Giáo trình Thông tin vi ba vệ tinh - Chương 3: Thiết kế tuyến vi ba
28
Ch¬ng 3
thiÕt kÕ tuyÕn vi ba
3.1 Qui ®Þnh chung
ViÖc thiÕt kÕ tuyÕn th«ng tin nãi chung vµ tuyÕn vi ba sè nãi riªng ®îc tiÕn hµnh
trªn c¬ së:
+ Dù ¸n b¸o c¸o kh¶ thi ®· ®îc c¸c cÊp cã thÈm quyÒn phª duyÖt.
+ Hå s¬ kh¶o s¸t, thuyÕt minh chÝnh x¸c vÒ néi dung x©y l¾p, c¸c sè liÖu tiªu chuÈn cÇn
®¹t ®îc.
+ C¸c v¨n b¶n thñ tôc hµnh chÝnh cña c¬ quan trong vµ ngoµi ngµnh liªn quan ®Õn ®Þa
®iÓm, mÆt b»ng x©y dùng tr¹m.
+ C¸c tiªu chuÈn, qui tr×nh, qui ph¹m x©y dùng cña nhµ níc vµ cña ngµnh
+ C¸c ®Þnh møc vµ dù to¸n cã liªn quan ®Ó ¸p dông trong thiÕt kÕ.
+ Hå s¬ tµi liÖu thu thËp ®îc trong qu¸ tr×nh kh¶o s¸t vµ ®o ®¹c
ViÖc thiÕt kÕ cÇn ph¶i ®¶m b¶o ®óng tiªu chuÈn, qui tr×nh, qui ph¹m cña nhµ níc
ban hµnh, nh:
+ §¨ng ký tÇn sè lµm viÖc cña thiÕt bÞ víi Côc tÇn sè v« tuyÕn ®iÖn Quèc gia.
+ An toµn vÒ phßng chèng thiªn tai, b·o lôt.
+ An toµn khi cã gi«ng sÐt, ®¶m b¶o chÊt lîng cña c¸c hÖ thèng chèng sÐt, tiÕp ®Þa cho
thiÕt bÞ vµ th¸p anten theo qui ph¹m cña ngµnh...
3.1.2 Néi dung thiÕt kÕ
3.1.2.1 PhÇn thuyÕt minh
ThuyÕt minh tæng quan vÒ c¬ së lËp thiÕt kÕ kü thuËt vµ c¸c b¶n vÏ , tãm t¾t c¸c néi
dung thiÕt kÕ ®îc chän, ®Ò ra c¸c ph¬ng ¸n thiÕt kÕ, nªu c¸c th«ng sè vµ chØ tiªu ®¹t ®-
îc cña c«ng tr×nh theo ph¬ng ¸n ®· chän.
3.1.2.2 PhÇn b¶n vÏ
§a ra c¸c b¶n ®å tæng thÓ c¸c vÞ trÝ cña 2 tr¹m tØ lÖ 1/250.000 hoÆc 1/500.000 tuú
theo yªu cÇu cÊp chÝnh x¸c cÇn cho tríc vµ c¸c b¶n vÏ tuyÕn cÇn thÓ hiÖn. C¸c b¶n vÏ
29
vÒ s¬ ®å mÆt c¾t nghiªng cña tuyÕn vµ c¸c s¬ ®å nguyªn lý tæ chøc th«ng tin gi÷a hai
tr¹m.
3.1.2.3 PhÇn tæng dù to¸n
C¸c c¬ së ®Ó lËp tæng dù to¸n bao gåm c¸c biÓu ®Þnh møc, biÓu ®¬n gi¸ vµ khèi l-
îng c«ng tr×nh. Tõ ®ã lËp tæng dù to¸n cña c«ng tr×nh.
3.2 TÝnh to¸n ®êng truyÒn
3.2.1 Néi dung viÖc tÝnh to¸n ®êng truyÒn
+ TÝnh to¸n ®êng truyÒn dÉn.
+ TÝnh to¸n chØ tiªu chÊt lîng.
+ TÝnh to¸n thêi gian mÊt th«ng tin.
+ L¾p ®Æt thiÕt bÞ, anten, ®a hÖ thèng vµo ho¹t ®éng thö nghiÖm ®Ó kiÓm tra.
TiÕn hµnh ®o c¸c th«ng sè sau khi l¾p ®Æt nh (c«ng suÊt m¸y ph¸t, ph©n tÝch khung
2Mbit/s, tØ sè bit lçi BER10 -3 vµ BER10 -6 trong 24 giê...
C«ng viÖc tÝnh to¸n ®êng truyÒn ®îc b¾t ®Çu tõ nh÷ng sè liÖu thùc tÕ vÒ ®êng
truyÒn, ®Æc ®iÓm ®Þa h×nh, ®é dµi tuyÕn, dung lîng sö dông. Tr×nh tù tÝnh to¸n ®îc tiÕn
hµnh theo c¸c bíc nh sau:
3.3 Kh¶o s¸t vÞ trÝ ®Æt tr¹m
Trong môc nµy ta sÏ kh¶o s¸t bµi to¸n thiÕt kÕ mét tuyÕn ®¬n chØ cã hai tr¹m truyÒn
dÉn. Tríc tiªn, cÇn tiÕn hµnh mét sè c«ng viÖc nh sau:
-X¸c ®Þnh tuyÕn trªn b¶n ®å. (cÇn t×m b¶n ®å ®Þa h×nh cña khu vùc x©y tr¹m)
-T¹o nªn c¸c b¶n vÏ mÆt c¾t nghiªng cña tuyÕn.
