luận án tốt nghiệp Thiết Kế Tuyến Viba Số
PHẦN I
LÝ THUYẾT THIẾT KẾ
TUYẾN
1
luận án tốt nghiệp Thiết Kế Tuyến Viba Số
DẪN NHẬP
Sau khi trình bày các kỹ thuật cơ bản sử dụng trong Viba số. Để tạo tiền đề
cho việc thiết kế tuyến ta bắt tay vào phần lý thuyết thiết kế tuyến Viba số điểm nối
điểm tổng quát. Nói chung công việc thiết kế trong một hệ thống vi ba điểm nối điểm
trực xạ sẽ bao gồm các bước sau đây:
Bước 1: Nghiên cứu dung lượng đòi hỏi.
Bước 2: Chọn băng tầng vô tuyế để sử dụng.
Bước 3: Sắp xếp các kênh RF.
Bước 4: Quyết đònh các tiêu chuẩn thực hiện.
Bước 5: Chọn vò trí và tính toán đường truyền.
Bước 6: Cấu hình hệ thống.
Bước 7: Sắp xếp bảo trì.
Bước 8: Các tiêu chuẩn kỹ thuật.
Bước 9: Lắp đặt và đo thử.
Trên đây là 9 bước cơ bản để thiết kế một hệ thống Viba điểm nối điểm. 9 bước
này mô tả đầy đủ các công việc cần thiết cho việc thiết kế một tuyến Viba. Ở các
bước sau ta sẽ đi vào phần lý thuyết của việc thiết kế tuyến để tạo cơ sở cho việc
thiết kế một tuyến cụ thể trong phần II.
2
luận án tốt nghiệp Thiết Kế Tuyến Viba Số
BƯỚC 1
NGHIÊN CỨU DUNG LƯNG ĐÒI HỎI
Trong việc thiết kế một hệ thống liên lạc điểm nối điểm việc tìm hiểu kó về
dung lượng cần thiết là rất quan trọng. Nó là nền tảng cho các quyết đònh quan trọng ở
phần sau:

300*10
-6
cho máy phát có công suất dưới 100W và 100*10
-6
cho máy phát có công suất
trên 100W.
Hiện nay tầng số vô tuyến sử dụng trong hệ thống liên lạc Viba thay đổi từ
1GHz - 15 GHz. Các giá trò tương đối của tần số RF phụ thuộc vào nhiều yếu tố.
- Ở các tần số thấp thì kích thước thiết bò lớn công suất máy dễ dàng thực hiện, độ
lợi anten lớn, tổn hao phải nhỏ, tổn thất không gian và dây dẫn tần khác chủ yếu sử
dụng cho các đường trung kế ngắn hoặc đường trung kế phụ. Dung lượng cũng đóng
vai trò quan trọng trong việc chọn băng tần hoạt động cho hệ thống, bảng sau cho ta
các tham khảo về băng tần chọn và dung lượng.
Băng tần
( MHz)
Băng thông cho phép
( MHZ)
Dung lượng cực tiểu của các kênh thoại
đã được mã hóa
1495 - 1535
2110 - 2130
2160 - 2180
3700 - 4200
5925 - 6425
10700 - 11700
2
3,5
3,5
20
30

f-1c
.
.
f-2a
f-2b
f-2c
.
.
.
f-1a
f-1b
f-1c
f-2a
f-2b
f-2c
f-2a
f-2b
f-2c
f-1b
f-1c
f-1c
f-2a
f-2c
f-2c
.
.
f-1a
f-1c
f-1c
.

1120
200
300
400
500
680
300
1000
Bảng 2 - 3 - 1 Các đề nghò của CCIR về sự sắp xếp các kênh của RF
Hình 2 - 3 - 1 làm rõ ví dụ sắp xếp các kênh của RF dựa vào CCIR Rec 338 - 1.
Các hệ thống phụ đòi hỏi cho các kênh phục vụ có thể kết hợp trong cùng một băng
tần RF như là một hệ thống chính, có được điều kiện thuận lợi này các anten có thể sử
dụng chung cho cả hai hệ thống. Một ví dụ sắp xếp các kênh RF cho một hệ thống phụ
như thế cũng được cho ở hình 2-3-2 dựa vào CCIR Rec. Trong hình vẽ này cả hai
mạch RF bình thường hoặc một mạch RF bình thường và một RF dự phòng được cung
cấp cho các kênh phục vụ theo mỗi hướng cho phép phân tập tần số trung tần.
Sự sắp xếp các kênh RF của hình 2-3-2 được làm rõ lại ở hình 2-3-4 bằng một
nhận xét để cho ta mối quan hệ giữa 8 kênh đi và 8 kênh trở về ở một trạm lặp sử
dụng kế hoặc hai tần số. Một trong 8 kênh có thể sử dụng như là một kênh dự phòng.
Sự phân cực khác nhau được sử dụng cho các kênh kế cận nhau để giảm giao thoa RF.
1 3 5 7 2’ 4’ 6’ 8’
2 4 6 8 1’ 3’ 5’ 7’
↑ hoặc ↓ chỉ những kênh RF của hệ thống phụ.
A: Biên độ giải điều chế.
6
-248.9 (F)
-249.5 (A)
6425MHz
29.65 MHz
252.05MHz

