Tổng quan về vi ba số

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ VI BA SỐ. 1.1. Giới thiệu chung. Hệ thống truyền dẫn là 1 hệ thống bao gồm các thiết bị, phương tịên dùng để truyền tín hiệu từ nơi này đến nơi khác. Ngày nay, theo phương tiện truyền dẫn, các HTTT bao gồm các loại hệ thống chủ yếu sau: + HTTT dùng cáp đồng trục, trong đó môi trường truyền dẫn là cáp đồng trục (coaxial cable) Các hệ thống sử dụng cáp đồng trục có dung lượng không cao, cự ly khoảng lặp ngắn và khả năng cơ động kém. Các hệ thống loại này đang dần được thay thế và được sử dụng chỉ trong những tình huống cụ thể nhất định. + HTTT sóng cực ngắn (microwave) với môi trường truyền dẫn vô tuyến trên giải sóng cực ngắn, bao gồm các loại hệ thống thông tin vệ tinh, thông tin vô tuyến tiếp sức (radio-relay) và thông tin di động; Các hệ thống thông tin vệ tinh có dung lượng trung bình song bù lại có cự ly liên lạc từ lớn đến rất lớn. Các hệ thống này được sử dụng làm trục xuyên lục địa hoặc phục vụ cho các tuyến khó triển khai các loại hình liên lạc khác (như tuyến liên lạc đất liền-hải đảo, đất liền-các giàn khoan dầu, đất liền-các tàu viễn dương...). Ngoài ra, các hệ thống vệ tinh địa tĩnh còn được sử dụng cho các hệ thống phát quảng bá truyền hình. Trong tương lai gần, khi hệ thống các vệ tinh quỹ đạo thấp và trung bình được triển khai, các hệ thống vệ tinh có thể được sử dụng cho cả thông tin di động phủ sóng toàn cầu. Các hệ thống thông tin di động phục vụ các đầu cuối di động, nói chung có dung lượng thấp. Khả năng di động là ưu thế lớn nhất của các hệ thống này. Các hệ thống vô tuyến tiếp sức mặt đất (terrestrial radio-relay) có dung lượng từ thấp tới cao, có khả năng thay thế tốt các tuyến cáp đồng trục trong các mạng nội hạt lẫn đường trục. Với thời gian triển khai tương đối thấp, tính cơ động của các hệ thống vô tuyến tiếp sức mặt đất hơn hẳn một số loại hệ thống khác. Một ưu điểm nữa của các hệ thống này là rất dễ triển khai, ngay cả trong các điều kiện địa hình gây nhiều trở ngại cho việc triển khai các loại hệ thống dung lượng cao khác như trong các đô thị, hoặc qua các vùng có địa hình rừng núi với cự ly chặng liên lạc lên đến 70 km, trung bình là từ 40 dến 45 km. + HTTT quang sợi (fiber-optic) với môi trường truyền dẫn là cáp sợi quang học (gọi tắt là cáp quang). Hệ thống cáp quang có dung lượng lớn nhất, giá rẻ (theo chi phí tính trên kênh thoại) do đó thường được sử dụng làm đường trục quốc gia, xuyên quốc gia, xuyên lục địa. Nhược điểm cơ bản của HTTT cáp quang là khả năng cơ động hệ thống kém, chi phí lắp đặt ban đầu khá cao, vì vậy trong một số trường hợp cụ thể thì việc triển khai được xem là rất khó khăn. + HTTT vô tuyến làm việc trong giải tần số từ 60MHz trở xuống. Hệ thống thông tin vi ba Từ tiếng Anh microwave có nghĩa là sóng cực ngắn hay vi ba theo cách dịch qua tiếng Trung Quốc. Từ vi ba được sử dụng chung cho các hệ thống vệ tinh, di động hay vô tuyến tiếp sức mặt đất, song ở nước ta từ vi ba đã được sử dụng từ trước chỉ để chỉ các hệ thống vô tuyến tiếp sức. Do đó, hiện nay trong các tài liệu kỹ thuật của ta, nói vi ba là nói tới hệ thống vô tuyến tiếp sức mặt đất. Thông tin sóng cực ngắn giữa hai điểm bắt đầu xuất hiện vào những năm 30 của thế kỷ trước tuy nhiên lúc bấy giờ do khó khăn về mặt kỹ thuật nên chỉ làm việc ở dải sóng mét do vậy ưu điểm của thông tin siêu cao tần chưa được phát huy. Năm 1935 đương thông tin VTTS đầu tiên được thành lập ở Newyooc và Philadenphi chuyển tiếp qua 6 địa điểm và chuyền được 5 kênh thoại. Và TTVTTS bùng nổ sau chiến tranh thế giới lần thứ hai. Hệ thống vi ba số bắt đầu hình thành từ đầu những năm 50 và phát triển mạnh mẽ cùng với sự phát triển của kỹ thuật viễn thông. Mô hình của một hệ thống thông tin vi ba 1.2.1. Giải tần số của các hệ thống vi ba: Tổng quan về phân chia các băng tần Băng tần Ký hiệu Đặc tính lan truyền Phạm vi ứng dụng 3-30KHz (Chục km) Tần số rất thấp (VLF) - Sóng mặt đất - Lan truyền cự ly xa - Mức tạp nhiễu khí quyển lớn ứng dụng nhiều cho thông tin dưới nước (solar) 30-300KHz (Km) Tần số thấp (LF) - Tương tự như VLF nhưng bị hấp thụ vào ban ngày Vô tuyến hàng hải 300-3000KHz (Trăm mét) Tần số trung bình (MF) - Sóng mặt đất và sóng trời ban đêm - Suy hao thấp ban đêm cao vào ban ngày - Tạp khí quyển Vô tuyến và định vị hàng hải, các tần số cho cứu hộ và vô tuyến quảng bá AM 3-30MHz (Chục mét) Tần số cao (HF) Phản xạ tầng điện ly thay đổi theo thời gian trong ngày, mùa và tấn số Vô tuyến nghiệp dư; phát sóng quốc tế; thông tin quân sự, hàng không đường dài. 30-300MHz (mét) Tần số rất cao (VHF) Lan truyền theo tần nhìn thẳng (LoS) Truyền hình VHF, phát thanh FM, thông tin đạo hàng AM, thông tin vi ba 0,3-3GHz (dm) Tần số cực cao (ultrahigh frequency-UHF) Lan truyền theo tầm nhìn thẳng Truyền hình UHF, radar, thông tin vi ba 3-30GHz (cm) Tần số siêu cao (superhigh frequency-SHF) Lan truyền Los, suy hao nhanh theo lượng mưa, suy hao khí quyền do ôxi và hơi nước, hấp thụ hơi nước cao ở 22GHz. Thông tin vệ tinh, thông tin vi ba. 30-300GHz (mm) Tần số siêu siêu cao (Extremely High Frequency EHF) LoS, hấp thụ hơi nước tại 183GHz và hấp thụ ô xi tại 60 và 119GHz Rada, vệ tinh thử nghiệm. 103-107GHz Hồng ngoại, ánh sáng nhìn thấy và tia cực tím LoS Thông tin quang Thông tin siêu cao tần làm việc ở dải sóng cực ngắn dùng để truyền tín hiệu có dải tần rộng. Về lý thuyết, giải sóng dùng cho các hệ thống vi ba là từ 60MHz cho tới 60/80GHz. Trong thực tế, đối với các hệ thống vi ba ở dạng thương phẩm thường làm việc trên giải sóng từ 60MHz đến 20 GHz, các hệ thống công tác với giải tần số cao hơn (60á80 GHz) hiện vẫn đang còn trong giai đoạn thử nghiệm. Hệ thống thông tin siêu cao tần làm việc ở dải tấn số: 60 MHz ¸ 80 GHz do có dải tần làm việc rất rộng và cao so với thông tin cao tần vì vậy được sử dụng làm phương tiện truyền dẫn chính trong viễn thông công cộng siêu ngắn Gọi là Viba Trong hệ thống thông tin siêu cao tần bao gồm: + Hệ thống thông tin vi ba là hệ thống thông tin siêu cao tần các trạm chuyển tiếp được đặt trên mặt đất. + Hệ thống thông tin vệ tinh là hệ thống thông tin siêu cao tần các trạm chuyển tiếp được đặt trên vệ tinh nằm ngoài quả đất. + Thông tin di động là giao tiếp viễn thông giữa máy di động MS với