TrƯờng đại học vinh Khoa điện tử viễn thông *********** Đồ án tốt nghiệp đại học Đề tài Thiết kế tun TRUN DÉN vi ba sè TP THANH HO¸ - HUYệN Hà TRUNG Ngời hớng dẫn: Sinh viên thực hiện: Lớp: ThS Nguyễn Phúc Ngọc Nguyễn Đức Lơng 47K - ĐTVT Vinh, tháng 05 năm 2011 CC T VIT TT A ADM ADPCM Add/Drop Multiplexer Adaptive Diferential Pulse Thiết bị xen/rẽ kênh Điều chế xung mã vi sai tự Code Modulation thích nghi B BER BPF BPSK Bit Error Rate Band Pass Filter Binary Pháe Shitf Keying Tỷ lệ lỗi bít Bộ lọc thơng dải Điều chế pha nhị phân CCITT C Consultative Committee on Uỷ ban tư vấn điện báo điện International Telegraphy and thoại quốc tế Telephony DCS DRRS DEM D Digital Crossconect System Digital Radio Relay System Demoulation Hệ thống số nối chéo Hệ thống vô tuyến tiếp sức Giải điều chế F FSK Fryquency Shift Keying Điều chế tần số I IF Intermediate Frequency Tần số trung tần L LPF Low Pass Filter Bộ lọc thông thấp M M-PSK Mary Phase Shift Keying Điều chế pha M mức M-QAM Mary Quatermary Amplitude Điều chế biên độ vng góc M Modulation mức P PAM Pulse Amplitude Modulation Điều chế biên độ xung PCM Pulse Code Modulation Điều chế xung mã Q QC Quality Control Kiểm soát chất lượng QPSK Quatermary PSK Điều chế pha vương góc R RF Radio Frequency Tần số vô tuyến RD Receiver Data Máy thu liệu S SD Service Demultiplexing Tách tín hiệu nghiệp vụ SBSW Stand by Switching Chuyển mạch dự phịng MỤC LỤC Trang LỜI NĨI ĐẦU CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG VI BA SỐ Sơ lược trình phát triển Vi ba số 1.1 Hệ thống Vi ba số 2 1.2.1 Đặc điểm 1.2.2 Mơ hình hệ thống Vi ba số 1.2.3 Các mạng vi ba số 1.2.4 Phân loại 1.2.5 Một số ưu điểm hệ thống vi ba số 1.2.6 Một số nhược điểm hệ thống vi ba số 1.2.7 Các mã truyền dẫn 1.2 Kết luận chương CHƯƠNG CƠ SỞ VỀ SĨNG VƠ TUYẾN-THIẾT BỊ VI BA SỐ - 7 8 11 THU PHÁT TÍN HIỆU VI BA 12 2.1 Khái niệm sóng vơ tuyến 2.1.1 Sóng bề mặt 2.1.2 Sóng khơng gian 2.1.3 Sóng trời (Phản xạ từ tầng điện ly) 2.1.4 Phân loại tần số vô tuyến 2.2 Các nhân tố ảnh hưởng đến truyền lan sóng vơ tuyến 12 13 13 14 14 16 2.2.1 Pha đinh 2.2.2 Suy hao truyền lan không gian tự 2.2.3 Suy hao mưa 2.2.4 Sự can nhiễu sóng vơ tuyến 2.3 Các tiêu kỹ thuật Vi ba số 16 24 24 25 25 2.3.1 Phân bố luồng cao tần 25 2.3.2 Công suất phát 2.3.3 Độ nhạy máy thu (ngưỡng thu) 2.3.4 Tỷ lệ lỗi BER 2.3.5 Phương thức điều chế 2.3.6 Trở kháng vào máy thu trở kháng máy phát 2.3.7 Tốc độ băng tần gốc 2.3.8 Kênh nghiệp vụ 2.3.9 Kênh giám sát điều khiển từ xa 2.4 Thiết bị Vi ba số - Thu phát tín hiệu vi ba 26 26 26 26 27 27 27 27 28 2.4.1 Thiết bị vi ba số 28 2.4.2 Thu phát tín hiệu vi ba 29 số 2.5 Thiết bị anten 2.5.1 Anten 2.5.2 Biểu đồ xạ 2.6 Điều chế giải điều chế số 2.6.1 2.6.2 2.6.3 2.6.4 34 34 36 37 Điều chế số 37 Giải điều chế số 38 Các phương thức điều chế giải điều chế 38 Giảm độ rộng băng tần truyền phương pháp điều chế nhiều mức 48 2.7 Kết luận chương 49 CHƯƠNG THIẾT KẾ &TÍNH