1’
1’
8
6
4
2
8
6
4
2
7
5
3
1
7
5
3
1
250 MHz
luận án tốt nghiệp Thiết Kế Tuyến Viba Số
- Các tần số Viba khác có thể sử dụng trong các vùng liên quan.
- Các trạm Viba có thể gây giao thoa đến hệ thống.
- Việc thiết kế một hệ thống Viba mới không gây nhiễu cho một một số hệ
thống Viba đang có và không bò các hệ thống này gây nhiễu.
8
luận án tốt nghiệp Thiết Kế Tuyến Viba Số
BƯỚC 4
QUYẾT ĐỊNH TIÊU CHUẨN THỰC HIỆN
Các tiêu chuẩn kỹ thuật có thể phân loại như sau:
a/ Tiêu chuẩn hành chính.

Trong việc chọn vò trí phải quan tâm đến phẩm chất truyền dẫn, độ tin cậy và
tính kinh tế (trong việc lắp đặt và bảo trì) của một hệ thống liên lạc Viba điểm nối
điểm. Phẩm chất và độ tin cậy thường trái ngược với tính kinh tế. Vì vậy, phải có sự
giàn xếp giữa chúng.
Ngay lúc bắt đầu việc chọn vò trí, các yêu cầu hệ thống Viba thiết kế cần
được phải làm rõ, các mục chính như sau:
a) Vò trí (thành phố và thò trấn) sẽ kết nối với hệ thống.
b) Các loại và số lượng của các tín hiệu sẽ được truyền.
c) Các điểm được cấp tín hiệu và giao tiếp với các thiết bò trong cơ quan điện thoại
d) Kế hoạch mở rộng trong tương lai cho hệ thống.
e) Các hệ thống Viba điểm nối điểm và chuyển tiếp đang tồn tại hoặc sẽ có trong
tương lai có liên quan đến hệ thống sẽ thiết kế.
f) Hệ thống sẽ dùng các chỉ tiêu chính của nó.
g) Phẩm chất và độ tin cậy của truyền dẫn.
Một cách vấn tắt, các thủ tục chọn vò trí được phân loại thành các bước sau.
a) Phác họa một vài tuyến có thể thực hiện trên bản đồ.
b) Khảo sát vò trí.
c) Thử nghiệm các truyền dẫn nếu cần thiết.
d) Quyết đònh các vò trí sẽ sử dụng.
2. Lựa chọn tuyến liên lạc điểm nối điểm.
• Khoản cách các đường truyền Viba
Bảng 2-5-1 cho ta các khoảng cách đường truyền Viba cho các mạch trung kế các hệ
thống Viba điểm nối điểm. Các giá trò trong bản là các giá trò chung cho nhiều nơi.
Băng RF (MHz) Khoản cách đường Viba tiêu chuẩn (Km)
2000
4000
6000
11000
70±20%
50±20%

