Tổng quan về hệ thống vi ba số

Phần này trình bày tổng quan về các vấn đề sau:

v Khái niệm và đặc điểm chung của các hệ thống vi ba số

v Phân loại các hệ thống Vi ba số

v Các ưu, nhược điểm của hệ thống Vi ba số

v Các mạng Vi ba số điểm-điểm và điểm-nhiều điểm

1.1. Đặc điểm

Thông tin vi ba số là một trong 3 phương tiện thông tin phổ biến hiện nay (bên

cạnh thông tin vệ tinh và thông tin quang). Vi ba số là hệ thống thông tin chuyển tiếp

mặt đất sử dụng sóng điện từ ở tần số GHz để truyền dẫn thông tin số. Lượng thông

tin được truyền dẫn bởi hệ thống vi ba thường khá lớn (vd các luồng E1, E3, E4 …).

Hệ thống Vi ba số là hệ thống thông tin vô tuyến số được sử dụng trong các

đường truyền dẫn số giữa các phần tử khác nhau của mạng vô tuyến. Hệ thống Vi ba

số có thể được sử dụng làm:

v Các đường trung kế số nối giữa các tổng đài số.

v Các đường truyền dẫn nối tổng đài chính đến các tổng đài vệ tinh.

v Các đường truyền dẫn nối các thuê bao với các tổng đài chính hoặc các tổng đài

vệ tinh.

v Các bộ tập trung thuê bao vô tuyến.

v Các đường truyền dẫn trong các hệ thống thông tin di động để kết nối các máy
di động với mạng viễn thông.

Các hệ thống truyền dẫn Vi ba số là các phần tử quan trọng của mạng viễn

thông, tầm quan trọng này ngày càng được khẳng định khi các công nghệ thông tin

vô tuyến mới như thông tin di động được đưa vào sử dụng rộng rãi trong mạng viễn

thông.

1.2. Mô hình hệ thống vi ba số

Hình 1. Mô hình của hệ thống viba số tiêu biểu

Một hệ thống vi ba số bao gồm một loạt các khối xử lý tín hiệu. Các khối này có

thể được phân loại theo các mục sau đây:

v Biến đổi tín hiệu tương tự thành tín hiệu số

v Tập hợp các tín hiệu số từ các nguồn khác nhau thành tín hiệu băng tần gốc

v Xử lý tín hiệu băng gốc để truyền trên kênh thông tin

v Truyền tín hiệu băng gốc trên kênh thông tin

v Thu tín hiệu băng gốc từ kênh thông tin

v Xử lý tín hiệu băng gốc thu được để phân thành các nguồn khác nhau tương

ứng

v Biến đổi tín hiệu số thành các tín hiệu tương tự tương ứng

Biến đổi ADC và DAC có thể được thực hiện bằng một trong các phương pháp

sau đây: Điều và giải điều xung mã (PCM); xung mã Logarit (Log(PCM)); xung mã

vi sai (DPCM); xung mã vi sai tự thích nghi (ADPCM); Điều và giải điều delta (DM);

Delta tự thích nghi (ADM).

Tập hợp các tín hiệu số từ các nguồn khác nhau thành tín hiệu băng gốc và phân

chia tín hiệu số từ tín hiệu băng gốc được thực hiện nhờ quá trình ghép-tách. Có hai

hệ thống ghép-tách chủ yếu: theo thời gian TDM và theo tần số FDM. Trong FDM có

các tập hợp nhóm, siêu nhóm, chủ nhóm hoặc 16 siêu nhóm. FDM của các kênh âm tần

thường cần thiết giao tiếp với hệ thống truyền dẫn số (nhờ các bộ Codec)

Việc xử lý tín hiệu băng gốc thành dạng sóng vô tuyến thích hợp để truyền trên

kênh thông tin phụ thuộc vào môi trường truyền dẫn vì mỗi môi trường truyền dẫn có

đặc tính và hạn chế riêng. Việc xác định sơ đồ điều chế và giải điều chế thích hợp yêu

cầu độ nhạy của thiết bị tương ứng với tỉ lệ lỗi bit BER cho trước ở tốc độ truyền dẫn

nhất định, phụ thuộc vào độ phức tạp cũng như giá thành của thiết bị.
Hình 2. Sơ đồ khối thiết bị thu phát vi ba số

1.3. Phân loại

Phụ thuộc vào tốc độ bít của tín hiệu PCM cần truyền, các thiết bị vô tuyến

phải được thiết kế, cấu tạo phù hợp để có khả năng truyền dẫn các tín hiệu đó. Có thể

phân loại như sau:

v Vi ba số băng hẹp (tốc độ thấp): được dùng để truyền các tín hiệu có tốc độ

2Mbit/s, 4 Mbit/s và 8 Mbit/s, tương ứng với dung lượng kênh thoại là 30 kênh,

60 kênh và 120 kênh. Tần số sóng vô tuyến (0,4 - 1,5)GHz.

v Vi ba số băng trung bình (tốc độ trung bình): được dùng để truyền các tín hiệu

có tốc độ từ (8-34) Mbit/s, tương ứng với dung lượng kênh thoại là 120 đến 480

kênh. Tần số sóng vô tuyến (2 - 6)GHz.

v Vi ba số băng rộng (tốc độ cao): được dùng để truyền các tín hiệu có tốc độ từ

(34-140) Mbit/s, tương ứng với dung lượng kênh thoại là 480 đến 1920 kênh.

Tần số sóng vô tuyến 4, 6, 8, 12GHz.

1.4. Một số ưu điểm của hệ thống vi ba số

a. Nhờ các phương thức mã hoá và ghép kênh theo thời gian dùng các vi mạch tích
hợp cỡ lớn nên thông tin xuất phát từ các nguồn khác nhau như điện thoại, máy

tính, facsimile, telex,video... được tổng hợp thành luồng bit số liệu tốc độ cao để

truyền trên cùng một sóng mang vô tuyến.

b. Nhờ sử dụng các bộ lặp tái sinh luồng số liệu nên tránh được nhiễu tích luỹ

trong hệ thống số. Việc tái sinh này có thể được tiến hành ở tốc độ bit cao nhất của

băng tần gốc mà không cần đưa xuống tốc độ bit ban đầu.

c. Nhờ có tính chống nhiễu tốt, các hệ thống vi ba số có thể hoạt động tốt với tỉ số

sóng mang / nhiễu (C/N)>15dB. Trong khi đó hệ thống vi ba tương tự yêu cầu (C/

N) lớn hơn nhiều (>30dB, theo khuyến nghị của CCIR). Điều này cho phép sử dụng

lại tần số đó bằng phương pháp phân cực trực giao, tăng phổ hiệu dụng và dung

lượng kênh.

d. Cùng một dung lượng truyền dẫn, công suất phát cần thiết nhỏ hơn so với hệ

thống tương tự làm giảm chi phí thiết bị, tăng độ tin cậy, tiết kiệm nguồn. Ngoài

ra, công suất phát nhỏ ít gây nhiễu cho các hệ thống khác.

1.5. Một số khuyết điểm của hệ thống vi ba số

a. Khi áp dụng hệ thống truyền dẫn số, phổ tần tín hiệu thoại rộng hơn so với hệ

thống tương tự.

b. Khi các thông số đường truyền dẫn như trị số BER, S/N thay đổi không đạt giá

trị cho phép thì thông tin sẽ gián đoạn, khác với hệ thống tương tự thông tin

vẫn tồn tại tuy chất lượng kém

c. Hệ thống này dễ bị ảnh hưởng của méo phi tuyến do các đặc tính bão hoà, do

các linh kiện bán dẫn gây nên, đặc tính này không xảy ra cho hệ thống tương

tự FM

Các vấn đề trên đã được khắc phục nhờ áp dụng các tiến bộ kỹ thuật mới như

điều chế số nhiều mức, dùng thiết bị dự phòng (n+1) và sử dụng các mạch bảo vệ.

1.6. Các mạng vi ba số
Thường các mạng vi ba số được nối cùng với các trạm chuyển mạch như là một

bộ phận của mạng trung kế quốc gia hoặc trung kế riêng, hoặc là nối các tuyến nhánh

xuất phát từ trung tâm thu thập thông tin khác nhau đến trạm chính. (ứng dụng trong

các trung tâm chuyển mạch hoặc tổ chức các mạng Internet)

1.6.1. Vi ba số điểm nối điểm

Mạng vi ba số điểm nối điểm hiện nay được sử dụng phổ biến. Trong các mạng

đường dài thường dùng cáp sợi quang còn các mạng quy mô nhỏ hơn như từ tỉnh đến

các huyện hoặc các ngành kinh tế khác người ta thường sử dụng cấu hình vi ba số

điểm-điểm dung lượng trung bình hoặc cao nhằm thoả mãn nhu cầu của các thông

tin và đặc biệt là dịch vụ truyền số liệu. Ngoài ra, trong một số trường hợp vi ba dung

lượng thấp là giải pháp hấp dẫn để cung cấp trung kế cho các mạng nội hạt, mạng

thông tin di động.

