Cấu hình trạm mặt đất cần chọn chủ yếu là các tham số:
Loại anten (đường kính, hiệu suất, hệ số phẩm chất, nhiệt độ tạp âm).
Công suất máy phát.
Người Dùng
Tập đoàn, Văn phòng,
Dịch vụ, ISPs (Nhà
cung cấp Dvụ Internet),
Dài phát thanh
Cáp Quang
iPSTAR GATEWAY
Other iPSTAR
Gateways
Internet, PSTN, Public
& Private networks
Return Links (from Terminal to
Gateway)
Forward Links (from Gateway
to Terminal)
3
2. Việc tính toán sẽ dựa trên một số giả thiết cho trước như:
Chất lượng tín hiệu yêu cầu.
Các tham số suy hao.
Hệ số dự trữ.
3. Các tham số sử dụng trong tính toán thiết kế có thểphân chia theo thành
phần hệ thống liên quan như:
Trạm mặt đất
+ Vị trí địa lý của trạm, tính toán các tham số nh ư suy hao do mưa(đây cũng là
nguồn gây nhiễu loạn ngẫu nhiên nhất), góc nhìn vệ tinh, cự ly thông tin, suy hao
đường truyền.
+ Mức công suất phát xạ đẳng hướng tương đương (EIRP_Equivalent Isotropic
Radiated Power): công suất phát xạ, hệ số phẩm chất (G/T)e của trạm.
+ Nhiệt độ tạp âm hệ thống: liên quan tới độ nhạy và hệ số phẩm chất.
+ Ảnh hưởng của tạp âm điều chế bên trong tới tỷ số tín hiệu trên tạp âm.
+ Các đặc điểm của thiết bị (suy hao fiđơ, suy hao phân cực anten, đặc tính bộ
lọc .) để biết hệ số dự trữ kết nối T.
Vệ tinh
+ Vị trí của vệ tinh trên quỹ đạo.
+ Mức EIRP của vệ tinh, hệ số phẩm chất (G/T)s của vệ tinh.
+ Băng thông máy phát đáp, dạng phân cực, dải tần làm việc.
+ Mật độ thông lượng bão hoà.
+ Mức lùi công suất đầu vào (IBO), đầu ra (OBO).
5.Khi xem xét đến nhiễu các nhà vận hành vệ tinh sử dụng nhiều phương pháp
khác nhau (như ở Intersat sử dụng thông số C/N(dB) để xem xét nhiễu trong khi ở
Eutesat thì ngược lại sử dụng C/N
o
(dBHz)). Chất lượng và độ sẵn dùng đựoc định
nghĩa là các khoảng % thời gian mà trong đó các mức ngưỡng BER không được vượt
quá
33 trang |
Chia sẻ: lvbuiluyen | Lượt xem: 2865 | Lượt tải: 4
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Luận văn Tính toán và thiết kế hệ thống vệ tinh vsat, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
1
Luận văn
TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ
HỆ THỐNG VỆ TINH VSAT
2
1. GIỚI THIỆU CHƯƠNG
Mục đích chính của việc thiết kế là thiết lập tỷ số C/N theo yêu cầu .Vì vậy
trọng tâm của chương này là tính toán cự ly thông tin, kết nối đường lên, đường
xuống. Từ đó kiểm tra xem tuyến đạt chất lượng so với yêu cầu hay không,qua đó
thiết lập trạm mặt đất phù hợp.
Cấu trúc truyền dẫn tiên tiến đối với cả 2 đường lên và xuống.
II. CÁC THÔNG SỐ CẦN CHO TÍNH TOÁN
1. Cấu hình trạm mặt đất cần chọn chủ yếu là các tham số:
Loại anten (đường kính, hiệu suất, hệ số phẩm chất, nhiệt độ tạp âm).
Công suất máy phát.
Người Dùng
Tập đoàn, Văn phòng,
Dịch vụ, ISPs (Nhà
cung cấp Dvụ Internet),
Dài phát thanh
Cáp Quang
iPSTAR GATEWAY
Other iPSTAR
Gateways
Internet, PSTN, Public
& Private networks
Return Links (from Terminal to
Gateway)
Forward Links (from Gateway
to Terminal)
3
2. Việc tính toán sẽ dựa trên một số giả thiết cho trước như:
Chất lượng tín hiệu yêu cầu.
Các tham số suy hao.
Hệ số dự trữ.
