Xác định ảnh hưởng của nhiễu từ vệ tinh N-SAT-HEO tới hệ thống 3G của Việt Nam trong băng tần 2.6 GHz

- luận văn thạc sỹ khoa học xác định ảnh hởng của nhiễu từ vệ tinh n-sat-heo tới hệ thống 3G của việt nam trong băng tần 2.6 GHz ngành: Điện tử-Viễn thông lê văn tuấn Ngời hớng dẫn Khoa học: PGS.Ts.
- 6 1.1 Tình hình sử dụng băng tần 2500-2690MHz trên thế giới và ở Việt nam.
- 9 Chơng 2: Tổng quan về hệ thống N-SAT-HEO và hệ thống 3G.
- 10 2.1 Hệ thống vệ tinh phi địa tĩnh N-SAT-HEO của Nhật.
- 10 2.1.1 Cấu hình hệ thống.
- 10 2.1.2 Các tham số hệ thống.
- 12 2.1.2.1 Băng tần.
- 12 2.1.2.5 Tham số quỹ đạo.
- 12 2.1.2.6 Anten vệ tinh.
- 14 2.2 Sơ lợc về cấu trúc hệ thống di động thế hệ ba (3G hay IMT-2000.
- 19 2.2.4 Băng tần.
- 20 Phần II: Phơng pháp xác định ảnh hởng của nhiễu từ hệ thống vệ tinh tới hệ thống 3G.
- 22 Chơng 3: ảnh hởng của nhiễu đến hệ thống 3G.
- 22 3.1 Nhiễu trong hệ thống CDMA.
- 27 3.1.2.4 Hệ thống máy phát, máy thu trải phổ trực tiếp (DSSS.
- 32 3.1.2.6 Điều khiển công suất trong hệ thống CDMA.
- 34 3.1.3 Nhiễu trong hệ thống CDMA.
- 37 3.1.3.4 Nhiễu đồng kênh (từ các ngời sử dụng khác.
- 39 3.2.2 Phơng pháp tính suy giảm vùng phủ sóng của hệ thống 3G do nhiễu.
- 49 4.1 Phơng pháp tính mức nhiễu từ hệ thống N-SAT-HEO vào trạm gốc 3G.
- 54 4.2 Xác định vị trí tức thời của một vệ tinh phi địa tĩnh trong không gian.
- 55 4.2.2 Các tham số quỹ đạo vệ tinh.
- 58 4.2.3 Xác định vị trí của vệ tinh trong không gian.
- 60 4.2.3.1 Xác định toạ độ vệ tinh.
- 71 5.2 Các tham số sử dụng.
- 74 5.2.1 Hệ thống vệ tinh N-SAT-HEO.
- 74 Luận văn tốt nghiệp cao học ĐTVT Lê Văn Tuấn 4 5.2.2 Hệ thống 3G.
- 7 Hình 2:Hệ thống vệ tinh N-SAT-HEO.
- 11 Hình 3: Vết di chuyển trên mặt đất của vệ tinh N-SAT-HEO.
- 31 Hình 10: phổ công suất trong hệ thống DSSS-BPSK.
- 33 Hình 11: Các loại nhiễu trong hệ thống CDMA.
- 37 Hình 13: Nhiễu đồng kênh (từ các ngời sử dụng khác.
- 47 Hình 18: Các tham số quỹ đạo vệ tinh.
- 61 Hình 20: Xác định toạ độ vệ tinh.
- 80 Hình 25: Modun tính toạ độ, khoảng cách vệ tinh.
- 82 Hình 30: Vết quỹ đạo vệ tinh trên mặt đất.
- 91 Danh mục các Bảng biểu Bảng 1:Các tham số đờng lên của hệ thống 3G.
- 42 Bảng 2: Số lợng ngời sử dụng gây ra hệ số tăng tạp âm.
- 48 Bảng 5: Tham số hệ thống N-SAT-HEO.
- 74 Bảng 6: Tham số hệ thống 3G.
