THUYẾT TRÌNH THÔNG TIN DI ĐỘNG NÂNG CAO MÔ HÌNH PHẢN xạ mặt đất

MÔ HÌNH PHẢN XẠ MẶT ĐẤT
Giảng viên: PGS, TS Trịnh Anh Vũ
Học viên trình bày: 1. Đồng Phạm Khôi
2. Quách Công Hoàng
3. Vi Đức Huân
Mô hình phản xạ mặt đất
Áp dụng:

Dự đoán tương đối chính xác độ mạnh tín hiệu thu tại khoảng cách vài km với bộ phát đặt cao(>50m
đối với môi trường di động).

Dự đoán tương đối chính xác độ mạnh tín hiệu thu của kênh microcell nhìn thấy (line-of-sight) trong
môi trường thành phố.
Đặc điểm: Sóng đến bộ thu theo hai đường

Sóng trực tiếp: Đi trực tiếp từ bộ phát đến bộ thu.

Sóng phản xạ: Đến bộ thu sau khi phản xạ từ mặt đất (chỉ có một tia thỏa mãn định luật phản xạ).
- Hầu hết các hệ thống thông tin di động có khoảng cách tối đa giữa bộ thu và bộ phát khoảng vài chục
km vì thế có thể giả thiết mặt đất là phẳng.
- Cường đô trường tổng cộng E
TOT
, là tổng của 2 thành phần: Thành phần trực tiếp E
LOS
và thành
phần phản xạ E
g
Ở hình trên: h
r
là độ cao của bộ phát, h
r

là độ cao của bộ thu. Nếu E
0
là cường độ trường trong không
gian tự do ở khoảng cách tham chiếu d
0
tính từ bộ phát thì với d>d
0
, cường độ trường trong không
gian tự do là:
(1.1)
Tại máy thu:
- Cường độ trường do tia trực tiếp
(1.2)
- Cường đô trường do tia phản xạ
(1.3)
Mặt khác:
(1.4)
Thay, khi θ
0
nhỏ, thay θ
i
≈0 vào các pt trên ta có:
(1.5)
Vì là sóng phân cực ngang nên Г=-1.(mặt đất có thể được coi là bề mặt phản xạ lý tưởng, không phụ
thuộc vào sự phân cực và tính chất điện môi của sóng).
Mặt khác ta có: (1.6)
(1.7)
Sử dụng phương pháp hình học để tính sự sai lệch Δ giữa đường truyền thẳng và đường phản xạ.
(1.8)


Khi khoảng cách d rất lớn
so với h
t
+h
r
thì:
(1.9)
Mặt khác khi θ
0
nhỏ ta cũng có:
(1.10)
(1.11)
Sử dụng các gần đúng:
Xấp xỉ này gần đúng khi θ
Δ
/2< 0.3rad, hay là khi:
Cường độ trường tổng cộng:
(1.12)
Tính toán công suất tại bộ thu:
Áp dụng các công thức (1.13)
(1.14)
( )
2
2 2 2 2 2 2 2
0 0
0 0
2 2 2 2 4
4 4 4
. . . .
120 30

t r e e t r
r
E d
E d h h A A h h
P
d d d
π π
λ π λ
= =
Mặt khác từ công thức: (1.15)
Suy ra:
(1.16)
Và hay (1.17)
Thay vào công thức trên ta được công suất tại bộ thu ở khoảng cách d là:
(1.18)
Nếu biểu diễn theo hệ số tổn hao công suất:
(1.18)
( )
2
2 2
0 0
0 0
30 30
t t
E d
E d
PG = =
2
4
e

r
A
G
π
λ
=
Nhận xét:

Công suất thu khi tính đến sự phản xạ từ mặt đất giảm theo
khoảng cách 40dB/decade (lớn hơn nhiều trong không gian tự
do).

Với d lớn công suất tại bộ thu độc lập với tần số.
Ví dụ:
Một máy di động cách trạm gốc 5km dùng anten đơn cực đứng λ/4 với hệ số
2,55dB để thu tín hiệu. Điện trường E
0
cách bộ phát 1km đo được là 10
-3
V/m.
Tần số sóng mang là 900MHz
a,Tìm độ dài và hệ số của anten thu
b,Tính công suất máy di động thu được (theo mô hình phản xạ mặt đất) biết chiều cao
anten phát là 50m, chiều cao anten thu là 1,5m
Giải:

d=5km

E
0

tại d
0
=1km là 10
-3
V/m

f=900MHz
a, Ta có:

Độ dài anten là: L=λ/4=0,333/4=0,0833m=8,33cm

Hệ số anten:
2,55(dB)=10log(G) hay G=10
0,25
=1,8
b, Vì điện trường thu được tại khoảng cách 5km là:
Công suất thu được tại khoảng cách d:
Áp dụng công thức: Và
Suy ra:
2
4
e
r
A
G
π
λ
=
( )
2

2
.
120 4
r
r
G
E
P d
λ
π π
=
Kết luận

Truyền sóng trong mô hình phản xạ mặt đất có qui luật suy giảm công suất theo số mũ bậc 4 của
khoảng cách giữa bộ phát và bộ thu.

Công suất tại bộ thu ở khoảng cách d là:

Áp dụng: Dự đoán tương đối chính xác độ mạnh tín hiệu thu tại khoảng cách vài km với bộ
phát đặt cao(>50m đối với môi trường di động), cũng như kênh microcell nhìn thấy (line-of-
sight) trong môi trường thành phố.