Luận Văn Thạc Sĩ: Ước Lượng Kênh Truyền Tin Vô Tuyến Trên Biển

Chuyên khảo ước lượng kênh truyền tin vô tuyến trên biển phân tích chuyên sâu các khía cạnh quan trọng trong lĩnh vực tại Việt Nam

Người đăng

Ẩn danh

Thể loại

Luận văn thạc sỹ

2014

60
3
0

Phí lưu trữ

30 Point

Mục lục chi tiết

LỜI CẢM ƠN

LỜI CAM ĐOAN

1. CHƯƠNG 1: TÌM HIỂU TỔNG QUAN MẠNG VÔ TUYẾN ĐIỆN HÀNG HẢI TRÊN BIỂN VIỆT NAM

1.1. Những yếu tố và đặc tính cơ bản của dịch vụ thông tin vô tuyến điện hàng hải

1.2. Các quy định chung về ấn định tần số và sử dụng tần số

1.3. Các loại thông tin trong dịch vụ thông tin lưu động hàng hải

1.4. Các loại trạm trong dịch vụ lưu động hàng hải

1.5. Các quy định thông tin cấp cứu

1.6. Một số các khái niệm khác

1.7. Hệ thống an toàn và cứu nạn hàng hải toàn cầu GMDSS

1.7.1. Khái niệm tổng quan về GMDSS

1.7.2. Chức năng của hệ thống GMDSS

1.7.3. Thành phần của GMDSS

1.7.4. Phân chia vùng biển trong GMDSS

1.7.5. Hệ thống an toàn và cấp cứu hàng hải toàn cầu GMDSS

1.7.6. Các hệ thống thông tin trong GMDSS

2. CHƯƠNG 2: LÝ THUYẾT KÊNH TRUYỀN

2.1. Đặc tính chung của kênh truyền tín hiệu vô tuyến

2.2. Đặc tính của tín hiệu vô tuyến

2.3. Suy hao đường truyền

2.4. Bóng mờ và Fading chậm

2.5. Ảnh hưởng đa đường và Fading nhanh

2.6. Fading lựa chọn tần số và Fading phẳng

2.7. Thông số tán xạ thời gian

2.8. Nhiễu liên ký tự ISI

2.9. Nhiễu liên sóng mang ICI

2.10. Các mô hình kênh cơ bản

2.10.1. Kênh theo phân bố Rayleigh

2.10.2. Kênh theo phân bố Rice

2.11. Lý thuyết về dung lượng kênh số của Shannon

2.12. Thông lượng kênh tương tự có băng tần giới hạn

2.13. Kết luận chương

3. CHƯƠNG 3: ƯỚC LƯỢNG, MÔ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ MỘT SỐ TRƯỜNG HỢP TRUYỀN SÓNG VÔ TUYẾN PHÙ HỢP VỚI TÌNH HÌNH BIỂN CỦA VIỆT NAM

3.1. Đặc điểm truyền sóng vô tuyến trên biển và các phương pháp mô phỏng

3.2. Phương pháp mô phỏng

3.3. Phương pháp truyền kênh

3.4. Phương pháp sử dụng phương trình Parabol nhiều bước

3.5. Quy trình tiêu chuẩn SSPE

3.6. Mô hình địa hình không bằng phẳng - Cách tiếp cận bậc thang

3.7. Thông số Anten phát

3.8. Thông số độ cao tối đa

3.9. Khúc xạ Khí quyển

3.10. Tiến trình và kết quả mô phỏng

3.11. Các trường hợp và kết quả mô phỏng

3.11.1. Trường hợp 1

3.11.2. Trường hợp 2

3.11.3. Trường hợp 3

3.12. Kết luận chương

KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI

4.1. Hướng phát triển của đề tài

4.2. Đề xuất kiến nghị

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Ước Lượng Kênh Truyền Tin Vô Tuyến Trên Biển

Kênh truyền tin vô tuyến trên biển đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo an toàn hàng hải và liên lạc giữa các tàu. Việc ước lượng kênh truyền tin vô tuyến giúp xác định khả năng truyền tải thông tin trong các điều kiện khác nhau. Các yếu tố như suy hao tín hiệu, nhiễu và điều kiện thời tiết ảnh hưởng lớn đến chất lượng tín hiệu. Nghiên cứu này sẽ cung cấp cái nhìn tổng quan về các phương pháp ước lượng kênh truyền tin vô tuyến, từ đó giúp cải thiện hiệu suất truyền thông trên biển.