3. Các tham số sử dụng trong tính toán thiết kế có thể phân chia theo thành
phần hệ thống liên quan như:
Trạm mặt đất
+ Vị trí địa lý của trạm, tính toán các tham số như suy hao do mưa (đây cũng là
nguồn gây nhiễu loạn ngẫu nhiên nhất), góc nhìn vệ tinh, cự ly thông tin, suy hao
đường truyền.
+ Mức công suất phát xạ đẳng hướng tương đương (EIRP_Equivalent Isotropic
Radiated Power): công suất phát xạ, hệ số phẩm chất (G/T)e của trạm.
+ Nhiệt độ tạp âm hệ thống: liên quan tới độ nhạy và hệ số phẩm chất.
+ Ảnh hưởng của tạp âm điều chế bên trong tới tỷ số tín hiệu trên tạp âm.
+ Các đặc điểm của thiết bị (suy hao fiđơ, suy hao phân cực anten, đặc tính bộ
lọc ...) để biết hệ số dự trữ kết nối T.
Vệ tinh
+ Vị trí của vệ tinh trên quỹ đạo.
+ Mức EIRP của vệ tinh, hệ số phẩm chất (G/T)s của vệ tinh.
+ Băng thông máy phát đáp, dạng phân cực, dải tần làm việc.
+ Mật độ thông lượng bão hoà.
+ Mức lùi công suất đầu vào (IBO), đầu ra (OBO).
5. Khi xem xét đến nhiễu các nhà vận hành vệ tinh sử dụng nhiều phương pháp
khác nhau (như ở Intersat sử dụng thông số C/N(dB) để xem xét nhiễu trong khi ở
Eutesat thì ngược lại sử dụng C/No(dBHz)). Chất lượng và độ sẵn dùng đựoc định
nghĩa là các khoảng % thời gian mà trong đó các mức ngưỡng BER không được vượt
quá.
Trước khi đi vào tính toán bài toán cụ thể ta cần xem xét vấn đề như :
4
Việc xác định kích thước Aten và công suất yêu cầu trên một đường truyền
là tùy thuộc vào độ lợi của bộ phát đáp. Độ lợi này thường được đưa ra ở trạng
thái bão hòa của bộ phát đáp. Điều này còn tùy thuộc vào đặc tính phi tuyến
TWT hay SSPA của bộ phát đáp.
Sự chiếm dụng của một mạng VSAT có thể được miêu tả bởi 2 đại lượng :
+ Sự chiếm dụng băng thông : là tỉ số tổng các băng tần được phân phối
cho mỗi sóng mang của mạng chia cho độ rộng băng thông bộ phát đáp.
+ Sự chiếm dụng công suất : là tỉ số EIRP cần dùng cho mỗi sóng mang
của mạng chia cho EIRP hữu dụng của bộ phát đáp (EIRP ở trạng thái
bão hòa trừ cho toàn bộ mức lùi đầu ra.
2. BÀI TOÁN THỰC TẾ:
2.1. Giới thiệu chung
Mục đích chính của việc thiết kế là thiết lập tỷ số C/No theo yêu cầu tại đầu vào
máy thu. Vì vậy trọng tâm của chương này là tính toán các thông số được lựa chọn kỹ
lưỡng để nhận dược tỷ số C/No để đầu vào máy thu đạt yêu cầu, từ đó kiểm tra xem
tuyến đạt chất lượng so với yêu cầu hay không. Qua đó, dựa vào các thông số tính
được để lựa chọn các cấu hình cần thiết cho việc thiết lập trạm mặt đất trong thông tin
vệ tinh.
2.2 Mô hình và các thông số của một tuyến thông tin
2.2.1 Mô hình tuyến
5
Hình 2.2 : Mô hình hoạt động của mạng VSAT IPSTAR.
2.2.2 Tính toán góc ngẩng và góc phương vị
2.2.2.1 Góc ngẩng
Để tính góc ngẩng anten trạm mặt đất, ta có thể dựa vào hình vẽ 2.3
Hình 2.3 : Tính toán góc ngẩng
Trong hình 2.3 : O là tâm trái đất, A là vị trí của trạm mặt đất, S là vị trí của vệ tinh,
0 là góc ở tâm, e là góc ngẩng của trạm mặt đất.
Trạm Uts
phát
Trạm Uts
thu
Trạm cổng
GW
VỆ TINH
M
Vệ tinh
θe
r
Tâm quả đất
Re
0
R
S
A
6
Ta có
SM
MAtg e
Trong đó, eRrOAOSOAOMMA 00 coscos.