TỐN TUYẾN VI BA SỐ TP THANH HOÁ - HUYỆN HÀ TRUNG 50 3.1 Các quy định chung việc thiết kế tuyến 3.2 Nội dung thiết kế 3.3 Kết luận chương KẾT LUẬN TÀI LIỆU THAM KHẢO 50 50 76 74 76 DANH MỤC BẢNG BIỂU, HÌNH VẼ Trang Bảng 1.1 Mã truyền dẫn dùng vi ba số Bảng 2.1 Phân loại tần số Bảng 2.2 Suy hao mưa Bảng 2.3 Độ lợi anten Bảng 2.4 Góc phát xạ theo đường kính anten Bảng 3.1 Độ lồi mặt đất vị trí đường truyền Bảng 3.2 Bán kính Fresnel thứ vị trí đường truyền 11 15 25 35 37 58 60 Hình 1.1 Mơ hình hệ thống Vi ba số Hình 1.2 Sơ đồ thiết bị thu phát vi ba số Hình 1.3 Mơ hình hệ thống vi ba số điểm nối điểm Hình 1.4 Mơ hình hệ thống vi ba số điểm nối điểm tiêu biểu Hình 1.5 Dạng sóng HDB3 Hình 2.1 Các phương thức truyền sóng vơ tuyến Hình 2.2 Các phương thức truyền sóng vơ tuyến Hình 2.3 Phân tập khơng gian tần số sử dụng ba anten Hình 2.4 Phân tập theo không gian tần số sử dụng anten Hình 2.5 Nâng cao độ an tồn cho tuyến kênh dự phịng Hình 2.6 Phần phát phần thu hệ thống dự phịng nóng theo cấu 10 12 13 19 20 21 hình (1+1) Hình 2.7 Phần phát hệ thống vi ba số có kênh X dự phịng Hình 2.8 Phần thu hệ thống vi ba số có kênh X dự phịng Hình 2.9 Sơ đồ khối trạm đầu cuối Hình 2.10 Sơ đồ khối tuyến phát vi ba số Hình 2.11 Sơ đồ khối tuyến thu vi ba số Hình 2.12 Bán kính miền Fresnel thứ Hình 2.13 Mặt cắt ngang đường truyền miền Fresnel thứ 21 22 23 28 28 29 31 32 Hình 2.14 Cấu hình tuyến vi ba Hình 2.15 Phương án bố trí hai tần số Hình 2.16 Phương án bố trí bốn tần số Hình 2.17 Sơ đồ điều chế giải điều chế số Hình 2.18 Tín hiệu 2-PSK……………………………………………… Hình 2.19 Biểu đồ vec tơ 2-PSK Hình 2.20 Sơ đồ nguyên lý giải điều chế tín hiệu 2-PSK Hình 2.21 Sơ đồ điều chế pha trạng thái 8-PSK Hình 2.22 Biểu đồ vec tơ 8-PSK Hình 2.23 Sơ đồ điều chế tín hiệu M-QAM Hình 2.24 Biểu đồ khơng gian tín hiệu 16-QAM Hình 2.25 Sơ đồ nguyên lí giải điều chế tín hiệu M-QAM Hình 3.1 Bản đồ tuyến vi ba số Hình 3.2 Bản đồ địa hình hai trạm Hình 3.3 Điểm vật chắn hình nêm cao đường truyền Hình 3.4 Mặt cắt dường truyền hai trạm Hình 3.5 Lắp đặt giá đỡ 32 33 33 38 40 40 43 44 45 47 47 48 54 55 56 57 71 LỜI NÓI ĐẦU Cùng với phát triển xã hội nhân loại nhu cầu trao đổi thông tin người, vùng, quốc gia giới nhu cầu vơ cấp bách cần thiết Vì có nhiều hệ thống thơng tin liên lạc đời, phát triển phục vụ người như: Thông tin vệ tinh, thông tin quang hay thông tin vi ba số….Trong việc truyền dẫn hệ thống thơng tinh vi ba số đóng vai trị quan trọng thơng tin liên lạc Việc thiết kế tuyến Vi ba số thực tế việc làm không đơn giản hệ thống thơng tin vi ba số chịu nhiều ảnh hưởng mơi trường, điều địi hỏi phải có độ xác cao q trình thiết kế Là sinh viên, việc thiết kế tuyến truyền vi ba số giúp cho em có thêm kỹ tư kỹ thực tế, từ giúp chúng em củng cố mở rộng kiến thức chuyên ngành, đặc biệt khả tính tốn, phân tích xử lý số liệu phù hợp với thực tế Trong phạm vi thiết kế em chọn thiết kế tuyến vi ba số từ thành phố Thanh