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN DANH MỤC CÁC HèNH VẼ DANH MỤC CÁC BẢNG CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ THễNG TIN VỆ TINH GIỚI THIỆU LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA THễNG TIN VỆ TINH PHÂN BỐ TẦN SỐ CHO CÁC HỆ THỐNG TTVT CÁC HỆ THỐNG THễNG TIN DI ĐỘNG VỆ TINH Dịch vụ di động của hệ thống GSO. - 9 1.4.1.1 Dịch vụ cho Bắc Mỹ. - Dịch Vụ cho Chõu Âu Bằng hệ thống Archimedes. - Dịch vụ di động vệ tinh quỹ đạo khụng phải địa tĩnh (NGSO. - 13 1.4.2.1 Dịch vụ vệ tinh di động LEO nhỏ. - KẾT LUẬN CHƯƠNG CHƯƠNG 2: ẢNH HƯỞNG CỦA NHIỄU TỚI HỆ THỐNG 3G NHIỄU TRONG HỆ THỐNG CDMA Khỏi niệm về nhiễu. - 22 2.1.2.4 Mật độ phổ cụng suất Điều khiển cụng suất trong hệ thống CDMA. - 25 2.1.3 Nhiễu trong hệ thống CDMA Với nhiễu tạp õm Gausse trắng cộng (AWGN), No. - 29 2.2.2 Phương phỏp tớnh suy giảm vựng phủ súng của hệ thống 3G do nhiễu. - 36 2.3 KẾT LUẬN CHƯƠNG CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN MỨC NHIỄU PHƯƠNG PHÁP TÍNH MỨC NHIỄU TỪ HỆ THỐNG VỆ TINH VÀO TRẠM GỐC 3G Thuật toỏn Hệ số phõn cỏch phõn cực. - 45 3.2 XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ TỨC THỜI CỦA MỘT VỆ TINH PHI ĐỊA TĨNH TRONG KHễNG GIAN Ba định luật Kepler. - 46 3.2.2 Cỏc tham số quỹ đạo vệ tinh. - 49 3.2.3 Xỏc định vị trớ của vệ tinh trong khụng gian Xỏc định toạ độ vệ tinh Xỏc định ly giỏc của nỳt lờn u(t) theo thời gian. - 60 3.3 KẾT LUẬN CHƯƠNG CHƯƠNG IV: XÁC ĐỊNH ẢNH HƯỞNG CỦA NHIỄU VỚI ĐIỀU KIỆN Ở VIỆT NAM GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG N-SAT-HEO CỦA NHẬT BẢN . - Cấu hỡnh hệ thống. - 63 4.1.2 Cỏc tham số hệ thống Băng Tần. - 65 4.1.2.4 Hệ số cắt Tham số quỹ đạo Angten vệ tinh. - 66 4.2 SƠ LƯỢC VỀ CẤU TRÚC HỆ THỐNG DI ĐỘNG THẾ HỆ THỨ 3 (3G Cỏc dịch vụ cơ bản của 3G. - 72 4.3 XÁC ĐỊNH ẢNH HƯỞNG CỦA NHIỄU VỚI ĐIỀU KIỆN Ở VIỆT NAM Cỏc tham số sử dụng. - 73 4.3.1.1 Tham số về vệ tinh. - 74 4.3.1.2 Hệ thống 3G. - 75 4.3.1.3 Phần chương trỡnh KẾT LUẬN CHƯƠNG CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG NGHIấN CỨU KẾT QUẢ CHO CÁC TRẠM BTS CỤ THỂ KẾT LUẬN CHUNG TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC 1: MÃ CHƯƠNG TRèNH VB TểM TẮT LUẬN VĂN DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT BER Bit Error Rate Tỷ số lỗi bit BR Bureau Radiocommunication Văn phũng thụng tin vụ tuyến của ITU BSS Broadcasting Satellite Service Nghiệp vụ quảng bỏ qua vệ tinh CATV Cable Television Truyền hỡnh cỏp CS Constitution Hiến Chương của ITU CV Convertion Cụng ước của ITU DTH Direct to home Dịch vụ truyền hỡnh vệ tinh thu trực tiếp tại hộ gia đỡnh EIRP Equivelent Isotropic Radiation Power Cụng suất bức xạ đẳng hướng tương đương FS Fixed Service Nghiệp vụ cố định FSS Fixed Satellite Service Nghiệp vụ cố định qua vệ tinh HEO High Earth Orbit Quỹ đạo tầm