- 76 Luận văn tốt nghiệp cao học ĐTVT Lê Văn Tuấn 6 Phần I : Tổng quan Chơng 1: Nội dung, mục đích của đề tài 1.1 Tình hình sử dụng băng tần 2500-2690MHz trên thế giới và ở Việt nam Do đặc tính truyền lan không phụ thuộc biên giới hành chính của sóng vô tuyến điện, nên việc sử dụng các hệ thống thông tin vô tuyến ở các nớc nói chung và Việt nam nói riêng phải tuân theo các quy định quốc tế, cụ thể là Thể lệ Vô tuyến điện (Radio Regulations-RR) của Liên minh Viễn thông Quốc tế (the International Telecommunications Union-ITU.
- Thông tin di động trong những năm gần đây đã có sự bùng nổ về số lợng ngời sử dụng với tốc độ phát triển lên tới hàng chục % mỗi năm và số thuê bao điện thoại di động đã vợt qua số thuê bao điện thoại cố định.
- Bên cạnh đó, xu thế chuyển đổi từ hệ thống thông tin động thế hệ 2 (2G) lên hệ thống thông tin di động thế hệ 3, hay IMT-2000 theo cách gọi của ITU cũng đang diễn ra mạnh mẽ.
- Thấy trớc đợc nhu cầu phát triển của mạng di động 3G, từ năm 2000, ITU đã thông qua việc sử dụng thêm băng tần 2500-2690MHz (2.6GHz) cho hệ thống này trên toàn cầu.
- Trong Quy hoạch phổ tần quốc gia của Việt nam, băng tần này cũng đã đợc xác định giành cho việc triển khai hệ thống 3G trong tơng lai gần.
- Luận văn tốt nghiệp cao học ĐTVT Lê Văn Tuấn 7 Hội nghị thông tin vô tuyến thế giới năm 2000 (WRC-2000) đã thông qua quyết định cho phép một số nớc trong khu vực Châu á Thái bình dơng ( Khu vực 3 theo phân chia của ITU) đợc triển khai các hệ thống Phát thanh số (sound digital broadcasting) qua các vệ tinh phi địa tĩnh (non-GSO satellites) trong băng tần 2630-2655MHz .
- Hội nghị Thông tin vô tuyến thế giới năm 2003 (WRC-03) tiếp tục mở rộng, cho phép các nớc này đợc sử dụng thêm băng tần 2605-2630MHz và cả loại hình vệ tinh địa tĩnh (GSO satellite) để cung cấp loại hình dịch vụ phát thanh số qua vệ tinh nói trên.
- Hình 1: Bảng phân bổ tần số băng 2.6 GHz của ITU Ngoài ra, do yếu tố lịch sử, băng tần 2500-2690MHz còn có thể đợc sử dụng cho các loại hình thông tin vô tuyến cố định (viba, hệ thống truyền hình MMDS.
- các hệ thống thông tin di động mặt đất (hệ thống vô tuyến điều hành taxi.
- thông tin vệ tinh cố định, dịch vụ truyền hình qua vệ tinh.
- Hình 1 trình bày Luận văn tốt nghiệp cao học ĐTVT Lê Văn Tuấn 8 bảng các loại hình thông tin vô tuyến đợc phép sử dụng trong băng tần 2520-2655MHz trong Thể lệ Vô tuyến điện 2004 của ITU.
- Các quy định liên quan đến các hệ thống phát thanh số qua vệ tinh đợc nêu tại điều khoản 5.418.
- Điều khoản 5.418 ghi ” ở Hàn quốc, ấn độ, Nhật bản, Pakistan và Thái lan băng tần 2535-2655MHz cũng đợc phân bổ cho nghiệp vụ Thông tin quảng bá (phát thanh) qua vệ tinh và hệ thống phụ trợ dới mặt đất nh là một nghiệp vụ chính.
- Việc sử dụng đó chỉ hạn chế cho các hệ thống phát thanh số.
- Điều khoản 5.384A ghi “ Các băng tần, hay một số đoạn băng tần của các băng MHz và 2500-2690MHz, đợc xác định để các nớc sử dụng cho hệ thống IMT-2000.
- Nh vậy, trong khu vực sẽ có một số nớc sử dụng băng tần 2605-2655MHz cho hệ thống phát thanh số qua vệ tinh, một số nớc sử dụng cho hệ thống thông tin di động thế hệ 3.
