Luận Văn Tổng quan hệ thống thông tin vệ tinh

MỤC LỤC
NỘI DUNG Trang
THUẬT NGỮ VIẾT TẮT
DANH MỤC BẢNG BIỂU
DANH MỤC HÌNH VẼ
LỜI NÓI ĐẦU
Chương 1: . TỔNG QUAN HỆ THỐNG VỆ THÔNG TIN VỆ TINH1
1.1. Giới thiệu tổng quan về thông tin vệ tinh. 1
1.1.1. Lịch sử phát triển hệ thống thông tin vệ tinh quốc tế. 1
1.1.2. Cấu trúc tổng thể và nguyên lý thông tin vệ tinh. 1
1.1.3. Đặc điểm của thông tin vệ tinh. 2
1.1.3.1. Vệ tinh và các dạng quỹ đạo của vệ tinh. 2
1.1.3.2. Phân chia dải tần cho thông tin vệ tinh. 5
1.1.3.3. Ưu, nhược điểm của thông tin liên lạc qua vệ tinh:6
1.2. Kỹ thuật thông tin vệ tinh.8
1.2.1. Phóng vệ tinh, định vị và duy trì vệ tinh trên quỹ đạo.8
1.2.1.1. Phóng vệ tinh lên quỹ đạo địa tĩnh.8
1.2.1.2. Duy trì vệ tinh trên quỹ đạo.9
1.2.2. Cấu hình tổng quát của một hệ thống thông tin vệ tinh.9
1.2.2.1. Cấu trúc cơ bản của vệ tinh địa tĩnh.10
1.2.2.2. Trạm điều khiển vệ tinh.11
1.2.2.3. Các trạm mặt đất12
1.3. Phương pháp đa truy nhập.13
1.3.1. Đa truy nhập phân chia theo tần số (FDMA). 13
1.3.2. Đa truy nhập phân chia theo thời gian (TDMA). 14
1.3.3. Đa truy nhập phân chia theo mã (CDMA). 15
1.4. Các loại dịch vụ trong thông tin vệ tinh. 16
1.5. Kết luận chương. 18
Chương 2: VỆ TINH ĐỊA TĨNH VÀ KỸ THUẬT TRẠM MẶT ĐẤT19
2.1. Giới thiệu chung.19
2.1.1. Quá trình phát triển của thông tin vệ tinh địa tĩnh.19
2.1.2. Hoạt động của thông tin vệ tinh địa tĩnh.20
2.2. Vệ tinh thông tin địa tĩnh. 22
2.2.1. Cấu trúc hệ thống thông tin vệ tinh địa tĩnh. 22
2.2.1.1. Phân đoạn không gian. 22
2.2.1.2. Phân đoạn mặt đất26
2.2.1.3. Hệ thống cung cấp nguồn và điều hoà nhiệt27
2.3. Kỹ thuật trạm mặt đất.27
2.3.1. Hệ thống anten.27
2.3.1.1. Đặc tính, yêu cầu của anten trạm mặt đất27
2.3.1.2. Phân loại anten. 28
2.3.1.3. Các thông số của anten parabol đối xứng. 29
2.3.2. Dải thông33
2.3.3. Kỹ thuật trong truyền dẫn. 34
2.3.3.1. Kỹ thuật đồng bộ:34
2.3.3.2. Sửa lỗi mã:34
2.3.4. Các thiết bị truyền dẫn số trên mặt đất35
2.3.4.1. Số hoá tín hiệu tương tự. 35
2.3.4.2. Thiết bị bảo mật (Encryption). 36
2.3.4.3. Bộ mã hoá kênh (Channel Encoder). 38
2.3.5. Kỹ thuật điều chế. 38
2.4. Các thông số cơ bản trên tuyến truyền thông tin. 39
2.4.1. Các mức công suất39
2.4.1.1 Công suất bức xạ đẳng hướng tương đương. 39
2.4.1.2. Công suất thu. 40
2.4.2. Các loại suy hao41
2.4.2.2. Suy hao do anten thu phát lệch nhau (hình 2.23). 41
2.4.2.3. Suy hao do không thu đúng phân cực. 42
2.4.2.4. Suy hao do khí quyển. 42
2.4.2.5. Suy hao do mưa và mây. 42
2.4.3. Nhiễu trên tuyến thông tin. 46
2.4.3.1. Các nguồn nhiễu. 46
2.4.3.2. Mật độ phổ công suất tạp nhiễu N0. 46
2.4.3.3. Nhiễu nhiệt của một nguồn nhiễu. 47
2.4.3.4. Hệ số nhiễu. 47
2.3.3.5. Nhiệt độ nhiễu của bộ suy hao Te48