Hình 3. Mô hình hệ thống vi ba điểm nối điểm điển hình

1.6.2. Vi ba số điểm nối đến nhiều điểm

Mạng vi ba số này ngày càng trở thành phổ biến, nó bao gồm một trạm trung

tâm phát thông tin trên một an ten đẳng hướng phục vụ cho một số trạm ngoại vi bao

quanh. Nếu các trạm ngoại vi này nằm trong phạm vi (bán kính) truyền dẫn cho phép

thì không cần dùng các trạm lặp, nếu khoảng cách xa hơn thì sẽ sử dụng các trạm lặp
để đưa tín hiệu đến các trạm ngoại vi. Từ đây, thông tin sẽ được truyễn đến các thuê

bao. Thiết bị vi ba trạm ngoại vi có thể đặt ngoài trời, trên cột.v.v... mỗi trạm ngoại vi

có thể được lắp đặt thiết bị cho nhiều trung kế. Khi mật độ cao có thể bổ sung thêm

thiết bị; được thiết kế để hoạt động trong các băng tần 1,5GHz -1,8GHz và 2,4GHz sử

dụng một sóng mang cho hệ thống hoàn chỉnh.

Hiện nay các hệ thống điểm nối đến đa điểm 19GHz đã được chế tạo và lắp

đặt ở Châu Âu để cung cấp các dịch vụ số liệu (Kbit/s) Internet trong mạng nội hạt

khoảng cách 10Km. Trạm trung tâm phát tốc độ bit khoảng 8,2Mb/s và mỗi trạm sử

dụng kỹ thuật TDMA.

Hình 4. Mô hình hệ thống vi ba số điểm nối nhiều điểm điển hình

II. Thiết bị vi ba số và ứng dụng

2.1. Mạch máy phát

Trong phần này chúng ta nói đến máy thu và máy phát 16-QAM. Trên thị trường

đã có vi ba 16- QAM có thể truyền dẫn với tốc độ 140 Mbit/s, và có những cấu hình
hệ thống khác nhau như: trạm đầu cuối dự phòng nóng, một trạm lặp tái tạo có dự

phòng nóng với chuyển mạch dự phòng nóng của mạch nhán RF là 40 MHz. Mạch

máy phát cơ bản gồm có các khối au:

- Mạch băng gốc phát.

- Khối xử lý số liệu băng gốc.

- Bộ điều chế.

- Bộ lọc và khuyếch đại IF máy phát.

- Bộ đổi tần trên.

- Bộ khuyếch đại và bộ lọc nhánh RF.

2.1.1. Mạch băng gốc máy phát

Ở hình 11.3 khối điều chế- giải điều chế băng gốc số NEC MDAP – 140 MB

minh họa sơ đồ điều chế- giải điều chế 16QAM, MDAP- 140 MB, NEC.

2.1.1.1. Bộ chuyển đổi mã đường

Thiết bị này gồm có một khối chuyển đổi mã đường CMI- NRZ, khối này lấy

tín hiệu ở đầu ra khối ghép kênh cấp 4 139,264 Mbit/s (tương đương với 1920 kênh

thoại giống như cấp 4 của phân cấp CEPT) và chuyển đổi luồng bít của mã CMI thành

luồng bít nhị phân NRZ (không trở về không).

2.1.1.2. Khối xử lý số liệu

Một khi đã tiến hành chuyển mã, tín hiệu từ khối chuyển đổi CMI-NRZ đi vào

khối xử lý số liệu (TX DPU), Ở đây tín hiệu NZR được ngẫu nhiên. Tốc độ bit của 4

luồng tăng lên do đưa vào các bit thong tin về khung, bit kiểm tra chẵn lẻ và khe thời

gian cho tín hiệu kênh nghiệp vụ số tùy ý. Các hang khác như GTE, trong bộ điều chế

giải điều chế CMF 40 của các hãnh này cung cấp một tín hiệu phụ 2048kbit/s để giải

quyết những yêu cầu lưu lượng ưu tiên thấp giữa các trạm đàu cuối trong đoạn trục

viba số chủ yếu, Hơn nữa, 11 kênh thoại số nghiệp vụ 64kbit/s có thể them vào bằng
điều chế Denta hay PCM. Các chỉ thị chuyển mạch số tương đương với 64kbit/s mang

tất cả thông tin do thiết bị chuyển mạch bảo vệ đa đường số yêu cầu cũng có thể là

một chức năng thêm vào.

Các kênh nghiệp vụ tương tự có thể điều chế tần số mang IF 140MHz, là tín

hiệu độc lộc đối với luồng bit số chính. Thông tin khung được cấu trúc cho phép thời

gian đồng bộ nhỏ hơn tổn thất thời gian khung của bộ ghép kênh 140Mbit/s, để tránh

tổn thất truyền dẫn đồng bộ trong các bộ ghép kênh cấp thấp hơn. Cấu trúc khung

cũng tạo khả năng rẽ và xen kênh nghiệp vụ số cũng như các kênh giám sát BẺ tại

trạm lặp dựa trên phương pháp kiểm tra chẵn lẻ. Để hạn chế độ rộng băng RF, việc

tăng tốc độ bit tổng thường không vượt quá 4% tốc độ bit danh định 139,264 Mbit/s.

Hình 5. Khối điều chế - giải điều chế băng gốc số NEC MDAP- 140 MB

Thêm vào việc chuyển đổi nối tiếp – song song được thục hiện bằng bộ chuyển

đổi CMI-NRZ, một số hãng còn đưa ra vào bộ cân bằng số liệu, trong đó bộ cân bằng

tự động hồi phục được một suy hao đến 12dB ở 70MHz theo luật . Các mạch khôi

phục xung nhịp ( đồng hồ) và số liệu đều nằm ở trong khối chuyển đổi. Ghép kênh số

liệu 140Mbit/s, các kênh nghiệp vụ số và các chit thị chuyển mạch số đều đồng bộ với

nhau vì những đồng hồ tương quan đều được tạo ra trong cùng một khối. Các bit chẵn
và lẻ và các kênh nghiệp vụ số không ngẫu nhiên hóa vì thường chúng không cần đến

ở những trạm lặp. Ở những nợi có kênh bảo vệ dự phòng đơn để phòng vệ một bức

xạ riêng hoặc bức xạ vô tuyến N, một tín chỉ thị cảnh báo (AIS) được truyền từ bộ tạo

AIS khi tín hiệu vào điều chế DTE-CMF-40. Hình 6 minh họa sơ đồ khối bộ điều chế

GTE 16-QAM .

Hình 6. Bộ điều chế GTE CMF 40 16- QAM

2.1.4. Bộ điều chế 16 – QAM

Bộ điều chế 16-QAM ngoài việc chuyển đổi nối tiếp – song song đã đề cập

ở trên, còn thực hiện các chức năng sau: Mã hóa vi sai, lịc băng gốc của 4 luồng nhị

phân đi qua những bộ lọc băng thông số, chuyển 4 luồng nhị phân thành hai tín hiệu

nhiều mức (4 mức PAM), bộ tạo dạo động nội tải tần 140MHz và điều chế hai thành

phần cầu phương của tải tần và tổ hơp tiếp tục để được tín hiệu 16-QAM. Để duy trì

dạng phổ nhận được trong băng gốc trong khi làm việc với tín hiệu nhiều mức, phải

giữ tuyến tinh việc điều chế biên độ QAM trên hai trục cầu phương. Các bộ lọc thông

dùng để lọc riêng mỗi luồng rong 4 luồng nhị phân (35 Mbit/s) tạo ra phổ cosin tăng
với hệ số roll-of là 0,5.

Loai lọc này có ưu điểm cân bằng sự trễ nhóm thặng dư của kênh. Bộ lọc IF ở

đầu ra của bộ điều chế hạn chế phổ tín hiệu không mong muốn. Việc tạo tần số dạo

động nội IF 140MHz hoặc 70MHz được thực hiện qua mạch dao động vòng khóa pha

(PLL). Tín hiệu tương tự có thể điều chế tần số tải tần IF để cung cấp cho các kênh

vụ tương tự.

