Giáo trình Thông tin vi ba, vệ tinh - Chương 3: Thiết kế tuyến vi ba

 phần trong khí quyển gây ra các tổn hao mà mức độ của nó thay đổi 
theo điều kiện thời tiết, thay đổi theo mùa, theo tần số sử dụng... Khi tính toán mức suy 
hao này ta dựa theo các chỉ tiêu đã đợc khuyến nghị ở các nớc châu Âu. chẳng hạn đối 
với hệ thống thiết bị vô tuyến 18, 23 và 38GHz thì mức suy hao chuẩn Lsp0 đợc cho 
trong khuyến nghị vào khoảng 0,04 dB/km ữ 0,19 dB/km và 0,9 dB/m khi đó tổn hao 
cho cả tuyến truyền dẫn đợc xác định là:
 Lsp = Lsp0d [dB] (3.13)
Với d là khoảng cách của tuyến tính bằng km.
 Phơng trình cân bằng công suất trong tính toán đờng truyền:
36
 Pr = Pt + G - At [dB] (3.14)
Trong đó: Pt là công suất phát
At: Tổn hao tổng = tổn hao trong không gian tự do + tổn hao phi dơ 
 + tổn hao rẽ nhánh + tổn hao hấp thụ khí quyển
G: Tổng các độ lợi = Độ lợi của an ten A + độ lợi của an ten B
Pr: Công suất tại đầu vào máy thu.
Pr là tham số quan trọng khi thiết kế đờng truyền vi ba, tham số này là một chỉ tiêu 
quyết định xem tuyến có hoạt động đợc hay không khi đem so sánh nó với mức ngỡng 
thu của máy thu.
3.7 Tính toán các tham số chất lợng của tuyến
Vì chất lợng đờng truyền đợc đánh giá dựa trên tỷ số BER; các tỷ số BER khác 
nhau sẽ cho một mức ngỡng tơng ứng và cũng có độ dự trữ pha đinh khác nhau. Các tỷ 
số BER thờng đợc sử dụng trong vi ba số là: BER = 10-3 và BER = 10-6 tơng ứng với hai 
mức ngỡng RXa và RXb. 
1. Độ dự trữ pha đinh ứng với RXa và RXb là FMa và FMb đợc tính theo biểu thức:
FMa = Pr - RXa với BER = 10-3 (3.14)
FMb = Pr - RXb với BER = 10-6 (3.15)
2. Xác xuất pha dinh phẳng nhiều tia (P0) là một hệ số thể hiện khả năng xuất hiện pha 
dinh nhiều tia đợc đánh gia theo công thức sau:
P0 = KQ . fB . dc (3.16)
Trong đó KQ = 1, 4 .10-8 ; B = 1 ; C = 3,5 là các tham số liên quan đến điều kiện 
truyền lan về khí hậu và địa hình của sóng vô tuyến và các giá trị đợc sử dụng theo 
khuyến nghị của CCIR.
3. Xác suất đạt đến ngỡng thu RXa; RXb.
Gọi Pa; Pb là xác suất đạt tới các giá trị ngỡng thu tơng ứng RXa và RXb đợc tính nh 
sau:
 aP = 10
FM a
10
− (3.17)
 =bP 10
FMb
10
−
37
Với FMa và FMb là độ dự trữ pha dinh ứng với các tỷ số BER = 10-3, BER = 10-6 đã đợc 
tính toán ở trên.
4.Khoảng thời gian pha dinh
Ta và Tb là các giá trị đặc trng cho các khoảng thời gian tồn tại pha dinh và cũng ứng 
với FMa, FMb đợc tính theo công thức:
2
2
10
210
β
α
fCT
aFM
a


 −
=
 (3.18)
2
2
10
.
210
βα
fCT
bFM
b


 −
=
Với C2 = 56,6.d; α2 = 0,5; β2 = -0,5 lấy theo khuyến nghị.
5.Xác suất pha dinh phẳng dài hơn 10s và 60s
P(10) và P(60) là Xác suất xuất hiện pha dinh phẳng dài hơn 10s và 60s tơng ứng với 
các tỷ số BER khác nhau và đợc các định theo công thức:
P(Ta ≥ 10) = P(10) = 0, 5 [1 - erf(Za)] = 0, 5 erfc (Za) (3.19)
P(Tb ≥ 60) = P(60) = 0, 5 [1 - erf(Zb)] = 0, 5 erfc (Zb)
Với Za = 0, 548ln(10/Ta); Với Zb = 0, 548ln(10/Tb)
Với erfc(t) = 1- erf(t) 
Trong đó: erf(t) = dte
t
t∫ −
0
22
pi
 là hàm sai số. 
6. Xác suất BER vợt 10-3
Xác suất BER vợt 10-3 thể hiện sự gián đoạn thông tin nhng trong thời gian không quá 
10s.
Xác suất (BER ≥ 10-3) = P0. Pa = 10
FM
0
a
10.P
−
 (3.20)
7.Xác suất mạch trở nên không thể sử dụng đợc do pha dinh phẳng trong khoảng thời 
gian lớn hơn 10s.