- Trên cơ sở các quy định của ITU, Nhật bản hiện đang có kế hoạch triển khai hệ thống phát thanh số qua vệ tinh phi địa tĩnh (non-GSO BSS) với tên gọi là N-SAT-HEO trong băng tần 2630-2655MHz và dự kiến sẽ cung cấp dịch vụ vào năm 2008.
- Hàn quốc cũng đang có dự định xây dựng một hệ thống khác làm việc trong băng tần 2605-2630 MHz.
- Với Việt nam, băng tần 2500-2690MHz hiện đang đợc Đài truyền hình Việt nam sử dụng cho hệ thống truyền hình MMDS.
- Tuy nhiên, trong thời gian tới, theo Quy hoạch phổ tần quốc gia băng tần này dự kiến sẽ đợc sử dụng cho hệ thống thông tin di động 3G (IMT-2000).
- Luận văn tốt nghiệp cao học ĐTVT Lê Văn Tuấn 9 1.2 Nội dung, mục đích của luận văn Dù hệ thống vệ tinh N-SAT-HEO chỉ cung cấp dịch vụ ở Nhật bản, nhng đây là hệ thống vệ tinh có công suất lớn, sử dụng băng tần trùng với băng tần của hệ thống 3G nên khả năng búp sóng phụ của hệ thống vệ tinh này vẫn có mức công suất lớn, gây ảnh hởng tới hệ thống 3G của các nớc trong khu vực, trong đó có Việt nam.
- Hiện nay, các Nhóm nghiên cứu (Study Group) của ITU-R cũng đang nghiên cứu ảnh hởng của hệ thống này tới các hệ thống thông tin vô tuyến mặt đất trong băng tần 2.6 GHz để xác lập các điều kiện về mức công suất phát xạ phụ mà hệ thống này phải tuân theo.
- Mục tiêu của luận văn này là tìm hiểu phơng pháp tính toán, xác định mức độ ảnh hởng của hệ thống vệ tinh quỹ đạo cao N-SAT-HEO của Nhật bản tới hệ thống 3G, mà cụ thể là mức độ suy giảm vùng phủ sóng của các trạm BTS (Base Transceiver Station), từ đó áp dụng vào điều kiện của Việt nam.
- Kết quả tính sẽ đợc sử dụng để xác định mức công suất phát xạ tối đa có thể chấp nhận đợc từ hệ thống N-SAT-HEO tới lãnh thổ Việt nam để làm cơ sở đàm phán với Nhật và xây dựng quan điểm của Việt nam về vấn đề này tại ITU.
- Luận văn tốt nghiệp cao học ĐTVT Lê Văn Tuấn 10 Chơng 2: Tổng quan về hệ thống N-SAT-HEO và hệ thống 3G 2.1 Hệ thống vệ tinh phi địa tĩnh N-SAT-HEO của Nhật Hệ thống N-SAT-HEO đợc thiết kế để cung cấp các dịch vụ phát thanh chất lợng cao và các dữ liệu đa phơng tiện tới các máy thu di động (đặt trên ô tô xe lửa.
- Tín hiệu đợc phát trực tiếp từ vệ tinh đến máy thu hoặc phát lại qua hệ thống trạm lặp mặt đất (hình 2).
- Hệ thống đợc thiết kế để tối u chất lợng cho cả dịch vụ phát qua vệ tinh trong băng tần 2630-2655MHz cũng nh qua hệ thống phát lại mặt đất.
- 2.1.1 Cấu hình hệ thống Nh đợc thể hiện ở hình 2, hệ thống bao gồm một trạm mặt đất feeder-link, một hệ thống 3 vệ tinh bay trên quỹ đạo ellipse cao (HEO- Highly Elliptical Orbit), hai kiểu hệ thống phát lại tại vùng lõm mặt đất (terrestrial gap-filler), các đài thu di động và trên ôtô.
- Đầu tiên, tín hiệu đợc truyền, trên tần số 14GHz, từ trạm mặt đất feeder-link tới vệ tinh.