2.1.5. Bộ đổi tần trên, bộ khuyếch đại và bộ lọc nhánh của máy phát

Tín hiệu IF ra từ bộ lọc IF đi vào các mạch đổi tần trên để tạo tín hiệu ra ở tần

số sóng mang. Hình 11.5 minh họa sơ đồ khối của máy phat GTE CTR 188-11 GHz.

2.1.5.1. Bộ đổi tần trên

Tín hiệu lấy từ bộ điều chế 16-QAM đi vào các mạch đổi tần trên. Tín hiệu IF

được lọc ở tầng này để đạt được sự dung hòa (thỏa hiệp) tốt nhất giữa nhiễu các ký

hiệu với nhau và suy hao ngoài băng, để giảm nhiễu kênh lân cận cực tiểu đến các hệ

thống khác và để tuân theo những hạn chế phổ đã được cơ quan quản lý quy định theo

mặt nạ phổ công suất ra.

Bộ đổi tần trên bao gồm một mạch tuyến tính hóa, sau tín hiệu IF đã khuếch

đại. Bộ tuyến tính hóa có đặc tính méo dạng để bù vào độ méo của khuếch đại công

suất RF. Kết quả toàn bộ mạch phát đạt được tuyến tính hóa, cho phép công suất hồi

tiếp nhỏ. Tín hiệu làm méo trước lại được khuếch đại và dẫn đến bộ dổi tần trên hoặc

bộ trộn. Trong một số thiết kế,các bộ trộn có thể dùng một cặp đi-ôt biến dung trong

một cấu hình cân bằng nhau. Tần số ngoại sai được bộ dao động điều khiển bằng

điện áp tạo ra từ mạch vòng khóa pha.
v
v
v
v
v

HPA: Bộ khuyếch đại công suất cao.
PS: Công suất điện áp cáo dùng cho TWT.
LZ: Bộ tuyến tính bù méo cho bộ khuyếch đại công suất cao.
LO: Bộ tạo dao động nội.
TWT: Đèn sóng chạy.

Hình 7. Máy phát GTE CTR 188- 11 GHz

2.1.5.2. Bộ khuyếch đại công suất

Bộ lọc sau bộ đổi tần trên để chọn biên tần cần thiết. Diot tách sóng lấy tín

hiệu ra để giám sát với mức công suất dự tính qua một bộ ghép một hướng. Tín hiệu

cao tần RF ở đầu ra của bộ ghép một hướng được đưa vào bộ khuếch đại công suất.

Thường có hai loại khuếch đại công suất: Một loại dùng cac trazito hiệu ứng trường

Gallium-Arsenide (GaAsFET) cho công suất rat rung bình ở nhánh ra là 25dBm, Phần

công suất ra là 33dBm. Phần công suất lấy ra qua bộ ghép một hướng và diot tách sóng

còn dùng để đo công suất, cảnh báo, giám sát.

2.1.5.3. Bộ lọc nhánh

Một bộ phân mạch định hướng vòng phân cách bộ khuếch đại công suất với bộ

lọc nhánh và bộ lọc nhánh và bộ lọc thấp, đó là những bộ lọc bằng hốc cộng hưởng

ghép trong ống dẫn sóng đưa ra anten. Số hốc cộng hưởng tùy theo thiết kế bộ lọc

trung tần IF. Trong máy phát GTE dùng bộ lọc có 5 hốc cộng hưởng.

2.2. Mạch máy thu
Sơ đồ mạch máy thu điển hình

Các mạch băng gốc cả trong máy phát và máy thu đều là mạch số logic, thực

hiện việc xử lý tín hiệu yêu cần giữa giao tiếp đường dây và modem. Khối giao tiếp

đườn dây tái tạo lại tín hiệu thu được từ đường dây và thực hiện chuyển đổi mã giữa

mã đường và mã xung nhị phân đơn cực dùng trong quá trình xừ lý, nếu cần phòng vệ

quá áp và cân bằng suy hao dùng trong các đoạn cáp dài hơn. Các thao tác chuyển đổi

đều chính xác với luồng bit đến hoặc đi của khối băng gốc thu hoặc bộ giải điều chế

băng gốc. Nếu tốc độ bit phát đi không phải là tốc độ được tạo ra do cấu trúc ghép

kênh phân cấp đã chấp nhận, cần có một khối ghép kênh.

Trong trường này các luồng bit thu không đồng bộ (thường là hai) đều được

ghép lại để tạo một luồng bit có tốc độ bit cao hơn một ít so với tổng hai luồng. Những

bit thông tin thêm vào cộng sao cho phía thu có thể phân kênh được đúng. Một CODEC

cần thiết để mã hóa luồng bit phát dưới dạng phù hợp với bộ điều chế và giải mã luồng

bit đến từ bộ giải điều chế. Những chức năng này được thực hiện bằng các giá trị so

sánh của những xung liên tiếp (mã/giải mã vi sai) và dựa trên sự khác biệt chọn lấy giá

trị ra thích hợp.

Khi thiết kế các bộ lọc phải lưu ý đến đặc tính của tín hiệu số RF. Về phía máy

phát, yêu cầu chủ yếu thường là tạo dạng phổ, trong khi đó về phía máy thu, việc thiết

kế bộ lọc RF ít chặt chẽ hơn vì tập trung vào bộ lọc IF. Bộ lọc IF quyết định độ chọn lọc

của máy thu. Cả bộ lọc phát và thu đều chịu những biến thiên nhỏ về biên độ và đặc

tính trễ nhóm trên độ rộng băng có chứa phần quan trọng nhất của phổ. Khi cần
khuếch đại tín hiệu RF đã điều chế thì book khuếch đại phải có độ phi tuyến điều chỉnh

được hoặc như nơi ở trên là làm méo trước để xóa bỏ hiệu ứng phi tuyến này. Phần

lớn các tín hiệu số RF đều có những biến thiên nhỏ về hình bao do một lượng nhỏ của

mở rộng phổ và ở phần tách sóng, làm giảm độ mở của hình mắt. Những khối băng cơ

bản trong một máy phát hoặc máy thu số được tạo nên từ các mạch số mà chúng ta có

làm việc hay không. Chúng không suy yếu từ từ trong các mạch tương tự. Hơn nữa các

mạch số ít có linh kiện điều chỉnh hơn. Điều đó có nghĩa là sửa chữa các mạch số

thường tiến hành bằng cách thay thế hoàn toàn máy thu hoặc máy phát hoặc thay một

khối trong đó. Việc bảo dưỡng như vậy sẽ dễ dàng hơn và giảm thời gian gián đoạn.

Các hệ thống điều khiển từ xa và giám sát tinh vi đều thực hiện dễ dàng hơn trong các

hệ thống số và điều này tạo ra khẳ năng phát hiện nhanh chóng chỗ hư hỏng trong

thiết bị số.

2.2.1. Các mạch thu RF
Hình 8 minh họa sơ đồ khối của máy thu CTR 188 11GHz với sơ đồ khối bộ

kết hợp phân tập không gian. Toàn máy thu gồm 4 khối chức năng theo yêu cầu của hệ

thống:

v Máy thu RFchính

v Máy thu phân tập không gian

v Khối IF

v Bộ vi xử lý để kết hợp phân tập không gian

Khi sử dụng phân tập không gian, tín hiệu cao tần RF đến từ awnten chình và

anten phân tập qua nhánh thu của bộ phận mạch định hướng vòng và bộ lọc RF trước

khi đi vào hai phần thu RF của máy thu. Các bộ thu RF thường gồm có các bộ tiền

khuếch đại trước cuối tạp âm thấp có các mạch điều chỉnh tăng ích tự động (AGC)

trong nó. Những bộ khuếch đại này thường là hai tầng dùng GaAsFET. Bộ phận mạch

vòng lắp trước và sau bộ khuếch đại AGC để có thể giám sát mức tín hiệu ở những

điểm đó. Sau mỗi bộ khuếch đại RF, có bộ lọc chặn băng để hạn chế băng tạp âm ảnh

sinh ra do bộ tiền khuếch đại. Tín hiệu đi vào bộ đổi tần xuống có độ tuyến tính biên độ
cao và trộn với dao động nội khóa pha điều chỉnh bằng điện áp. Lúc này bộ trộn thu cân

bằng băng rộng thường dùng các mạch tổ hợp siêu cao tần. Bộ dao động nội thường

là một bộ dao động tinh thể tần số thấp, làm việc ở tần số 10 MHz hoặc xấp xỉ, và như

vậy cần thiết có một bộ phận khóa pha để đạt được tần số dao động nội yêu cầu.