Pu(10) là xác suất mạch sẽ có BER > 10-3 trong khoảng thời gian lớn hơn 10s tức là mạch 
trở nên không sử dụng đợc và đợc tính theo 
Pu(10) = P0 . Pa . P(10) (3.21)
8.Khả năng sử dụng tuyến
Khả năng sử dụng tuyến đợc biểu thị bằng phần trăm và đợc xác định theo Pu(10) nh sau:
38
 Av = 100(1 - Pu(10)) (3.22)
9. Xác suất BER vợt 10-6
Xác suất BER vợt 10-6 thể hiện sự gián đoạn thông tin nhng trong thời gian không quá 
60s.
 Xác suất (BER ≥ 10-6) = P0. Pb = 100 10
bFM
.P
−
 (3.23)
10.Xác suất mạch trở nên không thể sử dụng đợc do pha dinh phẳng trong khoảng thời 
gian lớn hơn 60s.
Pu(60) là xác suất mạch sẽ có BER > 10-6 trong khoảng thời gian lớn hơn 60s tức là mạch 
trở nên không sử dụng đợc và đợc tính theo 
 Pu(60) = P0 . Pb . P(60) (3.24)
11.Khả năng sử dụng tuyến
Khả năng sử dụng tuyến đợc biểu thị bằng phần trăm và đợc xác định theo Pu(60) nh sau:
 Av = 100(1 - Pu(60)) (3.25)
 Khả năng sử dụng tuyến trong các biểu thức (3.22) và (3.25) đều phải lớn hơn giá 
trị khả năng sử dụng tuyến cho phép theo quy chuẩn. 
 Nh vậy toàn bộ các tham số đã tính cho đờng truyền cũng nh các tham số để đánh 
giá chất lợng tuyến đợc sử dụng để ngời thiết kế đa ra các quyết định về khả năng làm 
việc của tuyến, để tính xem tuyến có đủ cong suất cung cấp cho máy thu hay không. 
Ngoài ra cũng dựa vào các tham số này để có thể hiệu chỉnh lại công suất máy phát, 
quyết định dùng các biện pháp phân tập...
3.8 Các chỉ tiêu kỹ thuật đánh giá chất lợng tuyến
Ba chỉ tiêu chủ yếu để đánh giá chất lợng tuyến:
1. Độ không sử dụng đờng cho phép (đối với đờng trục):
Pucf = 0,06L/600% với L<600km L [km]
ví dụ: L=30km
Pucf = 0,06L/600% = 0,06.30/600% = 0,003%
2. Độ không sử dụng đợc của mạng nội hạt (giá trị cho phép) = 0,0325%
(tại mỗi đầu cuối).
3. Độ không sử dụng đợc (giá trị cho phép) của hành trình ngợc = 0,0225%
39
Mục đích các tính toán chỉ tiêu chất lợng là nhằm xác định xác suất vợt các chỉ 
tiêu BER, bằng cách sử dụng các giá trị của các xác suất tìm ra trong các tính toán đ-
ờng truyền.
Các mục tiêu tỉ lệ lỗi bit BER đợc sử dụng sao cho BER không đợc lớn hơn các 
giá trị sau:
+1.10-6 trong hơn 0,4.d / 2500 % của tháng bất kỳ đối với thời gian hợp thành 1 
phút, với 280km < d < 2500km.
+1.10-6 trong hơn 0,045 % của tháng bất kỳ đối với thời gian hợp thành 1 phút, 
với d < 280km.
+1.10-3 trong hơn 0,054.d / 2500 % của tháng bất kỳ đối với thời gian hợp 
thành 1 giây, với 280km < d < 2500km.
+1.10-3 trong hơn 0,006 % của tháng bất kỳ đối với thời gian hợp thành 1 giây, 
với d < 280km.
3.9 Đánh giá chất lợng tuyến, lắp đặt thiết bị đa vào hoạt động
Đây là một bớc đợc tiến hành sau khi đã tính toán đợc khả năng làm việc của tuyến 
và tính xong các tham số cần thiết để thiết lập tuyến có nghĩa là trên tính toán thiết kế 
thì tuyến đã hoạt động. Tuy nhiên vẫn còn nhiều vấn đề tồn tại sẽ tác động lên tuyến và 
có thể làm cho khả năng làm việc của tuyến không nh mong muốn của ngời thiết kế.
Nói chung việc đánh giá chất lợng của tuyến là dựa vào các giá trị đã tính đợc ở các 
bớc thiết kế trên.
Công việc cuối cùng là lắp đặt thiết bị đa vào vận hành. Tiến hành cân chỉnh anten 
để thu đợc tin hiệu từ máy phát. Và đây cũng là lúc để đối chiếu giữa việc tính toán 
giữa thực tế và lý thuyết phù hợp với nhau hay không bằng việc đo thử các tín hiệu ở 
hai bên thu và phát.