- Tín hiệu 2.6 GHz đợc khuyếch đại tại bộ phát đáp của vệ tinh tới mức công suất mong muốn và sau đó đợc phát xuống mặt đất bằng một anten lớn đặt trên vệ tinh.
- Các chơng trình chính của hệ thống là các dịch vụ phát thanh chất lợng cao và các dịch vụ dữ liệu đa phơng tiện.
- Ngời nghe/Ngời xem của dịch vụ này có thể thu tín hiệu từ vệ tinh bằng các anten có độ tăng ích nhỏ.
- Để đảm bảo Luận văn tốt nghiệp cao học ĐTVT Lê Văn Tuấn 11 đủ công suất e.i.r.p cho các máy thu trên ôtô, vệ tinh N-SAT-HEO đợc trang bị một anten phát kích cỡ lớn và các bộ phát đáp công suất cao.
- Hình 2:Hệ thống vệ tinh N-SAT-HEO Các khó khăn chủ yếu liên quan tới truyền sóng vô tuyến trong băng tần 2.6 GHz là các hiện tợng lõm (shadowing) và che chắn (blocking) đờng tín hiệu trực tiếp từ vệ tinh.
- Để khắc phục, hệ thống sử dụng hai kỹ thuật.
- Kỹ thuật thứ nhất là sử dụng a bit-wise de-inteleaver ở máy thu để chống lại các hiện tợng che (shadowing) và chắn (blocking) bởi các vật thể nhỏ.
- Nhờ sử dụng bộ de-interleaver, burst nhiễu này đợc phân bố trong một khoảng thời gian vài giây để phù hợp với khả năng sửa sai của hệ thống.
- Kỹ thuật thứ 2 để khắc phục hiện tợng che và chắn là sử dụng các trạm phát lại mặt đất.
- Các trạm này sẽ phát lại tín hiệu vệ tinh tới đài thu trên băng tần 2.6 Luận văn tốt nghiệp cao học ĐTVT Lê Văn Tuấn 12 GHz nhằm phủ sóng các khu vực bị che chắn.
- Hệ thống có hai kiểu trạm phát lại để phủ sóng các khu vực bị chắn khác nhau.
- Loại thứ nhất đợc gọi là trạm phát lại khuyếch đại (amplifying gap-filler), khuyếch đại trực tiếp tín hiệu vệ tinh trên băng tần 2.6GHz nhng với độ khuyếch đại thấp với vùng phủ sóng bán kính 500m.
- Loại thứ hai là trạm phát lại chuyển đổi tần số (frequency conversion gap-filler), thu tín hiệu vệ tinh ở băng tần 11GHz, phát lại trên băng tần 2.6 GHz với vùng phủ sóng rộng, bán kính tới 3km.
- 2.1.2 Các tham số hệ thống 2.1.2.1 Băng tần Nh đã trình bày ở trên, băng tần chính của hệ thống là 2630-2655MHz, đây là tần số phát tới máy thu.
- 2.1.2.2 Phân cực Phân cực đợc sử dụng là phân cực tròn, tuy nhiên hệ thống trặm lặp có thể sử dụng phân cực tròn hoặc phân cực tuyến tính.
- 2.1.2.3 Điều chế sóng mang Hệ thống sử dụng phơng thức điều chế QBSK, mã Reed-Salomon (RS) và mã sửa sai xoắn.
- 2.1.2.5 Tham số quỹ đạo Hệ thống gồm 3 vệ tinh, hoạt động trên cùng một quỹ đạo phi địa tĩnh có độ cao cận điểm (điểm gần trái đất nhất) là 26931km, độ cao viễn điểm (điểm xa trái Luận văn tốt nghiệp cao học ĐTVT Lê Văn Tuấn 13 đất nhất) là 44640km, độ nghiêng của quỹ đạo là 42.5° so với mặt phẳng xích đạo, góc đối số cận điểm ban đầu là 270°, toạ độ điểm lên (ascending node) là 160° Đông.
- Với các tham số nh vậy, quỹ đạo của vệ tinh N-SAT-HEO có chu kỳ đúng bằng chu kỳ của trái đất quay trục của nó là 23 giờ 56 phút 16 giây hay 84164 giây (1 ngày).