trạm thu phát gốc BTS cũng làm việc ở dải sóng siêu cao tần. 1.2.2. Đặc điểm + Do làm việc ở dải sóng siêu cao tần nên đảm bảo được việc truyền những tín hiệu dải rộng. + Độ rộng dải tần siêu cao khoảng 30GHz do đó nhiều đài có thể làm việc đồng thời. + Hầu như không bị can nhiễu khí quyển và công nghiệp + Trong dải sóng SCT dễ dàng tạo ra các hệ thống anten có tính định hướng cao, búp sóng hẹp nhờ vậy máy phát có thể giảm công suất và trên cùng một phạm vi ta có thể triển khai nhiều hệ thống cùng làm việc mà không gây nhiễu lẫn nhau. + Triển khai nhanh và giá thành rẻ hơn so với các hệ thống thông tin dùng cáp (cáp quang hoặc cáp đồng trục) vì việc triển khai hệ thống cáp là rất tốn kém và trong khu vực đông dân cư có nhiều công trình xây dựng thì việc triển khai một hệ thống cáp là rất khó khăn. + Dễ dàng quản lý vì hệ thống vi ba chỉ giới hạn quản lý trong phạm vi của trạm vô tuyến dọc theo trục (trong khi đó hệ thống cáp phải quản lý toàn bộ tuyến cáp và đặcbiệt phải đối đầu với nguy cơ đứt cáp). + Dải sóng SCT có nhược điểm là chỉ truyền được chắc chắn trong tầm nhìn thẳng cự ly không quá 50 km. Vì vậy khi muốn thông tin đi xa cần thực hiện chuyển tiếp nhiều lần. + Có tốc độ nhỏ hơn nhiều so với hệ thống cáp quang và hiện nay ở đường trục chỉ còn sử dụng ở những khu vực chưa kéo được cáp quang do địa hình phức tạp. + Chịu tác động của đường truyền: hấp thụ do hơi nước và ôxi, suy hao do mưa và hiện tượng pha đinh đặc biệt đối với các hệ thống băng rộng phải chịu tác động của pha đinh đa đường chọn lọc theo tần số. Phân loại - Có nhiều phương pháp, căn cứ để phân loại: Theo dung lượng (tốc độ bít tổng cộng B ở đầu vào) các hệ thống vi ba số được phân thành: Các hệ thống dung lượng thấp: B<10 Mb/s; Các hệ thống dung lượng trung bình: B ẻ(10á100 Mb/s); Các hệ thống dung lượng cao: B>100 Mb/s. Theo cự ly liên lạc (haul) Tuyến dài (cự ly liên lạc lớn hon 400km): thường là những đường trục có dung lượng lớn so sánh được với cáp quang. Dải tần được sử dụng rộng rãi từ 4 đến 6 GHz. Tuyến ngắn (cự ly liên lạc dưới 400km): dung lượng thấp, thông thường 1DS1, 4DS1, 1E1, 4E1 dùng để nối các trung tâm chuyển mạch di động. Dải tần thường sử dụng khoảng 15 GHz vì ở dải tần này cho phép thu gọn kích thước của an ten và thiết bị. Do chặng ngắn nên không cần phân tập để chống lại hiện tượng pha đing. Nguyên nhân gây gián đoạn liên lạc chủ yếu gây do mưa nên cần có hệ số khuyếch đại lớn và chặng ngắn. Với chặng lớn hơn thường sử dụng dải tần L6GHz, U6GHz hoặc 11GHz dung lượng thấp. Dải tần này không chịu ảnh hưởng pha đing do mưa nên có thể bảo đảm cự ly liên lạc xa hơn. - Căn cứ phân loại theo mục đích sử dụng: + Hệ thống viễn thông riêng ( nội bộ ) là mạng thông tin phục vụ cho thông tin riêng, nội bộ của các cơ quan, đơn vị không dùng để kinh doanh. + Hệ thống viễn thông công cộng: là hệ thống giành cho mọi đối tượng sử dụng và sử dụng để kinh doanh, yêu cầu chất lượng cao, thuận tiện, đơn giản, dễ sử dụng. - Căn cứ phân loại theo quy mô của mạng: + Mạng nội hạt: phục vụ cho 1 khu vực địa lý, khu vực dân cư ( tỉnh, thành phố) + Mạng quốc gia ( mạng liên