Truyền sóng trong môi trường thông tin di động (Macro Cell)

“xu

:

3

=

os

=

eee

— - - & LH] +

- - -

&ý

STOR

ay |
rnue
3

Ì Truyên sóng trong mơi trường thơng |
|

tin di dong (Macro Cell)

|


+ Truyện sóng đa duong (multipath propagation)

Trong mơi trường di động ở dải tần VHEF, UHF bỏ qua ảnh hưởng
của các trạm ở xa (khơng trun theo phương thức sóng trời)
—

—_c

q

aL:

Phin xa
aS

Te

—

.
Nhiéu
xa

—Ư

oe

a

lan xa

ũ

_
=

9

S=<«

co

^

“Ne

eo

eee

a

—

ak

—>—~

\

/

>

a

Ke

Ảnh hưởng truyền sóng đa đường: Tơn hao tuyến (path loss), Méo
tan so (Doppler effect) va Méo bién do (Rayleigh, Rician,...fading)
1


Telecommunications Program

+

Mơ hình tốn hao tuyến trong thơng tin di động

- Trong không gian tự do thực nghiệm cho thay:

Với mơi trường ngồi trời 2n

< 4. với mơi trường trong nhà n > 5


Telecommunications Program

c

Okumura Model

Tan s6: 150 MHz — 1920 MHz. Khoảng cách từ 1km dén 100km, anten cao tir
30m dén 1000m
L,,(dB) = Ly + A ,, (fd) — GUhgrs) — Gus) —Garea
Là : Giá trị trung bình của tốn hao tuyến truyền dẫn
L,: T6n hao trong khéng gian ty do (phu thuéc vao khoang cách và tần số)

A ,,,,(f,d) : ton hao méi trường tương đổi (so sánh với môi trường chân không) thông số này
đo đạc được phụ thuộc vào tần số và khoảng cách

G(h;„s) : Độ lợi của chiều cao anten trạm gốc G(h;„s) = 20 log( hạ+¿ /200)
G(hus ): Độ lợi chiều cao của thiết bị cầm tay

G(h,.) = 10log(hy,, /3)
G(hws) = 20log(hus /3)

voi hy. <3m
với 10m>hws >3m

G.„„„: Hệ số làm đúng do đặc điểm của môi trường truyền dẫn

các duong cong A(f,d) & G,,., duoc goi la duong Okumura


Telecommunications Program
=

Okumura Model

Duong cong A(f,d)

8

7O
= 200m

=

8

m

8388

Urban Aroa

“~"

"38

iA

88

aa

70D

100

200

300

500

7001000

f (MHz)
Frequenc
y

2000 3000

4


=

Telecommunications Program

~ - Okumura Model

10 +

§

0

TPT

16 -

es

fẰ

|

1Ị

Pret

VÀ

rrr

Pre

Duong cong G,,...,

Correction Factor, Gane, (dB)

“@&

¬

7

100

i

200

i

300

i

L

500 700

i

1000

Frequency
{ (MHz)

4

2000

3000

Telecommunications Program
c

Okumura Model

Ví dụ: Tính cơng suất tại anten thu của trạm di động dùng mơ hình

Okumura khi biết: trạm gốc cao h„+= 100m, phát công suất bức xạ vô

hướng tương đương EIRP = IkW, thiét bi di dong ở độ cao hụs = 1Ũm
với độ lợi 0 đB và cách trạm gốc 50km, hệ thống sử dụng tân sô 900
MHz phủ sóng trong vùng ngoại Ơ.


Tân số: 150 MHz - 1500 MHz. Khoảng cách từ 1km đến 20km

L,,(Urban)(dB) = 69.55 + 26.16log(f,) — 13.82 log(hgys) — a(hws) +
(44.9 — 6.55log(hpys)).log(d)

Với thành phố lớn
a(hus)

= 8.29(log(1.54h,,,)) — 1.1 dB

voi f, < 300 MHz

a(hy,s)

= 3.2(log(11.75h,,,))* — 4.97 dB

voi f, > 300 MHz

Với thành phố nhỏ và vừa

a(hyys) = (1.llog(f,) —0.7)hys - (1.56 log(f,) - 0.8) dB


Vùng ngoại ô và nông thôn
L,,(Suburban)(dB) = L,(Urban)(dB)

- 2[log(f, /28)? — 5.4 dB

L,(open)(dB) = L,,(Urban)(dB) - 4.78[log(f,)/? + 18.33log(f,) - 40.98 dB
L,,(rural) = L,,(open) + Fading Margin (6-10dB)

Không phù hop cho cau triic Micro Cell

V6i tan s6: 1500 MHz — 2000 MHz. (Extension Hata Model or COST-231)

L,,(Urban)(dB) = 46.3 + 33.9log(f,) — 13.82 log(hgys) — a(hus) +
(44.9 — 6.55log(hprs)).log(d) + C

V6i a(h,,,) giỗng phân trước và C là hệ số:

C =0 dB khi là thành phố nhỏ, trung bình hay vùng ngoại ô
C =3 dB khi là trung tâm thành phố lớn

Ví dụ: biết độ nhạy của máy đi động với chất lượng nghe rõ là

—105.967dBm, anten của máy di động ở độ cao 1.5m và có độ lợi 1dB,

trạm gốc có độ cao 50m, phát với cơng suất 40đdBm, và anten có độ lợi
8dB. hệ thơng họat động ở tần số 900MHz và có độ dự trữ fading 10dB.
Xác định bán kính cell cực đại cho vùng thành phố (vừa), ngọai ô và
nông thôn?