cao HPA High Power Amplifier Bộ khuếch đại cụng suất cao ISS Inter-Satellite Service Nghệp vụ liờn vệ tinh ITU International Telecommunication Union Liờn minh viễn thụng quốc tế LEO Low Earth Orbit Quỹ đạo tầm thấp LHCP Left Hand Circular Polazization Phõn cực trũn trỏi LNA Low Noise Amplifier Bộ khuếch đại tạp õm thấp LNB Low Noise Block Khối tạp õm thấp LNC Low Noise Converter Bộ chuyển đổi tạp õm thấp MR Master Register Bảng tần số chủ MEO Medium Earth Orbit Quỹ đạo tầm trung MS Mobile Service Nghiệp vụ di động MSS Mobile Satellite Service Nghiệp vụ di động qua vệ tinh OBP On-Board Processing Xử l ớ trờn trạm PFD Power Flux Density Mật độ thụng lượng cụng suất PP Plenipotentiary Hội nghị toàn quyền của ITU RHCP Right Hand Circular Polarization Phõn cực trũn phải RoP Rules of Procedues Quy định về cỏc thủ tục thực hiện RR Radio Regulation Thể Lệ vụ tuyến điện RRB Radio Regulation Board Uỷ ban thể lệ vụ tuyến điện RS Reed Salomon Mó Reed salomon TVRO Television Receive Only Trạm mặt đất chỉ thu tớn hiệu vệ tinh UPC Up-link Power Control Điều khiển cụng suất phỏt lờn VSAT Very Small Aperture Terminal Trạm cú gúc mở nhỏ WRC World Radiocommunication Conferece Hội nghị thụng tin vụ tuyến thế giới DANH MỤC CÁC HèNH VẼ Hỡnh 1.1: Vệ tinh hai băng tần AMSC. - 11 Hỡnh 1.2: a) Cỏc quỹ đạo vệ tinh Molnya. - b) Cấu hỡnh hệ thống thụng tin di động vệ tinh ASMC và Archimedes. - 12 Hỡnh 1.3: Cấu trỳc chung của một hệ thống thụng tin LEO/MEO. - 13 Hỡnh 1.4: Cấu trỳc vệ tinh Globalstar. - 23 Hỡnh 2.2: Phổ cụng suất trong hệ thống DSSS-BPSK. - 47 Hỡnh 3.2: Định luật Kepler thứ Hỡnh 3.3: Cỏc tham số quỹ đạo: độ cao viễn điểm ha, cận điểm hp, gúc nghiờng i và đường nối cỏc điểm cực Hỡnh 3.4: Quỹ đạo thuận và quỹ đạo ngược hướng Hỡnh 3.5: Tam giỏc cầu ABC Hỡnh 3.6: Xỏc định toạ độ vệ tinh. - 54 Hỡnh 4.1: Hệ thống Vệ tinh N-SAT-HEO. - 6 Bảng 2.1: Cỏc tham số đường lờn của hệ thống 3G. - 33 Bảng 2.2: Số lượng người sử dụng gõy ra hệ số tăng tạp õm. - 38 Bảng 4.1: Cỏc tham số của vệ tinh. - 74 Bảng 4.2: Tham số hệ thống 3G. - 76 Bảng 5.1: Hệ số suy giảm vựng phủ súng với cỏc mức pfd khỏc nhau CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ THễNG TIN VỆ TINH 1.1 GIỚI THIỆU Thụng tin vệ tinh đó trở thành một phần khụng thể thiếu của mạng viễn thụng toàn cầu. - Một điều dễ dàng cú thể nhỡn thấy được sự phổ biến của thụng tin vệ tinh là ngày càng nhiều gia đỡnh lắp đặt chảo anten parabol để thu tớn hiệu truyền hỡnh trực tiếp từ vệ tinh. - Ngoài ra, một lượng lớn lưu lượng thoại và dữ liệu cũng được truyền tải qua thụng tin vệ tinh.Trong nhiều trường hợp, thụng tin vệ tinh là giải phỏp hiệu quả duy nhất: vớ dụ như việc ỏp dụng hệ thống VSAT IP để triền khai mạng điện thoại đến hầu hết cỏc xó vựng sõu vựng xa tại nước ta. - việc sử dụng thụng tin vệ tinh