00 sinsin. rOSSM
Từ đó suy ra:
0
0
0
0
sin
cos
sin
cos
r
R
r
Rrtg
e
e
e
2.2.2.2 Góc phương vị
Góc phương vị là góc dẫn đường cho anten quay tìm vệ tinh trên quỹ đạo địa tĩnh
theo hướng từ Đông sang Tây.
Góc phương vị được xác định bởi đường thẳng hướng về phương Bắc đi qua trạm mặt
đất với đường nối đến vệ tinh. Góc được xác định theo chiều kim đồng hồ như hình 2.3. Góc
phương vị được tính theo biểu thức:
a = 1800 + kinh độ tây hoặc
a = 1800 - kinh độ đông
a phụ thuộc vào kinh độ, vừa kinh độ tại điểm thu và kinh độ vệ tinh. Góc phương
vị của 2 vệ tinh được tính theo công thức:
Vệ tinh 1: a1 = 1800- kinh độ đông
Vệ tinh 2: a2 = 1800+ kinh độ tây
Góc phương vị a được tính theo công thức:
Cực Bắc
450W 300 E
Góc phương vị của vệ tinh 2 Góc phương vị của vệ tinh 1
Vệ tinh 2 Vệ tinh 1
Hình 2.3 Góc phương vị của vệ tinh
7
)sin(
Ltg
tg ea
(2.2)
Với là vĩ độ của trạm mặt đất (độ).
eL là hiệu kinh độ đông của vệ tinh với trạm mặt đất, eL = Ls - Le .
2.2.3 Tính toán kết nối đường lên (UPLINK).
2.2.3.1 Công suất phát của trạm mặt đất PTXe (e - để phân biệt của trạm mặt đất
"earth station", sl - là của vệ tinh "satellite")
Đây là công suất phát thực của trạm mặt đất tính từ Anten trạm mặt đất và được tính
bằng tích độ lùi đầu ra OBO với công suất phát trạm mặt đất bão hòa PTXsat.
PTXe = OBO * PTXsat
hay PTXe(dBW) = OBO(dB) * PTXsat (dBW) (2.3)
OBO là độ lùi đầu ra của Anten trạm mặt đất cũng là độ dự trữ công suất cho trạm khi
trời mưa OBO = - Arain (suy hao do mưa).
2.2.3.2. Hệ số khuếch đại anten phát trạm mặt đất GTXe
Độ lợi anten là thông số rất quan trọng trong trạm mặt đất, anten đặt ở ngõ vào để
khuếch đại tín hiệu rất nhỏ từ picowatt đến nanowatt. Độ khuếch đại lớn sẽ làm tăng tỷ số
C/No, nó liên quan đến đặc tính chảo anten và băng tần công tác:
2
log10
c
DfG UTXe
hoặc: dBcDfG UTXe )lg(20)lg(20)lg(10 (2.4)
với : D là Đường kính của anten phát.
Uf là tần số tín hiệu phát lên.
là hiệu suất của anten, thường khoảng từ 50% - 80% .
c là vận tốc ánh sáng, c = 3.108 m/s.
2.2.3.3 Công suất bức xạ đẳng hướng tương đương của trạm mặt đất eEIRP .
Công suất bức xạ hiệu dụng EIRP (Equivalent Isotropic Radiated Power) còn gọi là
công suất bức xạ đẳng hướng tương đương, nó biểu thị công suất của chùm sóng chính phát
từ trạm mặt đất đến vệ tinh. Được tính bằng tích của công suất máy phát đưa tới anten trạm
mặt đất PTXe với hệ số tăng ích của anten phát GTxe.
TXeTXee GPEIRP (W)
8
hoặc: TXeTXee GPEIRP )lg(10 [dBW] (2.5)
EIRPe thông thường của trạm mặt đất có giá trị từ 0dBW đến 90dBW, còn của vệ tinh
từ 20dBW đến 60dBW.
2.2.3.4. Tổng suy hao tuyến lên LU.
Tổng suy hao tuyến lên: AU LLL FS (dB) (2.6)
Trong đó: FSL - suy hao tuyến phát trong không gian tự do.
AL - suy hao do Anten (do mưa và tầng khí quyển).