Tõ c¸c yªu cÇu thùc tÕ cña mét tuyÕn vi ba gåm: vÞ trÝ tr¹m, kho¶ng c¸ch tr¹m,
dung lîng truyÒn dÉn, ®Þa h×nh tuyÕn sÏ ®i qua...ta tiÕn hµnh ®¸nh dÊu hai ®Çu cuèi cña
tr¹m trªn b¶n ®å cña Së ®o ®¹c ®Ó x¸c ®Þnh chÝnh x¸c kinh ®é, vÜ ®é cña mçi tr¹m. C¸c
th«ng sè to¹ ®é nµy ®îc sö dông ®Ó ®iÒu chØnh c¸c anten ë mçi tr¹m trong giai ®o¹n l¾p
®Æt thiÕt bÞ. Ký hiÖu trªn b¶n ®å : tr¹m A lµ tr¹m thø nhÊt vµ tr¹m B lµ tr¹m thø hai. Sau
®ã vÏ mét mÆt c¾t nghiªng cña ®êng truyÒn. H×nh dung mÆt c¾t nµy nh mét con dao c¾t
rêi qu¶ ®Êt däc theo híng cña tia v« tuyÕn. H×nh 3.1 thÓ hiÖn mÆt c¾t ®êng truyÒn gi÷a
hai tr¹m A vµ B.
30
ha
θ
2
ha
1
§é låi E
d
d
2
1
d
Tr¹m A
Tr¹m B
H×nh 3.1 mÆt c¾t ®-êng truyÒn gi÷a hai tr¹m A vµ B.
MÆc dï mÆt ®Êt cã ®é cong nhng ®Ó ®¬n gi¶n trong tÝnh to¸n ngêi ta thêng vÏ mÆt c¾t
nghiªng øng víi hÖ sè b¸n kÝnh hiÖu dông cña tr¸i ®Êt lµ k = 4/3.
Ph¬ng tr×nh sau cho ta x¸c ®Þnh chç låi cña mÆt ®Êt:
d1d
2 1000
E=
(3.1)
2r1.k
r1 lµ b¸n kÝnh qu¶ ®Êt 6370 [km]
k lµ hÖ sè b¸n kÝnh cña qu¶ ®Êt
E = (4/51)d1d2/ k [m]
(3.2)
d1, d2 [km]: lÇn lît lµ kho¶ng c¸ch tõ tr¹m A vµ tr¹m B ®Õn ®iÓm ®ang xÐt ®é låi cña
mÆt ®Êt.
h lµ ®é låi thùc cña mÆt ®Êt t¹i ®iÓm ®ang xÐt.
Nh vËy trªn mÆt c¾t nghiªng nµy thÓ hiÖn ®îc bÒ mÆt cña ®Þa h×nh. Ngoµi ra nã
còng cã thÓ biÓu diÔn ®îc c¶ ®é cao cña c©y cèi c¸c vËt ch¾n trªn ®êng truyÒn nèi hai
tr¹m A, B ch¼ng h¹n nh c¸c gß, ®åi, c¸c nhµ cao tÇng... §èi víi kho¶ng truyÒn dÉn dµi,
®é cong cña mÆt ®Êt lín th× cÇn ph¶i tÝnh to¸n ®Õn ®é n©ng cña vÞ trÝ tr¹m. §é n©ng ®-
îc vÏ däc c¸c ®êng th¼ng ®øng nªn kh«ng ®i däc theo ®êng b¸n kÝnh xuÊt ph¸t tõ t©m
qu¶ ®Êt.
3.4 Chän tÇn sè lµm viÖc
C«ng viÖc nµy liªn quan ®Õn viÖc chän thiÕt bÞ cho tuyÕn vµ liªn quan ®Õn tÇn sè
sãng v« tuyÕn cña c¸c hÖ thèng l©n cËn. ViÖc chän lùa tÇn sè ph¶i tr¸nh can nhiÔu víi
c¸c tÇn sè kh¸c ®· tån t¹i xung quanh khu vùc, xem xÐt cã thÓ bè trÝ viÖc ph©n cùc
31
anten nh thÕ nµo cho hîp lý . Khi sö dông c¸c thiÕt bÞ th× gi¸ trÞ c¸c tiªu chuÈn ®îc
chän theo khuyÕn nghÞ cña CCIR .