2.4.3.6. Nhiệt độ nhiễu của phần tử tích cực. 48
2.4.3.8. Nhiễu nhiệt của anten TA. 50
2.4.3.9. Nhiễu nhiệt ở hệ thống thu. 51
2.4.3.10. Tỉ lệ tín hiệu trên nhiễu tại đầu vào decoder. 51
2.4.3.11. Tỉ số năng lượng của Bit/mật độ tạp âm Eb/N0 (Energy of Noise Density Ratio)52
2.5. Kết luận chương. 54
Chưong 3: HỆ THỐNG VỆ TINH VIỄN THÔNG VINASAT55
3.1. Tình hình chung. 55
3.1.1. Sự phát triển hệ thống thông tinh vệ tinh thế giới55
3.1.2. Sự phát triển hệ thống thông tinh vệ Việt Nam55
3.1.3. Thông tin về vệ tinh viễn thông VINASAT-1. 55
3.2. Vệ tinh viễn thông VINSAT56
3.2.1. Tầm quan trọng của vệ tinh VINASAT-1. 56
3.2.1.1. Nhà nước. 56
3.2.1.2. Doanh nghiệp. 57
3.2.1.3. Người dân. 58
3.3. Quá trình vận hành và khai thác dịch thông qua VINASAT-161
3.3.1. Trạm điều khiển vệ tinh VINASAT-1. 61
3.3.2. Khai thác dịch vụ vệ tinh VINASAT-1. 61
3.4. Các dịch vụ từ vệ tinh VINASAT-1. 62
3.4.1. VINASAT-1 cho Bộ quốc phòng và công an. 62
3.4.1.1. Lựa chọn băng tần. 63
3.4.1.2. Các dịch vụ của hệ thống thông tin vệ tinh quân sự. 64
3.4.2. VINASAT-1 cho các nhà cung cấp dịch vụ. 65
3.4.2.1. Phát thanh lưu động. 65
3.4.2.2. Truyền hình qua vệ tinh. 66
3.4.2.3. Dịch vụ Internet băng rộng. 68
3.4.2.3. Truyền hình hội nghi70
3.4.2.4.Thông tin di động qua vệ tinh. 70
3.4.2.5. VoIP và PSTN71
3.4.2.7. Dịch vụ phát hình MPEG-4. 72
3.4.2.8. Đào tại từ xa. 73
3.4.2.9. Ứng dụng vệ tinh trong khí tượng thủy văn. 73
3.5. Dự án VINASAT-2. 74
3.6. Kết luận chương. 75
Chương 4: THIẾT KẾ KÊNH TRUYỀN DẪN THÔNG TIN QUA VỆ TINH76
4.1. Các thông số kỹ thuật76
4.1.1. Tọa độ vệ tinh76
4.1.2. Trạm mặt đất76
4.2. Cơ sở thiết kế tuyến. 79
4.2.1. Tính tuyến lên79
4.2.1.1. Tuyến lên khi trời trong. 79
4.2.1.2. Tuyến lên khi trời mưa. 80
4.2.2. Tính tuyến xuống. 80
4.2.2.1. Tính tuyến xuống khi trời trong. 80
4.2.2.2. Tính tuyến xuống khi trời mưa. 81
4.2.3. Tính tuyến tổng81
4.2.3.1. Lùi công suất ngõ vào và ngõ ra. 81
4.2.3.2. Độ lợi công suất vệ tinh. 82
4.2.3.3. Quan hệ giữa độ lợi, EIRP và mật độ thông lượng công suất bão hoà. 82
4.2.3.4. Thông số tuyến tổng. 83
4.3. Thiết kế tuyến truyền hình số vệ tinh VINASAT-1 132O E85
4.3.1. Vị trí đặt trạm mặt đất85
4.3.2. Thiết kế tính toán tuyến lên băng Ku. 85
4.3.2.1. Băng Ku khi trời trong. 85
4.3.2.2. Băng Ku khi trời mưa. 88
4.3.3. Thiết kế tính toán tuyến xuống băng Ku. 90
4.3.3.1. Băng Ku khi trời trong. 90
4.3.3.2. Băng Ku khi trời mưa. 92
4.4. Mô phỏng bài toán. 93
4.4.1. Giao diện chương trình chính. 93
4.4.2. Thông tin về chương trình thiết kế. 94
4.4.3. Giao diện chương trình tính toán và thiết kế đường truyền vệ tinh. 94
4.5. Kết luận chương:95
KẾT LUẬN96
TÀI LIỆU THAM KHẢO97
PHỤ LỤC .