tỉnh) phục vụ thông tin giữa các vùng, các khu vực, các tỉnh thành. + Mạng quốc tế: dùng để phục vụ thông tin giữa các nước. - Căn cứ phân loại theo địa lý: + Mạng viễn thông nông thôn: mật độ thưa, không tập trung. + Mạng viễn thông thành phố: mật độ dày đặc, tập trung nhiều. - Căn cứ phân loại theo phương pháp xử lý truyền dẫn tín hiệu: + Hệ thống viễn thông tương tự + Hệ thống viễn thông số. Chủ yếu đi vào viễn thông công cộng, viễn thông số. 1.4. Các chỉ tiêu chất lượng cơ bản của hệ thống vi ba: Đối với các hệ thống thông tin số hiện tại, các tín hiệu số là các tín hiệu nhận giá trị trong tập hữu hạn các giá trị có thể có và có thời gian tồn tại hữu hạn. Khi tập các giá trị có thể có của tín hiệu gồm hai phần tử 0 và 1 thì hệ thống được gọi là nhị phân và tín hiệu khi đó được gọi là bít. Gọi giá trị của bít thứ k là Dk và thời gian tồn tại của nó là Tk (Tk =T và là hằng số với mọi k). Ở đầu thu tín hiệu khôi phục lại là và có độ rộng là k, nếu kạ Dk thì tín hiệu thứ k được gọi là bị lỗi, nếu kạ T tín hiệu thứ k được gọi là có jitter. Cũng như các hệ thống truyền dẫn số khác, chỉ tiêu chất lượng cơ bản của hệ thống vi ba số là xác suất bít lỗi và jitter (rung pha hay còn được gọi là trượt trong một số tài liệu). Xác suất lỗi bít BER (Bit-Error Ratio) được định nghĩa là: BER=P{kạ Dk}, với P{.} là xác suất (1.1) Khi k= T+dT thì được gọi là jitter (1.2) Tuỳ từng loại dịch vụ mà các hệ thống có các đòi hỏi khác nhau về BER và jitter. Đối với các hệ thống truyền thoại, yêu cầu BER<10-6 và do thoại ít nhạy với jitter nên có thể cho phép jitter khá cao. Đối với tín hiệu truyền hình, nếu sử dụng điều chế xung mã (PCM) thường thì BER đòi hỏi cũng như đối với thoại song cần lưu ý là tốc độ truyền với truyền hình là khá cao. Khi sử dụng ADPCM (Adaptive Differential Pulse Coded Modulation: Điều chế xung mã vi sai tự thích nghi) để truyền hình thì yêu cầu BER<10-9, thậm chí còn yêu cầu tới BER<10-12. Nói chung các tín hiệu truyền hình rất nhạy cảm với jitter. Nhìn chung khi BER³10-3 thì hệ thống được xem như gián đoạn liên lạc. Jitter được xem là lớn nếu lớn hơn 0.05T (giá trị đỉnh-đỉnh). Thực tế người ta còn sử dụng một số thông số chất lượng dẫn xuất khác như các giây không lỗi, các giây bị lỗi, các giây bị lỗi trầm trọng, các phút suy giảm chất lượng... để đánh giá hệ thống vi ba số. Giây bị lỗi (Errored Second) là những khoảng 1s mà trong đó có ít nhất một bít lỗi Tỷ số giây bị lỗi (Errored Second Ratio) = Giây bị lỗi trầm trọng (Severely Errored Second) là những khoảng 1s mà BER>10-3 Tỷ số giây bị lỗi trầm trọng (Severely Errored Second Ratio) = Các phút suy giảm chất lượng là những khoảng thời gian 1 phút trong đó BER > 10-6 Tính không khả dụng của hệ thống là khoảng thời gian không thể làm việc được, bắt đầu khi BER >10-3 trong mỗi giây và kéo dài 10 s liên tiếp (10 s này là khoảng thời gian không làm việc được). Thời gian không làm việc được kết thúc khi BER <10-3 trong mỗi giây và kéo dài liên tiếp trong 10s. Tiêu chuẩn với hệ thống thực Đối với tuyến có cự ly L<280 km Phút suy giảm chất lượng < 0,045% thời gian 1 tháng bất kỳ Giây lỗi trầm trọng < 0,006% thời gian của tháng bất kỳ Đối với tuyến có cự ly 280km<L<2500 km Phút suy giảm chất lượng < (L/2500)x 0,4% thời gian 1 tháng bất kỳ Giây bị lỗi trầm trọng < (L/2500)x 0,054 % thời gian của 1 tháng bất kỳ Chỉ tiêu về độ khả dụng của hệ thống L < 600 km là 0,06. (L/600) % Ch­¬ng 2 CÊu tróc HÖ thèng viba sè I. Sơ đồ khối cơ bản của hệ thống vi ba số: 1. Sơ đồ khối của một trạm đầu cuối thực tế: Sơ đồ khối cơ bản tuyến phát: Nhiệm vụ: Biến đổi tín hiệu băng gốc thành tín hiệu dạng sóng Chuyển đổi tín hiệu lên băng tần công tác Khuếch đại tín hiệu, hạn chế phổ tín hiệu và bức xạ qua an ten. Hình 1. Sơ đồ khối cơ bản tuyến phát. Chức năng: Đối với hệ thống viba số tín hiệu vào tuyến phát bao gồm dữ liệu dưới dạng số được đưa đến từ tổng đài hoặc từ trạm viba số khác. - Mã hoá: Mã hoá kênh nhằm sửa lỗi bằng cách đưa vào một lượngthông tin dư. - Khối điều chế ánh xạ từ tín hiệu số băng gốc thành tín hiệu dạng sóng: Các dạng điều chế cơ bản FSK, PSK, QAM. Z FSK : + Không nhạy cảm với méo biên độ + Thiết bị đơn giản. + Hiệu quả phổ thấp PSK và QAM hiệu quả phổ phụ thuộc vào mức điều chế M Hiệu quả phổ tăng k=log2(M) lần Khi M=4 thì 4-PSK và 4-QAM như nhau Khi M=8 thường sử dụng 8-PSK Khi M>8 thường sử dụng M-QAM Các bộ lọc phát được lắp ngay sau bộ điều chế quyết định phổ tần của kênh. Thông thường là bộ lọc cosine nâng với hệ số uốn lọc a từ 0.2 đến 0.7. - Bộ trộn tần nhằm đưa tín hiệu lên băng tần công tác. Tuỳ thuộc tần số công tác mà hệ thống có thể thực hiện trộn nhiều lần hoặc thực hiện điều chế ngay ở cao tần. Tuy sơ đồ điều chế trực tiếp từ cao tần nhưng chỉ được sử dụng ở những thiết bị có tần số công tác thấp khoảng 1 GHz vàđiều chế FSK do nhược điểm của sơ đồ này là khó đạt được một đặc tuyến điều chế tuyến tính và hơn nữa tần số trung tâm của máy phát không ổn định. Khi điều chế ở trung tần yêu cầu đối với tần số trung tần là ftt > 3Rb (Rb là tốc độ của luồng số liệu) - Khuếch đại công suất: Có thể dùng đèn sóng chạy (TWT) hoặc bán dẫn Gallium-Arsenide (GaAs FET) cho ra công suất khoảng vài W. Thông thường sau bộ khuếch đại công suất thường lắp một mạch lọc phụ nhằm hạn chế sự mở rộng phổ do tính phi tuyến của bộ khuếch đại. - Hệ thống an ten phidơ được sử dụng để dẫn sóng và bức xạ sóng điện từ vào môi trường. Dây phi đơ thường gây ra một lượng tổn hao nhất định tỷ lệ với độ dài của phiđơ. An ten thường có dạng parabol có tính định hướng cao và độ tăng ích lớn khoảng vài chục dBi. H×nh 2. S¬ ®å khèi c¬ b¶n tuyÕn thu. TuyÕn thu NhiÖm vô: - Thu nhËn vµ chuyÓn ®æi tÝn hiÖu thu ®­îc vÒ trung tÇn - ChuyÓn ®æi thµnh tÝn hiÖu b¨ng gèc - Kh«i phôc xung clock Chøc n¨ng: ë tuyÕn thu, tÝn hiÖu thu ®­îc ®­a ®Õn m¸y thu ®Ó chuyÓn ®æi tÝn hiÖu thu ®­îc vÒ tÇn sè trung tÇn. M¸y thu thùc chÊt lµ mét thiÕt bÞ xö lý tÝn hiÖu cao tÇn bao gåm mét khèi khuÕch ®¹i cao tÇn vµ c¸c bé trén tÇn. Bé khuÕch ®¹i tÝn hiÖu cao tÇn cã t¸c dông t¨ng ®é nh¹y m¸y thu. (Gi¶i thÝch) C¸c bé trén tÇn kÕt hîp víi c¸c bé läc th«ng gi¶i biÕn ®æi tÝn hiÖu siªu cao tÇn thu ®­îc vÒ tÇn sè trung tÇn. Tuú theo yªu cÇu chÊt l­îng vµ d¶i tÇn c«ng t¸c m¸y thu cã thÓ thùc hiÖn ®æi tÇn 1 lÇn hoÆc nhiÒu lÇn nh»m lo¹i bá c¸c tÇn sè nhiÔu ¶nh, nhiÔu trung gian vµ nhiÔu l©n cËn (Gi¶i thÝch) TÝn hiÖu trung tÇn sÏ ®­îc ®­a vµo bé gi¶i ®iÒu chÕ ®Ó chuyÓn tõ tÝn hiÖu d¹ng sãng vÒ tÝn hiÖu sè. Trªn c¬ së cña chuçi tÝn hiÖu sè b¨ng gèc sau khèi gi¶i ®iÒu chÕ, tÝn hiÖu xung clock ®­îc kh«i phôc vµ cung cÊp cho c¸c khèi t¸i t¹o xung vµ khèi gi¶i m· ®Ó thu ®­îc d÷ liÖu nh­ ®· ph¸t ®i ë ®Çu ph¸t. S¬ ®å khèi cña mét tr¹m ®Çu cuèi thùc tÕ: H×nh 3. S¬ ®« khèi tuyÕn thu ph¸t cña tr¹m ®Çu cuèi. Mét tr¹m ®Çu cuèi bao gåm c¸c thµnh phÇn: phÇn xö lý tÝn hiÖu b¨ng gèc, phÇn v« tuyÕn, phÇn nghiÖp vô vµ phÇn hÖ thèng phi-®¬/¨ng-ten nh­ trªn (h×nh 2.15). TÝn hiÖu nghiÖp vô ®­îc truyÒn ®i b»ng viÖc thªm vµo chøc n¨ng ®iÒu chÕ tÇn sè vµo bé t¹o dao ®éng chñ sãng phÇn ph¸t. PhÝa thu sÏ thùc hiÖn gi¶i ®iÒu chÕ tÇn sè ®Ó thu ®­îc tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn xa. Nhê hÖ thèng ®iÓu khiÓn ra lÖnh tõ xa cho phÐp c¸c tr¹m ®Çu cuèi cã thÓ ®iÒu khiÓn ®­îc c¸c tr¹m trung gian mµ ë ®ã kh«ng cã ng­êi phôc vô. Khèi chuyÓn m¹ch dù phßng nhËn tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn chuyÓn m¹ch tõ khèi ®iÒu khiÓn chÊt l­îng. Khi chÊt l­îng hÖ thèng gi¶m xuèng qu¸ mét ng­ìng cho phÐp hoÆc gi¸n ®o¹n liªn l¹c th× hÖ thèng ®­îc ®iÒu khiÓn ®Ó chuyÓn sang kªnh dù phßng nh»m t¨ng ®é kh¶ dông cña hÖ thèng. 2. Sơ đồ khối trạm trung gian: Nhiệm vụ của trạm trung gian Khuếch đại tín hiệu nhằm bù lại những tiêu hao trên đường truyền Dịch tần số nhằm tránh hiện tượng tự kích (tín hiệu phát lọt vào đầu thu) Tái tạo tín hiệu số băng gốc, loại bỏ tạp âm tích luỹ. Chức năng này không nhất thiết phải có ở tất cả các trạm trung gian. Có những sơ đồ của trạm trung gian như sau: Máy thu và máy phát thực hiện chuyển đổi tần số, tín hiệu cao tần được chuyển đổi về tần số trung tần ở máy thu. Tín hiệu được giải điều chế để chuyển tín hiệu thu được thành tín hiệu số băng gốc sau đó được đưa đên khối tái tạo xung nhằm gạt bỏ tạp âm tích luỹ. Tín hiệu đầu ra của khối tái tạo xung được đưa được đưa vào khối điều chế để chuyển tín hiệu băng gốc thành tín hiệu dạng sóng. Tại máy phát sẽ thực hiện việc chuyển đổi tín hiệu trung tần thành tín hiệu cao tần và bức xạ ra anten. Đây là sơ đồ trạm trung gian phổ biến sử dụng cho những hệ thống có dung lượng trung bình và cao. H×nh 4. M¸y thu ph¸t ®æi tÇn víi bé t¸i t¹o tÝn hiÖu trung tÇn M¸y thu thùc hiÖn chuyÓn ®æi tÇn sè cao tÇn thµnh tÝn hiÖu trung tÇn vµ gi¶i ®iÒu chÕ nh»m thu ®­îc tÝn hiÖu tÝn hiÖu sè b¨ng gèc. T¹i m¸y ph¸t thùc hiÖn ®iÒu chÕ trùc tiÕp t¹i cao tÇn vµ ph¸t ra an ten. S¬ ®å tr¹m trung gian ®­îc thÓ hiÖn trªn h×nh vÏ 3.1. th­êng ®­îc ¸p dông cho nh÷ng hÖ thèng dung l­îng nhá vµ lµm viÖc ë tÇn sè cao h¬n. H×nh 5. M¸y thu ®æi tÇn víi bé t¸i t¹o tÝn hiÖu trung tÇn/b¨ng gèc vµ m¸y ph¸t ®iÒu chÕ trùc tiÕp T¹i tr¹m trung gian kh«ng thùc hiÖn viÖc t¸i t¹o xung, gi¶i ®iÒu chÕ vµ ®iÒu chÕ. M¸y thu thùc hiÖn viÖc chuyÓn ®æi tÝn hiÖu vÒ trung tÇn vµ chuyÓn sang m¸y ph¸t. T¹i m¸y ph¸t l¹i chuyÓn ®æi tÇn sè tÝn hiÖu trung tÇn lªn tÇn sè tÇn sè cao tÇn t­¬ng øng víi ph©n ho¹ch tÇn sè. víi viÖc sö dông