3.5 VÏ mÆt c¾t ®êng truyÒn vµ tÝnh c¸c th«ng sè liªn quan
3.5.1 TÝnh kho¶ng c¸ch tia truyÒn phÝa trªn vËt ch¾n
Sau khi ®· chän ®îc tÇn sè lµm viÖc cho tuyÕn, ta tÝnh miÒn Fresnel thø nhÊt. §ã lµ
miÒn cã d¹ng h×nh elip tõ anten ph¸t ®Õn anten thu; lµ mét m«i trêng v©y quanh tia
truyÒn th¼ng. §êng biªn cña miÒn Fresnel thø nhÊt t¹o nªn quü tÝch sao cho bÊt kú tÝn
hiÖu nµo ®i ®Õn anten thu qua ®êng nµy sÏ dµi h¬n so víi ®êng trùc tiÕp mét nöa bíc
sãng (λ/2) cña tÇn sè sãng mang. MiÒn bªn trong cña elip thø nhÊt nµy gäi lµ miÒn
Fresnel thø nhÊt. NÕu tån t¹i mét vËt c¶n ë r×a cña miÒn Fresnel thø nhÊt th× sãng ph¶n
x¹ sÏ lµm suy gi¶m sãng trùc tiÕp, møc ®é suy gi¶m tuú thuéc biªn ®é cña sãng ph¶n
x¹. Do ®ã viÖc tÝnh to¸n ®èi víi miÒn Fresnel thø nhÊt ®ßi hái cã tÝnh chÝnh x¸c ®Ó viÖc
th«ng tin gi÷a hai tr¹m kh«ng bÞ ¶nh hëng ®¸ng kÓ bëi sãng ph¶n x¹ nµy. B¸n kÝnh cña
miÒn Fresnel thø nhÊt (F1) ®îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc sau:
d1d2
= 17,32[d1d2 / (fd)]1/2 [m]
(3.3)
λ
F1 =
d
d1, d2 [km]: lÇn lît lµ kho¶ng c¸ch tõ tr¹m A vµ tr¹m B ®Õn ®iÓm ë ®ã b¸n kÝnh miÒn
Fresnel ®îc tÝnh to¸n.
d [km] lµ kho¶ng c¸ch gi÷a hai tr¹m, d = d1 + d2
f lµ tÇn sè sãng mang [GHz].
Trong thùc tÕ, thêng gÆp ®êng truyÒn ®i qua nh÷ng ®Þa h×nh kh¸c nhau cã thÓ ch¾n
miÒn Fresnel thø nhÊt g©y nªn tæn hao trªn ®êng truyÒn. ë c¸c lo¹i ®Þa h×nh nµy cã thÓ
cã vËt ch¾n h×nh nªm trªn ®êng truyÒn vµ c¸c lo¹i chíng ng¹i kh¸c. H×nh 3.2 chØ ra m«
h×nh cña vËt ch¾n trªn ®êng truyÒn dÉn, trong ®ã F1 lµ b¸n kÝnh miÒn Fresnel thø nhÊt,
F lµ kho¶ng hë thùc; lµ kho¶ng c¸ch gi÷a tia trùc tiÕp vµ mét vËt ch¾n h×nh nªm t¹i
®iÓm tÝnh to¸n miÒn Fresnel thø nhÊt.
32
Theo c¸c chØ tiªu thiÕt kÕ vÒ kho¶ng hë ®êng truyÒn ®îc khuyÕn nghÞ th× ®é cao tèi
Đường trực tiếp
thiÓu cña anten ®¶m b¶o sao cho tÝn hiÖu kh«ng bÞ nhiÔu x¹ bëi vËt ch¾n n»m trong
Miền Fresnethứ nhất
ha
miÒn Fresnel1th®êng trùc tiÕp gi÷a m¸y thu vµ m¸y ph¸t
F
ha
Hnh nêm
cÇn mét kho¶nt kú Ýt nhÊt lµ vµo kho¶ng
2
60% b¸n kÝnh Ön truyÒn lan trong kh«ng
1
h
gian tù do.
h
Độ lồi của mặt đát
2
3.5.2 TÝnh chä
1
d
§Ó tÝnh ®é cao cña th¸p anten th× tríc tiªn ph¶i x¸c ®Þnh ®îc ®é cao cña tia v«
d
2
d
tuyÕn truyÒn gi÷a hai tr¹m. Trªn c¬ së cña ®é cao tia ®· cã ®Ó tÝnh ®é cao tèi thiÓu cña
Kho¶ng c¸ch
Tr¹m B
Tr¹m A
th¸p anten ®Ó thu ®îc tÝn hiÖu.
H×nh 3.2 MÆt c¾t nghiªng ®-êng truyÒn vµ miÒn Fresnel thø nhÊt
ViÖc tÝnh to¸n ®é cao cña tia v« tuyÕn còng ph¶i dïng ®Õn s¬ ®å mÆt c¾t nghiªng ®-
êng truyÒn nèi hai tr¹m trong ®ã cã xÐt ®Õn ®é cao cña vËt ch¾n (O), ®é cao cña c©y
cèi (T) gi÷a tuyÕn vµ b¸n kÝnh cña miÒn Fresnel thø nhÊt (F1). BiÓu thøc x¸c ®Þnh ®é
cao cña tia v« tuyÕn nh sau:
B = E(k) + (O + T) + C.F1
4
d1d2
=
d1d2 [m]
(3.4)
51
+
(
O
+
T
)
+
17,32C
k
df
d, d1,d2, f ®îc dïng nh trong c«ng thøc (3.2)
33
k: lµ hÖ sè b¸n kÝnh cña qu¶ ®Êt, k = 4/3.
C: lµ hÖ sè hë, C = 1
Th«ng thêng th× ®é cao cña tia B ®îc tÝnh to¸n t¹i ®iÓm cã mét vËt ch¾n cao nhÊt n»m
gi÷a tuyÕn.
ha
1
CF
ha
1
2
Ti+Oi
Bi
E
d
d
2
1
d
Tr¹m B
Tr¹m A
H×nh 3.3 X¸c ®Þnh ®é cao tia B ®Ó lµm hë mét vËt ch¾n.
C¸c ®é cao cña c©y cèi vµ vËt ch¾n gi÷a tuyÕn ®îc x¸c ®Þnh tõ bíc kh¶o s¸t ®êng
truyÒn. H×nh 3.3 biÓu diÔn mÆt c¾t ®êng truyÒn cña tuyÕn cïng víi c¸c vËt ch¾n gi÷a
tuyÕn vµ cã xÐt ®Õn miÒn Fresnel thø nhÊt.
