1. Thiết kế và quy trình lắp ráp trạm BTS di động cỡ nhỏ
Sau khi xây dựng thành công sơ đồ nguyên lý, nhóm đề tài đã tiến hành thiết kế PCB cho board mạch xử lý tín hiệu số. Kết quả cho thiết kế của module xử lý tín hiệu số như sau:

Hình 1: Thiết kế PCB của module xử lý tín hiệu số

Thiết kế PCB có kích thước sau khi thiết kế là: 159.5x99.5mm với thiết kế khu vực công suất được đặt ở phía viền ngoài của board mạch để đảm bảo khả năng tản nhiệt và hạn chế gây nhiễu đến các thiết bị trong mạch. Khối FPGA được thiết kế ở trung tâm của board mạch để có khả năng giao tiếp với tất cả các ngoại vi khác trong mạch như: Khối giao tiếp vô tuyến, Khối bộ nhớ ngoài, Khối Debug. Hai khối giao tiếp vô tuyến do hoạt động với tần số cao nên được thiết kế tách biệt hoàn toàn để hạn chế các nguồn nhiễu đến từ các thiết bị khác. 2 khối giao tiếp vô tuyến được ưu tiên giao tiếp với FPGA bằng đường bus song song tốc độ cao nhằm tối đa tốc độ trao đổi dữ liệu của khối giao tiếp vô tuyến và khối xử lý trung tâm.

Hình 2: Board xử lý tín hiệu sau khi hoàn thiện

Kết quả đo kiểm cho thấy nguồn điện áp hoạt động tốt với sai số nguồn nhỏ hơn 5%, tần số clock đầu vào đạt chuẩn 50MHz. Sau khi kiểm thử các khối ngoại vi nhóm đề tài đã tiến hành xây dựng chương trình thử nghiệm cơ bản để kiểm thử khả năng hoạt động của IC FPGA. Nhóm đề tài xây dựng chương trình cơ bản bao gồm đọc dữ liệu đầu vào và xuất dữ liệu tương ứng ra đầu ra, ngoài ra để kiểm thử khả năng hoạt động của bộ quản lý tần số nhóm đề tài đã xây dựng chương trình xuất tín hiệu chuẩn 1000KHz và tiến hành đo thử nghiệm bằng máy hiện sóng để đánh giá khả năng hoạt động. Kết quả cho thấy IC FPGA đã hoạt động tốt với các tính năng cơ bản. Sau đó, nhóm đề tài tiếp tục nghiên cứu phát triển các module phần xử lý tín hiệu trên nền tảng phần cứng đã được thiết kế. Board xử lý tín hiệu là một module quan trọng của thiết bị trạm BTS. Sau khi thiết kế hoàn thiện, nhóm đề tài đã tiến hành tích hợp module xử lý tín hiệu cùng các module khác thành sản phẩm trạm BTS hoàn thiện.
Thiết bị của đề tài được xây dựng dưới dạng một trạm phát di động yêu cầu có tính nhỏ gọn, dễ dàng triển khai. Do vậy, các board mạch và linh kiện phụ trợ cho thiết bị được thiết kế dưới dạng module nhỏ gọn. Trên cơ sở đó, nhóm đề tài cần xây dựng một thiết kế cơ khí để bảo vệ tất cả các chi tiết, linh kiện cho thiết bị. Thiết kế cơ khí của thiết bị cần đảm bảo các yêu cầu sau:
- Gọn gàng
- Dễ dàng triển khai
- Dễ dàng tháo lắp, thay thế
- Kết nối tiện lợi
- Tản nhiệt tốt
- Chắn được mưa, bụi ở điều kiện làm việc thông thường
- Có khả năng gắn thêm các cảm biến hỗ trợ theo dõi giám sát
Từ những phân tích về yêu cầu trên nhóm đề tài đã tiến hành nghiên cứu, thiết kế và chế tạo sản phẩm cơ khí dựa trên vật liệu tôn loại 1 có độ dày là 2mm để bảo đảm về độ bền, khả năng tản nhiệt cũng như khả năng chắn nước và bụi ở điều kiện làm việc thông thường. Ngoài ra, thiết kế cơ khí cần đảm bảo sản phẩm có tính thẩm mỹ cao và tính tiện dụng trong quá trình sử dụng, hạn chế gây khó khăn cho quá trình vận chuyển và lắp đặt. Nhóm đề tài lần lượt thiết kế kiểu dáng cơ khí của thiết bị thông qua 3 bản vẽ chính như sau:
• Nắp hộp thiết bị
• Thân hộp thiết bị
• Vỏ hộp hoàn thiện
Quá trình gia công được thành phẩm 01 thân hộp và 01 nắp hộp tạo thành 1 hộp có kích thước: 585 x 165 x 155mm. Sản phẩm được gia công trên tấm kim loại có độ dày là 2mm sau đó được tiến hành sơn tĩnh điện để nâng cao độ bền của vỏ hộp. Ngoài các kết cấu chính, thiết kế hộp còn có các gờ để thực hiện đấu nối giữa thân hộp và nắp hộp để hình thành một hộp thiết bị hoàn thiện. Quá trình gia công cho thấy 02 thành phần có khả năng kết nối với nhau và tạo thành một thiết bị vỏ hộp hoàn thiện có khả năng chứa và bảo vệ các linh kiện bên trong.
Nhóm tiến hành đã tiến hành chế tạo module xử lý tín hiệu, các bộ khuếch đại LNA và HPA; thử nghiệm các module cần thiết trước khi tiến hành lắp đặt BTS hoàn thiện. Cụ thể nhóm đề tài đã thực hiện chuẩn bị các thiết bị sau:

Hình 3: Máy tính nhúng 2I268H

Hình 4: Module khuếch đại công suất HPA

Hình 5: Module khuếch đại tạp âm thấp (LNA)

Sau quá trình gia công, nhóm đề tài đã tiến hành thử nghiệm lắp ráp các linh kiện lên trên vỏ hộp để thử nghiệm và đưa ra các hiệu chỉnh cần thiết. Kết quả lắp ráp của thiết bị cơ khí được thể hiện lần lượt qua các hình ảnh dưới đây.

Hình 6: Hoàn thiện lắp đặt các linh kiện và kết nối vào vỏ hộp

Sản phẩm của đề tài là hệ thống thông tin di động cỡ nhỏ mini BTS, được sử dụng để cung cấp dịch vụ thông tin liên lạc cho các thuê bao di động hoạt động trong vùng phủ sóng. Sản phẩm đã được thiết kế tuân theo các tiêu chuẩn, quy chuẩn đối với trạm gốc điện thoại di động mặt đất công cộng như sau:
• QCVN 8:2010/BTTTT: Quy chuẩn quốc gia về phơi nhiễm trường điện từ của các trạm gốc điện thoại di động mặt đất công cộng.
• QCVN 18:2014/BTTTT: Quy chuẩn quốc gia về tương thích trường điện từ đối với thiết bị thông tin vô tuyến điện.
• QCVN 41:2011/BTTTT: Quy chuẩn quốc gia về thiết bị trạm gốc thông tin di động GSM.
• QCVN 42:2011/BTTTT: Quy chuẩn quốc gia về thiết bị vô tuyến lưu động mặt đất có Anten rời dùng cho truyền số liệu (thoại).

2. Bài báo và sách chuyên khảo đã công bố
2.1. Bài báo trên các tạp chí quốc tế trong hệ thống ISI/Scopus:
[1]. Cao Dung Truong, Cuong Nguyen Le, Duy Hai Ta, Hang Duy Nguyen Thi, Trung Hieu Nguyen, and Hoang Chu Duc "Compact and low-loss 90-deg optical hybrid based on silicon-on-insulator 2 × 2 multimode interference couplers," Optical Engineering 59(9), 095108 (25 September 2020). https://doi.org/10.1117/1.OE.59.9.095108..
2.2. Các bài báo tham gia Hội nghị Khoa học trong nước và quốc tế
[1]. Nguyễn Việt Hưng và Đặng Anh Tuấn, “Giải pháp giảm ảnh hưởng tương hỗ cho anten MIMO ứng dụng trong liên lạc vệ tinh di động” trên Tạp chí Khoa học Công nghệ Thông tin và Truyền thông, Số 1, năm 2021
3. Phát minh sáng chế
[1]. Đã đăng ký 01 giải pháp hữu ích về: “Trạm BTS di động cỡ nhỏ có kết nối vệ tinh”
4. Kết quả tham gia đào tạo
4.1. Tiến sĩ
[1]. Đỗ Trung Anh, đề tài “Nghiên cứu tối ưu hóa Thông lượng và Độ trễ trong mạng vô tuyến hướng nội dung sử dụng kỹ thuật đệm dữ liệu”.
4.2. Thạc sĩ
[1]. Lê Thị Huyền Trang, đề tài “Thiết kế trạm vệ tinh tự động quay bám trong thông tin vệ tinh”.
[2]. Sengmany Phengsomphan, đề tài “Nghiên cứu hệ thống thông tin VSAT và ứng dụng trong ngành hàng không Lào”.