Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Thông tin vệ tinh là phương thức truyền dẫn vô tuyến quan trọng nhờ các ưu điểm nổi bật như vùng phủ sóng rộng lớn (ba vệ tinh địa tĩnh ở vị trí thích hợp có thể bao phủ gần như toàn cầu), triển khai liên lạc nhanh chóng, cước phí không phụ thuộc vào cự ly địa lý giữa các trạm mặt đất và không bị cản trở bởi địa hình phức tạp như đồi núi, hải đảo hay sa mạc. Tại Việt Nam, sau các mốc phát triển từ trạm mặt đất Hoa Sen-1 (năm 1980 tại Hà Nam) và Hoa Sen-2 (năm 1984 tại Thành phố Hồ Chí Minh), nước ta đã gia nhập Tổ chức Viễn thông Vệ tinh Quốc tế INTELSAT vào năm 1994. Đến ngày 24/09/1998, Thủ tướng Chính phủ ban hành Quyết định số 868/QĐ-TTg thông qua báo cáo tiền khả thi dự án phóng vệ tinh viễn thông VINASAT do Tập đoàn Bưu chính Viễn thông Việt Nam (VNPT) làm chủ đầu tư, tiếp nối bằng Quyết định phê duyệt đầu tư số 1104/QĐ-TTg ngày 18/10/2005.

Khi vệ tinh VINASAT-1 được phóng lên quỹ đạo địa tĩnh tại vị trí kinh độ 132°E vào ngày 19/4/2008, một trong những thách thức kỹ thuật lớn nhất đặt ra là hiện tượng can nhiễu vô tuyến giữa VINASAT với các hệ thống vệ tinh lân cận cùng khai thác các dải tần số chung hoặc chồng lấn. Do đó, đồ án tốt nghiệp tập trung giải quyết bài toán phân tích, tính toán can nhiễu và đề xuất công cụ hỗ trợ phối hợp quỹ đạo - tần số.

Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu của đồ án được xác lập theo các nội dung chính:

  1. Hệ thống hóa cơ sở lý thuyết tổng quan về thông tin vệ tinh, các dạng quỹ đạo, kỹ thuật đa truy nhập và phân bổ băng tần vô tuyến.
  2. Khảo sát cấu trúc kỹ thuật tổng thể của vệ tinh viễn thông VINASAT-1 bao gồm phần không gian (bộ phát đáp, máy thu băng rộng, phân hệ anten, TT&C) và phần mặt đất (trạm TVRO, trạm thu phát HUB/VSAT).
  3. Phân tích các cơ chế suy hao truyền sóng và các thông số chất lượng đường truyền ($EIRP$, $G/T$) trong điều kiện khí hậu thực tế.
  4. Xây dựng phương pháp tính toán can nhiễu vô tuyến giữa vệ tinh VINASAT và các vệ tinh lân cận trên quỹ đạo địa tĩnh theo các khuyến nghị của ITU-R.
  5. Thiết kế và xây dựng chương trình phần mềm tự động hóa quá trình tính toán can nhiễu ($\Delta T/T$, $\Delta T_e$, $\Delta T_s$, hệ số can nhiễu $M$).

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Hệ thống thông tin vệ tinh địa tĩnh, trọng tâm là cấu hình kỹ thuật của vệ tinh VINASAT-1 và các tham số tương tác điện từ với các vệ tinh lân cận.
  • Phạm vi không gian: Vùng phủ sóng của vệ tinh VINASAT (Việt Nam, khu vực Đông Nam Á, Đông Trung Quốc, Ấn Độ, Triều Tiên, Nhật Bản, Úc và Hawaii) và quỹ đạo địa tĩnh tại vị trí 132°E thuộc Khu vực III (theo phân vùng của ITU).
  • Phạm vi dữ liệu: Các thông số kỹ thuật, cấu hình khai thác băng C mở rộng và băng Ku của dự án VINASAT cùng các tiêu chuẩn quốc tế liên quan từ ITU-R.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khung lý thuyết của đồ án dựa trên các nguyên lý truyền sóng vô tuyến không gian và các khuyến nghị quy chuẩn quốc tế:

  • Mô hình quỹ đạo địa tĩnh (GEO): Bán kính quỹ đạo $r = 42.164 \text{ km}$, độ cao $h = 35.786 \text{ km}$, vận tốc góc đồng bộ với vận tốc tự quay của Trái Đất (chu kỳ 23 giờ 56 phút 04 giây), góc nhìn cực đại từ vệ tinh xuống mặt đất là $81^\circ3$.
  • Khái niệm "Cửa sổ vô tuyến": Dải tần số từ 1 GHz đến 10 GHz, nơi mức hấp thụ khí quyển bởi hơi nước, oxy và tầng điện ly đạt giá trị nhỏ nhất, suy hao đường truyền xấp xỉ suy hao trong không gian tự do.
  • Tiêu chuẩn giản đồ bức xạ anten: Khuyến nghị ITU-R REC S.580-5 quy định độ khuếch đại anten tại góc lệch trục $\theta$ ($1^\circ \le \theta \le 20^\circ$) là $G(\theta) = 29 - 25\log\theta \text{ (dBi)}$.
  • Giới hạn mật độ công suất bức xạ đẳng hướng tương đương lệch trục (EIRP off-axis): Quy chuẩn giới hạn công suất phát đường lên để bảo vệ các mạng vệ tinh lân cận khỏi can nhiễu.
  • Lý thuyết tính toán can nhiễu: Đánh giá dựa trên tỷ số tăng nhiệt độ tạp âm tương đương của hệ thống ($\Delta T/T$), tỷ số sóng mang trên tạp âm ($C/N$) và xác định cung phối hợp quỹ đạo (Orbital Coordination Arc).

Phương pháp nghiên cứu bao gồm:

  • Phương pháp phân tích - tổng hợp lý thuyết chuyên ngành kỹ thuật viễn thông và thông tin vệ tinh.
  • Phương pháp mô hình hóa toán học các kịch bản chồng lấn phổ tần và quan hệ hình học không gian giữa trạm mặt đất, vệ tinh mong muốn (Wanted Satellite) và vệ tinh gây nhiễu (Interfering Satellite).
  • Phương pháp thuật toán hóa và lập trình phần mềm để tự động hóa quy trình tính toán các tham số can nhiễu đường lên và đường xuống.

Nguồn dữ liệu sử dụng:

  • Hồ sơ kỹ thuật dự án vệ tinh VINASAT do VNPT làm chủ đầu tư và nhà thầu Lockheed Martin cung cấp.
  • Tài liệu quy chuẩn, khuyến nghị kỹ thuật của Liên minh Viễn thông Quốc tế (ITU/ITU-R).
  • Dữ liệu chuyên môn và tài liệu hướng dẫn từ Cục Tần số Vô tuyến điện và Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội.

Nội dung chính theo từng chương

Chương I: Tổng quan về thông tin vệ tinh

Chương I trình bày lịch sử phát triển, cấu trúc đường truyền, đặc tính quỹ đạo, các phương pháp đa truy nhập, phân bổ băng tần và kỹ thuật định vị vệ tinh.

Về mặt quỹ đạo, tác giả phân loại chi tiết các dạng quỹ đạo: quỹ đạo elip cao (HEO - điển hình là Molniya với độ nghiêng $65^\circ$, cận điểm $1.000 \text{ km}$, viễn điểm $39.400 \text{ km}$), quỹ đạo tròn tầm thấp (LEO: $500 - 10.000 \text{ km}$), tầm trung (MEO: xấp xỉ $10.000 \text{ km}$) và quỹ đạo địa tĩnh (GEO: $35.786 \text{ km}$). Quỹ đạo GEO đứng yên so với một điểm trên mặt đất, cho phép duy trì thông tin liên tục 24/24 giờ mà không cần bám đuổi phức tạp. Thời gian trễ truyền dẫn một chiều ($T = s/c$) dao động từ $0,119 \text{ s}$ (ở góc ngẩng $90^\circ$) đến $0,139 \text{ s}$ (ở góc ngẩng $0^\circ$), dẫn đến tổng trễ đàm thoại hai chiều khoảng $0,447 - 0,556 \text{ s}$.