Đối với hệ phân tập không gian, bộ dao động nội cung cấp cho bộ đổi tần

xuống tín hiệu chính và bộ dịch pha của hệ thống kết hợp, mà được nối đến tần xuống

của tín hiệu phân tập không gian. Qua các mạch trộn, hai tín hiệu IF 140 MHz lấy ra

đưa vào các bộ tiền khuếch đại IF trước khi đưa vào bộ kết hợp IF. Biên độ của hai

tín hiệu phân tập và pha quan hệ của chúng do một bộ vi xử lý điều khiển, để tối

thiểu hóa sự phân tán kênh ở đầu ra IF chung, khử tác dụng của phading lựa chọn.

Tín hiệu ra từ bộ kết hợp IF dẫn đến bộ lọc IF, bộ cân bằng pha tích cực và bộ

khuếch đại IF chính có mạch điều khiển AGC nằm trong. Bộ khuếch đại IF chính có

một đầu ra phụ nối với bộ phân tích IF và khối vi xử lý khi hệ thống phân tập không

gian yêu cầu. Bộ phân tích IF lấy ra những biên độ IF qua các bộ tách sóng chọn lọc,

bộ tách sóng này giám sát các mức IF ở trung tâm băng IF và ở các biên của băng. Bộ

vi xử lý sẽ xử lý tín hiệu ra tách sóng, tạo thời gian thực của mạch kết hợp IF để cho

tín hiệu ra IF có thể đạt được độ bằng phẳng lớn nhất. Sau đó tín hiệu ra IF đi đến bộ

giải điều chế.

2.2.2 Các mạch băng gốc máy thu

Hình 8 minh họa sơ đồ khối của máy thu CTR 188 11GHz với sơ đồ khối bộ

kết hợp phân tập không gian. Toàn máy thu gồm 4 khối chức năng theo yêu cầu của

hệ thống:

v Máy thu RFchính

v Máy thu phân tập không gian

v Khối IF

v Bộ vi xử lý để kết hợp phân tập không gian

Khi sử dụng phân tập không gian, tín hiệu cao tần RF đến từ awnten chình và
anten phân tập qua nhánh thu của bộ phận mạch định hướng vòng và bộ lọc RF trước

khi đi vào hai phần thu RF của máy thu. Các bộ thu RF thường gồm có các bộ tiền

khuếch đại trước cuối tạp âm thấp có các mạch điều chỉnh tăng ích tự động (AGC)

trong nó. Những bộ khuếch đại này thường là hai tầng dùng GaAsFET. Bộ phận mạch

vòng lắp trước và sau bộ khuếch đại AGC để có thể giám sát mức tín hiệu ở những

điểm đó. Sau mỗi bộ khuếch đại RF, có bộ lọc chặn băng để hạn chế băng tạp âm ảnh

sinh ra do bộ tiền khuếch đại. Tín hiệu đi vào bộ đổi tần xuống có độ tuyến tính biên

độ cao và trộn với dao động nội khóa pha điều chỉnh bằng điện áp. Lúc này bộ trộn

thu cân bằng băng rộng thường dùng các mạch tổ hợp siêu cao tần. Bộ dao động nội

thường là một bộ dao động tinh thể tần số thấp, làm việc ở tần số 10 MHz hoặc xấp

xỉ, và như vậy cần thiết có một bộ phận khóa pha để đạt được tần số dao động nội

yêu cầu.

Đối với hệ phân tập không gian, bộ dao động nội cung cấp cho bộ đổi tần

xuống tín hiệu chính và bộ dịch pha của hệ thống kết hợp, mà được nối đến tần xuống

của tín hiệu phân tập không gian. Qua các mạch trộn, hai tín hiệu IF 140 MHz lấy ra

đưa vào các bộ tiền khuếch đại IF trước khi đưa vào bộ kết hợp IF. Biên độ của hai

tín hiệu phân tập và pha quan hệ của chúng do một bộ vi xử lý điều khiển, để tối thiểu

hóa sự phân tán kênh ở đầu ra IF chung, khử tác dụng của phading lựa chon.

Tín hiệu ra từ bộ kết hợp IF dẫn đến bộ lọc IF, bộ cân bằng pha tích cực và bộ

khuếch đại IF chính có mạch điều khiển AGC nằm trong. Bộ khuếch đại IF chính có

một đầu ra phụ nối với bộ phân tích IF và khối vi xử lý khi hệ thống phân tập không

gian yêu cầu. Bộ phân tích IF lấy ra những biên độ IF qua các bộ tách sóng chọn lọc,

bộ tách sóng này giám sát các mức IF ở trung tâm băng IF và ở các biên của băng. Bộ

vi xử lý sẽ xử lý tín hiệu ra tách sóng, tạo thời gian thực của mạch kết hợp IF để cho

tín hiệu ra IF có thể đạt được độ bằng phẳng lớn nhất. Sau đó tín hiệu ra IF đi đến bộ

giải điều chế.
Các mạch băng gốc máy thu

Những chức năng chủ yếu của các mạch băng gốc máy thu là:

v Cân băng thích nghi IF

v Giải điều chế tín hiệu IF

v Cân bằng gốc thích nghi và tái tạo số liệu

v Xử lý băng gốc gồm giải mã vi sai và chuyển đổi song song- nối tiếp

v Phân kênh tín hiệu tổ hợp thành các tín hiệu băng gốc chính và các tín hiệu

nghiệp vụ.

v Giám sát BER
Hình 8.
Thường những bộ cân bằng thích nghi IF và băng gốc là những phần đặt thêm

do khách hang. Những mục tiêu chính được thực hiện trong phần giải điều chế là : tạo

ra giải điều chế tuyến tính trên các trục vuông góc, lọc IF để hạn chế phát xạ ngoài

băng, thực hiện lấy xung nhịp qua tách sóng hính bao IF, khôi phục ảnh hưởng sóng

mang.

Giải điều chế nhận được bằng cách ánh xạ tín hiệu PAM nhiều mức trên hai

trục vuông góc. Sau khi lọc và tái tạo băng gốc, ta được bốn luồng nhị phân 35 Mbit/s.

Qua giải mã vi sai và chuyển đổi song song sang nối tiếp ta có luồng 140 Mbps. Việc

phục hổi sóng mang cần cho giải điều chế kết hợp thu được qua vòng COSTAS cải

tiến. Dạng hồi tiếp quyết định băng gốc thích ứng của bộ cân bằng dùng để giảm hiệu

ứng xuyên nhiễu giữa các ký hiệu do méo pha và biên độ mắc phải trong khi truyền

tín hiệu sóng mang qua kênh truyền dẫn.
Hình 9. Sơ đồ khối bộ giải điều chế GTE CMF 40, 16–QAM

Ghi chú:

v AGC: Điều chỉnh tăng ích tự động

v VCO:Bộ dao động điều khiển bằng điện áp

v VCXO:bộ dao động điều khiển bằng điện áp

v AEOW:kênh nghiệp vụ và điều hành

v P/S: song song / nối tiếp

v Equal. DFE: Bộ cân bằng (hồi tiếp quyết định)

v BB: (baseband) Băng gốc

Lấy ra từ xung nhịp (đồng hồ) từ tốc độ ký hiệu qua tách sóng hình bao quanh

của tín hiệu thu IF. Hình 9 cũng minh họa việc giải điều chế các kênh nghiệp vụ

tương tự từ sóng mang IF. Hình 5 minh họa việc chuyển đổi song song – nối tiếp

được thực hiện do khối chuyển đổi mã đường NRZ – CMI. Hình 9 minh họa quá

trình xảy ra trước khi đi vào mạch chuyển đổi mã. Chức năng của khối chuyển đổi mã

NRZ- CMI, ngoài ra nếu cần còn được chuyển đổi song song – nối tiếp, được mô tả
dưới đây:
Trong hình 5, khối đánh dấu FSYNC lấy ra các thông tin về khung và giám

sát các bít chẵn lẻ cũng như tổ hợp đếm lỗi chẵn lẻ để giám sát chất lượng. Khi đếm

lỗi vượt quá một giá trị định trước thì sẽ được cảnh báo. Khối này cũng lấy ra những

thông tin của kênh nghiệp vụ số cũng lấy ra từ khối này. Bộ chuyển đổi NRZ-CMI

kết hợp 4 luồng bít thành một luồng bằng bộ chuyển đổi song song- nối tiếp, và cũng

chuyển đổi tín hiệu số NRZ nhị phân lưỡng cực thành tín hiệu số mã CMI, sẵn sàng

để truyền đi ra môi trường bên ngoài.