Trong đó: Suy hao tuyến lên trong không gian tự do được tính theo biểu thức:
)lg(20)4lg(20 cRfL UFS (dB) (2.7)
Suy hao tuyến lên Anten được tính theo biểu thức:
rainAGA AAL . (dB) (2.8)
Với: AAG: suy hao tầng khí quyển.
Arain: suy hao do mưa.
2.2.3.5. Độ lợi Anten thu (/m2) G1 )/( 2mdBW .
Độ lợi của anten thu (trên 1m2) được tính bằng biểu thức:
2
21 4
4
c
fG URX
(2.9)
Với : Uf : là tần số tín hiệu phát lên.
c : là vận tốc ánh sáng, c = 3.108 m/s.
2.2.3.6. Mật độ dòng công suất bức xạ hiệu dụng (trên 1m2) của trạm mặt đất
Ф1(dBW/m2).
Mật độ dòng công suất bức xạ hiệu dụng trên 1m2 được tính bằng công thức:
121 / GLdBWEIRPmdBW Ue (2.10)
Với : EIRPe : Công suất bức xạ đẳng hướng của trạm mặt đất
LU : Suy hao tuyến lên.
G1 : Độ lợi của anten thu (trên 1m2)
2.2.3.7. Độ lùi đầu vào IBO.
a) Độ lùi đầu vào IBO1 của một trạm.
IBO1 được tính bởi công thức:
9
sat
IBO
1
1
Hay: 22121 /// mdBWmdBWmdBWIBO sat (2.11)
Với : Ф1 : Mật độ dòng công suất bức xạ mặt đất trên 1m2
Фsat : Mật độ dòng công suất bức xạ bão hòa (vệ tinh) trên 1m2
b) Độ lùi đầu vào tổng IBOt.
IBO1 được tính bởi công thức:
satsat
t
tIBO
1
Hay: 222 /// mdBWmdBWmdBWIBO sattt (2.12)
Với : Фt : Tổng mật độ dòng công suất bức xạ mặt đất trên 1m2
Фsat : Mật độ dòng công suất bức xạ bão hòa (vệ tinh) trên 1m2
2.2.3.8. Tỷ số sóng mang trên tạp âm tuyến lên (C/No)U
Trong các tuyến thông tin vệ tinh, chất lượng của tuyến được đánh giá bằng tỷ số
công suất sóng mang trên công suất tạp âm (C/No), hay công suất sóng mang trên nhiệt tạp
âm tương đương (C/To). Tạp âm chủ yếu phụ thuộc vào bản thân máy thu, vào môi trường
bên ngoài như môi trường truyền sóng và can nhiễu phụ thuộc các hệ thống viba lân cận…
1) Tỷ số sóng mang trên tạp âm tuyến lên bão hòa (C/No)Usat.
Tỷ số sóng mang trên tạp âm tuyến lên bão hòa (C/No)Usat được tính theo công thức:
kTGGNC SLsatUsat 11/ 1
(Hz)
)/(log10)/()/()/()(/ 212 KdBJkKdBTGmdBGmdBWdBHzNC ooSLsatUsat
(2.13)
Trong đó: Фsat : Mật độ dòng công suất bão hòa (vệ tinh) trên 1m2
G1 : Độ lợi Anten thu (/m2).
(G/T)SL : Hệ số phẩm chất máy thu vệ tinh.
k : là hằng số Boltzman, k =1,38.10-23 (J/oK).
2) Tỷ số sóng mang trên tạp âm tuyến lên một trạm mặt đất (C/No)U1.
Tỷ số sóng mang trên tạp âm tuyến lên của trạm mặt đất (C/No)Usat được tính theo
công thức:
10
11/ IBON
CNC
satO
U
(Hz)
1log10)(/ IBON
CdBHzNC
satO
U (2.14)
Trong đó: (C/No)Usat :Tỷ số sóng mang trên tạp âm tuyến lên bão hòa.
IBO1 :Độ lùi đầu vào của một trạm mặt đất.
2.2.4 Tính toán kết nối đường xuống (DOWNLINK).
2.2.4.1. Hệ số khuếch đại anten thu trạm mặt đất GRXe
Hệ số khuếch đại anten thu trạm mặt đất có biểu thức tính tương tự như đối với hệ số
khuếch đại anten phát trạm mặt đất:
2
log10
c
DfG DRXe
dBcDfG DRXe )lg(20)lg(20)lg(10 (2.15)
với : D :Đường kính của anten phát.