Về kỹ thuật đa truy nhập, chương này so sánh ba phương pháp cơ bản và các biến thể kết hợp:

  • FDMA: Phân chia theo tần số, cấu trúc đơn giản, chi phí thiết bị thấp, sử dụng cho các tuyến trục dung lượng lớn (SCPC, MCPC, IDR), nhược điểm là hiệu quả sử dụng phổ chưa cao và đòi hỏi mức lùi công suất (backoff) để chống xuyên nhiễu điều chế.
  • TDMA / MF-TDMA: Phân chia theo thời gian, mỗi trạm phát các cụm tín hiệu (burst) trong khe thời gian riêng biệt, triệt tiêu xuyên nhiễu điều chế trên bộ phát đáp nhưng đòi hỏi đồng bộ thời gian nghiêm ngặt.
  • CDMA / MF-CDMA: Sử dụng kỹ thuật trải phổ và mã trực giao, khả năng kháng nhiễu cao, phù hợp cho các trạm di động có anten rất nhỏ nhưng hiệu quả sử dụng băng thông bị hạn chế bởi nhiễu nền cộng dồn.

Bảng tổng hợp các tham số kỹ thuật điển hình giữa các băng tần vô tuyến được tác giả trích xuất:

Tham số kỹ thuật Băng tần C (6/4 GHz) Băng tần Ku (14/11 - 14/12 GHz) Băng tần Ka (30/20 GHz)
Độ lợi anten vệ tinh (Phát / Thu) Phát: 16–32 dBi; Thu: 16–30 dBi Phát: 24–37 dBi; Thu: 23–38 dBi Phát: 25–50 dBi; Thu: 25–50 dBi
EIRP vệ tinh 22 – 39 dBW 35 – 53 dBW 37 – 56 dBW
Nhiệt độ tạp âm vệ tinh 800 – 2.000 K 800 – 2.000 K 1.300 – 1.600 K
Hệ số G/T vệ tinh -21 đến 3 dB/K -5 đến 11 dB/K -5 đến 19 dB/K
Kích thước anten trạm mặt đất 1,2 – 32 m 1,0 – 17 m 1,0 – 13 m
EIRP trạm mặt đất 36 – 99 dBW 52 – 93 dBW 45 – 92 dBW
Hệ số G/T trạm mặt đất 11 – 41 dB/K 12 – 41 dB/K 17 – 42 dB/K

Chương I cũng mô tả quy trình phóng vệ tinh theo quỹ đạo chuyển tiếp Hohmann qua ba giai đoạn: từ quỹ đạo thấp LEO ($h = 200 \text{ km}$, $V = 7.784 \text{ m/s}$), tăng tốc tại điểm nâng ($V_{\text{phóng}} = 10.234 \text{ m/s}$) sang quỹ đạo elip chuyển tiếp, và kích hoạt động cơ đẩy viễn điểm (APM) để đưa vệ tinh vào quỹ đạo tròn địa tĩnh. Độ trôi dạt vị trí trên quỹ đạo phải được kiểm soát trong phạm vi $\pm 0,1^\circ$.