Hình 10. Mạch tách bít của GTE CMF 40

Ghi chú:
v CLK PLL: Vòng khóa pha xung đồng hồ
v DSI: chỉ số chuyển mạch số
v BB: băng gốc

Các hãng chế tạo khác nhau đều có cách bố trí và sắp xếp khác nhau về mạch

xử lý tín hiệu băng gốc, như ta đã thấy từ cấu trúc của sơ đồ khối trong hình 9 . Để

hoàn chỉnh việc xử lý tiếp theo sơ đồ khối bộ giải điều chế thế hiện ở hình 9, sơ đồ

khối hình 10 và 11 minh họa mạch lấy ra và xen vào các bít tương ứng. Dù cho cách

sắp xếp các khối như thế nào đi nữa, nhưng cuối cùng đầu ra cũng phải như nhau, có
nghĩa là ta có được một luồng bít số liệu 140 Mbps có mã đường CMI.

2.3. Tổ hợp bít băng gốc

Khối này làm trùng pha các tín hiệu số từ hai đường truyền tín hiệu khác nhau

đến. Những đường truyền này có thể là một phần của phân tập không gian hay hệ

thống dự phòng nóng. Tín hiệu nào có chất lượng tốt hơn sẽ được chuyển mạch

không trùng hợp chọn. Trong các thiết bị NEC, chuyển mạch này đặt giữa khối giải

điều chế 16- QAM và khối xử lý số liệu thu ( RXDPU) như trong hình 5. Chuyển

mạch không trùng hợp băng gốc gồm một mạch hiệu chỉnh độ trễ, trong đó có sự sai

khác về thời gian tuyệt đối giữa hai bộ tín hiệu số được hiệu chỉnh bằng tay để cực

tiểu hóa sự chênh lệch về độ dài đường điện giữa hai đường cần chuyển mạch. Phạm

vi hiệu chỉnh độ trễ cộng hoặc trừ độ dài nửa bít. Mạch điều khiển cảnh báo kết hợp

các bít so sánh chất lượng truyền dẫn của hai đường bằng hệ số BER được FSYNC

giám sát, và tín hiệu tốt hơn trong hai tín hiệu sẽ được chọn từ hai đường bằng cách

dùng chuyển mạch cửa như trong hình 12.

Hình 11. Mạch xen bít của GTE CMF 40
Hình 12. Nguyên lý chuyển mạch không trùng hợp

Chuyển mạch cửa được mạch cảnh báo điều khiển (xem hình 13), thực hiện

việc so sánh như đã nói. Định thời gian của hai bộ tín hiệu được giữ trong vòng (+)

hoặc (-) 2,5 bít và không bị phá vỡ do số liệu được tạo ra trong thời gian chuyển mạch

băng gốc với hệ thống bảo vệ 1+ 1, tức là một hệ thống kích hoạt và một khối dự

phòng cũng mang đầy đủ lưu lượng như thế nhưng không nằm trên đường dây.

Hình 13. Bộ tổ hợp bít băng gốc (chuyển mạch không trùng hợp) NEC DAP-

140MB cho chuyển mạch bảo vệ 1+1

III. Tổng quát về thiết bị vi ba số DM2G-1000
3.1 Thiết bị viba DM2G-1000

3.1.1 Đặc điểm thiết bị

DM2G-1000 là thiết bị vi ba số có dung lượng là 16Mbit/s (gồm 8 luồng 2Mbit/

s), tổ hợp các khối chức năng cần thiết, bao gồm cả phần Radio và Modem trong một

khung giá máy đơn.Tất cả các khối chức năng được chia ra trên một số mạch điện

nhỏ ,gọn nhẹ với độ thích hợp linh kiện cao.

DM2G-1000 dễ đóng,vận chuyển,lắp ráp và dễ dàng cho việc kiểm tra lại

tuyến.Thiết bị bao gồm những chức năng chính như sau:

v Nguồn cung cấp

v Thu phát vô tuyến

v Điều chế và giải điều chế

v Kênh nghiệp vụ

v Phân nhánh RF

v Panel hiển thị các chỉ tiêu kỹ thuật cơ bản

v Kiểm tra và giám sát

v Điều khiển và giám sát từ xa

3.1.2 Kết cấu thiết bị

Tất cả các mạch chức năng và khối mạng phân nhánh(BR NTWK) gồm các

khối:nguồn,phát,thu,điều khiển,giám sát,kênh nghiệp vu….nằm gọn trong một thùng

kim loại.Mặt trước thùng có thể được tháo rời để quan sát.Khối mạng phân nhánh(BR

NTWK) được gắn vào khoảng không gian dưới các khối mạch (đáy thùng).

Danh mục các khối chức năng

v Khối phát (TX)

v Khối xử lý phát(TDP)

v Khối dao động(OSC)
v Khối điều chế (MOD)

v Khối khuếch đại cao tần(HPA)

v Khối thu(RX)

v Khối nhận và giải điều chế IF(IF DEM)

v Khối chuyển đổi tín hiệu thu(R CONV)

v Khối băng tần cơ sở(B-U/U-B)

v Khối giám sát logic(SVLG1)

v Khối kênh nghiệp vụ(DSC2)

v Khối nguồn(PS)

v Khối hiển thị(DSPL)

v Khối chuyển mạch(TSW)

v Khối chuyển mạch thu(RSW)

v Khối phân nhánh(BR NTWK)

3.1.3 Cấu hình hệ thống

DM2G -1000 có thể phục vụ linh hoạt cho các tuyến vi ba cố định nói chung và

các trạm vi ba di động nói riêng.Trong phạm vi cố định ,DM2G – 1000 có thể tạo

thành một trạm đầu cuối, một trạm chuyển tiếp hoặc một trạm trung gian có xen

kẽ.Chúng ta biểu diễn một tuyến với hai đầu cuối dùng thiết bị DM2G – 1000 theo

cấu hình 1+0 như hình vẽ sau (chỉ minh họa một chiều).

Hình 14. Sơ đồ ứng dụng DM2G- 1000 cho một tuyến cấu hình 1 +0

v Thiết bị không có dự phòng 1+0.
v Cấu hình 1+1:Thiết bị dự phòng nóng (sơ đồ tương tự như trên nhưng có hai

khối phát và hai khối thu kèm theo các chuyển mạc phát và các chuyển mạch
thu).
v Cấu hình n+1:Có rất nhiều máy hoạt động nhung chỉ có một máy dự phòng cho

cả n máy.

3.1.4 Các chỉ tiêu kỹ thuật
a. Đặc tích vô tuyến.
Thiết bị DM2G -1000 hoạt động trên một dải tần 2000 đến 2100 và 2200 đến

2300(MHz).

Trong băng tần đã cho,tần số được chia thành 5,6 cặp các cặp này thường đi

với nhau.DM2G – 1000 với tần số trung bình 2GHz được chia thành 2 cặp sau đây:

Đơn vị: MHz.Như vậy bước nhảy liên tiếp giữa hai tần số là 14MHz,khoảng

cách giữa tần số thu và tần số phát là 175MHz.

Các tần số 1,2,3,4,5,gọi là tần số thấp.

Các tần số 1’,2’,3’,4’,5’,gọi là tần số cao.

b. Đặc tính cơ khí và điều kiện hoạt động.

v Kích thước vật lý :

+Rộng

+Cao

+Sâu

:448mm

: 325mm

: 450mm

v Khối lượng :30kg

v Điều kiện về nguồn :Điện áp một chiều cung cấp (DC)là -24V hoặc -48V (-

19V đến -60V).

v Điều kiện về môi trường :

v Nhiệt độ xung quanh:0 đến 450C
v Độ ẩm tương đối :Tới 95%

v Độ cao đặt máy:Được 4000 m so với mực nước biển(thường lợi dụng địa hình

đồi,núi,vùng cao).

3.2. Chức năng các khối

Hình 15. Sơ đồ khối tổng quát máy DM2G- 1000

Sơ đồ tổng quát gồm có:

v Khối phát:2 khối trong cơ cấu dự phòng nóng TX No1 và TX No2.

v Khối thu :Cũng gồm hai khối RX No1 và RX No2.

v Khối băng tần cơ sở:B-U/U-B.

v Khối kênh nghiệp vụ số:DSC2.
v Khối logic giám sát :SVLG1.

v Khối hiển thị:DSPL1(Display 1).