tr¹m trung gian theo s¬ ®å h×nh 3.1. hÖ thèng th«ng tin cho phÐp sö dông chung kªnh dù phßng víi hÖ thèng v« tuyÕn t­¬ng tù vµ c¾t gi¶m nh÷ng thiÕt bÞ cÇn thiÕt. H×nh 6. Tr¹m trung gian dÞch chuyÓn tÇn sè, kh«ng cã bé t¸i t¹o tÝn hiÖu Tr¹m trung gian kh«ng thùc hiÖn t¸i t¹o tÝn hiÖu vµ dÞch chuyÓn tÇn sè. VÒ b¶n chÊt tr¹m trung gian nh­ h×nh vÏ 3. lµ mét bé khuÕch ®¹i tÝn hiÖu cao tÇn cã b¨ng tÇn giíi h¹n cho mçi h­íng truyÒn dÉn. H×nh 7. Tr¹m trung gian kh«ng cã bé t¸i t¹o tÝn hiÖu vµ kh«ng dÞch chuyÓn tÇn sè II. Các phương án tần số: Kế hoạch bố trí tần số cho các trạm đa luồng vô tuyến Phương án luân phiên: Mỗi 1 kênh cao tần sử dụng phương án 2 tần số. Toàn bộ hệ thống bao gồm các tần số thu và phát xen kẽ nhau. Ví dụ: Hệ thống 3 kênh cao tần phải sử dụng 6 tần số Kênh cao tần 1 sử dụng f1, f2. Kênh cao tần 1 sử dụng f3, f4. Kênh cao tần 1 sử dụng f5, f6. Các tần số f1, f3, f5 là các tần số thu hoặc phát Các tần số f2, f4, f6 là các tần số phát hoặc thu. + Kế hoạch luân phiên (Interleaved Plan) Hình 8. Kế hoạch tần số luân phiên. + Kế hoạch tái dụng tần số (Co-channel Plan) Hình 9. Kế hoạch có tái dụng tần số. Trong kế hoạch tái sử dụng tần số mỗi kênh được sử dụng hai lần nhờ sự phân biệt phân cực chéo giữa hai phân cực. Trong kế hoạch luân phiên tần số các kênh được thêm vào giữa các kênh cùng phân cực. Kế hoạch luân phiên tần số thuận lợi hơn khi thiết kế các bộ lọc phân biệt độ phân cực chéo. Khoảng cách giữa các kênh XS là khoảng cách giữa các kênh lân cận cùng phân cực. S là tốc độ symbol và X là khoảng cách kênh được chuẩn hoá theo tốc độ symbol. Tương ứng như vậy Y và Z là băng tần bảo vệ trung tâm và ở hai đầu băng tần được chuẩn hoá. Việc lựa chọn kế hoạch tần số nào hoàn toàn phụ thuộc vào độ nhạy của hệ thống với nhiễu. Nhìn chung kế hoạch tái sử dụng tần số có hiệu quả sử dụng phổ cao hơn nhưng việc việc sử dụng kế hoạch tái sử dụng tần số thường được sử dụng rộng rãi trong những hệ thống các chặng ngắn (20-30km) với những dạng điều chế đơn giản như QPSK (đây là dạng điều chế có tính chống nhiễu cao). Tuy nhiên việc sử dụng kế hoạch tái sử dụng tần số ở những chặng dài hơn và những dạng điều chế phức tạp là không khả thi. Nhận xét: Các tần số phát và các tần số thu xen kẽ nhau Các tần số phát có công suất lớn, các tần số thu có công suất nhỏ cho nên không thể sử dụng 1 ănten để thu và phát tín hiệu theo 1 hướng vì như vậy tín hiệu phát sẽ ảnh hưởng đến tín hiệu thu. Mà mỗi 1 hướng tải sử dụng 2 anten để phát và thu riêng biệt. Tại trạm trung gian lúc này phải sử dụng 4 anten. 4 anten này thì phải dùng bộ lọc để ghép các máy thu vào 1 anten và các máy phát vào 1 anten - Ưu điểm: yêu cầu với bộ lọc ghép đơn giản ( các tần số ở xa nhau sẽ dễ lọc hơn các tần số ở xa nhau) - Nhược điểm: Số anten sử dụng nhiều, 1 trạm trung gian phải có 4 anten nên hiệu quả kinh tế thấp. Phương án phân nhóm: Mỗi 1 kênh cao tần sử dụng phương án 2 tần số. Toàn bộ hệ thống được chia thành 2 nhóm tần số để thu và phát riêng biệt. Ví dụ: Hệ thống 3 kênh tần sử dụng 6 tần số. Kênh cao tần 1 sử dụng f1, f4. Kênh cao tần 2 sử dụng f2, f5. Kênh cao tần 3 sử