Sau khi ®· cã ®îc ®é cao tuyÕn, ta tÝnh ®é cao cña anten ®Ó lµm hë mét vËt ch¾n
n»m gi÷a tuyÕn (tøc kh«ng g©y nhiÔu ®Õn ®êng truyÒn v« tuyÕn).
ë bíc kh¶o s¸t ®Þnh vÞ tr¹m, ta ®· x¸c ®Þnh ®îc ®é cao cña hai vÞ trÝ ®Æt tr¹m so víi
mÆt níc biÓn t¬ng øng lµ h1 vµ h2. Hai th«ng sè nµy kÕt hîp víi ®é cao B cña tia nh ®·
tÝnh to¸n ë trªn sÏ tÝnh ®îc ®é cao cña cét an ten cßn l¹i khi biÕt tríc ®é cao cña mét
cét an ten.
ha1 = h2 + ha2 + [B - (h2 + ha2)](d/d2) - h1
ha2 = h1 + ha1 + [B - (h1 + ha1)](d/d1) - h2
[m]
[m]
(3.5)
Trong ®ã: ha1, ha2 [m] lµ ®é cao cña mét trong hai anten cÇn ®îc tÝnh. d1, d2 [km] lµ
kho¶ng c¸ch tõ mçi tr¹m ®Õn vÞ trÝ ®· tÝnh to¸n ®é cao cña tia B. Nh vËy khi biÕt ®îc ®é
cao cña mét an ten th× cã thÓ tÝnh ®îc ®é cao cña an ten kia sao cho kh«ng lµm gi¸n
®o¹n tia truyÒn cña hai tr¹m. H×nh 3.4 minh ho¹ c¸ch tÝnh to¸n ®é cao cña an ten nãi
trªn
34
θ
H×nh 3.4 Minh ho¹ vin khi biÕt ®é cao anten kia.
h + ha
1
1
B
h + ha
Tuy nhiªn nh ®· ®Ò cËèng ho¹t ®éng kh«ng
2
2
chÞu ¶nh hëng cña c¸c yÕu i sö dông mét kho¶ng
dù phßng, phô thuéc vµo ngêi thiÕt kÕ. Khi ®ã c¸c ®é cao cña c¸c an ten thùc tÕ ph¶i lµ
d
d
2
1
d
har1, har2 do ®· ®îc céng víi mét lîng ®é cao dù phßng lµ Ph1 hoÆc Ph nh sau:
Tr¹m A
Tr¹2m B
har1 = ha1 + Ph1
[m]
(3.6)
(3.7)
θ
h + ha
2
2
3.5.3 TÝnh to¸n c¸c nh©n t
h + ha
B
1
1
C«ng suÊt tÝn hiÖu truyhao trªn ®êng truyÒn.
Khi ph¸t mét c«ng suÊt Pt ë phÝa ph¸t th× ë bªn thu sÏ ®îc mét c«ng suÊt lµ Pr vµ do suy
d
hao nªn Pt > Pr. Sù mÊt m¸t c«ng suÊt nµy do c¸c yÕu t2è g©y nhiÔu ®êng truyÒn; ®îc
d
1
d
Tr¹m B
Tr¹m A
xem xÐt díi ®©y.
35
+§é dù tr÷ pha dinh ph¼ng:
Do t¸c ®éng cña pha ®inh ph½ng møc tÝn hiÖu thu ®îc cã thÓ bÞ sôt ®i so víi møc
tÝn hiÖu thu kh«ng bÞ pha ®inh, tríc khi hÖ thèng cßn lµm viÖc ®óng. Nh vËy t¸c ®éng
cña pha ®inh lµ lµm thay ®æi møc ngìng thu cña m¸y thu. Do ®ã khi bÞ ¶nh hëng cña
pha dinh ph¼ng m¸y thu cã thÓ nhËn ®îc tÝn hiÖu rÊt yÕu tõ ®êng truyÒn vµ cã thÓ lµm
gi¸n ®o¹n th«ng tin nÕu trêng hîp pha ®inh m¹nh. ViÖc tÝnh to¸n mét lîng pha ®inh dù
tr÷ lµ cÇn thiÕt cho ®êng truyÒn v« tuyÕn.
§é dù tr÷ pha ®inh ph¼ng Fm (dB) liªn quan ®Õn møc tÝn hiÖu thu ®îc kh«ng pha
dinh Wo (dB) vµ møc tÝn hiÖu thu ®îc thùc tÕ thÊp W(dBm) tríc lóc hÖ thèng kh«ng
cßn ho¹t ®éng tÝnh theo biÓu thøc:
Fm = 10 lg(w0/w)dB = [W0(dBm) - W(dBm)]
+Pha ®inh lùa chän:
[dB]
(3.8)
Pha dinh lùa chän chñ yÕu ¶nh hëng ®Õn c¸c hÖ thèng vi ba sè cã dung lîng trung
b×nh (34Mb/s) vµ dung lîng cao (140Mb/s)
+Tiªu hao do ma:
Tiªu hao do ma vµ pha ®inh lµ c¸c ¶nh hëng truyÒn lan chñ yÕu c¸c c¸c tuyÕn v«
tuyÕn tÇm nh×n th¼ng trªn mÆt ®Êt lµm viÖc ë c¸c tÇn sè trong d¶i tÇn GHz, v× chóng
quyÕt ®Þnh c¸c biÕn ®æi tæn hao truyÒn dÉn do ®ã quyÕt ®Þnh kho¶ng c¸ch lÆp cïng víi
toµn bé gi¸ thµnh cña mét hÖ thèng v« tuyÕn chuyÓn tiÕp. Tiªu hao do ma t¨ng nhanh
theo sù t¨ng cña tÇn sè sö dông, ®Æc biÖt víi c¸c tÇn sè trªn 35GHz thêng suy hao nhiÒu
vµ do ®ã ®Ó ®¶m b¶o th× kho¶ng c¸ch lÆp ph¶i nhá h¬n 20km, ngoµi ra viÖc gi¶m ®é dµi
cña ®êng truyÒn sÏ gi¶m c¸c ¶nh hëng cña pha dinh nhiÒu tia.