3.2.1 Khối phát (TX)

Vì TX No1 giống hệt TX No2 nên ta trình bày với 1 trong 2 thiết bị:

Hình 16. Sơ đồ khối máy phát
Khối phát gồm 4 khối chức năng sau:

v Khối xử lý dữ liệu phát (TDP).
v Khối dao động
(OSC).

v Khối điều chế
(MOD).
v Khối khuếch đại công suất siêu cao tần (HPA).

a. Khối xử lý dữ liệu phát(TDP).

Tín hiệu từ băng tần cơ sở muốn phát đi phải được xử lý tai TDP:

v Nhiệm vụ của khối TDP

v Chuyển đổi từ nối tiếp sang song song

v Chuyển đổi tốc độ dữ liệu: ( 2 luồng)

8,448 Mbit/s x2 9,01764 Mbit/s x2

Ghép kênh dữ liệu của :

Bit dữ liệu chính (tới từ B-U/U-B)

v Bit dữ liệu nghiệp vụ số (từ DSC2).

v Bit đồng bộ khung.
v Bit kiểm tra chẵn lẻ.

v Bit điều khiển chèn.

v Bit nhận dạng đường.

v Trộn (Scrambling).

v Mã hóa vi sai.

v Gửi tín hiệu cảnh báo.

Các thông số kỹ thuật:

v Dữ liệu chính vào:8,448 Mbit/s x 2 từ B-U/U-B tương thích với mức NRZ TTL

(mã không trở về 0 với mức nguồn +5V).

v Tín hiệu đồng hồ vào:8,448 Mbit/s x 2(từ B-U/U-B).

v Tín hiệu nghiệp vụ vào:140,9 kb/s x 2 từ DSC2.

v Dữ liệu đồng hồ DSC vào:140,9kb/s từ DSC2.

v Dữ liệu chính ra:9,01764 Mbit/s x 2 tới bộ điều chế.

Cảnh báo:

Cảnh báo vào:B IN LOOS 1,2:Cảnh báo được tờ B-U/U-B khi tín hiệu lưỡng

cực bị mất. Mức cảnh báo là TTL(mức ‘H’5V).

Cảnh báo ra:

v SIG IN:Xuất hiện cảnh báo khi tín hiệu chính hoặc tín hiệu DSC vào bị

mất.Mức tín hiệu là TTL.

v TPWR (cảnh báo công suất phát):Xuất hiện cảnh báo khi mức công suất phát

nhỏ hơn công suất danh định 3dB.Mức cảnh báo là TTL(mức ‘H’).

b. Khối dao động.

ÓC: Tạo tín hiệu RF,được sử dụng cho hệ điều chế trực tiếp tín hiệu RF.Nó

tạo dao động nội,tần số dao động nội TX chính là tần số phát (vì ở đây không điều

chế tần số mà điều chế 4-QAM).
Tần số dao động nội được tạo bởi khối dao động điều khiển điện áp (VCO)

dưới sự cưỡng bức của mạch vòng khóa pha PLL(Phase – Lock – Loop).

Các thông số kỹ thuật:

v Dải tần:2000 Mhz đến 2150 MHz và 2150 MHz đến 2300 MHz.

v Độ ổn định tần số:±10 ppm.

v Mức ra RF:-5dbm ±1dbm.

v Mức ra tín hiệu (MON): -15dbm.

Hoạt động của mạch :

v Tần số dao động nội của VCO được điều khiển bằng vòng lặp khóa pha.

v Tần số PPL quy chiếu là 8MHz,tần số so sánh là 250MHz và bước gián đoạn là

500KHz.

v Đầu ra VCO được khuếch đại và lọc đề trừ loại hài bậc cao,sau đó đưa đến

cổng ra RF OUT.

c. Khối điều chế (Modulation).

v Khối này điều chế hai luồng tín hiệu 901764 Mbit/s đến bộ TDP.

v Tín hiệu ngoại sai (dao động nội) được lấy từ bộ dao động OSC, nó điều chế

sóng mang trực tiếp.

Phương thực điều chế ở đây là điều chế biên cầu phương (4-AM,4 mức là

00,0110,11).

Các thông số kỹ thuật:

v Dải tần:2000 Mhz đến 2150 MHz và 2150 MHz đến 2300 MHz.

v Mức tín hiệu vào:-5dbm ± 1dbm.

v Tín hiệu điều chế:-5 dbm ± 3dbm.

v Lỗi pha:nhỏ hơn 50.

v Tín hiệu đã được điều chế :800mVpp.

Hoạt động của mạch:

v Tín hiệu ra RF (-5dbm) sau bộ TDP được khuếch đại và chia làm hai phần bằng
nhau bằng mạch phân chia sai động đưa vào thực hiện điều chế.Tín hiệu này có

tần số đúng bằng tần số sóng mang của máy phát ra.

v Hai luồng dữ liệu (S1 và S2)901764 Mbit/s lấy ra sau bộ xử lý dữ liệu phát

(TDP) được gửi tới bộ điều chế MOD (với phương thức 4-QAM) để điều chế

sóng mang phát .Tín hiệu ra từ bộ này là tín hiệu siêu cao tần đã được điều chế.

Sau đó tín hiệu trên được đưa vào bộ khuếch đại HPA để xử lý.

d. Khối khuếch đại công suất cao tần (HPA).

Tín hiệu đầu vào của HPA là tín hiệu ra sau khối MOD,có mức là (-5dbm),bộ

HPA khuếch đại nó lên đến (+33dnm) để phát đi.

Các thông số kỹ thuật:

v Dải tần số:2000 MHz đến 2150 MHz và 2150 MHz đến 2300 MHz.

v Mức tín hiệu vào: - 5dbm (tín hiệu đã được điều chế )

v Mức công suất ra: +33dbm

Hoạt động của mạch:

HPA bao gồm một bộ khuếch đại RF,VATT (bộ suy hao biến đổi),bộ phân chia

và bộ khuếch đại siêu cao tần.

Tín hiệu trên đầu ra của bộ HPA được đưa tới bộ BR NTWK (mạng phân

nhánh – Branching network)

Như vậy khối phát TX gồm 4 chức năng chính và nhiều chức năng con như đã

kể trên cùng với nguyên lý hoạt động cũng như các thông số kỹ thuật của chúng.Với

sự quan sát thức tế chúng ta thấy rằng khối này rất gọn nhẹ dễ tháo rời vì nó là thiết

bị số được cấu tạo bằng công nghệ vi điện tử (với các mảng mạch IC có độ tích hợp

cao – LSI).Mặt khác công suất phát của máy là nhỏ(33dBm), vì các anten thu phát đặt

cao,suy hao do môi trường truyền dẫn không trung nhỏ.Các mức điện một chiều DC

cung cấp là thấp (-5V đến 10V),sẽ rất tiết kiệm,an toàn, công suất tiêu thụ toàn hệ

thống là 110W(nhỏ).

3.2.2. Khối thu(RX).

Gồm RX No1 giống hệt RX No2. Ta chỉ cần xét 1 máy thu RX No1:

Hình 17. Sơ đồ tổng quát khối thu RX (NO 1)

Hình 18. Sơ đồ khối chi tiết của RX NO1

a. Chức năng cơ bản của khối .

Chuyển đổi tín hiệu thu 2GHz và dao động đồng bộ thành một tín hiệu trung tần IF 70

MHz.

v Tạo dạng phổ của tín hiệu IF.

v Điều chỉnh mức tín hiệu ra Ì bằng bộ điều lượng AGC.

v Giải điều chế tín hiệu 4 – QAM: Loại bỏ sóng mang trung tần,thu lại luồng tín

hiệu.

v Phân chia luông tín hiệu ,tách ra dữ liệu chính,dữ liệu DSC,xung đồng hồ,bit

kiểm tra chẵn lẻ,bit thông tin về chèn.
v PLL (tên cảnh báo):Báo hiệu rằng mạch PLL của dao động nội bị mất ổn định.

v LEVEL (mức): Khi mức ra của trung tần nhỏ hơn (-15dBm) tại R CONV

v BER (tỉ lệ lỗi): Khi BER được phát hiện bởi việc kiểm tra chẵn lẻ qua một

trong những giá trị đặt trước.Một trong những BER dưới đây có thể đặt trước :10-

4,105,106…..

v FRAME (khung): Xuất hiện khi đồng bộ khung cho luồng dữ liệu chính bị mất.

Tần số thu :2000 đến 2150 MHz và 2150 đến 2300 MHz.