LỜI NÓI ĐẦU​
​

Thông tin vệ tinh chỉ mới xuất hiệu trong hơn bốn thập kỹ qua nhưng đã phát triển rất nhanh chóng trên thế giới cũng như trong nước ta, mở ra cho một thời kỳ mới cho sự phát triển trong mọi lĩnh vực khoa học cũng như đời sống nói chung và đặc biệt ngành viễn thông nói riêng.
Ngày nay chúng ta đang sống trong một thế giới của thông tin, nhu cầu thông tin giữa con người với con người ngày càng lớn thuận lợi hơn và hoàn hảo hơn nhờ vào các hệ thống truyền tin đa dạng như hệ thống thông tin vô tuyến hay hệ thống thông tin hữu tuyến. Các hệ thống này thật sự là phương tiện cực kỳ hữu ích vì nó có khả năng kết nối mọi nơi trên thế giới để vượt qua cả khái niệm về không gian và thời gian giúp con người gần gũi nhau hơn mặc dù quãng đường rất xa, giúp con người cảm nhận cảm nhận được cuộc sống hiện tại của thế giới xung quanh, thông tin qua vệ tinh không chỉ có ý nghĩa truyền dẫn đối với quốc gia, khu vực còn mang tính xuyên lục địa như vệ tinh toàn cầu. Nhờ có vệ tinh mà quá trình truyền thông tin diễn ra giữa các châu lục trở nên tiện lợi và nhanh chóng thông qua nhiều loại hình dịch vụ khác nhau.
Thông tin vệ tinh đã được ứng dụng vào nước ta bắt đầu từ những năm 80 mở ra một sự phát triển mới của viễn thông Việt Nam. Thông tin vệ tinh có nhiều ưu điểm nổi bật là vùng phủ sóng rất rộng, triển khai lắp đặt nhanh và khả năng cung cấp dịch vụ đa dạng cho người dụng. Nó là phương tiện hữu hiệu nhất để kết nối thông tin liên lạc với các vùng xa xôi, biên giới, hải đảo nơi mà mạng cố định không thể với tới được, đồng thời thông tin vệ tinh nhờ ưu điểm triển khai lắp đặt và thiết lập liên lạc nhanh sẽ là phương tiện liên lạc cơ động giúp ứng cứu kịp thời trong các tình huống khẩn cấp.
Trước khi có vệ tinh VINASAT-1, Việt Nam đã thuê vệ tinh của các nước khu vực để phục vụ cho nhu cầu thông tin. Vệ tinh VINASAT-1 đưa vào sử dụng áp ứng ngày càng tăng về trao đổi thông tin, giảm chi phí thuê vệ tinh của các nước, mở ra một bước tiến mới cho viễn thông Việt Nam. VINASAT-1 đang vận hành và khai thác tốt, sử dụng gần hết công suất và Việt Nam đã có dự án VINASAT-2 sẽ được phóng và đưa vào sử dụng trong vài năm tới. Do đó việc hiểu biết về thông tin vệ tinh là cần thiết.
Từ những vấn đề đó mà đề tài chỉ đi sâu nghiên cứu khảo sát về hệ thống thông tin vô tuyến mà cụ thể là hệ thống thông tin vệ tinh. Phần nội dung của đề tài được phân bố gồm 4 chương:
Chương 1: Tổng quan hệ thống thông tin vệ tinh.
Chương 2: vệ tinh địa tĩnh và kỹ thuật trạm mặt đất.
Chưong 3: Hệ thống vệ tinh viễn thông VINASAT.
Chương 4: Thiết kế kênh truyền dẫn thông tin qua vệ tinh.
Ngoài ra còn có một phần phụ lục để bổ sung nội dung cho một số vấn đề cần được làm sáng tỏ trong phần nội dung của đề tài.
Thông tin vệ tinh là một lĩnh vực khoa học kỹ thuật cao, việc tìm hiểu nghiên cứu đòi hỏi phải có thời gian, kinh nghiệm và một kiến thức sâu rộng. Do đó, chắc chắn đồ án không thể tránh khỏi những thiếu sót, cần được xem xét thấu đáo hơn. Em xin chân thành cảm ơn tất cả các ý kiến đóng góp của các thầy cô và toàn thể các bạn để đồ án được hoàn chỉnh hơn.
Xin chân thành cảm ơn thầy giáo ThS. Nguyễn Đình Luyện đã tạo mọi điều kiện và tận tình hướng dẫn em trong suốt thời gian thực hiện đồ án.
Xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo Khoa Kỹ thuật & Công nghệ, trường Đại học Quy Nhơn đã tạo điều kiện thuận lợi, giúp đỡ em trong suốt thời gian học tập tại trường.
Quy Nhơn, ngày 9 tháng 10 năm 2010
Sinh viên thực hiện