Chương II: Tổng quan về vệ tinh viễn thông VINASAT

Chương II đi sâu vào các thông số kỹ thuật, cấu trúc phân hệ không gian và mặt đất của vệ tinh VINASAT-1:

  • Thông số cơ bản: Vệ tinh địa tĩnh, vị trí quỹ đạo 132°E, trọng lượng phóng khoảng 2.600 – 2.800 kg (xấp xỉ 2,8 tấn), tuổi thọ hoạt động thiết kế 15 năm (khả năng khai thác lên đến 20 năm), do hãng Lockheed Martin sản xuất và phóng bằng tên lửa Ariane-5 (Pháp).
  • Tải trọng thông tin: Gồm 20 bộ phát đáp:
    • Băng C mở rộng: 08 bộ phát đáp; dải tần đường lên $6.725 \text{ MHz}$ (băng thông 300 MHz, phân cực tuyến tính V, H); dải tần đường xuống $3.400 - 3.700 \text{ MHz}$ (băng thông 300 MHz).
    • Băng Ku: 12 bộ phát đáp; dải tần đường lên $13.750 - 14.495 \text{ MHz}$ (băng thông 240 MHz, phân cực V); dải tần đường xuống $10.950 - 11.700 \text{ MHz}$.

Giới hạn kỹ thuật khai thác nhằm tránh can nhiễu:

  • Giản đồ bức xạ anten tuân theo ITU-R REC S.580-5: $G(\theta) = 29 - 25\log\theta \text{ (dBi)}$ với $1^\circ \le \theta \le 20^\circ$.
  • Mật độ giới hạn EIRP lệch trục (EIRP off-axis) đường lên băng C: $\text{EIRP}_{\text{off-axis}} \le -46 + 29 - 25\log\theta \text{ (dBW/Hz)}$. Anten khuyến nghị đường kính 3 m (không nhỏ hơn 2,4 m).
  • Mật độ giới hạn EIRP lệch trục đường lên băng Ku: trong dải $13.990 \text{ MHz}$ là $\le -46,56 + 29 - 25\log\theta \text{ (dBW/Hz)}$; trong dải $14.495 \text{ MHz}$ là $\le -47,56 + 29 - 25\log\theta \text{ (dBW/Hz)}$. Mật độ EIRP đồng trục (on-axis) dải $14.495 \text{ MHz}$ không vượt quá $-7,1 \text{ dBW/Hz}$. Kích thước anten phát tối thiểu 1,2 m; anten thu truyền hình tối thiểu 0,6 m và cho VSAT là 1,2 m.

Về cấu tạo thiết bị:

  • Phần không gian: Máy thu băng rộng gồm tầng khuếch đại tạp âm thấp (LNA), bộ trộn dao động nội (công suất $10 \text{ dBm}$), tầng khuếch đại trung gian 60 dB sử dụng transistor BJT/FET. Bộ phân kênh vào chia băng thông $500 \text{ MHz}$ thành các kênh $36 \text{ MHz}$ (khoảng bảo vệ $4 \text{ MHz}$). Bộ khuếch đại công suất sử dụng đèn sóng chạy (TWTA): băng C dùng TWTA 7W (dự phòng 12:14) và 10,5W (dự phòng 6:8). Phân hệ đo bám và điều khiển từ xa (TT&C) chịu trách nhiệm giám sát tham số nguồn điện, áp suất nhiên liệu, góc định hướng và thực hiện lệnh hiệu chỉnh quỹ đạo.
  • Phần mặt đất: Trạm TVRO thu truyền hình trực tiếp (DTH) tại băng Ku với anten nhỏ và bộ Outdoor Unit tích hợp LNA/Down-converter. Trạm thu phát Hub/VSAT thực hiện điều chế trung tần (70 MHz), biến đổi tần số Up/Down converter, khuếch đại công suất cao (HPA), khuếch đại tạp âm thấp (LNA) và phân tách bằng bộ Diplexer.