Mức tín hiệu thu:-42 dbm ÷ - 90 dbm/50Ω

Tạp âm :40 dB là điển hình

Độ ổn định tần số nội:10ppm

d. Các khối chức năng con.

RX No1 gồm 7 khối (xem sơ đồ):

LNA,MIX,VCO SYN,IFA,DEM,VCO,RDP.

*Khối LNA (khối khuếch đại cao tần và hạn chế tạp âm thấp):

Khuếch đại tín hiệu thu RF(2GHz) vì tín hiệu này bị suy hao trên đường truyền

nền còn rất nhỏ (mặc dù truyền dẫn số suy hao nhỏ hơn nhiều so vói truyền dẫn

analog).

*Khối VCO SYN (khối tổ hợp dao động):

Bộ tạo dao động phục vụ cho việc trộn tần ở khối MIX.Bộ dao động này được

sử dụng cùng với mạch khóa pha (PLL).

e. Khối MIX(bộ trộn tân).

Thực hiện trộn tần để đổi tần, chuyển đổi từ tần số cao (siêu cao tần 2GHz)
xuống tần số thấp (trung tần IF 70 MHz).

Gọi ft là tần số thu (≈2GHz)

Fdd là tần số dao động nội

Thì tần số trung tần fIF sau bộ trộn được tính:

Fdd = fthu – fdd

Biết fIF = 70 MHz ta có thể tính toán để có được fdd

Độ ổn định tần số dao động nội yêu cầu là ≤ 10-5.

f. Bộ IFA ( IF amplifier – khuếch đại trung tần).

Tín hiệu trung tần vừa được tạo ra sau bộ đổi tần sẽ được khuếch đại tại đây

để có biên độ đủ lớn để đưa vào bộ xử lý tại bộ IF DEM. Đồng thời tại đây (IFA),tín

hiệu trung tần cũng được lọc để han chế tạp âm của nó. Ngoài ra bộ IFA còn làm

nhiệm vụ:

v Điều chỉnh hệ số khuếch đại (AGC)

v Lọc dạng phổ tín hiệu tring tần

v Cảnh báo ra khi tín hiệu IF có sự cố.

*Bộ VCO (bộ dao động điều khiển điện áp)

Tạo dao động nội phục vụ cho việc giải điều chế 4-QAM loại bỏ sóng mang

trung tần IF,thu lại luồng tín hiệu ban đầu được phát.

*Bộ DEM (giải điều chế)

Bộ này có chức năng: kết hợp với bộ dao động nội (VCO) thực hiện giải điều

chế, ở phía phát tiến hành điều chế theo phương thức 4- QAM, cho nên phía thu ở đây

sẽ lad giải điều chế 4 – QAM.

* Bộ RDP (bộ xử lý tín hiệu thu)

Có các nhiệm vụ sau:

v Khôi phục tín hiệu gửi đi từ tín hiệu bị trộn

v Tách xung đồng hồ (khôi phục bit timing)

v Tách bit đồng bộ khung
Tách nit kiểm tra chẵn lẻ

v Tách bit DSC rồi đưa đến bộ kênh nghiệp vụ

v Tách bit điều khiển chèn

v Tách bit nhận dạng đường

v Giải trộn

v Giải mã vi sai

Khối thu có hai bộ thu số 1 và số 2 luôn cùng làm việc đồng thời (khác với phía

phát), tín hiệu đưa vào xử lý trong tổng đài sẽ là tín hiệu thu tốt nhất trong 2

máy 1,2. Như vậy mặc dù môi trường truyền dẫn vi ba có nhiều tạp âm, xuyên

âm ảnh hưởng nhưng chất lượng tín hiệu vẫn đảm bảo trên mọi lĩnh vực.

3.2.3 Khối băng tần cơ sở (B-U/U-B).

Khối này gồm hai phần chính :

v Khối B-U (lưỡng cực sang đơn cực) ở phía phát

v Khối U-B (đơn cực sang lưỡng cực) ở phía thu

a. Khối B-U (phần phát).

Nhận các luồng dữ liệu từ tổng đài số, giải mã HDB-3 và cung cấp hai luồng

đơn cực vào 2 khối TX (khối phát).

Hình 19. Sơ đồ đầy đủ khối chuyển lưỡng cực sang đơn cực
* Chức năng:

v Chuyển đổi lưỡng cực sang đơn cực (B-U CONV)

v Giải mã HDB-3(HDB-3 decode)

v Ghép 8 kênh 2Mbit/s thành 1 kênh 16 Mbit/s (MUX)

v Cân bằng suy hao cáp

v Khôi phục xung đồng hồ (clock)

v Phát hiện tín hiệu cảnh báo (AIS).

* Các thông số kỹ thuật:

Vào

Ra

2 luồng 8448 Mbit/s (NRZ)

8 luồng 2048 Mbit/s

* Cảnh báo:

v B IN LOOS (mất tín hiệu vào): Cảnh báo khi một hay nhiều tín hiệu lưỡng cực

tới khối này bị mất (mức ‘H’-5V của TTL) được đưa tới phần giám sát (SV).

v AIS REC (ghi nhận cảnh báo): Khi một hay nhiều tín hiệu đầu vào lưỡng cực

tới khối này là AIS, mức ‘H’ của TTL được đưa tới phần giám sát (5V).

* Nguyên lý hoạt động:

8 luồng dữ liệu HDB-3 2048 Mbit/s được đưa vào bộ cân bằng cáp theo khuyến

nghị G.703 của CCITT. Đầu ra cân bằng được chuyển đổi U-B và giải mã HDB-3

thành đơn cực NRZ (không trở về không). Các tín hiệu đơn cực được ghép bởi 12

MUX từ 8 luồng 2048 Mbit/s thành 2 luồng 8448 Mbit/s. Khi ghép tín hiệu đơn cực

được phân làm 2 cho TX No1 và TX No2 khi tín hiệu vào HDB-3 bị mất, cảnh báo

được gửi tới khối SVLGC1. Khi tín hiệu vào là AIS, AIS REC được gửi tới khối

SVLGC1.

b. Khối U-B( phần thu).

* Nguyên lý hoạt động:

Các tín hiệu đơn cực đưa ra 2 luồng 901764 Mbit/s từ RSW lấy từ thu 1 và thu

2,điều khiển bởi 8 xung đồng hồ. U-SW trong RSW tự động điều khiển chuyển mạch
giữa luồng dữ liệu No1 và No2 bằng các lệnh chuyển mạch từ khối logic giám sát

hoặc bằng vận hành nhân công qua việc gạt chuyển mạch SW ở mặt trước card. Dữ

liệu được chọn sẽ được chuyển từ song song ra nối tiếp . Dữ liệu được phân chia bởi

2 khối DEMUX (tách kênh) từ luồng số liệu số 2 thành 4 luồng dữ liệu thứ nhất.

Luồng dữ liệu 2048 Mbit/s được mã hóa HDB- 3, chuyển đổi U-B và được đưa

ra.Khi mất tín hiệu lối ra HDB-3 cảnh báo B OUT FL (lỗi đầu ra nhị phận) được gửi

tới khối logic giám sát (SV LGC1). Khi tín hiệu lối ra là AIS SND (gửi tín hiệu cảnh

báo) được đưa tới khối SV LGC1. AIS cũng được gửi tới khi cả máy thu 1 và 2 có

cảnh báo đầu ra (RX ALM).

Khối B-U/U-B được gọi là khối băng tần cơ sở vì tín hiệu ở đây là tín hiệu

thuộc kênh cơ bản 2 Mbit/s (lấy từ tổng đài số),chưa được điêu chế và xử lý phát,cũng

như nó đã được trả lại nguyên bản từ sau khối thu. Chức năng chính của khối này là

chuyển đơn cực thành lưỡng cực (và ngược lại), ghép kênh (và tách kênh) vì tín hiệu

đầu vào (hoặc ra) là dưới dạng mã đường, tín hiệu để ghép, chèn xử lý với tín hiệu

nghiệp vụ lại là dưới dạng mã nhị phân đơn cực (nên phải biến đổi). Tại đầu vào ta

không thể dùng mà nhị phân đơn cực được mà phải dùng mã đường lưỡng cực vì mã

nhị phân đơn cực bị tiêu hao rất nhiều tển đường truyền dẫn.Có rất nhiều dạng mã

đường như AMI, CMI, B3ZS, HDB-3 …

Hình 20. Sơ đồ khối U- B

Mã đường trong vi ba thường dùng AMI hoặc HDB-3 (trong cáp quang thì

thường dùng B8ZS),trong đó HDB-3 được dùng nhiều hơn vì nó triệt tiêu gần như

hoàn toàn thành phần một chiều do đó đảm bảo nhiều chất lượng hơn cũng như sự

đơn giản của đường truyền. Khối bằng tần cơ sở cũng rất gọn nhẹ, dễ tháo rời với

úng dụng công nghệ vi điện tử.