- Ba vệ tinh đợc phân bố cách đều trên quỹ đạo, mỗi vệ tinh chỉ hoạt động, hay phát sóng cung cấp dịch vụ, trong 8 giờ mỗi ngày khi vệ tinh trong khoảng cung quỹ đạo từ 4h30 phút trớc viễn điểm đến 3h30 phút sau viễn điểm.
- Sở dĩ, quỹ đạo ellipse này đợc sử dụng chứ không phải là quỹ đạo địa tĩnh là do khi vệ tinh bay gần điểm viễn điểm, các máy thu sẽ nhận đợc tín hiệu vệ tinh với một góc ngẩng lớn (trên 45 độ).
- Trong khi với vệ tinh địa tĩnh, với ở nớc phía bắc nh Nhật, thì góc tới của tín hiệu vệ tinh là nhỏ, nên phần lớn tín hiệu sẽ bị cản bởi các vật che chắn nh nhà cửa, cây cối.
- Hơn nữa, trong một quỹ đạo ellipse, vận tốc của vệ tinh không phải là một hằng số mà đạt tốc độ lớn nhất tại cận điểm và tốc độ nhỏ nhất tại điểm viễn điểm.
- Vì vậy, với một chu kỳ cho trớc, vệ tinh bay trong vùng lân cận của viễn điểm trong một thời gian lớn hơn và tốc độ thấp hơn so với các phần khác của quỹ đạo (lý giải chi tiết có thể tham khảo phần 4.2.1, chơng 4).
- Luận văn tốt nghiệp cao học ĐTVT Lê Văn Tuấn 14 Hình 3 thể hiện vết di chuyển tơng đối của vệ tinh trên bề mặt trái đất (ground track) mà Nhật bản đăng ký với ITU, trong đó khu vực hoạt động của mỗi vệ tinh (active arc) là cung quỹ đạo đợc tô đậm.
- Hình 3: Vết di chuyển trên mặt đất của vệ tinh N-SAT-HEO 2.1.2.6 Anten vệ tinh Anten trên vệ tinh N-SAT-HEO tạo ra vùng phủ sóng trên mặt đất bằng nhiều búp sóng nhỏ chồng lấn nhau (multiple overlapping spot beams).
- Mỗi búp (beam) có thể hoạt động trên bất kỳ tần số nào của hệ thống.
- Vì vậy, mật độ thông lợng công suất do vệ tinh phát xuống mặt đất sẽ đợc tính theo cách sau: cho trớc mật độ công suất phát của vệ tinh tại viễn điểm của quỹ đạo (độ cao 44 640 km so với mặt đất), đây là mức mật độ công suất cao nhất.
- Mức công suất phát của vệ tinh tại các vị trí khác trên quỹ đạo sẽ đợc tự động điều chỉnh giảm xuống nhằm duy trì một mức Mật độ thông lợng công suất (PFD-power flux density) không đổi trên mặt đất, bất kể vệ tinh đang bay ở độ cao nào.
- Để đạt đợc điều này, công suất và mật Luận văn tốt nghiệp cao học ĐTVT Lê Văn Tuấn 15 độ công suất sẽ đợc giảm theo tỷ lệ căn bậc 2 của độ giảm về độ cao của vệ tinh so với độ cao của viễn điểm - 44 640km.
- A là độ cao so với mặt đất của vệ tinh, tính theo km 2.2 Sơ lợc về cấu trúc hệ thống di động thế hệ ba (3G hay IMT Các dịch vụ cơ bản của 3G IMT-2000 có băng thông lớn hơn rất nhiều so với các thế hệ 2G hiện tại nên IMT-2000 đợc dùng để thoả mãn nhu cầu về tốc độ truyền dữ liệu cao cho các dịch vụ nh điện thoại thấy hình, truy nhập internet tốc độ cao.
- Dịch vụ dữ liệu chuyển mạch kênh: truy nhập mạng LAN sử dụng phơng thức Dial-up tốc độ thấp, truy nhập internet/intranet, fax

Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn
hoặc xem Tóm tắt