Chương III: Suy hao trong thông tin vệ tinh

Chương III phân tích toàn diện các cơ chế suy giảm tín hiệu trên tuyến truyền dẫn vi ba vệ tinh:

  1. Suy hao không gian tự do: Chiếm tỷ trọng suy hao lớn nhất, phụ thuộc vào bình phương cự ly truyền sóng và bình phương tần số công tác.
  2. Suy hao tầng đối lưu: Hấp thụ phân tử bởi khí oxy, hơi nước và khí carbonic; tăng mạnh khi tần số vượt quá 10 GHz.
  3. Suy hao tầng điện ly: Do tương tác với các điện tử tự do và ion hóa; gây ảnh hưởng rõ rệt ở sóng ngắn nhưng không đáng kể đối với dải tần vi ba trên 1 GHz.
  4. Suy hao do thời tiết: Mưa, sương mù và mây làm suy giảm công suất và gây suy giảm phân cực chéo (đặc biệt nghiêm trọng tại băng Ku và Ka ở vùng nhiệt đới).
  5. Suy hao kỹ thuật khác: Suy hao fiđơ (feeder loss), suy hao do lệch búp sóng anten, suy hao do phân cực không đối xứng giữa phân cực đứng (V) và phân cực ngang (H).
  6. Khảo sát thực tế: Phân tích giá trị EIRP và hệ số phẩm chất trạm thu $G/T$ tại các khu vực của Việt Nam nhằm thiết lập biên dự phòng công suất đường truyền cho cả hai băng tần C và Ku.

Chương IV: Tính nhiễu ảnh hưởng giữa vệ tinh VINASAT với vệ tinh lân cận

Chương IV là trọng tâm tính toán học thuật của đồ án, thiết lập mô hình toán học để đánh giá can nhiễu giữa hệ thống VINASAT và mạng vệ tinh lân cận.

Tác giả phân tích tiêu chuẩn ngưỡng tăng nhiệt độ tạp âm tương đương $\Delta T/T$ (theo quy định của ITU-R) để xác định mức độ can nhiễu có thể chấp nhận được hoặc cần phải tiến hành phối hợp tần số quốc tế. Chương này phân loại chi tiết các trường hợp chồng lấn phổ tần:

  • Chồng lấn tần số chỉ ở tuyến xuống (Downlink wanted).
  • Chồng lấn tần số chỉ ở tuyến lên (Uplink wanted).
  • Chồng lấn tần số chỉ ở tuyến lên của hệ thống gây nhiễu (Uplink interfering).
  • Chồng lấn tần số chỉ ở tuyến xuống của hệ thống gây nhiễu tác động đến trạm mặt đất (Downlink interfering to Earth Station).
  • Chồng lấn tần số đồng thời cả tuyến lên và tuyến xuống.
  • Chồng lấn tần số với nguồn gây nhiễu tuyến xuống tác động trực tiếp đến vệ tinh.

Từ các kịch bản chồng lấn, tác giả triển khai tính toán thực tế cho hai tình huống nghiên cứu (Tình huống 1 và Tình huống 2), xác định Cung phối hợp quỹ đạo và tính toán các đại lượng $\Delta T_e$ (mức tăng nhiệt độ tạp âm trạm mặt đất), $\Delta T_s$ (mức tăng nhiệt độ tạp âm trên vệ tinh) và tỷ số sóng mang trên tạp âm tổng hợp ($C/N$).

Chương V: Xây dựng phần mềm tính can nhiễu giữa vệ tinh VINASAT với vệ tinh lân cận

Chương V hiện thực hóa các mô hình toán học ở Chương IV thành một công cụ phần mềm chuyên dụng. Phần mềm có cấu trúc gồm:

  • Module nhập dữ liệu vệ tinh gây nhiễu (Interfering Satellite): Nhập vị trí quỹ đạo, tần số hoạt động ($F$), công suất/mật độ EIRP, giản đồ phân cực ($P$).
  • Module nhập dữ liệu vệ tinh mong muốn (Wanted Satellite - VINASAT): Cấu hình tham số kinh độ quỹ đạo, dải tần tuyến lên/xuống, hệ số khuếch đại và tham số $G/T$.
  • Module xử lý tính toán can nhiễu: Thuật toán tự động hóa xác định góc lệch trục $\theta$, kiểm tra điều kiện chồng lấn băng thông, tính toán tổn hao truyền sóng và mức tăng nhiệt độ tạp âm.
  • Giao diện xuất kết quả: Hiển thị trực quan các giá trị $\Delta T_e$, $\Delta T_s$, tỷ số $C/N$ và biên bảo vệ can nhiễu $M$.