-
1.5
0
.
II SỰ KIỂM TRA TUYẾN VIBA
Trong khi chọn vò trí của các hệ thống Viba điểm nối điểm ta cần phải kiểm tra
xem có vấn đề gì xảy ra hay không trong việc truyền dẫn dọc theo các tuyến Viba
thiết kế. Do đó, chúng ta cần phải nghiên cứu đòa hình của các đường truyền.
1.Mặt cắt nghiêng của đường truyền
Bước đầu tiên để xác nhận trạng thái trực xạ của đường truyền là mặt cắt nghiêng
của mỗi đường truyền được vẽ trên tờ mặt cắt nghiêng. Độ cong của các đường chia
độ ở trên tờ mặt cho phép vẽ đường cong chính xác của đường truyền như là một
đường thẳng dựa vào khái niệm của hệ số K (hệ hiệu dụng bán kính trái đất).
a. Sự thay đổi của K.
Gía trò của k thay đổi theo thời gian và đòa điểm. Nói chung K thay đổi theo vó độ
nhưng không thay đổi theo kinh độ, ở các vùng phía nam thì K có giá trò kớn hơn so
với các vùng phía Bắc, K lớn hơn trong mùa hè so với mùa đông. Trong điều kiện bình
thường các giá trò K cho sau đây có thể xem là hợp lí:
Trong các vùng nóng ẩm K= 6/5-4/3
Trong các vùng ôn hòa K=4/3
Trong vùng nhiệt đới K=4/3-3/2
Trong việc chọn vò trí phải tính toán đến mức dao động của K so với giá trò bình
thường, bởi vì tính trực xạ đôi khi bò ngăn trở bởi các vật cảntrung bình khi K bò giảm
nhỏ. Ngược lại khi K có giá trò lớn hơn thì các vật chắn trở nên không còn tác dụng
che chắn sóng phản xạ đất mà các sóng này được che chắn tốt trong tình trạng K có
giá trò bình thường.
Nếu mức dao động của K càng lớn thì sự ổn đònh của hrệ thống càng nhỏ và càng
tốn kém. Ở Nhật khoảng dao động của K thường được lấy trong khoảng 2/3-2. Tuy
nhiên, ở các vùng có khí hậu khác với Nhật giá trò này cần phải tính toán lại.
11

d
2
tính bằng mét.

Hình 2-5-1: độ cong của biểu đồ thang đo.
Theo công thức trên ta thấy x tỷ lệ thuận với bình phương của khoảng cách.
Trong việc vẽ biểu đồ mặt cắt ngiêng chúng ta nên vẽ một bảngcác giá trò của
x với các giá trò khác nhau của d
1
và d
2
trong cùng một khoảng cách d như bảng 2-5-2
sau:
d
1
2 4 6 48 50 Km
d
2
98 96 94 52 50 Km
d
1
,d
2
384 564 564 2496 2500 Km
2
x 22,6 33,2 33,2 146,8 147,1 m
12
x
d
d2

A
4000
3600
3200
2800
2400
2000
1600
1200
800
400
luận án tốt nghiệp Thiết Kế Tuyến Viba Số
Trong đó:
h
0
:bán kính của đới cầu Fesnel thứ nhất (m)
λ :bước sóng(m)
d
1,
d
2,
d :khoảng cách (m) .Như trong hình vẽ 2-5-4.
Bán kính của đới cầu ngay chính giữa được tính bởi:
√λ d
H
0
=
2
Trong thực tế, h
0

1
d
2
h
c
=h
1
- (h
1
-h
2
) - -h
s
d 2Ka

d
2
d
1
d
1
d
2
h
c
=h
1
 + h
2
- -h

2
,R
3
giữa hai vò trí A và B. Tổn
thất nhấp nhô gây ra bởi R
1
có thể tính được với giả đònh rằng điểm nhận B nó bò di
chuyển tạm đến R
2
. Tổn thất nhấp nhô gây ra bởi R
2
có thể tìm thấy bằng cách giả
đònh điểm B di chuyển đến R
3
và điểm phát A được di chuyển đến điểm A
,
. Chiều cao
của A
,
có được tính bằng cách kéo dài đường thẳng R
1
-R
2
đến điểm giao nhau giữa
đường thẳng này và đường thẳng đứng kẻ từ điểm A. Tương tự như vậy tổn thất gây ra
ở R
3
có thể tính như là tổn thất nhấp nhô giữa các điểm B và A
,
. Tổn thất nhấp nhô

1
– h
2
C =——— trong đó h
1
> h
2
h
1
+ h
2

d
2

m = ————
4ka(h
1
+h
2
)
Trong đó : h1 , h2 : là chiều cao của hai anten (m)
K: là hệ số hiệu dụng bán kính trái đất
a đường kính trái đất
C , m : là các hệ số
Ở bước thứ hai thông số b có được bằng cách đặt C và m trong đồ thò. Điểm
phản xạ có thể tính bởi:
d
d
1

(dB)
Thành phố , rừng
Hệ số Tổn thất
(dB)
2
4
6
11
1 0
1 0
1 0
1 0
0.8 2
0.8 2
0.8 2
0.8 2
0.6 4
0.6 6
0.6 6
0.6 8
0.3 10
0.2 14
0.2 14
0.16 16
Hình 2-5-3 : Hệ số phản xạ và tổn hao
5. Góc thẳng đứng của đường truyền:
Sự tính toán về các góc thẳng đứng của các sóng phản xạ đất và các sóng trực
tiếp đôi khi cần thiết cho đọnh ước lượng sự suy giảm của sóng phản xạ gây ra bởi độ
đònh hướng của anten.
Hình 2-5-9 : Góc thẳng đứng của đường truyền

h
2
: độ cao của anten ở vò trí B so với mặt đất (m).
b. Các góc thẳng đứng của góc phản xạ .
h
1
d
1
β
1
= -( — + —— )
d 2Ka

h
2
d
2

β
2
= -( — + —— )
d 2Ka
Trong đó : β
1
, β
2
là các góc thẳng đứng của sóng phản xạ (rad)
h
1
độ cao của anten ở vò trí A so với mặt đất (m).