3.6 TÝnh to¸n c¸c tham sè cña tuyÕn
C¸c tham sè ®îc sö dông trong tÝnh to¸n ®êng truyÒn nh: Møc suy hao trong
kh«ng gian tù do, c«ng suÊt ph¸t, ngìng thu, c¸c suy hao trong thiÕt bÞ...cã vai trß quan
träng ®Ó xem xÐt tuyÕn cã thÓ ho¹t ®éng ®îc hay kh«ng vµ ho¹t ®éng ë møc tÝn hiÖu
nµo.
+Tæn hao trong kh«ng gian tù do:
36
Tæn hao trong kh«ng gian tù do (A0) lµ tæn hao lín nhÊt cÇn ph¶i ®îc xem xÐt tríc
tiªn. §©y lµ sù tæn hao do sãng v« tuyÕn lan truyÒn tõ tr¹m nµy ®Õn tr¹m kia trong m«i
trêng kh«ng gian ®îc tÝnh theo biÓut thøc sau:
c
f
4
π
d
4π df
λ
=
A0 = 20lg
= 20lg
,
(
),
(3.9)
c
A0 = 92,5 + 20lg (f) + 20 lg (d) [dB]
(3.10)
Víi f: lµ tÇn sè sãng mang tÝnh b»ng [GHz]. d: ®é dµi tuyÕn [km]
+Tæn hao phi ®¬:
§©y lµ tæn hao thiÕt bÞ (èng dÉn sãng) ®Ó truyÒn dÉn sãng gi÷a an ten vµ m¸y ph¸t/
m¸y thu. Khi tÝnh to¸n suy hao nµy th× ph¶i c¨n cø vµo møc suy hao chuÈn ®îc cho tr-
íc bëi nhµ cung cÊp thiÕt bÞ. Ch¼ng h¹n víi phi ®¬ sö dông lo¹i WC 109 cã møc tiªu
hao chuÈn lµ 4,5dB/ 100m vµ céng víi 0,3dB suy hao cña vßng trßn ®Ó chuyÓn tiÕp èng
dÉn sãng th× tæn hao phi ®¬ m¸y ph¸t (LTxat) vµ m¸y thu (LRxat) ®îc tÝnh nh sau:
LTxat = 1,5har1. 0,045 + 0,3 [dB]
LRxat = 1,5har2 .0,045 + 0,3 [dB]
(3.11)
(3.12)
Trong ®ã har1 vµ har2 lµ ®é cao cña c¸c an ten ®· ®îc tÝnh to¸n lîng dù phßng.
+Tæn hao rÏ nh¸nh:
Tæn hao rÏ nh¸nh x¶y ra t¹i bé ph©n nh¸nh thu ph¸t, tæn hao nµy còng ®îc cho bëi
nhµ cung cÊp thiÕt bÞ. Møc tæn hao nµy thêng kho¶ng (2 ÷ 8)dB.
+Tæn hao hÊp thô khÝ quyÓn:
C¸c thµnh phÇn trong khÝ quyÓn g©y ra c¸c tæn hao mµ møc ®é cña nã thay ®æi
theo ®iÒu kiÖn thêi tiÕt, thay ®æi theo mïa, theo tÇn sè sö dông... Khi tÝnh to¸n møc suy
hao nµy ta dùa theo c¸c chØ tiªu ®· ®îc khuyÕn nghÞ ë c¸c níc ch©u ¢u. ch¼ng h¹n ®èi
víi hÖ thèng thiÕt bÞ v« tuyÕn 18, 23 vµ 38GHz th× møc suy hao chuÈn Lsp0 ®îc cho
trong khuyÕn nghÞ vµo kho¶ng 0,04 dB/km ÷ 0,19 dB/km vµ 0,9 dB/m khi ®ã tæn hao
cho c¶ tuyÕn truyÒn dÉn ®îc x¸c ®Þnh lµ:
Lsp = Lsp0d
Víi d lµ kho¶ng c¸ch cña tuyÕn tÝnh b»ng km.
Ph¬ng tr×nh c©n b»ng c«ng suÊt trong tÝnh to¸n ®êng truyÒn:
[dB]
(3.13)
37
Pr = Pt + G - At [dB]
(3.14)
Trong ®ã: Pt lµ c«ng suÊt ph¸t
At: Tæn hao tæng = tæn hao trong kh«ng gian tù do + tæn hao phi d¬
+ tæn hao rÏ nh¸nh + tæn hao hÊp thô khÝ quyÓn
G: Tæng c¸c ®é lîi = §é lîi cña an ten A + ®é lîi cña an ten B
Pr: C«ng suÊt t¹i ®Çu vµo m¸y thu.
