Giáo trình Thông tin vệ tinh

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG 
THÔNG TIN VỆ TINH 
(Dùng cho sinh viên hệ đào tạo đại học từ xa) 
Lưu hành nội bộ 
HÀ NỘI - 2007 
HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG 
THÔNG TIN VỆ TINH 
 Biên soạn : TS. NGUYỄN PHẠM ANH DŨNG 
 i
LỜI NÓI ĐẦU 
Thông tin vệ tinh đã đã trở thành một phương tiên thông tin rất phổ biến và đa dạng. Nó 
thể hiện từ các chảo anten truyền hình gia đình cho đến các hệ thông thống tin toàn cầu truyền các 
khối lượng số liệu và lưu lượng thoại lớn cùng với các chương trình truyền hình. 
Vì một vệ tinh có thể phủ sóng cho một vùng rộng lớn trến trái đất, nên một bộ phát đáp 
trên vệ tính có thể cho phép nối mạng nhiều trạm mặt đất từ các vùng địa lý cách xa nhau trên trái 
đất. Các vệ tinh đảm bảo đường truyền thông tin cho các cho các vùng dân cư xa xôi hẻo lánh khi 
mà các phương tiện thông tin khác khó đạt đến. 
Tử nghiên cứu các số liệu quan trắc hơn 20 năm của nhà thiên văn Tycho Brahe, Johannes 
Kepler đã chứng minh rằng các hành tinh quay quanh mặt trời trên các quỹ đạo elip chứ không 
phải tròn. Ông đã tổng kết các nghiên cứu của mình trong ba định luật chuyển động hành tinh. Hai 
định luật đầu đã được công bố trong tạp chí New Astromy vào năm 1609 và định luật thứ ba được 
công bố trong cuốn sách Harmony of The World vào năm 1619. Ba định luật này được trình bầy 
như sau. 
• Định luật 1. Quỹ đạo cuả một hành tinh có dạng elip với mặt trời nằm tại tiêu điểm 
• Định luật 2. Bán kính của vectơ nối hành tinh và mặt trời quét các diện tích bằng nhau trong 
khoảng thời gian bằng nhau 
• Định luật 3. Bình phương chu kỳ quay quanh quỹ đạo của hành tinh tỷ lệ với lập phương bán 
trục chính của elip 
 Ba định luật này là cơ sở để mô tả quỹ đạo của vệ tinh quay quanh trái đất trong đó vệ tinh 
đóng vai trò hành tinh còn trái đất đóng vai trò mặt trời. 
 Đến nay nhiều hệ thống thông tin vệ tinh đã được thiết lập với các quỹ đạo vệ tinh khác 
nhau, trong đó chỉ có vệ tinh Molnya của Liên xô cũ là sử dụng quỹ đạo elip, còn các vệ tinh còn 
lại đều sử dụng quỹ đạo tròn. Hiện nay không chỉ có các hệ thống thông tin vệ tinh cho các đối 
tượng cố định mà các hệ thống thông tin vệ tinh di động cũng đã được thiết lập và đưa vào khai 
thác. Ngày càng có xu thế tích hợp thông tin vệ tinh với thông tin mặt đất. 
Tài liệu này bao gồm các bài giảng về môn học "Thông tin vệ tinh" được biên soạn theo 
chương trình đại học công nghệ viễn thông của Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông. Mục 
đích của tài liệu là cung cấp cho sinh viên các kiến thức căn bản nhất về thông tin vệ tinh. 
Tài liệu này được xây dựng trên cơ sở sinh viên đã học các môn: Anten và truyền sóng, 
Truyền dẫn vô tuyến số, Lý thuyết trải phổ và đa truy nhập vô tuyến. 
Do hạn chế của thời lượng nên tài liệu này chỉ bao gồm các phần căn bản liên quan đến 
các kiến thức căn bản về thông tin vệ tinh. Tuy nhiên học kỹ tài liệu này sinh viên có thể hoàn 
chỉnh thêm kiến thức cuả môn học bằng cách đọc các tài liệu tham khảo dẫn ra ở cuối tài liệu này. 
Tài liệu này được chia làm bẩy chương. Được kết cấu hợp lý để sinh viên có thể tự học. 
Mỗi chương đều có phần giới thiệu chung, nội dung, tổng kết, câu hỏi vài bài tập. Cuối tài liệu là 
đáp án cho các bài tập. 
 Người biên soạn: TS. Nguyễn Phạm Anh Dũng 
Chương 1. Tổng quan các hệ thống thông tin vệ tinh 
 1
CHƯƠNG 1 
TỔNG QUAN CÁC HỆ THỐNG THÔNG TIN VỆ TINH 
1.1. GIỚI THIỆU CHUNG 
1.1.1. Các chủ đề được trình bầy trong chương 
• Tổng quan các quỹ đạo vệ tinh trong thông tin vệ tinh 
• Phân bổ tần số 
• Các vệ tinh của INTELSAT 
• Các vệ tinh DOMSAT 
• Các hệ thống thông tin di động vệ tinh 
1.1.2. Hướng dẫn 
• Học kỹ các tư liệu được trình bày trong chương 
• Tham khảo thêm [1] và [2] 
• Trả lời các câu hỏi và bài tập 
1.1.3. Mục đích chương 
• Hiểu được các loại quỹ đạo và ứng dụng của chúng trong thông tin vệ tinh 
• Hiểu được tổ chức của các hệ thống thông tin vệ tinh 
• Hiểu được quy hoạch tần số cho thông tin vệ tinh 
1.2. CÁC QUỸ ĐẠO VỆ TINH TRONG CÁC HỆ THÔNG THÔNG TIN 
 VỆ TINH 
 Tuỳ thuộc vào độ cao so với mặt đất các quỹ đạo của vệ tinh trong hệ thống thông tin vệ 
tinh được chia thành (hình 2.1): 
* HEO (Highly Elpitical Orbit): quỹ đạo elip cao 
* GSO (Geostationary Orbit) hay GEO (Geostatinary Earth Orbit): quỹ đạo địa tĩnh 
* MEO (Medium Earth Orbit): quỹ đạo trung 
* LEO (Low Earth Orbit): quỹ đạo thấp. 