2
= — - ——— - ——
d
2
α 2Ka
Ở các công thức trên các góc được biểu diễn bằng Radian, chiều cao và
khoảng cách tính bằng mét.
Nếu α > 0 thì α là một góc hướng lên
Nếu α < 0 thì α là một góc hướng xuống
β thường có giá trò âm do đó β ở các trường hợp đều là góc quay xuống.
6. Biểu đồ độ cao:
Khi cả hai sóng trực tiếp và phản xạ đều đến được anten thu thì công suất tín
hiệu Viba nhận được thay đổi với độ cao của anten. Điều này là do sự khác nhau về
độ dài của đường truyền giữa sóng trực tiếp và sóng phản xạ thay đổi với độ cao của
anten dẫn đến sự thay mối quan hệ về pha giữa hai sóng. Sự thay đổi mức công suất
19
luận án tốt nghiệp Thiết Kế Tuyến Viba Số
nhận được với chiều cao của anten nó được biểu diễn bằng biểu đồ độ cao như ở trong
hình 2-5-10.
Hình 2-5-10 : Một ví dụ của biểu đồ độ cao .
Các tính toán về sự khác nhau của đường truyền, chiều sâu và độ cao của biểu
đồ độ cao đôi khi cần thiết cho việc quyết đònh khoảng cách thẳng đứng của các anten
cho sự phân tập không gian sự nhận hoặc để tìm hệ số phản xạ hiệu dụng từ biểu đồ
độ cao.
a/ Chiều cao hiệu dụng của anten h
1
’và h
2
’ (Xem hình 2-5-10)
d

’
S = ———
d
c/ Độ sâu của biểu đồ độ cao , db ( xem hình 3-17 )
1
db = 20Log——— dB
1 - ρ
e
Trong đó ρ
e :
hệ

số phản xạ hiệu dụng .
d/ Độ cao của biểu đồ độ cao , P
1
và P
2

20
luận án tốt nghiệp Thiết Kế Tuyến Viba Số
λd
Phía h
1
P
1
= ——
2h
2
λd
Phía h

Trong đó :
P
r
: công suất tín hiệu nhận được (dBm)
P
t
: công suất ngõ ra máy phát (dBm)
G
t
: độ lợi của anten phát (dB)
G
r
: độ lợi của anten thu (dB)
L : tổn thất không gian tự do (dB)
L
f
: tổn thất tổng trong các hệ thống Feeder ở trong cả hai đầu (dB)
Tổn thất không gian tự do có thể tính bằng công thức sau đây:
4πd
L = 20Log ——
π
Trong đó :
L : tổn thất không gian tự do (dB)
m : chiều dài đường truyền (m)
π : bước sóng (m)
Tỉ số tín hiệu – tạp âm nhiệt trong một kênh điện thoại sử dụng SS-FM (Single side
Band FM) được cho bởi công thức:
P
r
S

S
0
:độ lệch tần số hiệu dụng .
f
m
: Tần số tín hiệu ở băng gốc (cùng đơ vò với S
0
)
Công thức trên cho ta thấy chỉ số công suất tín hiệu nhận được quyết đònh tỉ số :
Tín hiệu /tạp âm nhiệt (S/N).
3.Giao thoa vô tuyến ngay trong một hệ thống Viba điểm nối điểm.
a.Tổng quát.
Có thể có rất nhiều nguyên nhân khác nhau gây ra giao thoa vô tuyến trong
bản thân của hệ thống liên lạc. Trong việc chọn vò trí chủ yếu là giao thoa vô tuyến
đồng kênh. Lượng giao thoa vô tuyến có thể được quyết đònh từ sự khác nhau của mức
tín hiệu, tần số Viba,cực tính của hai sóng Viba. Trong việc kiểm tra giao thoa, giao
thoa tạp âm được tính dựa vào sự khác nhau về mức, bỏ qua một bên các yếu tố khác,
nếu kết qủa tính toán vượt khỏi giới hạn cho phép, tạp âm được tính lại với các yếu tố
khác.
Các tín hiệu Viba không mong muốn không chỉ tạo ra tạp âm giao thoa mà còn
làm nhiễu loạn sự hoạt động của việc chuyển mạch kênh Viba Nếu mức của sóng
không mong muốn vượt qua mức nén của máy thu vậy máy thu sẽ tiếp tục hoạt động
ngay cả khi nhận được tín hiệu mong muốn hoặc mức của nó rơi xuống dưới mức nén.
Tỉ số tín hiệu/tạp âm giao thoa (S/I) của một kênh điện thoại có thể được viết
như sau (giả đònh rằng cả hai tín hiệu mong muốn và không mong muốn có cùng kiểu
điều chế).
S/I=D/U +20 -Dữ liệu do Fading vi sai+Sự cải tiến do tần số khác+sự cải tiến
do cực tính khác nhau
Trong đó các thành phần được tính bằng dB
D: Công suất tín hiệu mong muốn nhận được .