1.1. Đặc Điểm Của Kênh Truyền Tin Vô Tuyến

Kênh truyền tin vô tuyến có những đặc điểm riêng biệt như độ suy hao tín hiệu, ảnh hưởng của môi trường và các yếu tố khí quyển. Những yếu tố này cần được xem xét kỹ lưỡng để đảm bảo tính chính xác trong ước lượng.

1.2. Vai Trò Của Kênh Truyền Tin Trong An Toàn Hàng Hải

Kênh truyền tin vô tuyến không chỉ phục vụ cho việc liên lạc thông thường mà còn đóng vai trò quan trọng trong các tình huống khẩn cấp. Việc ước lượng chính xác kênh truyền tin giúp nâng cao khả năng ứng phó với các tình huống nguy hiểm trên biển.

II. Thách Thức Trong Ước Lượng Kênh Truyền Tin Vô Tuyến

Ước lượng kênh truyền tin vô tuyến trên biển gặp nhiều thách thức do sự biến đổi liên tục của môi trường. Các yếu tố như sóng biển, thời tiết xấu và nhiễu từ các nguồn khác nhau có thể làm giảm chất lượng tín hiệu. Việc xác định các mô hình kênh phù hợp là rất cần thiết để cải thiện độ chính xác trong ước lượng.

2.1. Ảnh Hưởng Của Môi Trường Đến Kênh Truyền

Môi trường biển có thể gây ra nhiều hiện tượng như fading, suy hao tín hiệu và nhiễu. Những yếu tố này cần được phân tích để đưa ra các giải pháp cải thiện.

2.2. Các Mô Hình Kênh Cần Thiết

Việc lựa chọn mô hình kênh phù hợp là rất quan trọng. Các mô hình như Rayleigh và Rice cần được áp dụng để mô phỏng chính xác các điều kiện truyền tín hiệu trên biển.

III. Phương Pháp Ước Lượng Kênh Truyền Tin Vô Tuyến

Có nhiều phương pháp khác nhau để ước lượng kênh truyền tin vô tuyến. Các phương pháp này bao gồm mô phỏng bằng phần mềm, phân tích lý thuyết và thực nghiệm. Mỗi phương pháp có những ưu điểm và nhược điểm riêng, và việc lựa chọn phương pháp phù hợp sẽ giúp nâng cao độ chính xác trong ước lượng.

3.1. Mô Phỏng Bằng Phần Mềm

Mô phỏng bằng phần mềm như Matlab giúp tạo ra các mô hình kênh truyền tin chính xác. Phương pháp này cho phép kiểm tra nhiều kịch bản khác nhau mà không cần thực hiện khảo sát thực tế.

3.2. Phân Tích Lý Thuyết

Phân tích lý thuyết cung cấp nền tảng cho việc hiểu rõ các yếu tố ảnh hưởng đến kênh truyền. Các công thức toán học như lý thuyết Shannon giúp xác định dung lượng kênh và khả năng truyền tải thông tin.

IV. Ứng Dụng Thực Tiễn Của Ước Lượng Kênh Truyền Tin

Kết quả từ việc ước lượng kênh truyền tin vô tuyến có thể được áp dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, từ an toàn hàng hải đến quản lý giao thông đường biển. Việc cải thiện chất lượng tín hiệu sẽ giúp nâng cao hiệu quả liên lạc và giảm thiểu rủi ro trong các tình huống khẩn cấp.

4.1. Cải Thiện An Toàn Hàng Hải

Việc ước lượng chính xác kênh truyền tin giúp nâng cao khả năng liên lạc trong các tình huống khẩn cấp, từ đó cải thiện an toàn cho các tàu hoạt động trên biển.

4.2. Tối Ưu Hóa Quản Lý Giao Thông Đường Biển

Ứng dụng các kết quả ước lượng vào quản lý giao thông đường biển giúp giảm thiểu tai nạn và nâng cao hiệu quả hoạt động của các tàu.

V. Kết Luận Về Ước Lượng Kênh Truyền Tin Vô Tuyến

Ước lượng kênh truyền tin vô tuyến trên biển là một lĩnh vực quan trọng và cần thiết. Việc nghiên cứu và áp dụng các phương pháp ước lượng sẽ giúp cải thiện chất lượng tín hiệu và an toàn hàng hải. Tương lai của nghiên cứu này hứa hẹn sẽ mang lại nhiều tiến bộ trong công nghệ truyền thông vô tuyến.