Df :Tần số tín hiệu phát xuống.
: hiệu suất của anten, thường khoảng từ 50% - 80% .
c là vận tốc ánh sáng, c = 3.108 m/s.
2.2.4.2 Tổng suy hao tuyến xuống LD
Tổng suy hao tuyến lên: AFSD LLL (dB) (2.16)
Trong đó: LFS - suy hao tuyến xuống trong không gian tự do.
LA - suy hao do Anten (do mưa và tầng khí quyển).
Trong đó *Suy hao tuyến xuống trong không gian tự do được tính theo biểu thức:
)lg(20)4lg(20 cdfL DFS (dB) (2.17)
*Suy hao tuyến lên Anten được tính giống như tuyến lên:
2.2.4.3. Hệ số phẩm chất của trạm mặt đất (G/T)E.
Hệ số phẩm chất của trạm mặt đất (G/T)E được tính bằng biểu thức:
polREE LLTGTG max (dB/0K) (2.18)
Trong đó: (G/T)Emax : Hệ số phẩm chất cực đại của trạm mặt đất.
LR : suy hao lệch tâm.
Lpol : Suy hao do phân cực.
δ : Tổng suy hao do Feeder và do mưa.
11
Hình : hjg
Ở đây (G/T)Emax được tính bằng biểu thức:
min
maxmax
1/
D
ERE TGTG (
oK-1)
minmaxmax log10/ DERE TGTG (2.20)
Trong đó : GRmax: Độ lợi Anten thu.
TDmin : Nhiễu nhiệt đường xuống(không có thành phần nhiễu
do mưa)
Hình : a) TDmin Không bị nhiễu do mưa, b) TD Bị nhiễu do mưa
Với TDmin được tính bằng biểu thức:
RgroundskyD TTTT min
Trong đó : Tsky:nhiễu nhiệt bầu trời.
12
Tground:nhiễu nhiệt mặt đất.
TR : nhiễu nhiệt vào
2.2.4.4. Tỷ số sóng mang trên tạp âm tuyến xuống bão hòa (C/No)Dsat.
Tỷ số sóng mang trên tạp âm tuyến xuống bão hòa (C/No)Dsat được tính theo công
thức:
kTGLEIRPNC ESDSLsatDsat 11/ 0
(Hz)
)/(log10)/()()/()(/ 20 KdBJkKdBTGdBLmdBWEIRPdBHzNC ooESDSLsatDsat
(2.21)
Trong đó: EIRPSLsat : Công suất bức xạ bão hòa (vệ tinh) trên 1m2
G1 : Độ lợi Anten thu (/m2).
(G/T)SL : Hệ số phẩm chất máy thu vệ tinh.
k : là hằng số Boltzman, k =1,38.10-23 (J/oK).
2.2.4.5. Công suất bức xạ đẳng hướng tương đương của một sóng mang EIRP1.
Công suất bức xạ đẳng hương tương đương một sóng mang EIRP1 được tính bằng
công thức:
11 OBOEIRPEIRP SLsat (W)
hoặc: )()( 11 dBIBOdBWEIRPEIRP SLsat [dBW] (2.22)
trong đó :
2.2.4.6. Độ lùi đầu ra OBO.
a) Tổng độ lùi đầu ra OBOt .
13
Figure A6.2 OBOt as a function of IBOt
Tổng độ lùi đầu ra OBOt được tính bằng biểu thức:
TXsat
TX
t P
POBO
Hay:
dBIBOdBdBdBOBO
dBIBOdBIBOdBOBO
t
vói
t
t
vói
tt
05)(0)(
5)5)((9.0)(
(2.23)
Trong đó :
b) Độ lùi đầu ra OBO1 .
Tổng độ lùi đầu ra OBOt được tính bằng biểu thức:
nOBOdBOBO
n
OBOOBO
t
t
log10)(1
1
Hay: )5)((9.0)( 11 dBIBOdBOBO (2.24)
Trong đó :
14
2.2.4.7. Tỷ số sóng mang trên tạp âm nhiễu tuyến xuống trên một sóng mang
(C/No)D1.