làm hệ thống dự phũng cho hệ thống cỏp quang biển khi cú sự cố. - Xu hướng phỏt triển của thụng tin vệ tinh và ngay những đặc tớnh riờng biệt của nú mà những phương tiện truyền thụng khỏc khụng cú: vựng phục vụ rộng lớn, khả năng đa truy nhập và tớnh linh hoạt trong việc thiết lập đường truyền. - Thụng tin vệ sinh cú thể cung cấp dịch vụ trờn một vựng rộng lớn trờn bề mặt trỏi đất, kết nối cựng lỳc nhiều khỏch hàng, cụm dõn cư ở những vựng địa lý khỏc nhau khụng kể đú là vựng nỳi cao, rừng sõu hay hải đảo, điều mà khụng thể thực hiện được bởi cỏc phương tiện truyền thụng khỏc.Khả năng đa truy cập thể hiện trong việc quảng bỏ và phõn tỏn cỏc file dữ liệu từ một điểm tới nhiều điểm trờn thế giới tại cựng một điểm. - Khả năng triển khai nhanh và linh hoạt trong việc thiết lập đường truyền bằng việc lắp đặt một trạm mặt đất thu phỏt.Ngoài ra, khỏch hàng cú thể tự do di chuyển trạm thu phỏt trong vựng dịch vụ của vệ tinh mà khỏch hàng đó đăng ký khai thỏc sử dụng mà khụng phải mất thờm chi phớ…. - 21.2 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA THễNG TIN VỆ TINH Lịch sử đó thay đổi vào ngày 4/10/1957 khi Liờn xụ phúng thành cụng vệ tinh Sputnik -1 lờn quỹ đạo. - Đõy là vệ tinh nhõn tạo đầu tiờn trờn thế giới với kớch thước bằng một quả búng rổ, nặng 183 pounds và chỉ mất 98 phỳt để đưa nú lờn quỹ đạo. - (Vệ tinh Sputnik-1 chỉ tồn tại trờn quỹ đạo trong vũng 3 thỏng. - Vệ tớnh Sputnik – 2 được phúng lờn sau vệ tinh Sputnik – 1 đỳng 1 thỏng. - Ngay sau khi Liờn Xụ phúng thành cụng vệ tinh Sputnik – 1, Mỹ đó đỏp trả bằng việc phờ chuẩn ngõn sỏch đầu tư cho dự ỏn vệ tớnh đầu tiờn của Mỹ mang tờn chớnh thức là Satellite 1958 Alpha hay cũn gọi là Explorer I. - Vào ngày thế cuộc đó thay đổi khi Mỹ phúng thành cụng vệ tinh Expolorer I với sứ mệnh khỏm phỏ vành đai bức xạ từ trường bao quanh trỏi đất. - Chương trỡnh Explorer tiếp tục thành cụng với một loạt cỏc vệ tinh khoa học cỡ nhỏ. - Việc phúng thành cụng vệ tinh Sputnik – I cũng cú tỏc động lớn đến việc Mỹ thành lập Cơ quan khụng gian và hàng khụng quốc gia, gọi tắt là NASA vào ngày 1-10-1958. - Riờng trong năm 1958, cả Liờn Xụ và Mỹ đó phúng tổng cộng 6 vệ tinh, Trong năm 1959 là 14 vệ tinh, năm 1960 là 19 vệ tinh và năm 1961 là 35 vệ tinh. - Vào năm 1962, Anh và Canada hợp tỏc phúng thành cụng vệ tinh của riờng mỡnh cựng với 70 vệ tinh của Liờn Xụ và Mỹ. - Ngày Mỹ phúng vệ tinh khớ cầu Echo 1, đõy là vệ tinh phản xạ thụ động, khụng cú chức năng khuếch đại. - 3Năm 1960, thử nghiệm thụng tin chuyển mạch tớch cực sử dụng cỏc bộ khuếch đại cụng suất đặt ở vệ tinh Courier-1B. - Năm 1962, phúng thành cụng vệ tinh TELSTAR-1 (USA/AT/T) vào thỏng 6 và vệ tinh Relay – 1(USA/NASA) thỏng 10. - Cả hai vệ tinh được đưa lờn quỹ đạo phi địa tĩnh hoạt động ở cỏc băng tần 6/4 GHz. - Năm 1963, thể