3.2.4 Khối kênh nghiệp vụ số (DSC2)

* Kênh tín hiệu tần số âm thanh (VF):

v Dải tần vào/ra: 0,3 – 3,4 KHz

v Mức tín hiệu vào ra danh định:

Vào :(-14 đến -4 dbm)

Nhóm 3_Lớp ĐTVTK6

GVHD: Th.S Hoàng Quang Trung

Đề tài tiểu luận: Thiết bị vi ba số và ứng dụng trong mạng di động

Ra

:(-4 đến +7 dbm)

v Tổng trở vào/ra: 600 Ω cân bằng

* Kênh nghiệp vụ:

v Dải tần số vào/ra:0,3 đến 3,4 KHz

v Mức tín hiệu vào,ra danh định:

Vào

:-4 dbm

Ra

: -4 dbm

v Tổng trở vào/ra : 600 Ω cân bằng

b. Hoạt động của khối mạch.

* Khối ghép kênh,phân kênh:

Các chức năng ghép kênh chính là:

v Ghép 4 đường dữ liệu 64 Kbit/s ( 2 đường them)

v Chuyển đổi 1 luồng dữ liệu nối tiếp thành 2 luồng số liệu 140,9 Kbit/s.

v Ghép bit đồng bộ khung

Các chức năng phân kênh chính là :

v Kết hợp 2 luồng dữ liệu 140,9 Kbit/s thành một luồng dữ liệu.

v Phân kênh luồng dữ liệu để được 4 luồng dữ liệu 64 Kbit/s

v Đồng bộ khung.

Một trong hai tín hiệu đầu ra (tín hiệu ra phân kênh số 1 hoặc tín hiệu ra phân kênh

số 2) được chọn bởi mạch điều khiển tín hiệu đầu ra DEMUX.

No1 và No2 được cho cùng mức ưu tiên. Khi lỗi của No1 và No2 do mất đồng bộ

khung hay lỗi xung nhịp phân kênh 192 KHz,mạch điều khiển tín hiệu ra DEMUX

chọn phần DEMUX tốt nhất.

* Khối giao diện số hay mã hóa PCM:

Một trong các mạch in phụ giao diện số và mã hóa PCM lựa chọn được đặt trên

mạch in chính DSC2.

v Khối giao diện dùng để truyền các đường số liệu 64 Kbit/s

Nhóm 3_Lớp ĐTVTK6

GVHD: Th.S Hoàng Quang Trung

Đề tài tiểu luận: Thiết bị vi ba số và ứng dụng trong mạng di động

v Khối mã hóa PCM dùng để phát tín hiệu tương tự. Bộ mã hóa PCM chuyển

một tín hiệu tần số âm thanh sang đường số liệu 64 Kbit/s và bọ giải mã PCM

chuyển đường số liệu 64 Kbit/s sang tín hiệu tần số âm thanh.

* Khối mạng phân nhánh

Mạng phân nhánh này có 5 cổng vào ra cho các tín hiệu âm tần, 1 tín hiệu vào

được chia làm 4 hướng.

* Khối mã hóa, giải mã PCM (PCM CODEC):

Khối mã hóa PCM chuyển tín hiệu tương tự sang tín hiệu số (analog sang

digital).

c. Khối nối tiếp tín hiệu số (DIG CON).

Khối này có 4 cổng vào/ra để truyền tín hiệu giám sát và tín hiệu điều khiển từ

xa.Một trong 4 số liệu vào được gửi tới 3 cổng đầu ra khác theo thứ tự.

d. Khối điện thoại nghiệp vụ.

Khối này được cung cấp một điện thoại nghiệp vụ hoat động vói chức năng lựa

chọn cuộc gọi.

Các chức năng chính là :

v Lựa chọn cuộc gọi

v Gọi tới mọi trạm

v Có thể gán 2 số độc lập với trạm

v Gọi thoại

Ngoài ra luông dữ liệu chính (thoại,số liệu) với mục đích đo thử, kiểm tra bảo

dưỡng, người ta đưa khối DSC2 vào. Nó sẽ giúp cho người vận hành giám sát được

toàn bộ thiết bị, đường truyền.

3.2.5 Khối hiển thị (DSPL)

Khối này có các chức năng sau:

v Điện thoại nghiệp vụ

TEL
v Hiển thị chung

v Hiển thị giám sát

v Hiển thị cảnh báo và biến đổi trạng thái

v Bộ đo chỉ tiêu trên máy

v Điều khiển chuyển mạch

3.2.6 Giám sát và điều khiển

COMMON

SUPER VISORY

ALM/STATUS

MONITOR

TSW,RSW.

Hình 21. Sơ đồ kết nối tuyến vi ba

Hình 22. Trạm lặp lại

Để điều khiển và giám sát từ xa các trạm đầu cuối và trạm lặp được kết nối

như hình vẽ trên.

v Giám sát: Mọi liên lạc giữa các thiết bị vô tuyến được tiến hành bằng phương

pháp quay vòng, thiết bị vô tuyến chủ gửi tín hiệu gọi tới thiết bị vô tuyến

khác. Các thiết bị được gọi trở về, tin tức giám sát bao gồm cảnh báo, trạng thái

thiết bị và dữ liệu biểu thị lỗi. Điều này được thực hiện tuần tự từng thiết bị

vô tuyến tại mỗi điểm cho tất cả các thiết bị vô tuyến trong hệ thống. Dữ liệu

thiết bị vô tuyến cho tới tám trạm vô tuyến được lưu giữ trong bộ nhớ của khối

giám sát và lựa chọn dữ liệu thiết bị bằng nút EQPNo trên mặt hiển thị.

v Điều khiển từ xa: Thiết bị vô tuyến được quyền hỏi đáp và có thể thực hiện

việc điều khiển từ xa để chuyển mạch dự phòng và các điều khiển từ ngoài

khác. Thiết bị vô tuyến này gửi các lệnh điều khiển từ xa tới các thiết bị vô

tuyến được chọn.

v Quyền hỏi đáp: Một thiết bị vô tuyến có quyền hỏi đáp bằng việc ấn nút

MASTER (máy chủ) trên mặt máy phần hiển thị. Khi được quyền hỏi, đèn LED

tại nút MASTER sang xanh. Khi nguồn nuôi được bật thiết bị vô tuyến nào hoạt

động trước sẽ có quyền hỏi đáp, sau đó mọi thiết bị có cùng mức ưu tiên chọn

quyền hỏi đáp.

a. Thủ tục giám sát.

DM2G -1000 có thể hiển thị tới DM2G -1000 khác chọn lựa thiết bị vô tuyến:

v Chọn lựa thiết bị vô tuyến bằng việc ấn nút EQP ( Equitment: thiết bị) trên bọ

giám sát của mặt hiển thị.

v Trên mặt hiển thị hiện ra các cảnh báo thiết bị, các trạng thái và dữ liệu lỗi

được lựa chọn đưa ra.

b. Thủ tục điều khiển từ xa.

Phần này giải thích các thủ tục vận hành điều khiển từ xa của thiết bị vi ba

DM2G-1000. Chỉ có thiết bị có quyền hỏi đáp và điều khiển tới 7 thiết bị vô tuyến

khác.

Chọn mục điều khiển: ấn nút số 1 trên TSW chuyển mạch phát của màn hiển

thị để chuyển hệ thống phát tới trạm số 1.

v Ấn nút số 2 trên TSW của màn hiển thị (DSPL) để chuyển hệ thống phát tói

trạm số 2.

v Ấn nút AUTO trên TSW của DSPL để đặt TSW tới chế độ chuyển tự động.

v Ấn nút số 2 trên RSW của mặt hiển thị để chuyển hệ thống thu tới số 2.

v Ấn nút EXE và ON đồng thời trên TSW/RSW để hiện thu, phát cùng chỉ số.

Điều khiển và giám sát từ xa là một chức năng quan trọng cấp cao của thiết bị vi

ba số DM2G – 1000, một chức năng mà ít loại máy vi ba khác đang tồn tại trên thị

trường Việt Nam có được. Nó thuận lợi cho việc thu thập thông tin nhanh để bảo

dưỡng, xử lý sự cố nếu có xảy ra trong các mạng lưới vi ba khu vực.