Figure 5.18 Geometry of the downlink. P TX: carrier power at satellite
transmitter output; L FTX: feeder loss from satellite transmitter to antenna;
P T: carrier power fed to the satellite antenna GT: satellite antenna transmit
gain in direction of earth station; θ T: satellite antenna half beamwidth angle;
GRmax: earth station antenna receive gain at boresight; θR: earth station
antenna depointing angle; L FRX: feeder loss from earth station antenna to
receiver input; CD: carrier power at receiver input; RX: receiver
Tỷ số sóng mang trên tạp âm nhiễu tuyến xuống trên một sóng mang (C/No)D1 được
tính bằng biểu thức:
Dsat
D N
COBONC
0
110/ (2.25)
Trong đó :
2.2.4.8. Tỷ số sóng mang trên tạp âm nhiễu xuyên điều chế tuyến xuống trên
sóng mang (C/No)IM (IM – intermodulation :xuyên điều chế).
15
Hình : a) Nhiễu xuyên điều chế tuyến xuống do búp sóng khác(vệ tinh).
b) Nhiễu xuyên điều chế tuyến xuống do trạm GetWay khác.
Tỷ số sóng mang trên tạp âm nhiễu xuyên điều chế tuyến xuống trên sóng mang
(C/No)IM được tính bằng biểu thức:
dBIBOdBOBOnNC tvóitIM 5)5)((65.1log1079/ 0 (2.26)
Trong đó :
GW
UT
Satellite
GetWay
UT
Satellite
a)
b)
16
2.2.4.9. Tỷ số sóng mang trên tạp âm nhiễu giao thoa tuyến xuống trên sóng
mang (C/Noi)D (i – interference :giao thoa).
Hình : a) Nhiễu giao thoa tuyến xuống do búp sóng vệ tinh khác.
b) Nhiễu giao thoa tuyến xuống do trạm GetWay khác.
a)
b)
17
Tỷ số sóng mang trên tạp âm nhiễu giao thoa tuyến xuống trên sóng mang (C/Noi)D
được tính bằng biểu thức:
)65.1log(25,minlog10log10/ maxmax,max,0 RXiiSLiSLwDi GBNBBEIRPEIRPNC
(2.27)
Trong đó :
2.2.4.10. Tỷ số sóng mang trên tạp âm nhiễu toàn tuyến trên sóng mang (C/No)t.
Tỷ số sóng mang trên tạp âm nhiễu toàn tuyến trên sóng mang (C/No)t được tính bằng
biểu thức:
1110
1
0
1
0
1
0 //////
DiUiIMDUt NCNCNCNCNCNC (Hz
-1)
Hay:
10
/
10
/
10
/
10
/
0 10101010log10/
000 iIMDU NCNCNCNC
tNC (dBHz)
(2.28)
Trong đó :
========================
Tỷ số sóng mang trên tạp âm tuyến xuống (C/No)D
Trong các tuyến thông tin vệ tinh, chất lượng của tuyến được đánh giá bằng tỷ số
công suất sóng mang trên công suất tạp âm (C/No), hay công suất sóng mang trên nhiệt tạp
âm tương đương (C/To). Tạp âm chủ yếu phụ thuộc vào bản thân máy thu, vào môi trường
bên ngoài như môi trường truyền sóng và can nhiễu phụ thuộc các hệ thống viba lân cận…
a) Tỷ số sóng mang trên tạp âm tuyến lên bão hòa (C/No)Dsat.
18
2.4.1 Công suất bức xạ hiệu dụng của vệ tinh
Công suất bức xạ hiệu dụng EIRPs của vệ tinh còn gọi là công suất phát xạ đẳng
hướng tương đương, nó biểu thị công suất của chùm sóng chính phát từ vệ tinh đến trạm mặt
đất. EIRPs của vệ tinh thông thường được cho trước .
2.4.4 Công suất sóng mang thu được ở trạm mặt đất
Công suất sóng mang nhận được tại đầu vào máy thu trạm mặt đất được xác định theo
biểu thức :
ReDsRe GLEIRPC (dB) (2.12)
với : GRe là hệ số khuếch đại của anten thu trạm mặt đất
2.4.5 Công suất tạp âm hệ thống
Công suất tạp âm hệ thống được tính bằng biểu thức:
BlogTlogklog)BkTlg(N SYSYSSSYS 10101010
6,228log10 k
TSYS là nhiệt tạp âm hệ thống được xem là tổng của bốn thành phần được biểu diễn
theo biểu thức:
R
F
FAS
SYS TL
TTTT [0K]
2.4.6 Tỉ số công suất sóng mang trên công suất tạp âm tuyến xuống
Tỉ số công suất sóng mang trên công suất tạp âm tuyến xuống là:
SYSReDsSYSReD NGLEIRPNC)N/C( (2.13)
4.2.2 Những yếu tố cần xem xét khi phân tích tuyến
Tỷ số C/N tại máy thu là một yếu tố quan trọng trong việc thiết kế một tuyến
thông tin để đảm bảo được chất lượng yêu cầu, nhưng C/N tại máy thu được xác định
bằng các đặc tính của thiết bị riêng biệt trong trạm mặt đất, vệ tinh và các ảnh
hưởng của môi trường đến việc thiết lập tuyến.