Pr lµ tham sè quan träng khi thiÕt kÕ ®êng truyÒn vi ba, tham sè nµy lµ mét chØ tiªu
quyÕt ®Þnh xem tuyÕn cã ho¹t ®éng ®îc hay kh«ng khi ®em so s¸nh nã víi møc ngìng
thu cña m¸y thu.
3.7 TÝnh to¸n c¸c tham sè chÊt lîng cña tuyÕn
V× chÊt lîng ®êng truyÒn ®îc ®¸nh gi¸ dùa trªn tû sè BER; c¸c tû sè BER kh¸c
nhau sÏ cho mét møc ngìng t¬ng øng vµ còng cã ®é dù tr÷ pha ®inh kh¸c nhau. C¸c tû
sè BER thêng ®îc sö dông trong vi ba sè lµ: BER = 10-3 vµ BER = 10-6 t¬ng øng víi hai
møc ngìng RXa vµ RXb.
1. §é dù tr÷ pha ®inh øng víi RXa vµ RXb lµ FMa vµ FMb ®îc tÝnh theo biÓu thøc:
FMa = Pr - RXa
FMb = Pr - RXb
víi BER = 10-3
víi BER = 10-6
(3.14)
(3.15)
2. X¸c xuÊt pha dinh ph¼ng nhiÒu tia (P0) lµ mét hÖ sè thÓ hiÖn kh¶ n¨ng xuÊt hiÖn pha
dinh nhiÒu tia ®îc ®¸nh gia theo c«ng thøc sau:
P0 = KQ . fB . dc
(3.16)
Trong ®ã KQ = 1, 4 .10-8 ; B = 1 ; C = 3,5 lµ c¸c tham sè liªn quan ®Õn ®iÒu kiÖn
truyÒn lan vÒ khÝ hËu vµ ®Þa h×nh cña sãng v« tuyÕn vµ c¸c gi¸ trÞ ®îc sö dông theo
khuyÕn nghÞ cña CCIR.
3. X¸c suÊt ®¹t ®Õn ngìng thu RXa; RXb.
Gäi Pa; Pb lµ x¸c suÊt ®¹t tíi c¸c gi¸ trÞ ngìng thu t¬ng øng RXa vµ RXb ®îc tÝnh nh
sau:
FMa
−
P
=
10
(3.17)
a
10
FMb
10
10−
Pb
=
38
Víi FMa vµ FMb lµ ®é dù tr÷ pha dinh øng víi c¸c tû sè BER = 10-3, BER = 10-6 ®· ®îc
tÝnh to¸n ë trªn.
4.Kho¶ng thêi gian pha dinh
Ta vµ Tb lµ c¸c gi¸ trÞ ®Æc trng cho c¸c kho¶ng thêi gian tån t¹i pha dinh vµ còng øng
víi FMa, FMb ®îc tÝnh theo c«ng thøc:
−
α
2FMa
β
10
(3.18)
2
Ta
Tb
=
C210
C210
f
f
−
α
2 .FMb
β
2
10
=
Víi C2 = 56,6.d; α2 = 0,5; β2 = -0,5 lÊy theo khuyÕn nghÞ.
5.X¸c suÊt pha dinh ph¼ng dµi h¬n 10s vµ 60s
P(10) vµ P(60) lµ X¸c suÊt xuÊt hiÖn pha dinh ph¼ng dµi h¬n 10s vµ 60s t¬ng øng víi
c¸c tû sè BER kh¸c nhau vµ ®îc c¸c ®Þnh theo c«ng thøc:
P(Ta ≥ 10) = P(10) = 0, 5 [1 - erf(Za)] = 0, 5 erfc (Za)
P(Tb ≥ 60) = P(60) = 0, 5 [1 - erf(Zb)] = 0, 5 erfc (Zb)
(3.19)
Víi Za = 0, 548ln(10/Ta); Víi Zb = 0, 548ln(10/Tb)
Víi erfc(t) = 1- erf(t)
Trong ®ã:
t
t2
2
e− dt
erf(t) =
lµ hµm sai sè.
∫
0
6. X¸c suÊt BER vît 10-3
X¸c suÊt BER vît 10-3 thÓ hiÖn sù gi¸n ®o¹n th«ng tin nhng trong thêi gian kh«ng qu¸
10s.
−
FMa
10
X¸c suÊt (BER ≥ 10-3) = P0. Pa =
(3.20)
P0 .10
7.X¸c suÊt m¹ch trë nªn kh«ng thÓ sö dông ®îc do pha dinh ph¼ng trong kho¶ng thêi
gian lín h¬n 10s.
Pu(10) lµ x¸c suÊt m¹ch sÏ cã BER > 10-3 trong kho¶ng thêi gian lín h¬n 10s tøc lµ m¹ch
trë nªn kh«ng sö dông ®îc vµ ®îc tÝnh theo
Pu(10) = P0 . Pa . P(10)
(3.21)
8.Kh¶ n¨ng sö dông tuyÕn
Kh¶ n¨ng sö dông tuyÕn ®îc biÓu thÞ b»ng phÇn tr¨m vµ ®îc x¸c ®Þnh theo Pu(10) nh sau:
39
Av = 100(1 - Pu(10)
)
(3.22)
9. X¸c suÊt BER vît 10-6
X¸c suÊt BER vît 10-6 thÓ hiÖn sù gi¸n ®o¹n th«ng tin nhng trong thêi gian kh«ng qu¸
60s.