Chương 1. Tổng quan các hệ thống thông tin vệ tinh 
 2
GEO
HEO40.000 km
36.000km
1.000 km
MEO
LEO
10.000km
Hình 1.1. Các quỹ đạo vệ tinh trong các hệ thống thông tin vệ tinh 
1.3. PHÂN BỐ TẦN SỐ CHO CÁC HỆ THỐNG THÔNG TIN VỆ TINH 
 Phân bố tần số cho các dịch vụ vệ tinh là một quá trình rất phức tạp đòi hỏi sự cộng tác 
quốc tế và có quy hoạch. Phân bố tần được thực hiện dưới sự bảo trợ của Liên đoàn viễn thông 
quốc tế (ITU). Để tiện cho việc quy hoạch tần số, toàn thế giới được chia thành ba vùng: 
Vùng 1: Châu Âu, Châu Phi, Liên xô cũ và Mông Cổ 
Vùng 2: Bắc Mỹ, Nam Mỹ và Đảo Xanh 
Vùng 3: Châu Á (trừ vùng 1), Úc và Tây nam Thái Bình Dương 
 Trong các vùng này băng tần được phân bổ cho các dịch vụ vệ tinh khác nhau, mặc dù 
một dịch vụ có thể được cấp phát các băng tần khác nhau ở các vùng khác nhau. Các dịch vụ do 
vệ tinh cung cấp bao gồm: 
ƒ Các dịch vụ vệ tinh cố định (FSS) 
ƒ Các dịch vụ vệ tinh quảng bá (BSS) 
ƒ Các dịch vụ vệ tinh di động (MSS) 
ƒ Các dịch vụ vệ tinh đạo hàng 
ƒ Các dịch vụ vệ tinh khí tượng 
Từng phân loại trên lại được chia thành các phân nhóm dịch vụ; chẳng hạn dịch vụ vệ tinh cố 
định cung cấp các đường truyền cho các mạng điện thoại hiện có cũng như các tín hiệu truyền 
hình cho các hãng TV cáp để phân phối trên các hệ thống cáp. Các dịch vụ vệ tinh quảng bá có 
mục đích chủ yếu phát quảng bá trực tiếp đến gia đình và đôi khi được gọi là vệ tinh quảng bá 
trực tiếp (DBS:direct broadcast setellite), ở Châu Âu gọi là dịch vụ trực tiếp đến nhà (DTH: direct 
to home). Các dịch vụ vệ tinh di động bao gồm: di động mặt đất, di động trên biển và di động trên 
máy bay. Các dịch vụ vệ tinh đạo hàng bao gồm các hệ thống định vị toàn cầu và các vệ tinh cho 
các dịch vụ khí tượng thường cung cấp cả dịch vụ tìm kiếm và cứu hộ. 
 Bảng 1.1. liệt kê các ký hiệu băng tần sử dụng chung cho các dịch vụ vệ tinh. 
Chương 1. Tổng quan các hệ thống thông tin vệ tinh 
 3
Bảng 1.1. Các ký hiệu băng tần 
Dải tần, GHz Ký hiệu băng tần 
0,1-0,3 
0,3-1,0 
1,0-2,0 
2,0-4,0 
4,0-8,0 
8,0-12,0 
12,0-18,0 
18,0-27,0 
27,0-40,0 
40,0-75 
75-110 
110-300 
300-3000 
VHF 
UHF 
L 
S 
C 
X 
Ku 
K 
Ka 
V 
W 
mm 
μm 
Băng Ku là băng nằm dưới băng K còn băng Ka là băng nằm trên K. Ku là băng hiện nay 
được sử dụng cho các vệ tinh quảng bá trực tiếp và nó cũng được sử dụng cho một số dịch vụ vệ 
tinh cố định. Băng C được sử dụng cho các dịch vụ vệ tinh cố định và các dịch vụ quảng bá trực 
tiếp không được sử dụng băng này. Băng VHF được sử dụng cho một số dịch vụ di động và đạo 
hàng và để truyền số liệu từ các vệ tinh thời tiết. Băng L được sử dụng cho các dịch vụ di động và 
các hệ thống đạo hàng. Đối với các dịch vụ vệ tinh cố định trong băng C, phần băng được sử 
dụng rộng rãi nhất là vào khoảng từ 4 đến 6 GHz. Hầu như các tần số cao hơn được sử dụng cho 
đường lên và thường băng C được ký hiệu là 6/4 GHz trong đó con số viết trước là tần số đường 
lên. Đối với dịch vụ quảng bá trực tiếp trong băng Ku, dải thường được sử dụng là vào khoảng từ 
12 đến 14 GHz và được ký hiệu là 14/12 GHz. Mặc dù các ấn định tần số được thực hiện cụ thể 
hơn và chúng có thể nằm ngoài các giá trị được trích dẫn ở đây (chẳng hạn các ấn định tần số 
băng Ku có thể là 14,030 GHz và 11,730 GHz), các giá trị gần đúng được đưa ra ở trên hoàn toàn 
thoả mãn cho các tính toán có liên quan đến tần số. 
1.4. INTELSAT 
 INTELSAT (International Telecommunications Satellite) là một tổ chức được thành lập 
vào năm 1964 bao gồm 140 nước thành viên và được đầu tư bởi 40 tổ chức. Các hệ thống vệ tinh 
INTELSAT đều sử dụng quỹ đạo địa tĩnh. Hệ thống vệ tinh INTELSAT phủ ba vùng chính: vùng 
Đại Tây Dương (AOR: Atlanthic Ocean Region), vùng Ấn Độ Dương (IOR: Indian Ocean 
Region) và vùng Thái Bình Dương (POR: Pacific Ocean Region). INTELSAT VI cung cấp lưu 
lượng trong AOR gấp ba lần trong IOR và hai lần trong IOR. và POR cộng lại. Như vậy hệ thống 
vệ tinh này chủ yếu đảm bảo lưu lượng cho AOR. Tháng 5/1999 đã có ba vệ tinh INTELSAT VI 
phục vụ trong AOR và hai trong IOR. 
