Seminar: Phân tích kênh truyền, Fading và mô hình truyền sóng vô tuyến

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN TP HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐiỆN TỬ - ViỄN THÔNG
CAO HỌC KHÓA 17
PHÂN TÍCH KÊNG TRUYỀN ,FADING VÀ
MÔ HÌNH TRUYỀN SÓNG VÔ TUYẾN
SẸMINAR
GVHD : TS Lê Quốc Cường
HVTH : Bùi Xuân Nguyên
MỤC LỤC
• 1.1 Giới thiệu
• 1.2 Sóng truyền vô tuyến di động
• 1.3 Tỷ lệ Fading lớn
• 1.4 Tỷ lệ Fading nhỏ
• 1.5 Đo giảm âm cực nhỏ
• 1.6 Antenna đa năng
1.1 Giới thiệu
• Trong chương 2 chúng ta đã được khảo
sát mối liên hệ qua lại công suất thông
tin của dải thông tin không dây trên
kênh MIMO.Trong seminar này sẽ khảo
sát kênh truyền sóng và fading Tiếp đó
sẽ thảo luận một vài mô hình truyền và
khảo sát các loại kỹ thuật khác nhau .
1.2 Sóng truyền vô tuyến di động
• Kênh vô tuyến di động có nhiều hạn
chế về hiệu suất của hệ thống vô
tuyến.Đường truyền có thể thay đổi
từ đường thẳng thành đường phức
tạp và gây nghẽn bởi các cao ốc và
tán lá cây.
1.2 Sóng truyền vô tuyến di động (tt)

Hình 1.1
1.2.1 Phản xạ (Reflection)
• Phản xạ thường xuất hiện từ bền mặt
của trái đất và va chạm các toàn
nhà.
Hệ số phản xạ là một hàm phụ thuộc
vào sự phân cực sóng,góc tới và tần
số của sóng truyền .
1.2.1 Phản xạ (Reflection)
Hình 1.2
1.2.2 Nhiễu xạ(diffraction)
• Nhiễu xạ xuất hiện tại cạnh chắn của vật
thể có kích thước có thể so sánh với bước
sóng.Tia sóng bị uốn cong theo độ cong
của bề mặt vật chắn.
Hình 1.3
1.2.3 Tán xạ (scattering)
• Tán xạ xảy ra khi sóng vô tuyến va
chạm vào bề mặt gồ ghề năng lượng
phân tán dải rộng toàn bộ vùng phân
tán.
1.2.3 Tán xạ (scattering)
Hình 1.4
1.2.4 Đa đường (Multipath)
Hình 1.5
1.3.1 Mô hình truyền tự do
trong không gian
• Nếu hướng thông số đường thẳng
giữa máy phát và máy thu bị mất đi
thì chúng ta dùng đến mô hình

không gian tự do.Hệ thống vệ tinh và
viba kết nối đường thẳng vô tuyến
đưa vào không gian truyền tự do .
1.3 Một số mô hình truyền
1.3.1 Mô hình truyền tự
do trong không gian
• Trong mô hình này công suất dự
đoán được phân ra với khoảng từ
máy phát theo những luật công suất
thường là khoảng cách bề rộng từ
máy phát.Vùng công suất tự do máy
thu bởi một antenna là khoảng cách
d từ máy phát cho bởi công thức
sau.
1.3.1 Mô hình truyền tự
do trong không gian
• P
t
là công suất máy phát
• P
r
(d) là công suất máy thu.
• G1,G2 lần lượt là độ lợi của antenna
truyền và antenna thu.
• L là suy giảm của hệ thống không liên
quan tới truyền (L ≥ 1)
• λ là chiều dài của sóng đơn vị là m
2
1 2
2 2

( ) (1.2)
(4 )
t
r
P G G
P d
d L



1.3.1 Mô hình truyền tự
do trong không gian
• Độ lợi antenna là :
• λ liên hệ với tần số mang bởi công
thức sau
2
4
(1 .3 )
e
A
G



(1.4)
c
f


1.3.1 Mô hình truyền tự

do trong không gian
• ƒ là tần số sóng mang đv : Hz
• C=3.10
8
(m/s)
• P
t
và P
r
phải biểu diễn đúng đơn vị
• Suy hao hỗn hợp (L ≥ 1)thường gồm
đường phát suy giảm,lọc suy giảm và
antenna suy giảm trong hệ thống
viễn thông .
1.3.1 Mô hình truyền tự
do trong không gian
• L=1 cho biết hệ thống phần cứng
không suy hao.
• Công suất máy thu phân ra với
khoảng cách với tốc độ 20
dB/decade.
1.3.1 Mô hình truyền tự
do trong không gian
• Chúng ta định nghĩa một bức xạ
đẳng hướng bởi vì ý tưởng antenna
tỏa ra công suất với độ lợi như nhau
trong toàn bộ phương hướng và
thường sử dụng độ lợi antenna trong
hệ thống viễn thông.
1.3.1 Mô hình truyền tự

do trong không gian
• Hệ số công suất bức xạ đẳng hướng
EIRP (effective isotropic radiated
power)
EIRP = Pt Gt (1.5)
1.3.1 Mô hình truyền tự
do trong không gian
• Tương ứng với công suất có thể
phát ra lớn nhất từ máy phát về
hướng độ lợi antenna lớn nhất so
với phát ra đẳng hướng .Trong
thực tế độ lợi antenna đơn vị là
dBi ( độ lợi dB đối với antenne
đẳng hướng ).
1.3.1 Mô hình truyền tự
do trong không gian
• Đường suy giảm (path loss),là số
lượng của sự suy giảm bởi tín hiệu
(dB)là sự chênh lệch năng lượng
truyền và công suất thu và cho bởi
công thức sau :
2
2 2
( ) 10log 10 log (1.6)
(4 )
t t r
r
p GG
PLdB
p d



 
 
 
 
1.3.1 Mô hình truyền tự
do trong không gian
• Chú ý quan trọng nhất của mô hình không
gian tự do là có thể áp dụng được duy
nhất trong socalled vùng xa của antenne
truyền ở trong khu vực Frauhofer và có
công thức như sau
• D là kích thước chiều dài tuyến tính vật lý
của antenna .
2
2
(1.7)
f
D
d


1.3.1 Mô hình truyền tự
do trong không gian
Sau đây tỉ lệ mô hình truyền lớn sử
dụng gần trong khoảng cách d
0
công
suất máy thu biết được liên quan đến

point.Công suất máy thu ở khoảng
cách d > d
0
liên quan đến Pr và d
0
.
• Độ lớn Pr(d
0
) có thể dự báo ngoại
suy từ công thức (1.2)
• Trong môi trường sóng vô tuyến
công suất ở máy thu liên quan
đến nhiều điểm (point ) ở khoảng
cách d
0
từ máy truyền.
1.3.1 Mô hình truyền tự
do trong không gian
1.3.1 Mô hình truyền tự
do trong không gian
• Khoảng cách liên quan phải chọn
phù hợp trong khu vực xa (far –
field).(d
0
> d
f
) và d
0
chọn nhỏ
hơn khoảng cách thực tế sử dụng

trong hệ thống truyền thông di
động