−
FM b
X¸c suÊt (BER ≥ 10-6) = P0. Pb =
(3.23)
10
P .10
0
10.X¸c suÊt m¹ch trë nªn kh«ng thÓ sö dông ®îc do pha dinh ph¼ng trong kho¶ng thêi
gian lín h¬n 60s.
Pu(60) lµ x¸c suÊt m¹ch sÏ cã BER > 10-6 trong kho¶ng thêi gian lín h¬n 60s tøc lµ m¹ch
trë nªn kh«ng sö dông ®îc vµ ®îc tÝnh theo
Pu(60) = P0 . Pb . P(60)
(3.24)
11.Kh¶ n¨ng sö dông tuyÕn
Kh¶ n¨ng sö dông tuyÕn ®îc biÓu thÞ b»ng phÇn tr¨m vµ ®îc x¸c ®Þnh theo Pu(60) nh sau:
Av = 100(1 - Pu(60) (3.25)
)
Kh¶ n¨ng sö dông tuyÕn trong c¸c biÓu thøc (3.22) vµ (3.25) ®Òu ph¶i lín h¬n gi¸
trÞ kh¶ n¨ng sö dông tuyÕn cho phÐp theo quy chuÈn.
Nh vËy toµn bé c¸c tham sè ®· tÝnh cho ®êng truyÒn còng nh c¸c tham sè ®Ó ®¸nh
gi¸ chÊt lîng tuyÕn ®îc sö dông ®Ó ngêi thiÕt kÕ ®a ra c¸c quyÕt ®Þnh vÒ kh¶ n¨ng lµm
viÖc cña tuyÕn, ®Ó tÝnh xem tuyÕn cã ®ñ cong suÊt cung cÊp cho m¸y thu hay kh«ng.
Ngoµi ra còng dùa vµo c¸c tham sè nµy ®Ó cã thÓ hiÖu chØnh l¹i c«ng suÊt m¸y ph¸t,
quyÕt ®Þnh dïng c¸c biÖn ph¸p ph©n tËp...
3.8 C¸c chØ tiªu kü thuËt ®¸nh gi¸ chÊt lîng tuyÕn
Ba chØ tiªu chñ yÕu ®Ó ®¸nh gi¸ chÊt lîng tuyÕn:
1. §é kh«ng sö dông ®êng cho phÐp (®èi víi ®êng trôc):
Pucf = 0,06L/600% víi L<600km
L [km]
vÝ dô: L=30km
Pucf = 0,06L/600% = 0,06.30/600% = 0,003%
2. §é kh«ng sö dông ®îc cña m¹ng néi h¹t (gi¸ trÞ cho phÐp) = 0,0325%
(t¹i mçi ®Çu cuèi).
3. §é kh«ng sö dông ®îc (gi¸ trÞ cho phÐp) cña hµnh tr×nh ngîc = 0,0225%
40
Môc ®Ých c¸c tÝnh to¸n chØ tiªu chÊt lîng lµ nh»m x¸c ®Þnh x¸c suÊt vît c¸c chØ
tiªu BER, b»ng c¸ch sö dông c¸c gi¸ trÞ cña c¸c x¸c suÊt t×m ra trong c¸c tÝnh to¸n ®-
êng truyÒn.
C¸c môc tiªu tØ lÖ lçi bit BER ®îc sö dông sao cho BER kh«ng ®îc lín h¬n c¸c
gi¸ trÞ sau:
+1.10-6 trong h¬n 0,4.d / 2500 % cña th¸ng bÊt kú ®èi víi thêi gian hîp thµnh 1
phót, víi 280km < d < 2500km.
+1.10-6 trong h¬n 0,045 % cña th¸ng bÊt kú ®èi víi thêi gian hîp thµnh 1 phót,
víi d < 280km.
+1.10-3 trong h¬n 0,054.d / 2500 % cña th¸ng bÊt kú ®èi víi thêi gian hîp
thµnh 1 gi©y, víi 280km < d < 2500km.
+1.10-3 trong h¬n 0,006 % cña th¸ng bÊt kú ®èi víi thêi gian hîp thµnh 1 gi©y,
víi d < 280km.
3.9 §¸nh gi¸ chÊt lîng tuyÕn, l¾p ®Æt thiÕt bÞ ®a vµo ho¹t ®éng
§©y lµ mét bíc ®îc tiÕn hµnh sau khi ®· tÝnh to¸n ®îc kh¶ n¨ng lµm viÖc cña tuyÕn
vµ tÝnh xong c¸c tham sè cÇn thiÕt ®Ó thiÕt lËp tuyÕn cã nghÜa lµ trªn tÝnh to¸n thiÕt kÕ
th× tuyÕn ®· ho¹t ®éng. Tuy nhiªn vÉn cßn nhiÒu vÊn ®Ò tån t¹i sÏ t¸c ®éng lªn tuyÕn vµ
cã thÓ lµm cho kh¶ n¨ng lµm viÖc cña tuyÕn kh«ng nh mong muèn cña ngêi thiÕt kÕ.
Nãi chung viÖc ®¸nh gi¸ chÊt lîng cña tuyÕn lµ dùa vµo c¸c gi¸ trÞ ®· tÝnh ®îc ë c¸c
bíc thiÕt kÕ trªn.