 Các vệ tinh INTELSAT VII-VII/A được phóng trong khoảng thời gian từ 11/1993 đến 
6/1996 với thời hạn phục vụ từ 10 đến 15 năm. Các vệ tinh này được thiết kế chủ yếu để phục vụ 
POR và một phần AOR. Các vệ tinh này có dung lượng 22.500 kênh thoại hai chiều và 3 kênh 
TV. Nếu sử dụng nhân kênh số có thể nâng số kênh thoại lên 112.500 kênh hai chiều. 
Chương 1. Tổng quan các hệ thống thông tin vệ tinh 
 4
 Các vệ tinh INTELSAT VIII-VII/A được phóng trong khoảng thời gian từ 2/1997 đến 
6/1998 với thời hạn phục vụ từ 14 đến 17 năm. Các vệ tinh này có dung lượng giống như VII/A. 
 Các vệ tinh INTELSAT IX là seri vệ tinh được phóng muộn nhất (từ quý 1 /2001). Các vệ 
tinh này cung cấp dải dịch vụ rộng hơn bao gồm cả các dịch vụ như: internet, TV đến nhà (DTH), 
khám bệnh từ xa, dậy học từ xa, video tương tác và đa phương tiện. 
 Ngoài ra các vệ tinh INTELSAT cũng cung cấp các dịch vụ nội địa hoặc các dịch vụ vùng 
giữa các nước. 
1.5. VỆ TINH NỘI ĐỊA, DOMSAT 
 Vệ tinh nội địa được viết tắt là DOMSAT (domestic satellite). Các vệ tinh này được sử 
dụng để cung cấp các dịch vụ khác nhau như: thoại, số liệu, truyền dẫn TV trong một nước. Các 
vệ tinh này thường được đặt trên quỹ đạo địa tĩnh. Tại Mỹ các vệ tinh này cũng cho phép lựa chọn 
các kênh truyền hình cho máy thu gia đình, ngoài ra chúng còn cung cấp một khối lượng lớn lưu 
lượng thông tin thương mại. 
 Các DOMSAT cung cấp dịch vụ DTH có thể có các công suất rất khác nhau. (EIRP từ 
37dBW đến 60 dBW). Bảng 1.2 dưới đây cho thấy đặc tính cơ bản của ba loại vệ tinh DOMSAT 
tại Mỹ. 
Bảng 1.2. Đặc tính của ba loại DOMSAT tại Mỹ 
 Công suất cao Công suất trung bình Công suất thấp 
Băng K Ku Ku C 
Tần số đường xuống 
(GHz) 
12,2-12,7 11,7-12,2 3,7-4,2 
Tần số đường lên (GHz) 17,3-17,8 14-14,5 5,925-6,425 
Dịch vụ vệ tinh BSS FSS FSS 
Mục đích ban đầu DBS điểm đến điểm điểm đến điểm 
 Mục đích ban đầu là chỉ có các vệ tinh công suất lớn cung cấp dịch vụ vệ tinh quảng bá 
(DBS). Các vệ tinh công suất trung bình chủ yếu cung cấp dịch vụ điểm đến điểm và một phần 
DBS. Còn các vệ tinh công suất thấp chỉ cung cấp dịch vụ điểm đến điểm. Tuy nhiên từ kinh 
nghiệm người ta thấy máy thu vệ tinh truyền hình (TVRO) cũng có thể bắt được các chương trình 
từ băng C, nên nhiều gia đình đã sử dụng các chảo anten băng C để bắt các chương trình truyền 
hình. Hiện này nhiều hãng truyền thông quảng bá đã mật mã hóa chương trình băng C, vì thế chỉ 
có thể bắt đựơc chương trình này sau khi giải mã. 
1.6. CÁC HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG VỆ TINH 
 Thông tin di động vệ tinh trong mười năm gần đây đã trải qua những biến đổi cách mạng 
bắt đầu từ hệ thống thông tin di động vệ tinh hàng hải (INMARSAT) với các vệ tinh ở quỹ đạo 
địa tĩnh (GSO). Năm 1996 INMARSAT phóng 3 trong số năm vệ tinh của INMARSAT 3 để tạo 
ra các chùm búp hẹp chiếu xạ toàn cầu. Trái đất được chia thành các vùng rộng lớn được phục vụ 
bởi các chùm búp hẹp này. Với cùng một công suất phát các chùm búp hẹp tạo ra được EIRP lớn 
hơn nhiều so với các chùm búp toàn cầu. Nhờ vậy việc thiết kế đầu cuối mặt đất sẽ đơn giản hơn, 
Chương 1. Tổng quan các hệ thống thông tin vệ tinh 
 5
vì đầu cuối mặt đất sẽ nhìn thấy anten vệ tinh với tỷ số giữa hệ số khuyếch đại anten và nhiệt độ 
tạp âm hệ thống (G/Ts) lớn hơn và EIRP đường xuống lớn hơn. Người ta dự định có thể sử dụng 
thiết bị đầu cuối mặt đất với kích thước sổ tay. Hiện nay các vệ tinh ở GSO cho phép các thiết bị 
di động mặt đất trên ô tô hoặc kích cỡ va li. Với EIRP từ vệ tinh đủ lớn, các máy di động có thể sử 
dụng các anten có kích thước trung bình cho dịch vụ thu số liệu và thoại. Tuy nhiên vẫn chưa thể 
cung cấp dịch vụ cho các máy thu phát cầm tay. 