dụng f3, f6. Các tần số f1, f2, f3 là nhóm các tần số thu hoặc phát. Các tần số f4, f5, f6 là nhóm các tần số phát hoặc thu. Toàn bộ hệ thống được chia thành 2 nhóm tần số để sử dụng thu và phát riêng biệt. Khoảng cách giữa 2 nhóm tần số chọn cách xa nhau. Vì vậy tại trạm trung gian theo 1 hướng cho phép sử dụng 1 anten để thu và phát ( cho 2 hướng) ® số anten giảm đi 1 nửa. Ưu điểm: Số anten sử dụng ít, hiệu quả kinh tế cao Nhược điểm: Yêu cầu với bộ lọc phát phức tạp vì khoảng cách giữa các tần số thu và tần số phát gần nhau. ® Phương án này thường được sử dụng ở các tuyến thông tin có cự ly dài , tiết kiệm được rất nhiều anten. 2. Bố trí tần số cho trạm lặp: + Kế hoạch 2 tần số: Tại một trạm lặp (A) sử dụng 2 tần số sóng mang cho liên lạc hai hướng. Máy thu trên cả hai hướng cùng làm việc trên tần số f1, trong khi đó máy phát trên cả hai hướng công tác trên cùng tần số f2 (xem hình 1.7). Hình 10. Phương án bố trí 2 tần số. + Kế hoạch 4 tần số: Tại một trạm lặp (A), theo một hướng thu trên tần số f1 phát trên tần số f2, theo hướng ngược lại thu trên tần số f3 phát trên tần số f4 (xem h1.8). Hình 11. Phương án bố trí 4 tần số. Đối với phương án bố trí 4 tần số thì thiết bị trạm phức tạp hơn do phải làm việc trên 4 tần số song bù lại xuyên nhiễu giữa các hướng thu-phát rất nhỏ. III. Hiệu quả phổ của hệ thống viba số: Khái niệm hiệu quả phổ của hệ thống vi ba số được phân biệt với độ rộng băng tần mà trên đó là sóng mang đã được điều chế không tính đến ảnh hưởng của các can nhiễu nội bộ hệ thống và nhiễu giữa các hệ thống. Thông thường được xác định qua tỷ số giữa tốc độ truyền dẫn và độ rộng băng tần. E=R/B [bit/s/Hz] Trong đó R là dung lượng truyền dẫn tính theo bit/s B là độ rộng băng tần 1. Hiệu quả phổ với các trạm đa luồng Tuy nhiên trong trường hợp đối với các trạm đa luồng có kế hoạch tần số gồm có N kênh “go” và N kênh “return”, khoảng cách kênh là XS, và đô rộng băng tần tổng cộng là B thì hiệu quả sử dụng phổ phải tính đến tổn hao do các băng tần bảo vệ: Trong đó A- tốc độ số liệu truyền trong mỗi kênh b - độ rộng băng tần của kênh đó k1 cho ta thấy độ lấp đầy trên băng tần và k2 thể hiện sự tổn hao hiệu quả phổ do băng tần bảo vệ. Ta có thể viết lại như sau RN la tốc độ truyền thông tin tổng cộng của hệ thống trên một hướng và 0.5B là độ rộng băng tần đã sử dụng tương ứng. 2. Hiệu quả phổ của kênh vô tuyến số: Tốc dộ của hệ thống viba số được chuẩn hóa theo những khuyến nghị G.702, G.703 và G.704 cho hệ thống phân cấp số cận đồng bộ và khuyến nghị G.707, G.708 và G.709 cho hệ thống phân cấp số đồng bộ (SDH hoặc SONET). Tốc dộ bít fb bao gồm DS1 (1,544 Mbps) DS3 (44.736 Mbps), E1 (2,048 Mbps) và E3 (34,368 Mbps), STS1 hoặc Sub-STM1 (51,84 Mbps) và STM-1 (155,52Mbps). Tốc độ bít được truyền thực tế fbr qua hệ thống viba số thường cao hơn khoảng 6% (fbr= 1.06 fb) so với tốc độ chuẩn hóa do sự thêm vào các bít thông tin phục vụ cho mã sửa sai và những thông tin phụ trợ khác phục vụ cho công tác quản trị nội bộ hoặc để thực hiện ghép kênh vô tuyến theo chuẩn riêng. Để tăng hiệu quả sử dụng băng tần thường dùng những dạng điều chế nhiều m