C«ng viÖc cuèi cïng lµ l¾p ®Æt thiÕt bÞ ®a vµo vËn hµnh. TiÕn hµnh c©n chØnh anten
®Ó thu ®îc tin hiÖu tõ m¸y ph¸t. Vµ ®©y còng lµ lóc ®Ó ®èi chiÕu gi÷a viÖc tÝnh to¸n
gi÷a thùc tÕ vµ lý thuyÕt phï hîp víi nhau hay kh«ng b»ng viÖc ®o thö c¸c tÝn hiÖu ë
hai bªn thu vµ ph¸t.
3.10 BµI TËP
TÝnh to¸n ®êng truyÒn tuyÕn vi ba sè Tr¹m 110Kv §iÖn nam - Tr¹m
110Kv Th¨ng b×nh
41
Nh÷ng tiÕn bé cña khoa häc c«ng nghÖ ®iÖn tö viÔn th«ng vµ tin häc ngµy cµng ®-
îc øng dông réng r·i trong mäi lÜnh vùc, mäi ngµnh kinh tÕ, Trong ®ã ngµnh §iÖn ®·
tõng bíc ®i vµo tù ®éng hãa. Tríc ®©y Trung t©m §iÒu ®é hÖ thèng ®iÖn MiÒn trung
®iÒu hµnh s¶n xuÊt ®iÖn trªn ®Þa bµn MiÒn trung vµ T©y nguyªn, viÖc th«ng tin chñ yÕu
lµ th«ng tin tho¹i qua c¸c thiÕt bÞ t¶i ba (PLC) vµ m¹ng VHF .
Nh»m ®¸p øng nhu cÇu ph¸t triÓn líi ®iÖn trªn ®Þa bµn MiÒn trung trong t¬ng lai,
còng nh yªu cÇu ®iÒu hµnh s¶n xuÊt ®iÖn cña Trung t©m tõng bíc ®i vµo tù ®éng hãa
th«ng qua hÖ thèng SCADA/EMS ®· ®îc l¾p ®Æt và khai th¸c.
Tõ nhu cÇu ®ã viÖc thiÕt lËp hÖ thèng th«ng tin ngµnh ®iÖn trªn ®Þa bµn MiÒn trung
hiÖn nay ®ßi hái ph¶i ®ñ kªnh th«ng tin cho truyÒn sè liÖu SCADA vµ c¸c kªnh tho¹i
còng nh c¸c kªnh trung kÕ ®Ó nèi liªn tæng ®µi, ngoµi ra còng ph¶i tÝnh ®Õn hÖ thèng
më cho t¬ng lai sau nµy. Chän ph¬ng ¸n tÝnh to¸n tuyÕn vi ba gi÷a tr¹m biÕn ¸p 110Kv
Th¨ng b×nh vµ tr¹m 110Kv §iÖn ngäc vÒ Trung t©m §iÒu ®é hÖ thèng ®iÖn MiÒn trung
(®· ®îc x©y l¾p trong n¨m 2002)
Ph¹m vi tÝnh to¸n: Víi thiÕt bÞ vi ba ®· cã: Dïng lo¹i MINI-LINK (cña h·ng
ERICSSON)
§Æc tÝnh kü thuËt cña thiÕt bÞ
TÇn sè
7GHz
C«ng suÊt ph¸t
+28dBm
Ngìng thu BER 10 -3
Ngìng thu BER 10 -6
-91dBm
-87dBm
Anten
2,4m
GdB = 42,5dB
èng dÉn sãng WC 42
0,1dB/m
Dung lîng
2*2Mb/s:
M« t¶ tuyÕn:
TuyÕn th«ng tin vi ba gi÷a Trung t©m §iÒu ®é HT§ MiÒn trung ®· cã tríc, do vËy
tuyÕn th«ng tin cho tr¹m biÕn ¸p 110Kv Th¨ng b×nh ®îc thiÕt kÕ sö dông kªnh 2w cho
tho¹i, 4w E&M, vµ kªnh data V28 ®Ó truyÒn tÝn hiÖu SCADA/EMS vÒ Trung t©m §iÒu
®é HT§ MiÒn trung. C¸c th«ng sè ®îc x¸c ®Þnh trªn b¶n ®å tû lÖ: 1/50.000, cã cù ly
42
tuyÕn lµ 28km . Trªn ®êng truyÒn sãng qua ®Þa h×nh b»ng ph¼ng kh«ng cã vËt ch¾n
h×nh nªm. Täa ®é, ®é cao cña 2 tr¹m so víi mùc níc biÓn ®îc x¸c ®Þnh b»ng m¸y thu
®Þnh vÞ GPS
Th«ng sè tuyÕn
§é dµi tuyÕn
28km
NhiÖt ®é trung b×nh hµng n¨m 250C
Lîng ma trung b×nh hµng n¨m 150mm/h
4
K = , C = 1 (chän theo khuyÕn nghÞ)
3
Tr¹m §iÖn Ngäc
Tr¹m Th¨ng b×nh
150 43’14’’
VÜ tuyÕn
15056’00’’
Kinh tuyÕn
§é cao mÆt ®Êt (so víi níc biÓn)
§é cao anten
1080 15’ 30’’
5m
1080 21’ 02’’
12m
CÇn tÝnh to¸n
12m
30m
7m
§é cao c©y cèi
43
mÆt c¾t nghiªng
44
17 trang
22941
Free
Bạn đang xem tài liệu "Giáo trình Thông tin vi ba vệ tinh - Chương 3: Thiết kế tuyến vi ba", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- giao_trinh_thong_tin_vi_ba_ve_tinh_chuong_3_thiet_ke_tuyen_v.pdf