Thiết kế và triển khai

Phần thiết kế và triển khai trong đồ án bao gồm việc mô hình hóa kiến trúc trạm mặt đất và xây dựng thuật toán phần mềm tính can nhiễu chuyên dụng.

Kiến trúc trạm mặt đất và sơ đồ khối chức năng

Hệ thống trạm mặt đất được thiết kế theo cấu trúc phân tầng xử lý tín hiệu:

  • Phía phát (Uplink): Tín hiệu từ mạng mặt đất qua thiết bị ghép kênh/định dạng (Multiplexer/SPD) $\rightarrow$ Bộ điều chế sóng mang trung tần (70 MHz) $\rightarrow$ Bộ đổi tần lên (Up-converter) tạo sóng mang cao tần (6 GHz hoặc 14 GHz) $\rightarrow$ Bộ phối hợp công suất (Combiner) $\rightarrow$ Bộ khuếch đại công suất cao (HPA) $\rightarrow$ Bộ ghép kênh Diplexer $\rightarrow$ Anten phát xạ lên vệ tinh.
  • Phía thu (Downlink): Anten tiếp nhận tín hiệu $\rightarrow$ Bộ Diplexer $\rightarrow$ Bộ khuếch đại tạp âm thấp (LNA) $\rightarrow$ Bộ chia công suất (Divider) $\rightarrow$ Bộ đổi tần xuống (Down-converter) đưa về trung tần 70 MHz $\rightarrow$ Bộ giải điều chế $\rightarrow$ Bộ phân kênh (Demultiplexer) $\rightarrow$ Giao diện mạng mặt đất.
[Mạng mặt đất] <---> [Ghép/Phân kênh] <---> [Điều/Giải điều chế 70MHz]
                             |
                   [Up/Down Converter]
                             |
                     [HPA] / [LNA]
                             |
                  [Combiner] / [Divider]
                             |
                        [Diplexer]
                             |
                      [Anten Trạm Đất]

Luồng xử lý của thuật toán phần mềm tính can nhiễu

Thuật toán chương trình tính toán can nhiễu được thực hiện theo các bước tuần tự:

  1. Tiếp nhận tham số đầu vào: Kinh độ quỹ đạo vệ tinh VINASAT và vệ tinh lân cận, tọa độ trạm mặt đất, tần số trung tâm và băng thông, mật độ EIRP off-axis, giản đồ bức xạ anten theo REC S.580-5.
  2. Tính toán tham số hình học: Xác định khoảng cách truyền sóng $s$, góc ngẩng trạm mặt đất và góc lệch trục $\theta$ giữa hai vệ tinh.
  3. Đánh giá phổ: Xác định phạm vi chồng lấn tần số giữa tín hiệu mong muốn và tín hiệu gây nhiễu trên cả hai tuyến lên và tuyến xuống.
  4. Tính toán nhiệt độ tạp âm: Xác định mức tăng nhiệt độ tạp âm tại trạm mặt đất ($\Delta T_e$) và tại bộ thu vệ tinh ($\Delta T_s$).
  5. So sánh ngưỡng và xuất kết quả: So sánh giá trị $\Delta T/T$ với giới hạn tiêu chuẩn để đánh giá mức độ ảnh hưởng và hiển thị các chỉ số $\Delta T_e, \Delta T_s, M$ trên giao diện người dùng.