 Để đảm bảo hoạt động ở vùng sóng vi ba thấp cho các bộ thu phát cầm tay ở hệ thống vệ 
tinh GSO cần có anten dù mở (hệ số khuyếch đại anten cao) đặt được bên trong thiết bị phóng và 
công suất phát bổ sung. Chẳng hạn ở băng L (1 đến 2 GHz), kích thước anten có thể từ 10 đến 15 
m. Sở dĩ cần như vậy vì máy thu phát cầm tay có công suất phát thấp (vài trăm mW) và hệ số 
khuyếch đại anten thấp (0 đến 3 dB). Công suất phát của máy cầm tay phụ thuộc vào acqui (và 
trọng lượng của nó), nhưng quan trọng hơn là an toàn cho người sử dụng. Vì thế các vùng dưới 
mặt đất đòi hỏi mật độ thông lượng công suất đến anten cao hơn (đạt được nhờ EIRP cao) và tỷ 
số G/Ts ở vệ tinh cao (anten thu vệ tinh có hệ số khuyếch đại cao) để bắt được tín hiệu yếu từ máy 
phát của máy cầm tay. 
 Một tổ chức GSO hiện nay có thể cung cấp dịch vụ cho các máy phát thu kích thước va li 
là: Hãng vệ tinh di động Mỹ (AMSC) sử dụng vệ tinh GSO đặt ở 1010W. Vệ tinh này đảm bảo 
dịch vụ cho thông tin của người sử dụng ở băng L và sử dụng băng Ku (11 đến 18 GHz) để giao 
diện với trạm của mặt đất nơi kết nối với mạng PSTN. 
 Tất cả các vệ tinh di động cung cấp dịch vụ tiếng phụ thuộc vào anten trạm mặt đất có tính 
hướng (G>10dB). Có thể sử dụng các anten có khuyếch đại thấp hơn nhưng chỉ có thể cung cấp 
dịch vụ cho tốc độ số liệu thấp hoặc nhắn tin (phi thoại). 
 Hiện nay thông tin di động vệ tinh đang chuyển sang dịch vụ thông tin di động cá nhân 
(PCS) với các máy thu phát cầm tay. Đối với ứng dụng này các vệ tinh phải có quỹ đạo thấp 
(LEO) (độ cao vào khoảng 1000 km) và quỹ đạo trung MEO (độ cao khoảng 10.000 km). Các vệ 
tinh này sử dụng các chùm búp hẹp chiếu xạ mặt đất để tạo thành cấu trúc tổ ong giống như các 
hệ thống tổ ong mặt đất. Tuy nhiên do vệ tinh bay nên các chùm búp này di động và cơ bản trạm 
di động có thể coi là dừng đối với các búp hẹp (tổ ong) chuyển động khá nhanh. 
 Cũng có thể lập trình các búp hẹp này để quét sóng các vùng phục vụ mặt đất và duy trì 
vùng chiếu cố định như hệ thống tổ ong. Tuy nhiên điều này đòi hỏi các anten phức tạp hơn, 
chẳng hạn dàn chỉnh pha hay anten quét cơ khí hoặc điều khiển độ cao quỹ đạo vệ tinh. 
 Một số hãng đang đưa ra các đề án LEO hay MEO để cung cấp cả dịch vụ truyền số liệu 
và tiếng. Chủ yếu các dịch vụ số liệu được cung cấp bởi các hệ thống vệ tinh LEO nhỏ, còn cả hai 
dịch vụ số liệu và tiếng được cung cấp bởi các hệ thống LEO lớn. Nói chung các vệ tinh của LEO 
lớn phức tạp (và đắt tiền) hơn. Trong phần dưới đây ta sẽ xét mét sè hÖ thèng th«ng tin di ®éng vÖ 
tinh ®iÓn h×nh. 
1.6.1 DÞch vô di ®éng cña hÖ thèng GSO 
1.6.1.1. DÞch vô cho B¾c Mü 
 øng dông ®Çu tiªn cña hÖ thèng GSO ®Ó cung cÊp dÞch vô di ®éng vÖ tinh ®−îc thùc hiÖn 
khi MARISAT ®−îc ®−a vµo ho¹t ®éng. C«ng nghiÖp dÞch vô di ®éng vÖ tinh ®· ra ®êi tõ ch−¬ng 
tr×nh cña US Navy nh»m cung cÊp th«ng tin cho tÇu cËp bê b»ng c¸ch sö dông ba kªnh UHF. 
Ngoµi UHF, Comsat (INMARSAT) còng thuª c¸c kªnh L sö dông anten xo¾n ®Ó ®¶m b¶o dÞch vô 
Chương 1. Tổng quan các hệ thống thông tin vệ tinh 
 6
th−¬ng m¹i. TiÕp theo lµ sù  ... (Ts) là giá trị nào dưới đây? 
 (a) 2560 K; (b) 2660 K; (c) 2760K; (d) 2860 K 
 Công suất tạp âm đầu ra máy thu là giá trị nào dưới đây? 
 (a) 19 μW; (b) 20,8 μW; (c)21,8μW; (d) 22,8μW 
 Tỷ số tín hiệu trên tạp âm đầu vào máy thu, (SNR)in, là giá trị nào dưới đây? 
 (a) 27,1dB; (b) 29,1dB; (c) 31,1 dB; (d) 32,1 dB 
 Tỷ số tín hiệu trên tạp âm dầu ra, (SNR)out, máy thu là giá trị nào dưới đây? 
 (a) 16,4 dB; 17,4 dB; (c) 18,4 dB; (d) 20,4 dB 
7. (tiếp) Để cải thiện tỷ số tín hiệu trên tạp âm cho máy thu trong bài trên, một bộ khuếch đại tạp 
âm nhỏ (LNA) đựơc đặt trước tầng đầu máy thu trên. LNA có hệ số tạp âm 3dB, hệ số khuếch 
đại 13 dB và băng thông Δf = 6MHz .Tìm Ttol cho máy thu kết hợp với bộ tiền khuếch đại. 
Tìm TS, NFtol, Nout và (SNR)out. Coi rằng tổn hao phiđơ bằng không. 
 Tổng nhiệt độ tạp âm máy thu (Ttol) là giá trị nào dưới đây? 
 (a) 400,5K; (b) 410,5 K; (c) 420,5 K; (d) 430,5 K 
 Nhiệt độ tạp âm hệ thống Ts là giá trị nào dưới đây? 