Mơ hình này thê hiện sự phụ thuộc vào 4 thơng sơ: độ cao tồ nhà, bê

rộng con đường, khoảng cách giữa các tòa nhà, hướng của con đường
so với hướng của tia truyền sóng

A

h roof

0
&...

MS

hụs

MS
truyền sóng

"0

Lo, = Ly + Lite + Limca
L„ = Lạ
Lạ:

néu L,,, + Ling > 0
néu L,., + Lingg < 0

tốn hao trong không gian tự do

L...: tôn hao do nhiễu xạ và tấn xạ bởi các nóc tịa nhà

=-16.9 -10log(w) + 10 log(f,) + 20log Ahus + L„..

L,,; :-10 + 0.354(6)
2.5+0.075(6—359)_
4.0-0.114(8- 55°)

với 00 < 8< 359
với 350<9< 550
với 559<9<900

L....: tôn hao nhiễu xạ nhiều tầng
= Lyn + K, + Kglogio(d) + kdog)o(f,) — 9logro(b)
11


Lish

— -18log|+(hars
=

k,

¬ hsoc) Ì

0

- 5 4

khi

khi

hprs

> hs

khi

hgrs

S Loot

hprs

> hsor

=54 -0.8(h;+e—h.„) — khih:rs<h. ,vàd>0.5 km

= 54 - 0.8(h;+e—h...)d/2_ khih;+¿
k,= 18
=

18-15

khi hgrs > Dyoor
(hprs K h,¿)/

k, = -4 + 0.7(£,/925 -1)
= -4 +1.5(f./925 —1)

ho

khi

ho

< ho

cho thành phố nhỏ và vừa
cho thành phơ lớn

Mơ hình này áp dụng cho: tân số từ 800 đến 2000MHz, h„+‹ từ 4m
đên 50 m, h;;e từ lm đên 3m và d từ 0.02 đên 5km

12

_š _ Telecommunications Program

=" 4 Méo tần số (Doppler effect)
Khi giữa máy phát và máy thu có sự dịch chuyên tương đối thì tân
sơ thu được có sự khác biệt so với tân sơ phát của sóng mang


_š _ Teleeommunications Program

=" _ Méo tan số (Doppler effect)

Mật độ phô

|

|
\

Ị

\

wl

Rtn

\

\

5

}

\

1~

<<

a

i

Ị

yo

<

Tim

14


Telecommunications Program

+ Méóo biên độ
Mơ hình fading Rayleigh: tại thiết bị di động không nhận duy nhất
một loại suy hao của tín hiệu phát (chỉ là tia phản xạ) mà là rat

nhiêu tín hiệu từ nhiêu con đường và hiện tượng khác nhau. Xét về

pha của các tín hiệu này thì co pha ngẫu

hiên trong khoảng [0, 27].

Theo luật số lớn và định lý giới hạn trung tâm thì tín hiệu thu được
là tín hiệu thơng đải có phân bố Gausian, thành phân cùng pha và
vng pha có phân bố Gausian với trung bình khơng và cùng

phương sai nên theo định lý trung tâm ta có hàm mật độ xác suất
của biên độ có dạng Rayleigh

15


Pic
iar

EIR]

a5

ny

Hàm tích lũy

16

Telecommunications Program

_- Mơ hình faing Rayleigh
Cơng suất trung bình của tín hiệu thơng dải bằng 1⁄2 cơng suất trung

bình của biên độ phức của nó, P = 1⁄2E[lrl“], nên ta có thê định nghĩa
cơng st tức thời u = r7/2. Nên cơng st có dạng phân bơ hàm mũ âm

- Mơ hình fading Rician (tự đọc)

17


Telecommunications Program

Biên độ của tín hiệu thu mong muốn có dạng phan bé Rayleigh, tin hiéu

nhiễu biên độ cũngcó dạng phân bố Rayleigh và độc lập với tín hiệu thu
mong muốn.

-_ Xác định biểu thức tính xác suất của tỷ số tín hiệu trên nhiễu nhỏ hơn
giá trị k khi tỷ số tín hiệu trên nhiễu trung bình là c?
- Xác định xác suất của tỷ số tín hiệu trên nhiễu bé hơn:
i) 20 dB
ii) 10 dB
iii) 0 dB
biết tỷ số tín hiệu trên nhiễu trung bình là 20 đB
-Xác định tỷ số tín hiệu trên nhiễu trung bình sao xác suất của tỷ số tín
hiệu trên nhiều nhỏ hơn 20 đB là:

i) 10%
ii) 1%
iii) 0.1%

18


Telecommunications Program

+ Fading nhiéu tia
Tín hiệu nhận được từ nhiều đường vô tuyến khác nhau sẽ được cộng
lại với nhau làm cho tín hiệu tơng có thê lớn hơn hay bé hơn mức tín

hiệu trung bình nhận được, các mức tín hiệu bé hơn được gọi là bị
fade. Tịan bộ hiện tượng được gọi là hiện tượng fading nhiều tia
(multipath fading)

Công

4

|

Eading điền hẹp

IHH\

suat/dBum

v

_ i

|

Fading dién rong

r Why. „
. 14

Khoang cach

ID