3.10 BàI TậP 
Tính toán đờng truyền tuyến vi ba số Trạm 110Kv Điện nam - Trạm 
110Kv Thăng bình
40
Những tiến bộ của khoa học công nghệ điện tử viễn thông và tin học ngày càng đ-
ợc ứng dụng rộng rãi trong mọi lĩnh vực, mọi ngành kinh tế, Trong đó ngành Điện đã 
từng bớc đi vào tự động hóa. Trớc đây Trung tâm Điều độ hệ thống điện Miền trung 
điều hành sản xuất điện trên địa bàn Miền trung và Tây nguyên, việc thông tin chủ yếu 
là thông tin thoại qua các thiết bị tải ba (PLC) và mạng VHF .
Nhằm đáp ứng nhu cầu phát triển lới điện trên địa bàn Miền trung trong tơng lai, 
cũng nh yêu cầu điều hành sản xuất điện của Trung tâm từng bớc đi vào tự động hóa 
thông qua hệ thống SCADA/EMS đã đợc lắp đặt và khai thác.
Từ nhu cầu đó việc thiết lập hệ thống thông tin ngành điện trên địa bàn Miền trung 
hiện nay đòi hỏi phải đủ kênh thông tin cho truyền số liệu SCADA và các kênh thoại 
cũng nh các kênh trung kế để nối liên tổng đài, ngoài ra cũng phải tính đến hệ thống 
mở cho tơng lai sau này. Chọn phơng án tính toán tuyến vi ba giữa trạm biến áp 110Kv 
Thăng bình và trạm 110Kv Điện ngọc về Trung tâm Điều độ hệ thống điện Miền trung 
(đã đợc xây lắp trong năm 2002)
 Phạm vi tính toán: Với thiết bị vi ba đã có: Dùng loại MINI-LINK (của hãng 
ERICSSON)
Đặc tính kỹ thuật của thiết bị
 Tần số 7GHz
 Công suất phát +28dBm
 Ngỡng thu BER 10 -3 -91dBm 
 Ngỡng thu BER 10 -6 -87dBm
 Anten 2,4m GdB = 42,5dB
 ống dẫn sóng WC 42 0,1dB/m
 Dung lợng 2*2Mb/s:
Mô tả tuyến:
Tuyến thông tin vi ba giữa Trung tâm Điều độ HTĐ Miền trung đã có trớc, do vậy 
tuyến thông tin cho trạm biến áp 110Kv Thăng bình đợc thiết kế sử dụng kênh 2w cho 
thoại, 4w E&M, và kênh data V28 để truyền tín hiệu SCADA/EMS về Trung tâm Điều 
độ HTĐ Miền trung. Các thông số đợc xác định trên bản đồ tỷ lệ: 1/50.000, có cự ly 
41
tuyến là 28km . Trên đờng truyền sóng qua địa hình bằng phẳng không có vật chắn 
hình nêm. Tọa độ, độ cao của 2 trạm so với mực nớc biển đợc xác định bằng máy thu 
định vị GPS
Thông số tuyến
 Độ dài tuyến 28km
Nhiệt độ trung bình hàng năm 250C
 Lợng ma trung bình hàng năm 150mm/h
 K = 
3
4
 , C = 1 (chọn theo khuyến nghị)
Trạm Điện Ngọc Trạm Thăng bình
Vĩ tuyến 15056’00’’ 150 43’14’’
Kinh tuyến 1080 15’ 30’’ 1080 21’ 02’’
Độ cao mặt đất (so với nớc biển) 5m 12m
Độ cao anten 30m Cần tính toán
Độ cao cây cối 7m 12m
42
 mặt cắt nghiêng
43
K
h
o
ả
n
g
 c
á
c
h
(k
m
)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1
0
1
1
1
2
1
3
1
4
1
5
1
6
1
7
1
8
1
9
2
0
2
1
2
2
2
3
2
4
2
5
2
6
2
7
2
8
0
5
10
15
20
25
28
01020 15 53040 35 2545
Đ
ộ
 c
a
o
 t
ự
 n
h
iê
n
(m
)
3 3 3 3 5 3 3 3 6 3 5 5 3 7 6 5 4 3 6 4 3 7 6 6 7 5 4 4 6
Đ
ộ
 c
a
o
 c
â
y
 c
ố
i
(m
)
7 7 7 7 7 7 7 6 8 7 8 7 8 6 7 4 7 6 8 8 7 6 8 7 7 6 8 7 6
M
ặ
t 
c
ắ
t 
tu
y
ế
n
 V
I 
B
A
: 
Đ
iệ
n
 N
g
ọ
c
 T
h
ă
n
g
 B
ìn
h
Đ
iệ
n
 N
g
ọ
c
Đ
ộ
 c
a
o
 t
ự
 n
h
iê
n
: 
3
m
é
t
Đ
ộ
 c
a
o
 a
n
 t
e
n
: 
3
0
 m
é
t
 K
h
o
ả
n
g
 c
á
c
h
 t
u
y
ế
n
: 
2
8
k
m
 ;
 K
=
1
,3
3
T
ầ
n
 s
ố
:7
0
0
0
M
h
z
; 
K
h
o
ả
n
g
: 
0
,3
6
T
h
ă
n
g
 B
ìn
h
Đ
ộ
 c
a
o
 t
ự
 n
h
iê
n
: 
6
m
é
t
Đ
ộ
 c
a
o
 a
n
 t
e
n
: 
3
5
 m
é
t
44