Trạm mặt đất :
Việc chọn lựa vị trí trạm mặt đất rất phức tạp phải xét đến các điều kiện sau:
+ Vị trí địa lý của trạm mặt đất giúp ta có thể ước lượng được suy hao do mưa
góc nhìn vệ tinh, EIRP của vệ tinh theo hướng trạm mặt đất và suy hao đường
truyền.
+ Tránh khả năng bị nhiễu loạn ở các trạm viba cùng dải tần số.
19
+ Vị trí ở xa các vùng có cường độ trường lớn.
+ Các đặc tính thiết bị (ví dụ như độ dự trữ, độ phân tập phân cực... ) quyết
định một phần độ dự trữ tuyến.
+ Quy mô trạm có thể mở rộng trong tương lai, dễ quản lý, bảo vệ.
Vệ tinh :
+ Vị trí vệ tinh liên quan đến vùng che phủ và góc nhìn của trạm mặt đất.
+ Độ lợi anten phát, thu quyết định đến EIRP và vùng che phủ.
+ Công suất phát liên quan tới EIRP.
+ Độ lợi của bộ phát đáp và đặc tính tạp âm.
+ Tạp âm xuyên điều chế.
Kênh truyền :
+ Tần số hoạt động liên quan đến suy hao tuyến và độ dự trữ tuyến.
+ Các đặc tính lan truyền liên quan đến độ dự trữ tuyến và lựa chọn phương
pháp điều chế.
+ Tạp âm giữa các hệ thống.
Cự ly thông tin, góc ngẩng và góc phương vị của anten trạm mặt đất :
Hình 4.2 Các tham số của đường truyền trạm mặt đất - vệ tinh
Cự ly thông tin :
Góc ở tâm ( 0 ) đượctính theo công thức:
eo L coscoscos 1.1
Với: ( ) là vĩ độ của trạm mặt đất (độ).
(Le) là hiệu kinh độ đông của vệ tinh với trạm mặt đất, Le = Ls - Le
20
Khoảng cách từ trạm mặt đất đến vệ tinh tính theo công thức:
)cos2( 022 ee rRRrR (Km) 1.2
Trong đó : (0) là góc ở tâm (độ).
R là khoảng cách từ trạm mặt đất đến vệ tinh (Km).
Re là bán kính trái đất, Re = 6378 (Km).
r là bán kính quỹ đạo vệ tinh địa tĩnh, r = 42.146(Km).
Góc ngẩng anten :
Theo hình vẽ (4.2), góc ngẩng E được tính:
0
0
0
0
0 sin
cos
sin
cos
sin
r
R
r
Rr
r
ROB
BC
ABTg
e
ee
e
1.3
Góc phương vị :
Góc phương vị ФA được tính theo công thức : )sin(
eA
Ltgtg
1.4 Công suất sóng mang :
Công suất thu là một yếu tố quan trọng nhất trong việc xác định chất lượng của
tuyến thông tin vệ tinh.
PR = PT - LF - GT - LP - GR - LR 1.5
Trong đó:
PT - LF - GT biểu thị công suất thực tế phát tới máy thu. Nghĩa là nó tương
đương với công suất phát cần thiết khi sử dụng anten không có tăng ích và hệ thống
fiđơ không có suy hao. Công suất này được gọi là EIRP (công suất phát xạ đẳng
hướng tương đương), thường được dùng để biểu thị khả năng của một phương tiện
truyền dẫn đối với thông tin vệ tinh.
EIRP = 10lg(P.G) dBw 1.6
PT: công suất phát.
LF: suy hao hệ thông fiđơ truyền dẫn.
GT: hệ số tăng ích của anten phát.
21
Suy hao truyền sóng là tên chung đối với suy hao trong không gian tự do, suy
hao xảy ra do hấp thụ bởi tầng điện ly, không khí và mưa. Nó được biểu thị:
LP =