Kết quả và đóng góp

Đồ án đã đạt được các kết quả cụ thể:

  • Xác lập hệ thống thông số kỹ thuật chuẩn hóa: Đưa ra bộ số liệu chi tiết về vệ tinh VINASAT-1 (quỹ đạo 132°E, nặng 2,8 tấn, 20 bộ phát đáp băng C và Ku, vùng phủ sóng rộng khắp châu Á - Thái Bình Dương).
  • Xác định giới hạn khai thác chống can nhiễu: Cụ thể hóa các ràng buộc kỹ thuật về anten (đường kính $\ge 3 \text{ m}$ cho băng C; $\ge 1,2 \text{ m}$ phát băng Ku; $\ge 0,6 \text{ m}$ thu TVRO) và mật độ EIRP off-axis tuân thủ nghiêm ngặt khuyến nghị ITU-R REC S.580-5.
  • Mô hình hóa và tính toán can nhiễu: Giải quyết trọn vẹn bài toán tính toán $\Delta T/T$ cho các kịch bản chồng lấn phổ tần khác nhau giữa VINASAT và các vệ tinh lân cận.
  • Phần mềm công cụ hoàn chỉnh: Xây dựng thành công chương trình tính toán can nhiễu có giao diện tương tác, cho phép kiểm tra nhanh mức độ can nhiễu và biên bảo vệ $M$.

Về mặt giải pháp kỹ thuật, tác giả kiến nghị các trạm mặt đất phải kiểm soát chặt chẽ góc ngẩng anten, sử dụng kỹ thuật điều khiển công suất phát tuyến lên (UPC) và duy trì sự phối hợp quỹ đạo chặt chẽ với các nhà khai thác vệ tinh lân cận để đảm bảo chất lượng truyền dẫn.

Đóng góp của đồ án cung cấp một tài liệu kỹ thuật có tính ứng dụng thực tế cao, phục vụ trực tiếp cho giai đoạn chuẩn bị đưa vệ tinh viễn thông đầu tiên của Việt Nam vào vận hành khai thác thương mại năm 2008.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của đồ án:

  • Phạm vi nghiên cứu chủ yếu tập trung vào quỹ đạo địa tĩnh GEO với hai băng tần truyền thống là băng C mở rộng và băng Ku; chưa mở rộng đánh giá can nhiễu đối với các hệ thống vệ tinh quỹ đạo phi địa tĩnh (LEO, MEO) hoặc băng tần Ka.
  • Các kết quả tính toán can nhiễu dựa trên mô hình lý thuyết chuẩn của ITU-R và thông số kỹ thuật thiết kế, cần tiếp tục được đối soát và hiệu chỉnh bằng dữ liệu đo kiểm thực tế trên quỹ đạo sau khi vệ tinh đi vào hoạt động ổn định.

Hướng nghiên cứu tiếp:

  • Mở rộng thuật toán phần mềm để hỗ trợ phân tích can nhiễu trong mạng lưới đa vệ tinh phức tạp với nhiều nguồn gây nhiễu đồng thời.
  • Tích hợp thêm các mô hình dự báo suy hao mưa động cho khu vực nhiệt đới gió mùa tại Việt Nam nhằm nâng cao độ chính xác của bài toán phân tích tuyến truyền dẫn.

Giá trị tham khảo

Đồ án là tài liệu tham khảo hữu ích cho các nhóm đối tượng:

  • Sinh viên và học viên ngành Kỹ thuật Điện tử - Viễn thông: Tham khảo phương pháp tính toán quỹ đạo vệ tinh, phân bổ băng tần, cấu trúc bộ phát đáp và các kỹ thuật đa truy nhập (FDMA, TDMA, CDMA).
  • Kỹ sư và cán bộ quản lý tần số: Tham khảo Chương IV và Chương V về phương pháp luận tính toán can nhiễu $\Delta T/T$, cung phối hợp quỹ đạo và quy chuẩn ITU-R REC S.580-5 phục vụ công tác điều phối tần số quốc tế tại Cục Tần số Vô tuyến điện hoặc VNPT/VTI.
  • Đơn vị triển khai mạng trạm mặt đất: Tham khảo các yêu cầu kỹ thuật về kích thước anten tối thiểu, giới hạn mật độ công suất EIRP off-axis để thiết kế lắp đặt trạm VSAT và TVRO chuẩn xác.