5.1. Tương Lai Của Nghiên Cứu

Nghiên cứu về kênh truyền tin vô tuyến sẽ tiếp tục phát triển với sự hỗ trợ của công nghệ mới. Các phương pháp tiên tiến sẽ giúp nâng cao độ chính xác và hiệu quả trong ước lượng.

5.2. Đề Xuất Kiến Nghị

Cần có các nghiên cứu sâu hơn về ảnh hưởng của môi trường đến kênh truyền tin. Việc phát triển các mô hình kênh mới sẽ giúp cải thiện khả năng ước lượng trong tương lai.

22/07/2025
Luận văn thạc sĩ vnu uet ước lượng kênh truyền tin vô tuyến trên biển

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1: TÌM HIỂU TỔNG QUAN MẠNG VÔ TUYẾN ĐIỆN HÀNG HẢI TRÊN BIỂN VIỆT NAM. Những yếu tố và đặc tính cơ bản của dịch vụ thông tin vô tuyến điện hàng hải [8, 11, 12]. Các quy định chung về ấn định tần số và sử dụng tần số. Khi ấn định phải đảm bảo không gây nhiễu cho các nghiệp vụ thông tin đang hoạt động.

Không được ấn định ngoài bảng phân phối tần số. Các tần số nằm trong dải tần 4 - 30 MHz có cự ly thông tin lớn, cần để dành cho nhu cầu thông tin hợp lý. Nếu bắt buộc phải ấn định thì phải hạn chế công suất. Các loại thông tin trong dịch vụ thông tin lưu động hàng hải.

Thông tin cấp cứu, khẩn cấp, an toàn: thông tin cấp cứu phải chứa thông tin nhận dạng của tàu bị nạn như Tên tàu, hô hiệu (mã nhận dạng MMSI), vị trí của tàu bị nạn và các thông tin khác như tính chất tai nạn. Thông tin cấp cứu phát từ tàu bị nạn: thông tin báo nạn từ Bờ đến tàu, báo nạn từ một tàu không bị nạn, thông tin khẩn cấp. Dịch vụ liên lạc công cộng: là những cuộc liên lạc thông thường phục vu cho công tác khai thác, quản lý tàu và các công việc liên quan khác. Chúng được thực hiện theo các thủ tục thông thường trong thông tin liên lạc vô tuyến điện.

Dịch vụ điều hành cảng: cho công tác ra vào cảng, chủ yếu dùng sóng VHF kênh 16; kênh 12 hoặc một kênh riêng theo quy định của từng cảng. Liên lạc giữa các tàu: Đàm thoại trên kênh 13 VHF vì an toàn. Liên lạc nội bộ trên tàu: Giữa lái với boong tàu, mũi tàu. Các loại trạm trong dịch vụ lưu động hàng hải.

Nhóm trạm cố định: Các đài duyên hải (Coast Station); Đài cảng; Các trung tâm phối hợp tìm kiếm cứu nạn RCC … Nhóm trạm di động: Đài tàu, trạm trên các phương tiện cứu sinh 1. Các đài thuộc nghiệp vụ lưu động hàng hải đều phải duy trì thường xuyên việc trực canh trên các tần số cấp cứu. Hx: là giờ bất kỳ trong ngày H24: liên tục trong ngày H+: đầu giờ cộng với số phút Đối với đài duyên hải thì sẽ đảm bảo trực canh trong những thời gian qui định (thời gian đã đăng ký quốc tế). Các đài tàu duy trì trực canh tối đa có thể được.

LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Các quy định thông tin cấp cứu. Gọi cấp cứu có quyền ưu tiên tuyệt đối trên tất cả các phát xạ khác. Các đài khi nghe được tín hiệu gọi cấp cứu thì phải đình chỉ tất cả các thông tin khác có thể gây can nhiễu cho thông tin cấp cứu và phải lắng nghe trên thông tin cấp cứu.

Tất cả các thông tin về gọi cấp cứu chỉ được phép gửi đi khi được phép của thuyền trưởng hoặc người phụ trách. Phát đi thông tin cấp cứu từ một đài không gặp nạn (phát lại). Một số các khái niệm khác. Phao số 0: Cách bờ khoảng 25 hải lý, khi tàu vào đến phao số 0 thì chỉ liên lạc bằng VHF.

Vùng phục vụ của Đài DH: là vùng mà khi 1 tàu đang ở 1 vị trí nào đó thu được tín hiệu của đài DH. Hệ thống an toàn và cứu nạn hàng hải toàn cầu GMDSS [3, 11]. Khái niệm tổng quan về GMDSS. Năm 1914: Công ước quốc tế về an toàn và sinh mạng trên biển SOLAS 1914 đầu tiên ra đời.