ở các dung lượng kênh điện thoại khác nhau). Tạp âm méo dạng truyề dẫn tương
đương với tạp âm méo dạng trễ làm tỉ số D/U âm.
Ví dụ: giả đònh rằng sự suy giảm của sóng phản xạ bởi tính đònh tính của anten
ở các trạm phát và thu tương ứng là 10 dB và 5 dB và sự suy giảm ở điểm phản xạ
là 12 dB thì, sự suy giảm hiệu dụng của sóng phản xạ sẽ là 10 +5 +12 =27 dB Nó
không phụ thuộc vào tỉ số D/U nếu thời gian trễ là 10 ns và nếu dung lượng của
kênh điện thoại là 960 và độ lệch tần số ở mức thử Tone là 200 KHz thì tạp âm
méo dạng trễ tìm được là -59 dB từ hình 2-5-11. Vì vậy, tạp âm méo dạng truyền
dẫn được tính là:
-59 dBm -27 dBm =-86 dBm =2.5 pw
giá trò này cho thấy tạp âm không có trọng số ở kênh trên cùng của băng gốc.
4.Giao thoa vô tuyến với các hệ số khác.
Giao thoa vô tuyến nên kiểm tra không chỉ trong hệ thống Viba thiết kế mà
còn với các hệ thống Viba khác. Những phần sau đây có thể là nguyên nhân của sự
giao thoa vô tuyến này.
23
luận án tốt nghiệp Thiết Kế Tuyến Viba Số
a.Giao thoa vô tuyến với hệ thống Viba khác.
Khi các hệ thống Viba khác sử cùng băng tần với hệ thống Viba đang thiết kế
trong khoảng vài trăn Km, mức của sóng không mong muốn từ các hệ thống đó nên
được kiểm tra bởi tính đònh hướng của anten và các tổn thất lan truyền, để kiểm tra tỉ
số D/U có đạt yêu cầu hay không.
b.Giao thoa vô tuyến từ một Radar.
Một công suất rất lớn thường được bức xạ từ một anten xoay của Radar và
phổ tần số ngõ ra bao gồm rất nhiều tầng số tạp bởi vì sóng ngõ ra là các xung. Vì vậy
giao thoa vô tuyến đến một hệ thống Viba có thể xảy ra do sự bức xạ tạp của Radar
mặc dù tần số trung tâm của Radar khá xa so với hệ thống Viba.
Trong hình 2-5-13 mức của tín hiệu mong muốn ở trạm B được tính là:
D= P
t

r
-Γ
d
-D
θ
Trong đó:
U : Mức của tín hiệu không mong muốnở trạm B
P
r
: công suất ngõ ra máy phát ở trạm Radar .
L
s
: Độ suy giảm ở tần số tạp liên quan tới công suất tính hiệu Radar cơ
bản .
L
r
: Tổn thất hệ thống nuôi ở trạm Radar.
G
r
:Độ lợi anten phát ở trạm radar .
Γ
d
: Tổn thất lan truyền của sóng không mong muốn từ trạm Radar đến
trạm B.
D
θ
:Độ suy giảm do tính đònh hướng anten ở một góc θ ở trạm B.
Tỉ số D/Ucó thể tính từ hai công thức ở trên .Đối với mạch điện thoại thường
yêu cầu tỉ số D/U là 20 dB hoặc lớn hơn.
Radar

Như giao thoa B tỉ số D/U ở trạm Viba mặt đất nên được kiểm tra tương tự như
C, sẽ không có vấn đề gì trong giao thoa A bởi vì mức tín hiệu nhận được ở mặt đất
nhỏ hơn rất nhiều so với mức của sóng mong muốn nhận được ở trạmViba.
25