Tài liệu Kênh truyền vô tuyến pptx

1
BÀI 1:
KÊNH TRUYỀN VÔ TUYẾN
(Wireless Channel)
Facuty of Electronics & Telecommunications, HCMUNS
Đặng Lê Khoa
Email:

2
Nội dung trình bày
Facuty of Electronics & Telecommunications
• Định nghĩa kênh truyền
• Các tác động của kênh truyền vô tuyến
• Kênh truyền large scale fading
• Kênh truyền small scale fading
• Mô hình hóa kênh truyền
3
Kênh truyền
Facuty of Electronics & Telecommunications
Là môi trường giữa đầu phát
và đầu thu
•Hữu tuyến: Cáp, cáp đồng
trục, cáp quang
•Vô tuyến: Dùng sóng điện từ
+ Kênh truyền vô tuyến
có thể biến đổi từ đơn giản
đến phức tạp
+ Kênh truyền có ảnh
hưởng lớn đến hiệu quả trong
truyền tín hiệu.
Kênh truyền vô tuyến

4
Các tác động của kênh truyền vô tuyến
Facuty of Electronics & Telecommunications
5
Phân loại kênh truyền
Dựa vào tác động của môi trường chia làm 2 loại:
+ Large scale fading
+ Small scale fading
Facuty of Electronics & Telecommunications
6
Mô hình free-space
• Free-space là điều kiện lý tưởng
• Free-space là môi trường chỉ có
+ Đường truyền thẳng
+ Không có vật chắn ở giữa
+ Đầu phát ở rất cao so với mặt đất để không có tia
phản xạ
+ Môi trường gần như đồng nhất.
Ví dụ: truyền thông vệ tinh,truyền thông vô tuyến chỉ sử
dụng thành phần LOS.
Facuty of Electronics & Telecommunications
Large-scale fading
7
Mô hình free-space
•Suy giảm khi truyền của thành phần LOS theo khoảng
cách theo phương trình Friis:
Pr là năng lượng nhận,
Pt là năng lượng phát,
Gr và Gt là độ lợi của antenna thu và phát,
là bước sóng của sóng truyền,

d là khoảng cách từ đầu phát đến đầu thu,
L là hệ số suy giảm của hệ thống
Facuty of Electronics & Telecommunications
Large-scale fading
2
22
()
(4 )
ttr
r
PGG
Pd
dL
λ
π
=
λ
8
Mô hình free-space
•Hệ số suy giảm khi truyền (PL: Path Loss) khi d>> :
•Với khoảng cách d nhỏ, phương trình Friis đổi lại thành:
Với d0 là khoảng cách qui chiếu được chọn tùy môi
trường (1m với môi trường trong nhà, 100m hoặc 1km
với môi trường ngoài trời)
Facuty of Electronics & Telecommunications
Large-scale fading
()
2
2
22 22

1
10log 10log 10log
(4 ) (4 )
tr
ttr
r
GG
PGG
PL dB
Pd d
λ
λ
ππ
=
=
⎡⎤
⎡⎤
==− =−
⎢⎥
⎢⎥
⎣⎦
⎣⎦
2
0
0
() ( )
rr
d
Pd Pd
d

⎛⎞
=
⎜⎟
⎝⎠
λ
9
Mô hình free-space
• Trong truyền thông, năng lượng thường được biểu diện
ở dạng dB hoặc dBm do sự suy giảm thường theo hàm
mũ. Phương trình trên có thể được diễn tả lại như sau:
• Trong đó được đo bằng Watt.
Facuty of Electronics & Telecommunications
Large-scale fading
00
()
( ) 10log 20log
0.001
r
r
P
dd
PddBm
Wd
⎡
⎤⎛⎞
=+
⎜⎟
⎢⎥
⎣
⎦⎝⎠

0
()
r
P
d
10
Facuty of Electronics & Telecommunications
Large-scale fading
Ví dụ với mô hình free-space
11
Facuty of Electronics & Telecommunications
12
Mô hình suy giảm log-normal
• Trong thực tế, sự suy giảm năng lượng theo khoảng cách
thường theo hàm mũ bậc n
hay
Facuty of Electronics & Telecommunications
0
()
n
d
PL d
d
⎛⎞
⎜⎟
⎝⎠

0
0
() ( ) 10log

d
PL d dB PL d n
d
⎛⎞
=+
⎜⎟
⎝⎠
Môi trường Hệ số suy giảm, n
Free-space 2
Đô thị
2.7 Æ 3.5
Đô thị với nhiều nhà cao tầng
3 Æ 5
Trong nhà (LOS)
1.6 Æ 1.8
Trong nhà có vật cản
4 Æ 6
Hệ số n được thống kê như sau:
13
Kênh truyền small-scale fading
Facuty of Electronics & Telecommunications
•Truyền thông vô tuyến sử dụng tần số sóng mang cao
• Tín hiệu nhận được ở đầu thu là tín hiệu phát đi theo
nhiều đường khác nhau
• Phía đầu thu luôn di động làm thay đổi kênh truyền
(khoảng 0.3m đối với mạng 900MHz)
• Khi MS hoặc BS hoặc các vật chắn sóng và dẫn sóng
giữa MS và BS chuyển động, hiện tượng Doppler xảy
ra và làm cho phổ tần số tín hiệu nhận được bị dịch
chuyển.

14
Coherence bandwidth
Facuty of Electronics & Telecommunications
• Coherence bandwidth là khoảng tần số mà kênh
truyền gây ra tác động gần như giống nhau.
•Nếu băng thông của tín hiệu nhỏ hơn coherence
bandwidth ta gọi kênh truyền là flat fading (non-
selective fading), ngược lại ta có kênh truyền
frequency selective fading.
15
Coherent time
Facuty of Electronics & Telecommunications
Ta định nghĩa coherent time là thời gian mà kênh
truyền thay đổi không đáng kể. Nếu coherent time nhỏ
hơn 1 chu kỳ tín hiệu dải gốc ta gọi kênh truyền đólà
fast fading, ngược lại ta gọi kênh truyền là slow fading.
Flat fading và Frequency selective fading
16
Flat fading - Slow fading
Facuty of Electronics & Telecommunications
17
Flat fading – Fast fading
Facuty of Electronics & Telecommunications
18
Frequency selective fading – slow fading
Facuty of Electronics & Telecommunications
19
Frequency selective fading – slow fading
Facuty of Electronics & Telecommunications
20

Frequency selective fading – fast fading
Facuty of Electronics & Telecommunications
21
Bài tập
Facuty of Electronics & Telecommunications
Sách: Thông tin vô tuyến – NguyễnVăn Đức
Bài 1, 2, 3, 5 – Chương 2