 (a) 550,5 K; (b) 560,5 K; (b) 570,5 K; (c) 580,5 K 
 Tổng hệ số tạp âm (NFout) là giá trị nào dưới đây? 
 (a) 2dB; (b) 3dB; (c) 4dB; (d) 5dB 
 Công suất tạp âm đầu ra máy thu (Nout) là giá trị nào dưới đây? 
Chương 7. Thiết kế đường truyền thông tin vệ tinh 
 116
 (a) 92,4 μW; (b) 94,4μW; (c) 96 μW; (d) 98 μW 
 Tỷ số tín hiệu trên tạp âm là giá trị náo dưới đây? 
 (a) 21 dB; (b) 22,3 dB; (c) 23,3 dB; (d) 25dB 
8. Khi tính toán quỹ đường truyển tại tần số 12 Ghz, tổn hao trong không gian tự do là 206 dB, 
tổn hao định hướng anten là 1 dB, tổn hao hấp thụ khí quyển là 2 dB. Tỷ số Gr/T của máy thu 
là 19,5 dB/K và tổn hao phi đơ là 1 dB. EIRP bằng 48 dBW. Hãy tính tỷ số sóng mang trên 
mật độ phổ công suất tạp âm. 
 (a) 86,10 dHHz-1; (b) 87,10 dHHz-1; (c) 88,10 dHHz-1; (d) 90 dHHz-1 
9. Một đường lên làm việc tại tần số 14 GHz, mật độ thông lượng yêu cầu để bão hòa bộ phát 
đáp là -120 dBWm-2. Tổn hao không gian tự do là 207 dB và các tổn hao truyền sóng khác là 
2 dB. Hãy tính EIRP yêu cầu của trạm mặt đất để được bão hoà, coi rằng trời quang và bỏ 
qua tổn hao phidơ thu (RFL). 
 (a) 40,37 dBW; (b) 42,37 dBW; (c) 43,37 dBW; (d) 44,37 dBW 
10. Một đường lên tại tần số 14 GHz yêu cầu mật độ thông lượng bão hoà -91,4 dBWm-2 và độ lùi 
đầu vào 11 dB. G/T vệ tinh bằng -6,7 dBK-1 và tổn hao phiđơ là 0,6 dB. Tính tỷ số sóng mang 
trên mật độ tạp âm 
 (a) 74,5 dBHz-1; (b) 75,5 dBHz-1; (c) 76 dBHz-1: (d) 77 dBHz-1 
11. Một tín hiệu TV vệ tinh chiếm toàn bộ độ rộng băng tần của bộ phát đáp 36 MHz, phải đảm 
bảo tỷ số Pr/N tại trạm mặt đất thu là 22 dB. Giả sử tổng các tổn hao truyền dẫn là 200 dB và 
G/T của trạm mặt đất thu là 31 dB/K, hãy tính toán EIRP cần thiết. 
 (a) 37dBW; (b) 38dBW; (c) 39dBW; (d)40 dBW 
12. Vệ tinh phát tín hiệu QPSK, Bộ lọc cosin tăng được sử dụng với hệ số dốc bằng 0,2 và BER 
yêu cầu là 10-5. Đối với đường xuống tổn hao bằng 200 dB, G/T trạm mặt đất thu bằng 32 
dBK-1 và độ rộng băng tần của bộ phát đáp là 36 MHz. 
 Tốc độ bit có thể truyền là giá trị nào dưới đây? 
 (a) 50Mbps; (b) 55Mbps; (c) 60Mbps; 70Mbps 
 EIRP yêu cầu là giá trị nào dưới đây? 
 (a) 26,8dBW; (b) 27,8 dBW; (c)28,8dBW; (d) 29,8dBW 
13. Các thông số sau đây được quy định cho đường xuống: EIRPS,D=25 dBW, độ lùi đầu ra 
BOo=6dB, suy hao không gian tự do FSL=196dB, Các tổn hao đường xuống khác là 1,5 dB 
và G/T trạm mặt đất bằng 41 dBK-1. Hãy tính tỷ số sóng mang trên mật độ tạp âm tại trạm mặt 
đất. 
 (a) 80,1dBW; (b) 90,1dBW; (c) 100dBW; (d) 101,1dBW 
14. Một vệ tinh làm việc tại EIRP bằng 56 dBW với độ lùi đầu ra là 6 dB. Tổn hao phiđơ máy 
phát 2 dB và khuếch đại anten 50dB. Hãy tính công suất ra của TWTA cho EIRP bão hoà. 
 (a) 25W; (b) 26W; (b) 27W; (d)29W 
15. Khi bầu trời quang, tỷ số Pr/N bẳng 20 dB, nhiệt độ tạp âm hiệu dụng của hệ thống thu bằng 
400K. Giả sử suy hao mưa vượt 1,9 dB trong 0,1% thời gian, hãy tính giá trị mà Pr/N sẽ giảm 
xuống thấp hơn trong 0,1% thời gian. 
 (a) 15,14 dB; 17,14dB; (c) 19,14dB; (d)20dB 
16. Đối với một đường truyền vệ tinh tỷ số sóng mang trên mật đổ phổ công suất tạp âm như sau: 
đường lên 100 dBHz; đường xuống 87 dBHz. Hãy tính tỷ số Pr/N0 kết hợp. 
 (a) 85,79dBHz; (b) 86,79 dBHz; (c) 87,79 dBHz; (d) 88,79dBHz 
17. Một kênh vệ tinh làm việc tại băng tần 6/4GHz với các đặc tính sau. Đường lên: mật độ thông 
lượng bão hoà -67,5 dBW/m2; độ lùi đầu vào 11 dB; G/T vệ tinh -11,6 dBK-1. Đường xuống: 
Chương 7. Thiết kế đường truyền thông tin vệ tinh 
 117
EIRP vệ tinh 26,6 dBW; độ lùi đầu ra 6 dB; tổn hao không gian tự do 196,7 dB; G/T trạm mặt 
đất 40,7 dBK-1. Bỏ qua các tổn hao khác. 