Câu hỏi thường gặp

1. Vệ tinh VINASAT-1 hoạt động ở vị trí quỹ đạo nào và có bao nhiêu bộ phát đáp?
Vệ tinh VINASAT-1 hoạt động trên quỹ đạo địa tĩnh tại kinh độ 132°E, mang tổng cộng 20 bộ phát đáp gồm 08 bộ phát đáp băng C mở rộng (uplink $6.725 \text{ MHz}$, downlink $3.400 - 3.700 \text{ MHz}$) và 12 bộ phát đáp băng Ku (uplink $13.750 - 14.495 \text{ MHz}$, downlink $10.950 - 11.700 \text{ MHz}$).

2. Tiêu chuẩn nào được sử dụng để kiểm soát giản đồ bức xạ anten và mật độ công suất lệch trục của trạm mặt đất VINASAT?
Đồ án áp dụng Khuyến nghị ITU-R REC S.580-5 với công thức độ lợi anten tại góc lệch trục $G(\theta) = 29 - 25\log\theta \text{ (dBi)}$ (với $1^\circ \le \theta \le 20^\circ$) và mật độ giới hạn EIRP off-axis đường lên băng C là $\le -46 + 29 - 25\log\theta \text{ (dBW/Hz)}$.

3. Tại sao dải tần từ 1 GHz đến 10 GHz được gọi là "cửa sổ vô tuyến"?
Vì trong dải tần 1 – 10 GHz, mức suy hao do hấp thụ của các phân tử khí quyển (oxy, hơi nước, $CO_2$) ở tầng đối lưu và suy hao phản xạ/hấp thụ của tầng điện ly là nhỏ nhất, có thể bỏ qua trong điều kiện thời tiết bình thường, giúp sóng truyền gần như trong không gian tự do.

4. Kích thước anten trạm mặt đất khuyến nghị cho các dịch vụ của VINASAT-1 là bao nhiêu?
Đối với băng C mở rộng, đường kính anten khuyến nghị là 3 m (không nhỏ hơn 2,4 m). Đối với băng Ku, đường kính anten phát tối thiểu là 1,2 m; anten thu truyền hình trực tiếp (TVRO) tối thiểu 0,6 m và cho các dịch vụ khác (VSAT) là 1,2 m.

5. Phần mềm xây dựng trong đồ án thực hiện chức năng gì và đưa ra những kết quả nào?
Phần mềm tự động hóa việc tính toán can nhiễu giữa VINASAT và vệ tinh lân cận dựa trên thông số quỹ đạo, tần số, công suất và giản đồ anten, xuất ra các kết quả định lượng gồm độ tăng nhiệt độ tạp âm trạm mặt đất $\Delta T_e$, độ tăng nhiệt độ tạp âm trên vệ tinh $\Delta T_s$, tỷ số $C/N$ và biên can nhiễu $M$.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "Tính can nhiễu giữa các vệ tinh" của tác giả Nguyễn Văn Linh đã hệ thống hóa toàn diện cơ sở lý thuyết truyền dẫn thông tin vệ tinh và cấu hình kỹ thuật của vệ tinh VINASAT-1 tại vị trí quỹ đạo 132°E. Công trình đã giải quyết trọn vẹn bài toán mô hình hóa toán học các trường hợp can nhiễu phổ tần giữa VINASAT và các vệ tinh lân cận theo quy chuẩn ITU-R REC S.580-5. Việc xây dựng thành công phần mềm tính toán can nhiễu tự động mang lại giá trị ứng dụng thực tiễn cao, đóng góp thiết thực cho công tác quản lý, khai thác và phối hợp tần số vệ tinh của ngành viễn thông Việt Nam.