Hoá đến huyện Hà Trung Trong qua trình thiết kế gắp nhiều khó khăn nguồn tài liệu không đủ với kiến thức thực tế thiết kế tuyến vi ba hạn hẹp, gúp đỡ quý thầy cô bạn đặc biệt sự hướng dẫn tận tình thầy Nguyễn Phúc Ngọc giúp em hồn thành đồ án Do thời gian ngắn tìm hiểu thiết kế tuyến chưa tối ưu mong thầy bạn góp ý để đồ án hoàn chỉnh tối ưu Cuối em xin chân thành cảm ơn Q Thầy, Cơ hướng dẫn nhiệt tình Thầy Nguyễn Phúc Ngọc, tất bạn giúp em hoàn thành đồ án Vinh, tháng năm 2011 Nguyễn Đức Lương CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG VI BA SỐ 1.1 Sơ lược trình phát triển Vi ba số Thơng tin sóng cực ngắn hai điểm bắt đầu xuất từ năm 30 kỉ trước lúc khó khăn mặt kĩ thuật nên làm việc giải sóng mét ưu điểm loại thơng tin chưa phát huy Năm 1935 đường thông tin vô tuyến tiếp sức thành lập Newyook Philadelphi chuyển tiếp qua địa điểm truyền năm kênh thoại Và thông tin vô tuyến tiếp sức bùng nổ sau chiến tranh giới lần thứ hai, tảng cho hệ thống thông tin Vi ba sau Hệ thống thông tin Vi ba bắt đầu hình thành đầu năm 50 phát triển mạnh mẽ với phát triển kĩ thuật viễn thông 1.2 Hệ thống Vi ba số 1.2.1 Đặc điểm Cùng với thông tin vệ tinh thông tin quang thông tin Vi ba số ba hình thức truyền tin phổ biến Hệ thống thơng tin Vi ba số sử dụng sóng vơ tuyến biến đổi đặc tính sóng mang vô tuyến theo dạng thông tin truyền khơng gian Sóng vơ tuyến truyền định hướng cao nhờ Anten định hướng Hệ thống Vi ba số sử dụng làm tuyến truyền dẫn sau:  Tuyến truyền dẫn nối từ tổng đài tới tổng đài vệ tinh địa phương  Các đường trung kế số nối tổng đài số  Các tập trung thuê bao vô tuyến  Các đường truyền dẫn hệ thống thông tin di động để kết nối máy di động với mạng viễn thông Hệ thống thông tin viba số sử dụng đường truyền dẫn khác mạng thông tin số.Hệ thống thông tin vi ba ngày khẳng định tầm quan trọng lĩnh vực truyền tin thông tin di động lĩnh vực truyền thông số khác… 1.2.2 Mơ hình hệ thống Vi ba số Một hệ thống Vi ba số bao gồm khối xử lý tín hiệu Các khối phân loại sau:  Biến đổi tớn hiệu tương tự thành tớn hiệu số  Tập hợp tớn hiệu số từ nguồn khác thành tớn hiệu băng gốc  Xử lý tín hiệu băng gốc để truyền kênh thơng tin  Truyền tín hiệu băng gốc kênh thơng tin  Thu tín hiệu băng gốc từ kênh thơng tin  Xử lý tín hiệu băng gốc thu để phần thành nguồn khác tương ứng  Biến đổi tớn hiệu số thành tín hiệu tương tự tương ứng ... vi thiết kế em chọn thiết kế tuyến vi ba số từ thành phố Thanh Hố đến huyện Hà Trung Trong qua trình thiết kế gắp nhiều khó khăn nguồn tài liệu khơng đủ với kiến thức thực tế thiết kế tuyến vi. .. THIẾT KẾ &TÍNH TỐN TUYẾN VI BA SỐ TP THANH HOÁ - HUYỆN HÀ TRUNG 50 3.1 Các quy định chung vi? ??c thiết kế tuyến 3.2 Nội dung thiết kế 3.3 Kết luận chương KẾT LUẬN TÀI LIỆU THAM... Một số ưu điểm hệ thống vi ba số 1.2.6 Một số nhược điểm hệ thống vi ba số 1.2.7 Các mã truyền dẫn 1.2 Kết luận chương CHƯƠNG CƠ SỞ VỀ SĨNG VƠ TUYẾN-THIẾT BỊ VI BA SỐ