 Tỷ số sóng mang trên mật độ phổ công suất tạp âm đường lên là giá trị nào dưới đây? 
 (a) 101,5 dBHz; (b)103,5dBHz; (c) 104,5dBHz; (d) 105,5dBHz 
 Tỷ số sóng mang trên mật độ phổ công suất tạp âm đ][ngf xuống là giá trị nào dưới đây? 
 (a) 92,6dBHz; (b) 94,6dBHz; (c) 95,6dBHz; (d) 96,6dBHz 
18. Một kênh thông tin vệ tinh có các thông số sau: tỷ số sóng mang trên tạp âm đường lên là 
3dB, tỷ số này cho đừơng xuống là 20 dB và điều chế giao thoa là 24 dB. Tính tổng tỷ số sóng 
mang trên tạp âm theo dB. 
 (a) 15,2 dB; (b) 17,2dB; (c) 19,2dB; (d) 21dB 
19. Một trạm mặt đất đặt tại vĩ độ 350N và kinh độ 700W liên lạc với vệ tinh địa tĩnh tại kinh độ 
250W. Trạm mặt đất có EIRP bằng 55dBW làm việc tại tần số 6GHz. Máy thu trên vệ tinh có 
hai tầng khuếch đại nối với nhau bằng phi đơ với tổn hao L=4dB. Tầng khuếch đại đầu có 
thông số sau: hệ số tạp âm 3dB, hệ số khuyếch đại 13 dB. Tầng khuếch đại hai có thông số 
sau: hệ số tạp âm: 10dB, hệ số khuếch đại 80dB. Anten vệ tinh có hệ số khuếch đại 50 dBi và 
nhiệt độ tạp âm 150K. Phiđơ nối anten với máy thu không có tổn hao. Tính tỷ số tín hiệu trên 
tạp âm đầu ra máy thu. 
 118
HƯỚNG DẪN TRẢ LỜI 
CHƯƠNG 2 
Bài 5 
φSS = -900, φE = -1000 , λE = 350, B = φE -φSS = -100; ⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛=
b
B
A
sin
sin
arcsin = 17,1
0 
Góc phương vị: 
 Az = 1800 - A = 162,90: (a) 
Khoảng cách đến vệ tinh: R = 6371 km, aGSO = 42164 km; b = 36,2o 
 bRaaRd GSOGSO cos222 −+= = 37215 km: (b) 
Góc ngẩng: ⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛= b
d
a
EL GSO sinarccos = 48
0 : (c) 
Bài 6 
φE=-700, φSS =-250, λE1=350, λE2=-350; B = φE - φSS= -700-(-250)= -450 
Đối với trạm mặt đất 1: b1 = arccos (cosB cosλE1)= arccos [cos(-450) cos350]=54,60 
Tương tự đối với trạm mặt đất 2: b2= 54,60 
 ⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛=
b
B
A
sin
sin
arcsin =
sin
arcsin
sin ,
⎛ ⎞⎜ ⎟⎜ ⎟⎜ ⎟⎝ ⎠
0
0
45
54 6
=600 
Góc phương vị cho trạm mặt đất 1: Az1=1800-600=1200: (a) 
Góc phương vị cho trạm mặt đất 2: Az2=600: (a) 
Bài 7 
(b) 
Bài 8 
(a) 
Bài 9 
 Góc phương vị cho trạm mặt đất 1: Az1=1800-41,930=138,070: (a) 
 Góc phương vị cho trạm mặt đất 2: Az2=41,930: (b) 
Bài 10 
(b) 
Bài 11 
(c) 
Bài 12 
0
min
GSO
RS arcsin sin 8,66
a
⎛ ⎞⎟⎜ ⎟= σ =⎜ ⎟⎜ ⎟⎜⎝ ⎠ , b = 180
0 - σmin -S = 76,340, 
E min
cos b
B arccos
cos
=
λ
⎛ ⎞⎟⎜ ⎟⎜ ⎟⎜⎝ ⎠ = 69,15
0 
Giới hạn đông của trạm mặt đất bằng: φE + B = -200:(a) 
Giới hạn tây của trạm mặt đất bằng: φE - B = -1580 : (c) 
 119
CHƯƠNG 3 
Bài 1 
(b) 
Bài 2 
(b) 
Bài 4 
(a) 
Bài 5 
G= 
22 9
I 8
D .5.6.100,65 64152
3.10
⎛ ⎞⎛ ⎞π π ⎟⎜⎟⎜η = =⎟⎜⎟⎜ ⎟⎟⎜ ⎜ ⎟⎝ ⎠λ ⎝ ⎠
→48,1dB: (d) 
CHƯƠNG 6 
Bài 6 
F
9(560 120)1 0,85
40800
+η = − = 
Bài 9 
0,96; 1794 
CHƯƠNG 7 
Bài 1 
EIRP = 10lg6+48,2 = 56 dBW: (c) 
Bài 2 
G = 0,55×(10,472×12×3)2 = 78,168 → 48,9 dBi: (b) 
Bài 3 
 FSL= 92,5 + 20lg f [GHz] + 20lg d [km] 
 = 92,5+20lg6+20lg42.000 = 200,4 dB: (b) 
Bài 4 
LS+L0 = FSL+RFL+AML+AA+PL = 207+1,5+0,5+0,5=209,5 dB: (b) 
Bài 5 
N0 = (35+100)×1,38×10-23 = 1,86×10-21 W/Hz: (d) 
N = 1,86×10-21×36×106 = 0,067 pW: (b) 
 120
Bài 6 
 Tr = (NF-1)290K = 2610 K: (b) 
 TS = TA + Tr = 150K+2610K = 2760K: (c) 
 Nout = AkTAΔf +AkTRΔf = AkTzΔf 
 = 108×1,38×10-23×6×106(150K+2610K)=22,8μW: (d) 
11
r
in 14
A
P 10(SNR) 806,5(29,1dB) : (b)
kT f 1,24 10
−
−= = =Δ × 
8 11
out
out 6
out
P 10 .10(SNR) 43,9(16,4dB) : (a)
N 22,8.10
−
−= = = 
Bài 7 
r2
tol r1
1
T 2610KT T 290K 420,5K : (c)
A 20
= + = + = 
Ts = TA+Ttol = 150K +420,5K = 570,5K: (b) 
2
tol 1
1
NF 1 9NF NF 2 2,5(4dB) : (c)
A 20
−= + = + = 
Nout = AkTAΔf + AkTtolΔf = AkTsΔf = 20×108×1,38×10-23×6×106(150K+420,5K)=94,4μW:(b) 
11 8
out
out 6
out