lệ thụng tin vệ tinh Quốc tế lần đầu tiờn ra đời tại Hội nghị vụ tuyến bất thường của ITU về dựng chung giữa cỏc nghiệp vụ khụng gian và mặt đất. - Đến năm 1997, INTELSAL cú tổng cộng 19 vệ tinh địa tĩnh trờn quỹ đạo. - Năm 1965, Phúng vệ tinh EARLY BIRD (INTELSAT -1), vệ tinh thụng tin địa tĩnh thương mại đầu tiờn mang 240 mạch điện thoại và 1 kờnh TV liờn lạc giữa cỏc nước Anh, Phỏp, Đức và Mỹ. - Năm 1974, Phỏp và Đức hợp tỏc phúng thành cụng vệ tinh SYMPHONE, đõy là vệ tinh thụng tin địa tĩnh đầu tiờn sử dụng khung ổn định 3 trục. - Năm 1976, Phúng vệ tinh thụng tin hàng hải đầu tiờn là MARISAT. - Cũng trong năm này, vệ tinh quốc gia đầu tiờn của Indonexia là PALAPA-1 được phúng lờn thành cụng. - Hội nghị vụ tuyến vệ tinh quảng bỏ thế giới do ITU tổ chức ở Gờnva (WARCSAT-77). - Năm 1978, Nhật Bản phúng vệ tinh quảng bỏ thử nghiệm sử dụng băng tần Ku 14/12 GHz. - Sau đú, cơ quan khụng gian Chõu Âu Phúng vệ tinh OTS là vệ tinh thụng tin khu vực đầu tiờn sử dụng băng 14/11 GHz. - 4Năm 1979, Thành lập tổ chức INMARSAt cú 26 nước tham gia ban đầu, Tổ chức thụng tin vệ tinh hàng hải toàn cầu. - Năm 1991, triển khai lần đầu tiờn hệ thống kinh doanh vệ tinh dựa trờn cơ sở cỏc trạm mặt đất thu dữ liệu gúc mở nhỏ VSAT. - Năm 1983, Nhật Bản phúng vệ tinh CS-2, vệ tinh thụng tin nội địa đầu tiờn hoạt động ở băng tần Ka 30/20 GHz. - Năm 1984, Trung Quốc phúng vệ tinh thụng tin đầu tiờn của mỡnh là STW1. - Năm 1985, Hội nghị vụ tuyến hành chớnh thế giới do ITU tổ chức phiờn đầu tiờn về sử dụng quỹ đạo địa tĩnh. - Năm 2000, vệ tinh INTELSAT thế hệ IX được phúng lờn quỹ đạo. - Năm 2003, Hongkong phúng vệ tinh khu vực AP STAR V cú 50 bộ phỏt đỏp. - Năm 2005, Thỏi Lan phúng vệ tinh IPSTAR gồm toàn bộ cỏc bộ phỏt đỏp băng tần Ku spot-beam cung cấp dịch vụ băng rộng qua vệ tinh. - Thỏng 4/2006, Nhật Bản phúng vệ tinh JCSAT -9 gồm 40 bộ phỏt đỏp (20 C band và 20 Ku band) tại vị trớ 1320E. - Vị trớ này trựng với vị trớ mà vệ tinh viễn thụng đầu tiờn của Việt Nam được phúng lờn. - Thỏng 8/2006, Vệ tinh thương mại ICSAT -10(1280E,30 Ku và 12C transponders) của Nhật Bản và vệ tinh quõn sự Syracuse 3B (50 W) của Phỏp được phúng chung lờn quỹ đạo bởi một tờn lửa đẩy Arane 5GS. - 1.3 PHÂN BỐ TẦN SỐ CHO CÁC HỆ THỐNG TTVT Việc phõn bố tần số cho cỏc dịch vụ vệ tinh là quỏ trỡnh phức tạp đũi hỏi sự cộng tỏc quốc tế và cú quy hoạch, việc phõn bố tần số được thực hiện dưới sự bảo trợ của liờn đoàn viễn thụng quốc tế (ITU). - để thuận lợi cho việc quy hoạch tần số, toàn thế giới chia thành ba vựng: 5 Vựng 1: Chõu Âu, Chõu Phi, Liờn Xụ và Mụng Cổ Vựng 2: Bắc Mỹ, Nam Mỹ và Đảo Xanh Vựng 3: Chõu Á (trừ vựng 1), Úc và Tõy Nam Thỏi Bỡnh Dương Trong cỏc vựng này băng tần được phõn bổ cho cỏc dịch vụ vệ tinh khỏc nhau, mặc dự một dịch vụ cú thể được cấp phỏt cỏc băng tần