Công ước này dành chương 4 để quy định về thiết bị liên lạc vô tuyến trên tàu. SOLAS -74, thiết bị liên lạc vô tuyến trang bị trên tàu phân theo trọng tải, có 2 mức: + Tàu có trọng tải <1600 RT: trang bị máy thu phát và trực canh liên tục trên tần số thoại 2182 KHz. + Tàu có trọng tải >1600 RT: trang bị máy thu phát và trực canh liên tục trên tần số thoại 2182KHz và bằng Morse trên 500KHz. Năm 1979, IMO đã đưa ra công ước tìm kiếm và cứu nạn trên biển gọi là SAR- 79 Mục tiêu: là thành lập một kế hoạch toàn cầu cho công tác tìm kiếm và cứu nạn trên biển.

Năm 1988, Hệ thống GMDSS (Global Maritime Distress and Safety) đã được thông qua dưới dạng bổ sung và sửa đổi cho SOLAS-74 (Safety Of Life At Sea). Hệ thống GMDSS là một hệ thống quốc tế sử dụng cả công nghệ thông tin vệ tinh và mặt đất. Chức năng của hệ thống GMDSS. • Phát báo nạn từ tàu tới bờ.

• Phát và thu tín hiệu cấp cứu từ tàu tới tàu. • Phát và thu tín hiệu cấp cứu từ bờ đến tàu. • Liên lạc phối hợp tìm cứu. • Liên lạc tại hiện trường tìm cứu • Phát và thu tín hiệu định vị.

• Phát và thu các thông tin an toàn hàng hải (MSI). LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 13 • Liên lạc thông thường. • Liên lạc giữa các tàu (tàu – tàu). Thành phần của GMDSS.

- Nhóm thông tin mặt đất. + Các đài bờ (Coast Station): được trang bị các thiết bị thu, phát VHF, HF, MF + Các đài tàu (Ship Station) trang bị theo yêu cầu của SOLAS, sử dụng công nghệ DSC để thông tin cấp cứu và an toàn. + Sau lời gọi DSC, việc liên lạc có thể tiến hành bằng Telex, đàm thoại hoặc cả hai. Tuỳ theo cự ly thông tin người ta chia ra làm các nhóm thông tin là thông tin tầm xa, tầm gần, tầm trung.

 Liên lạc tầm gần: Ở tầm gần việc liên lạc thông qua VHF với các tần số: + 156.525MHz (kênh 70) cho các cuộc gọi báo nạn và an toàn thông qua thiết bị gọi chọn số DSC.8 MHz (kênh 16) cho cuộc gọi báo nạn và an toàn thông qua đàm thoại vô tuyến, bao gồm cả việc liên lạc trên một hiện trường và các chức năng phối hợp Tìm – cứu SAR. + Ở liên lạc tầm gần không sử dụng Telex.  Liên lạc tầm trung: sử dụng các tần số ở dải sóng 2MHz + 2187.5 KHz sử dụng cho các cuộc gọi báo nạn và an toàn thông qua thiết bị gọi chọn số DSC. + 2182 KHz sử dụng để liên lạc cấp cứu và an toàn bằng đàm thoại vô tuyến, gồm cả việc liên lạc trên một hiện trường và các chức năng phối hợp Tìm –cứu SAR.

+ 2147,5 KHz sử dụng để liên lạc cấp cứu và an toàn bằng Telex ( NBDP: in chử trực tiếp băng hẹp). + 518 KHz: Thông tin an toàn hàng hải, đặc biệt các thông báo hàng hải và thời tiết thông qua hệ thống NAVTEX quốc tế.  Liên lạc tầm xa : Ở cự ly này sử dụng băng tần HF cho phép thông tin theo chiều tàu – bờ và ngược lại. Trong vùng bao phủ của hệ thống INMARSAT thì dịch vụ thông tin được tuỳ chọn giữa INMARSAT và HF nhưng nếu ngoài vùng bao phủ của INMARSAT thì việc dùng thông tin bằng sóng HF là duy nhất.

Các dải tần được dùng trong liên lạc tầm xa của GMDSS là băng 4, 6, 8, 12 và 16MHz. LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.1: Sơ đồ hệ thống GMDSS [7]. - Nhóm thông tin vệ tinh: + Hệ thống thông tin vệ tinh INMARSAT. + Hệ thống xác định vị trí tai nạn COSPAS-SARSAT.

- Hệ thống INMARSAT: + Phục vụ cho mục đích cấp cứu và an toàn Hàng hải theo GMDSS. + Thông tin an toàn hàng hải thông qua dịch vụ EGC (SafetyNET và FleetNet), các dịch vụ thông tin khác như Thoại, Fax, Telex, Data, Email. + Có thể sử dụng các dịch vụ của vệ tinh Inmarsat A, B, C hoặc E (hiện tại Inmarsat A không dùng). + Băng tần sử dụng: dải tần phát lên vệ tinh 1626,5MHz – 1646,5MHz; dải tần phát từ vệ tinh xuống 1525MHz – 1545MHz.

- Hệ thống COSPAS-SARSAT:(Space System for Search anh Distress Vessels Search And Rescue Satellite Aided Tracking). + Sử dụng các vệ tinh tầm thấp. + Định vị các phao EPIRB (Emergency Position Indicating Radio Beacons) phát ở các tần số 121.5MHz/ 243 MHz hoặc 406MHz. + Tín hiệu thu được => các đài LUT/MCC (Local User Terminal/Mission Control Center) trên tần số 1544,5 MHz để xử lý.

+ Kết quả: được chuyển thẳng đến các RCC (Rescue Coordination Center). Phân chia vùng biển trong GMDSS. Vùng biển A1: Trong phạm vi phủ sóng của hệ thống vô tuyến đàm thoại dùng sóng VHF có trực canh cấp cứu DSC VHF ( bán kính đến 35 hải lý); LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 15 Vùng biển A2: trong phạm vi phủ sóng của hệ thống vô tuyến đàm thoại dùng sóng MF có trực canh cấp cứu DSC HF (bán kính khoảng 250 hải lý) – không kể vùng biển A1; Vùng biển A3: Trong phạm vi phủ sóng của hệ thống HF và hệ thống Inmarsat từ vĩ tuyến 70 độ Bắc đến vĩ tuyến 70 độ Nam không kể vùng biển A1 và A2; Vùng biển A4: Trong phạm vi phủ sóng của hệ thống HF và hệ thống Cospas-Sarsat từ vĩ Hình 1.2: Sơ đồ phân chia vùng tuyến 70 độ Bắc trở lên và từ vĩ tuyến 70 độ biển trong GMDSS [7]. Nam trở xuống là các vùng cực của trái đất không kể vùng biển A1, A2 và A3.

Hệ thống an toàn và cấp cứu hàng hải toàn cầu GMDSS. Trang thiết bị thông tin vô tuyến điện trên tàu theo GMDSS [7]. Vùng biển Vùng biển Vùng STT Thiết bị thông tin Vùng biển A3 A1 A2 biển A4 1 VHF/RT/DSC X X X X X 2 MF/RT/DSC X X 3 MF/HF/RT/DSC/NBDP X X NAVTEX, EGC or HF/MSI 4 X X X HF/MSI RX RX 5 SES/INM-A/B or INM-C X X X Hoặc Hoặc X 6 EPIRB/406 SAT Epirb/INM X Epirb/INM Hoặc Epirb/INM band-L band-L/ band-L VHF/Epirb 7 SART/9GHZ X X X X 8 VHF TWO-WAY X X X X RX 2182 KHZ WATCH 9 X X X X KEEPING LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 16 - Công tác trực canh trên tàu có trang bị GMDSS: + DSC kênh 70VHF, DSC 2187,5KHz. + Nếu tàu có trang bị MF/HF-DSC thì việc trực canh có thể phải duy trì bằng máy thu quét.

+ Nếu tàu có lắp thiết bị của hệ thống Inmarsat thì trực canh cấp cứu bờ tàu qua vệ tinh. - Thứ tự ưu tiên trong dịch vụ thông tin di động hàng hải và thông tin vệ tinh: Cấp cứu – Khẩn cấp – An Toàn – Liên lạc tham gia tìm cứu nạn – Liên lạc thông thường. Các hệ thống thông tin trong GMDSS. • Hệ thống gọi chọn số DSC (Digital Selective Calling).

• Thiết bị gọi Radio Telex – NBDP (Narrow Band Direct Pringting). • Hệ thống vệ tinh INMARSAT. • Hệ thống COSPAS-SARSAT. • Phao vô tuyến chỉ báo vị trí khẩn cấp EPIRB.

• Hệ thống Navtex. • Hệ thống SART (Search anh Rescue Radar Transpondar). • Thiết bị cứu sinh VHF cầm tay: TWO WAY a) Hệ thống gọi chọn số DSC.

Nội dung được bảo vệ bản quyền — Tải xuống đầy đủ