P 10 20 10(SNR) 212,0(23,3dB) : (c)
N 94,4 10
−
−
× ×= =× 
Bài 8 
(a) 
Bài 9 
EIRPS,U = -120-44,37-209 = 44,63 dBW: (d) 
Bài 10 
(a) 
Bài 11 
[ ] BkL
T
G
N
P
EIRP Ds
DD
r
D +++⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡−⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡= 
 = 38dBW : (b) 
Bài 12 
B= RS(1+∝); Rs= Rb/lg4= Rb /2; Rb = 2B/(1+∝) = 6.107 bit/s : (c) 
Đối với BER = 10-5, từ hình dưới ta được tỷ số Eb/N0= 9,6 dB 
EIRP = Eb/N0 +Rb -G/T +LS +k = 27,8 dBW:(b) 
 121
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
10
- 8
10
- 7
10
- 6
10
- 5
10
- 4
10
- 3
10
- 2
10
- 1
E /N , dBb 0
T
û 
sè
 b
it
 lç
i, 
 B
E
R
 Phụ thuộc BER và Eb/N0 cho BPSK và QPSK 
Bài 13 
[ ] kL
T
G
BOEIRP
N
P
DP
D
oDS
D
r −−⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡+−=⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡
,
0
= 91,1 dBHz: (b) 
Bài 14 
PTWTA = EIRPD - GT,D+ TFLD= 56-50+2 = 8dBW 
PTWTA, S = PTWTA + BOo dBW = 8+6 = 14 dBW→ 25W :(a) 
Bài 15 
Train = 280 (1-1/1,55) = 99,2K; Ts=400+99,2 = 499,2K. Tăng dB của công suất tạp âm sẽ là 
10lg499,2-10lg400 = 0,96 dB. Đồng thời công suất sóng mang giảm 1,9 dB nên tỷ số Pr/N trong 
trường hợp này giảm: 20-1,9-0,96 =17,14 dB: (b) 
Bài 16 
97,8100 10095,21010 −−− ×=+=
rP
N , dBHz
N
Pr 79,86)10095,2lg(10 9
0
=×= − 
 : (b) 
Bài 17 
 122
RFLk
T
G
BOA
N
P
U
iS
U
r −−⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡+−+Ψ=⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡
0
0
= 101,5 dBHz : (a) 
[ ] kL
T
G
BOEIRP
N
P
DP
D
oDS
D
r −−⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡+−=⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡
,
0
= 93,2 dBHz: (d) 
1032,915,100 1049,51010 −−− ×=+=
rP
N , dBHz
N
Pr 6,92)1049,5lg(10 10
0
=×−= − : (a) 
Bài 18 
2 ,4 2 ,3 2
r
N
10 10 10 0,0019
P
− − −= + + =⎛ ⎞⎟⎜ ⎟⎜ ⎟⎜⎝ ⎠ , ( )r DPN = -10lg0,0019 = 17,2 dB: (b) 
 123
THUẬT NGỮ VÀ KÝ HIỆU 
 Ascending Node Nút lên 
AOR Athlantic Ocean Region Vùng Đại Tây Dương 
 Apogee Cực viễn 
AWGN Additive White Gaussian 
Noise 
Tạp âm Gauss trắng cộng 
BER Bit Error Rate 
Tỷ lệ lỗi bit 
BPSK Binary PSK 
Khóa chuyển pga nhị phân 
(hai trạng thái) 
CDMA Code Division Multiple 
Access 
Đa truy nhập phân chia theo 
mã 
DBS Direct Broadcast Satellite Vệ tinh quảng bá trực tiếp 
 Descening Node Điểm xuống 
DOMSAT Domestic Satellite Vệ tinh nội địa 
DTH Direct to Home TV trực tiếp đến nhà 
EIRP Equivalent Isotropic 
Radiated Power 
Công suất phát xạ đẳng 
hướng tương đương 
ES Earth Station Trạm mặt đất 
FDMA Frequency Division 
Multiple Access 
Đa truy nhập phân chia theo 
tần số 
FDM/FM Frequency Division 
Multiplex/ Frequency 
Modulation 
Ghép kênh theo tần số/ 
Điều tần 
GEO Geostationary Earth Orbit 
Quỹ đạo địa tĩnh 
GSO Geostationary Orbit 
Quỹ đạo địa tĩnh 
HEO Highly Elliptical Orbit 
Quỹ đạo elip cao 
HPA High Power Amplifier 
Bộ khuyếch đại công suất 
INMARSAT International Maritime 
Satellite Organisation 
Tổ chức vệ tinh hàng hải 
quốc tế 
INTELSAT International 
Telecommunications 
Satellite Organization 
Tổ chức vệ tinh quốc tế 
thông tin 
IOR Indian Ocean Region 
Miền Ấn Độ Dương 
LNA Low Noise Amplifier Bộ khuyếch đại tạp âm nhỏ 
MATV Master Antennas TV TV anten chủ 
MEO Medium Earth Orbit 
Quỹ đạo vệ tinh tầm trung 
NASA National Aeronautic and 
Space Administration 
Cơ quan quản lý vũ trụ và 
hàng không quốc gia 
 124
NGSO Non-Geostationary Satellite 
Orbit 
Quỹ đạo vệ tinh không phải 
địa tĩnh 
 Perigee Cực cận 
POR Pacific Ocean Region 
Vùng Tháu Bình Dương 
PSK Phase Shift Keying 
Khóa chuyển pha 
QPSK Quadrature PSK 
Khóa chuyển pha cầu 
phương (vuông góc) 
RTT Round Trip Time 
Thời gian truyền vòng 