khỏc nhau ở cỏc vựng khỏc nhau. - Cỏc dịch vụ do vệ tinh cung cấp gồm. - Cỏc dịch vụ vệ tinh cố định (FSS. - Cỏc dịch vụ vệ tinh quảng bỏ (BSS. - Cỏc dịch vụ vệ tinh di động (MSS. - Cỏc dịch vụ vệ tinh đạo hàng - Cỏc dịch vụ vệ tinh khớ tượng Từng phõn loại trờn lại được chia thành cỏc phõn nhúm dịch vụ. - chẳng hạn dịch vụ vệ tinh cố định cung cấp cỏc đường truyền cho cỏc mạng điện thoại hiện cú cũng như cỏc hóng truyền hỡnh cho cỏc hóng TV cỏp để phõn phối trờn cỏc hệ thống cỏp. - Cỏc dịch vụ vệ tinh quảng bỏ cú mục đớch chủ yếu phỏt quảng bỏ trực tiếp đến gia đỡnh và đụi khi được gọi là vệ tinh quảng bỏ trực tiếp (DBS: direct broadcast setellite), ở Chõu Âu gọi là dịch vụ trực tiếp đến nhà (DTH: direct to home). - Cỏc dịch vụ vệ tinh di động bao gồm: di động mặt đất, di động trờn biển và di động trờn mỏy bay. - Cỏc dịch vụ vệ tinh đạo hàng bao gồm cỏc dịnh vụ định vị toàn cầu và cỏc vệ tinh cho cỏc dịch vụ khớ tượng thường cung cấp cỏc dịch vụ tỡm kiếm cứu nạn. - Ku là băng hiện nay sử dụng cho cỏc vệ tinh quảng bỏ trực tiếp và nú cũng được sử dụng cho một số dịch vụ vệ tinh cố định. - Băng C được sử dụng cho cỏc dịch vụ vệ tinh cố định và cỏc dịch vụ quảng bỏ trực tiếp khụng được sử dụng băng này. - Băng VHF được sử dụng cho một số dịch vụ di động và đạo hàng và để truyền số liệu từ cỏc vệ tinh thời tiết. - Băng L được sử dụng cho cỏc dịch vụ di động và cỏc hệ thống đạo hàng. - Đối với cỏc dịch vụ vệ tinh cố định trong băng C, phần băng được sử dụng rộng rói nhất là vào khoảng từ 4 đến 6 GHz. - Đối với cỏc dịch vụ quảng bỏ trực tiếp trong băng Ku, dải thường được sử dụng là từ 12 đến 14 GHz và được ký hiệu 14/12 GHz. - 71.4 CÁC HỆ THỐNG THễNG TIN DI ĐỘNG VỆ TINH Thụng tin di động vệ tinh trong mười năm gần đõy đó trải qua những biến đổi cỏch mạng bắt đầu từ hệ thống thụng tin di động vệ tinh hằng hải (INMARSAT) với cỏc vệ tinh ở quỹ đạo địa tĩnh (GSO). - Năm 1996 INMARSAT phúng 3 trong số năm vệ tinh của INMARSAT 3 để tạo ra cỏc chựm bỳp hẹp chiếu xạ toàn cầu. - Nhờ vậy việc thiết kế đầu cuối mặt đất sẽ đơn giản hơn, vỡ đầu cuối mặt đất sẽ nhỡn thấy anten vệ tinh với tỷ số giữa hệ số khuyếch đại anten và nhiệt độ tạp õm hệ thống (G/Ts) lớn hơn và EIRP đường xuống lớn hơn. - Hiện nay cỏc vệ tinh ở GSO cho phộp cỏc thiết bị di động mặt đất trờn ụ tụ hoặc kớch cỡ va li. - Với EIRP từ vệ tinh đủ lớn, cỏc mỏy di động cú thể sử dụng anten cú kớch thước trung bỡnh cho dịch vụ thu số liệu và thoại. - Tuy nhiờn vẫn chưa thể cung cấp dịch vụ cho cỏc mỏy thu phỏt cầm tay. - Để đảm bảo hoạt động ở vựng súng vi ba thấp cho cỏc bộ thu phỏt cầm tay ở hệ thống vệ tinh GSO cần cú anten dự mở (hệ số khuyếch đại anten cao) đặt được bờn trong thiết bị phúng và cụng suất phỏt bổ sung
Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn hoặc xem
Tóm tắt