SCPC Single Channel per Carrier Một kênh trên một sóng 
mang 
TDMA Time Division Multiple 
Access 
Đa truy nhập phân chia theo 
thời gian 
TT&C Telemetry, Tracking and 
Command 
Đo từ xa, bám và điều khiển 
TWTA Travelling Wave Tube 
Amplifier 
Bộ khuyếch đại đèn sóng 
chạy 
TVRO TV Receiver Only Máy chỉ thu TV vệ tinh 
XPD Cross Polar Discrimination 
Phân biệt phân cực vuông 
góc 
XPI Cross Polar Isolation 
Cách ly phân cực vuông góc
 125
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
1. Anten và truyền sóng, bài giảng 
2. Thông tin vệ tinh, bài giảng, 2002 
3. Lý thuyết trải phổ và đa truy nhập, giáo trình, 2004 
 ii
MỤC LỤC 
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN CÁC HỆ THỐNG THÔNG 1 
 TIN VỆ TINH 
1.1. Giới thiệu chung 1 
1.2. Các quỹ đạo vệ tinh trong các hệ thống thông tin vệ tinh 1 
1.3. Phân bổ tần số cho các hệ thống thông tin vệ tinh 2 
1.4. INTELSAT 3 
1.5. Vệ tinh nội địa, DOMSAT 4 
1.6. Các hệ thống thông tin di động vệ tinh 4 
1.7. Tổng kết 11 
1.8. Câu hỏi và bài tập 11 
CHƯƠNG 2. CÁC QUỸ ĐẠO VỆ TINH 12 
2.1. Giới thiệu chung 12 
2.2. Các định luật Kepler 12 
2.3. Định nghĩa các thuật ngữ cho quỹ đạo vệ tinh 15 
2.4. Các phần tử quỹ đạo 17 
2.5. Độ cao cận điểm và viễn điểm 18 
2.6. Các lực nhiễu quỹ đạo 18 
2.7. Các quỹ đạo nghiêng 23 
2.8. Quỹ đạo địa tĩnh 23 
2.9. Tổng kết 29 
2.10. Câu hỏi và bài tập 29 
CHƯƠNG 3. PHÂN CỰC SÓNG VÀ ANTEN 31 
 TRONG THÔNG TIN VỆ TINH 
3.1. Giới thiệu chung 31 
3.2. Phân cực sóng 31 
3.3. Anten loa 35 
3.4. Anten parabol 36 
3.5. Các anten với bộ phản xạ kép 39 
3.6. Anten dàn 41 
3.7. Tổng kết 43 
3.8. Câu hỏi và bài tập 43 
CHƯƠNG 4. PHẦN KHÔNG GIAN CỦA HỆ THỐNG 44 
 THÔNG TIN VỆ TINH 
4.1. Giới thiệu chung 44 
4.2. Bộ phát đáp 44 
4.3. Máy thu băng rộng 46 
4.4. Bộ phân kênh vào 47 
4.5. Bộ khuyếch đại công suất 48 
 iii
4.6. Phân hệ anten 52 
4.7. Phân hệ thông tin 54 
4.8. Phân hệ đo bám và điều khiển từ xa 56 
4.9. Tổng kết 58 
4.10. Câu hỏi và kiểm tra 58 
CHƯƠNG 5. PhẦN MẶT ĐẤT CỦA HỆ THỐNG 59 
 THÔNG TIN VỆ TINH 
5.1. Giới thiệu chung 59 
5.2. Mở đầu 59 
5.3. Các hệ thống TV gia đình, TVRO 59 
5.4. Các trạm mặt đất phát thu 63 
5.5. Tổng kết 65 
5.6. Câu hỏi và bài tập 66 
CHƯƠNG 6. CÁC CÔNG NGHỆ ĐA TRUY NHẬP 67 
 TRONG THÔNG TIN VỆ TINH 
6.1. Giới thiệu chung 67 
6.2. Mở đầu 67 
6.3. Các định luật lưu lượng 67 
6.4. Đa truy nhập phân chia theo tần số, FDMA 69 
6.5. Đa truy nhập phân chia theo thời gian, TDMA 75 
6.6. TDMA được ấn định trước 84 
6.7. TDMA được ấn định theo yêu cầu 85 
6.8. TDMA chuyển mạch vệ tinh 89 
6.9. CDMA 91 
6.10. Tổng kết 93 
6.11. Câu hỏi và bài tập 93 
CHƯƠNG 7. THIẾT KẾ ĐƯỜNG TRUYỀN 95 
 THÔNG TIN VỆ TINH 
7.1. Giới thiệu chung 95 
7.2. Mở đầu 95 
7.3. Tổn hao đường truyền và công suất tín hiệu thu 95 
7.4. Phương trình quỹ đường truyền 97 
7.5. Công suất tạp âm nhiệt 98 
7.6. Tỷ số tín hiệu trên tạp âm 103 
7.7. Tỷ số tín hiệu trên tạp âm đường lên 104 
7.8. Tỷ số tín hiệu trên tạp âm đường xuống 106 
7.9. Ảnh hưởng của mưa 108 
7.10. Dự trữ đường truyền vi ba số 111 
7.11. Tỷ số tín hiệu trên tạp âm kết hợp đường lên và đường xuống 112 
7.12. Tỷ số tín hiệu trên tạp âm kết hợp tạp âm điều chế giao thoa 113 
7.13. Tổng kết 114 
7.14. Câu hỏi và bài tập 115 
 iv
HƯỚNG DẪN TRẢ LỜI 118 
THUẬT NGỮ VÀ KÝ HIỆU 123 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 125 
THÔNG TIN VỆ TINH 
Mã số: 411TVT360 
Chịu trách nhiệm bản thảo 
TRUNG TÂM ÐÀO TẠO BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG 1 
(Tài liệu này được ban hành theo Quyết định số: 814/QĐ-TTĐT1 ngày 
25/10/2006 của Giám đốc Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông)