(Luận văn thạc sĩ) kỹ thuật điều chế thích nghi cho hệ QAM OFDM luận văn ths kỹ thuật điện tử viễn thông 2 07 00

1

MỤC LỤC
MỞ ĐẦU .................................................................................................................................... 8
Chương 1 ................................................................................................................................. 10
ĐẶC TÍNH KÊNH VÔ TUYẾN DI ĐỘNG ......................................................................... 10
1.1. Mở đầu ........................................................................................................................... 10
1.2. Miền không gian ............................................................................................................ 12
1.3. Miền tần số..................................................................................................................... 14
1.3.1. Điều chế tần số .................................................................................................. 14
1.3.2. Chọn lọc tần số .................................................................................................. 14
1.4. Miền thời gian ................................................................................................................ 15
1.4.1. Trễ trội căn quân phương .................................................................................. 16
1.4.2. Trễ trội cực đại .................................................................................................. 16
1.4.3. Thời gian kết hợp (cohenrent time) ................................................................... 17
1.5.Quan hệ giữa các thông số trong các miền khác nhau .................................................... 17
1.5.1. Băng thông kết hợp (cohenrence bandwidth) và trải trễ căn quân phương ....... 17
1.5.2. Thời gian kết hợp và trải Doppler ..................................................................... 18
1.6. Các loại fading phạm vi hẹp (small scale fading) .......................................................... 18
1.7. Phân bố Rayleigh và phân bố Rice [12] ........................................................................ 20
1.7.1. Phân bố fading Rayleigh ................................................................................... 20
1.7.2 Phân bố fading Rice ........................................................................................... 22
1.8. Các mơ hình kênh trong miền thời gian và miền tần số ................................................ 23
1.8.1. Mô hình kênh trong miền thời gian ................................................................... 24
1.8.2. Mơ hình kênh trong miền tần số........................................................................ 26
1.9. Ảnh hưởng của thừa số K kênh Rice .................................... ........................................ 28
1.10. Kết luận ........................................................................................................................ 31
Chương 2 ................................................................................................................................. 33
KỸ THUẬT GHÉP KÊNH PHÂN CHIA THEO TẦN SỐ TRỰC GIAO- OFDM ........ 33
2.1. Mở đầu ........................................................................................................................... 33
2.2. Tính trực giao ................................................................................................................. 34

2.3. Mơ hình hệ thống truyền dẫn OFDM ............................................................................ 37
2.3.1. Mơ tả tốn học tín hiệu OFDM thông qua phép biến đổi IFFT và FFT .................... 37
2.3.2. Sơ đồ hệ thống truyền dẫn OFDM .............................................................................. 38
2.2.2.1. Tầng chuyển đổi nối tiếp sang song song ...................................................... 42
2.3.2.1. Tầng điều chế sóng mang con ........................................................................ 42
2.3.2.3. Tầng chuyển đổi từ miền tần số sang miền thời gian ..................................... 43
2.3.2.4. Tầng điều chế sóng mang RF ......................................................................... 44
2.4. Các thông số đặc trưng và dung lượng hệ thống truyền dẫn OFDM ............................. 47
2.4.1. Cấu trúc tín hiệu OFDM.................................................................................... 47
2.4.2. Các thông số trong miền thời gian .................................................................... 48
2.4.4. Quan hệ giữa các thông số trong miền thời gian và miền tần số. ..................... 49
2.4.5. Dung lượng của hệ thống OFDM ...................................................................... 50
2.5. Các nhân tố ảnh hưởng của kênh fading lên hệ thống truyền dẫn OFDM và các giải
pháp khắc phục ..................................................................................................................... 51
2.5.1. ISI và giải pháp khắc phục ................................................................................ 51
2.5.2 Ảnh hưởng của ICI và giải pháp khắc phục ....................................................... 56

Luận văn cao học


2

2.5.3 Cải thiện hiệu năng hệ thống truyền dẫn trên cơ sở kết hợp mã hoá Gray ........ 60
Adapting Multiple-access scheem Thích ứng lược đồ đa truy nhập
AM
2.5.4 Giải pháp nâng cao hiệu quả sử dụng phổ tần của hệ thống OFDM.................. 62
2.6 Kết luận ........................................................................................................................... 72
Chương 3 ................................................................................................................................. 73
ƯỚC LƯỢNG KÊNH VÀ LÀM BẰNG KÊNH .................................................................. 73
3.1 Giới thiệu ........................................................................................................................ 73

3.2 Ước lượng kênh bằng PSAM.......................................................................................... 73
3.2.1 Nội suy Gauss ..................................................................................................... 74
3.2.2 Nội suy FFT........................................................................................................ 75
3.2.3 Nội suy Wienner ................................................................................................. 77
3.3 Kỹ thuật làm bằng đáp ứng kênh .................................................................................... 78
3.3.1 Bộ làm bằng cưỡng bức không .......................................................................... 78
3.3.2 Bộ làm bằng bình phương lỗi trung bình tuyến tính LMSE ............................. 80
3.4 Kết luận ........................................................................................................................... 83
Chương 4 ................................................................................................................................. 84
ĐIỀU CHẾ OFDM THÍCH NGHI........................................................................................ 84
4.1 Giới thiệu ........................................................................................................................ 84
4.2 Mơ hình hệ thống truyền dẫn điều chế thích nghi [8] ..................................................... 84
4.2.1 Khái niệm cơ bản về điều chế thích nghi ........................................................... 84
4.2.2 Nguyên tắc xây dựng giải thuật điều chế thích nghi .......................................... 85
4.3. Phân tích hoạt động của hệ thống AOFDM ................................................................... 86
4.3.1 Ước lượng kênh .................................................................................................. 86
4.3.2 Chọn các tham số cho quá trình phát tiếp theo .................................................. 86
4.3.3 Báo hiệu hay tách sóng mù về các tham số được sử dụng ................................. 87
4.4. Các thuật tốn thích nghi cho hệ thống AOFDM .......................................................... 87
4.4.1 Đặt vấn đề ........................................................................................................... 87
4.4.2 Thuật tốn thích nghi theo SNR phát trên mỗi sóng mang. ............................... 87
4.4.2 Thuật tốn thích nghi dựa theo mức điều chế .................................................... 89
4.4.3 Thuật tốn thích nghi dựa trên cơ chế chọn lọc sóng mang ............................... 92
4.5 Kết luận ........................................................................................................................... 99
Chương 5 ............................................................................................................................... 100
MÔ PHỎNG HỆ THỐNG TRUYỀN DẪN AOFDM........................................................ 100
5.1 Giới thiệu ...................................................................................................................... 100
5.2 Mơ hình mơ phỏng hệ thống truyền dẫn OFDM thích nghi ......................................... 100
5.2.1 Mơ hình mơ phỏng ........................................................................................... 100
5.2.2. Thiết lập các thơng số mơ hình mơ phỏng ...................................................... 102

5.3 Chương trình mơ phỏng ................................................................................................ 106
5.3.1 Giao diện chương trình mơ phỏng.................................................................... 106
5.3.2 Các kết quả mô phỏng và đánh giá hiệu năng .................................................. 108
5.4 Đánh giá hiệu năng của các cơ chế thích nghi thơng qua kết quả mơ phỏng ............... 114
5.5 Kết luận ......................................................................................................................... 122
KẾT LUẬN ............................................................................................................................ 123

Luận văn cao học


3

Joint Photographic Experts Group Chuẩn nén ảnh tĩnh
Adaptive Orthogonal Frequency Đa truy nhập phân chia theo tần số
Division Multiple-Access
trực giao thích ứng
Additive
White
Gaussian
Noise
AWGN
Tạp âm Gauss trắng cộng
Bit Error Rate
BER
Tỷ số bit lỗi
Bit per symbol
bps
Số bit trên một ký hiệu
Co-channel interference
CCI

Nhiễu đồng kênh
Crest
Factor
CF
Tham số đỉnh
Carrier to interference plus Noise Tỷ số sóng mang trên nhiễu và tạp
CINR
ratio
âm
Channel impulse response
CIR
Đáp ứng xung kênh
Coding Orthogonal Frequency
COFDM
Mã hoá ghép kênh phân chia theo
Division Multiplex
tần số trực giao
Digital Audio Broadcast system
DAB
Hệ thống phát thanh số
Digital to Analog Converter
DAC
Bộ chuyển đổi số sang tương tự
Direct Current
DC
Dòng một chiều (tần số bằng „0‟)
Discrete
Fourier
Transformation
DFT

Biến đổi Fourier rời rạc
Direct Digital Synthesis
DDS
Đồng bộ số trực tiếp
Decision Feed back Equalizer
DFE
Phản hồi quyết định
Discrete Multi-Tone
DMT
Đa tần rời rạc
Digital
Signal
Processing
DSP
Xử lý tín hiệu số
Delay Spread
DS
Trải trễ
Digital
Video
Broadcast
DVB
Truyền hình số
Forward Error Correction
FEC
Sửa lỗi hướng thuận
Fast Fourier Transform
FFT
Biến đổi Fourier nhanh
Finite Impulse Response

FIR
Đáp ứng xung kim hữu hạn
High
Difinition
Television
HDTV
Truyền hình độ nét cao
High Performance Radio Local Chuẩn WLAN của Châu Âu cho
HiperLAN2
Area Network, WLAN standard OFDM với tốc độ dữ liệu tối đa là
(Europe) based on OFDM, with 54 Mbps
maximum data rate of 54 Mbps
Inter-Carrier Interference
ICI
Can nhiễu giữa các sóng mang
IEEE802.11a WLAN standard (U.S) based on
Tiêu chuẩn WLAN cho OFDM
OFDM, with a maximum data rate với tốc dộ dữ liệu tối đa là 54
of 54 Mbps.
Mbps
IEEE802.11b WLAN standard (U.S) based on
Tiêu chuẩn WLAN dựa trên DSSS
DSSS, with maximum data rate với tốc độ dữ liệu tối đa là 11
of 11 Mbps
Mbps
Inverse Fast Fourier Transform
IFFT
Biến đổi Fourier ngược nhanh
Inter-Modulation Distortion
IMD

Méo xuyên điều chế
Inphase Quadrature
IQ
Đồng pha vuông pha
Inter-Symbol
Interference
ISI
Can nhiễu
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT
TẮTgiữa các ký hiệu

JPEG
AOFDM

Luận văn cao học


4

PAPR

(Image compress standard)
Linear - Mean Square error
Equalizer
Line Of Sight
Multiple-Input and Multiple-Output
Maximum Mean Square error
Estimation
Moving Picture Experts Group
(Video compress standard)

M-Phase Shift Keying
Mean Square Error
Orthogonal Frequency Division
Multiplex
Peak to Average Power Ratio

PSD
PSAM

Power Spectrum Density
Pilot Symbol Assisted Modulation

QAM
QoS
RC
RF
RMS
SF
SINR

Quadrature Amplitude Modualtion
Quality of Service
Raised Cosine
Radio Frequency
Root Mean Squared value
Spread Factor
Signal to Interference Plus Noise
Ratio
Signal to Noise Ratio
Universal Mobile

Telecommunications System
Wide Band Code Division
Multiple -Access
Wireless Local Area Network
Zero Forcing equalizer

LM-MSE
LOS
MIMO
MMSE
MPEG
M-PSK
MSE
OFDM

SNR
UMTS
W-CDMA
WLAN
ZF

Luận văn cao học

Bộ làm bằng sai số bình phương
trung bình tuyến tính
Đường nhìn thẳng
Hệ thống đa đường vào đa đường ra
Ước tính cực đại trung bình lỗi bình
phương
Chuẩn nén ảnh động

Khố dịch pha M trạng thái
Lỗi bình phương trung bình
Ghép kênh phân chia theo tần số
trực giao
Tỷ số cơng suất trung bình trên cơng
suất đỉnh
Hàm mật độ phổ công suất
Điều chế được hỗ trợ bởi ký hiệu
hoa tiêu
Điều chế biên độ cầu phương
Chất lượng dịch vụ
Khoảng bảo vệ cosin tăng
Tần số vô tuyến
Giá trị căn quân phương
Tham số trải phổ
Tỷ số tín hiệu trên nhiễu và tạp âm
Tỷ số tín hiệu trên tạp âm
Hệ thống viễn thơng di động toàn
cầu
Đa truy nhập phân chia theo mã
băng tần rộng
Mạng không dây nội vùng
Bộ làm bằng cưỡng bức không


5

DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1 Các loại fading phạm vi hẹp.....................................................................19
Bảng 1.2. Các đặc tính kênh trong ba miền: khơng gian, tần số và thời gian ...........32

Bảng 2.1. Mối quan hệ giữa các tham số OFDM......................................................49
Bảng 2.2 Mã hoá Gray các bit nhị phân ....................................................................61
Bảng 2.3 Tham số khoảng bảo vệ RC của IEEE 802.11a....................................................69

Bảng 4.1 Điều khiển mức điều chế dựa trên các mức SNR thu................................90
Bảng 5.1 Thông số mô phỏng hệ thống OFDM thích nghi.....................................102
Bảng 5.2 Tham số BER điều khiển chuyển mức điều chế ......................................117

Luận văn cao học


6

DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1 Đặc tính kênh trong miền không gian, miền tần số và miền thời gian ................. 12
Hình 1.2 Phân bố mật độ xác suất Rayleigh theo độ lớn tín hiệu, ....................................... 21
Hình 1.3 Phân bố xác suất Gauss 2 biến………………………………………………… 22
Hình 1.4 Phân bố mật độ xác suất Rice ,σ2=1 ..................................................................... 23
Hình 1.5. Mơ hình hồ sơ trễ cơng suất trung bình ............................................................... 26
Hình 1.6. Phụ thuộc biên độ hàm truyền đạt kênh vào tần số và RDS. ............................... 29
Hình 1.7. Phụ thuộc biên độ hàm truyền đạt kênh vào K và tần số ..................................... 29
Hình 1.8. Hàm truyền đạt của kênh khi RDS=30ns với các giá trị K khác nhau ................ 30
Hình 2.1 Hình dạng phổ của tín hiệu OFDM băng tần cơ sở 5 sóng mang ......................... 37
Hình 2.2 Phổ tổng hợp của tín hiệu OFDM trong băng tần cơ sở với 5 sóng mang con ..... 37
Hình 2.3 Sơ đồ khối hệ thống truyền dẫn OFDM................................................................40
Hình 2.4. Tín hiệu phát 16-QAM sử dụng mã hố Gray ..................................................... 42
Hình 2.5. Tầng IFFT, tạo tín hiệu OFDM ........................................................................... 42
Hình 2.6 Điều chế cao tần tín hiệu OFDM băng tần cơ sở phức ........................................ 43
Hình 2.7 Điều chế cao tần tín hiệu OFDM băng tần cơ sở phức sử dụng kỹ thuật số ........ 43
Hình 2.8. Dạng sóng tín hiệu OFDM trong miền thời gian ................................................. 44

Hình 2.9 Tín hiệu OFDM dịch DC ..................................................................................... 45
Hình 2.10 Cấu trúc tín hiệu OFDM ..................................................................................... 46
Hình 2.11 Độ rộng băng tần hệ thống và độ rộng băng tần sóng mang con ........................ 48
Hình 2.12. Chèn thời gian bảo vệ cho mỗi ký hiệu OFDM ................................................. 52
Hình 2.13. Cấu trúc chuỗi tín hiệu OFDM trong miền thời gian ........................................ 52
Hình 2.14 Hiệu quả của khoảng bảo vệ chống lại ISI ......................................................... 54
Hình 2.15 Hiệu quả của khoảng bảo vệ để loại bỏ ISI ........................................................ 54
Hình 2.16 Nhiễu nền do ICI đối với số sóng mang con khác nhau .................................... 56
Hình 2.17 Ảnh hưởng của ICI tới tỷ lệ bit lỗi trên nhiễu ................................................... 57
Hình 2.18 Cơng suất ICI chuẩn hố đối với tín hiệu OFDM. .............................................. 58
Hình 2.19 Cơng suất ICI chuẩn hố cho sóng mang con trung tâm .................................... 59
Hình 2.20 Sơ đồ IQ điều chế 16-QAM và 16-PSK sử dụng mã hố Gray .......................... 61
Hình 2.23 Đặc tuyến bộ lọc dùng cửa sổ Kaiser ................................................................. 64
Hình 2.24 Hình dạng cửa sổ Kaiser với β=10 và β=50 ....................................................... 64
Hình 2.25 Phổ của tín hiệu OFDM ..................................................................................... 65
Hình 2.26 Phổ tín hiệu OFDM 52 sóng mang và dùng bộ lọc với cửa sổ Kaiser .............. 65
Hình 2.27 Phổ tín hiệu OFDM 52 sóng mang, dùng bộ lọc với cửa sổ Kaiser với   50 66
Hình 2.28 SNR của mỗi sóng mang con của tín hiệu OFDM khi sử dụng bộ lọc ............... 67

Luận văn cao học


7

Hình 2.29 Cấu trúc của khoảng bảo vệ RC [15] .................................................................. 68
Hình 2.30 Đường bao ký hiệu OFDM ............................................................................... 69
Hình 2.31 Cơng suất nhánh phụ của tín hiệu OFDM ......................................................... 70
Hình 2.32 Cơng suất nhánh phụ của tín hiệu OFDM 100 sóng mang con .......................... 70
Hình 2.33 Cơng suất nhánh phụ của tín hiệu OFDM với khoảng bảo vệ RC thay đổi ....... 71
Hình 3.1 Khn dạng khung truyền dẫn OFDM có gắn ký hiệu hoa tiêu ........................... 73

Hình 3.2 Giải thuật FFT....................................................................................................... 75
Hình 3.3 Sơ đồ hệ thống truyền dẫn .................................................................................... 78
Hình 3.4 Sơ đồ bộ làm bằng trung bình lỗi bình phương tuyến tính ................................... 80
Hình 4.1 Mơ hình của hệ thống điều chế thích nghi ............................................................ 85
Hình 4.2 Ngưỡng SNR chuyển mức cho cơ chế thích nghi theo sơ đồ điều chế ................ 91
Hình 4.3 Mơ hình thuật tốn thích nghi theo cơ chế chọn lọc sóng mang .......................... 96
Hình 4.4 Lưu đồ thuật tốn của khối quyết định ................................................................. 97
Hình 5.1 Mơ hình mơ phỏng hệ thống AOFDM ............................................................... 101
Hình 5.6 Đáp ứng xung của kênh ...................................................................................... 105

Luận văn cao học


8

MỞ ĐẦU
Trong những năm gần đây, kỹ thuật điều chế OFDM không ngừng được
nghiên cứu và mở rộng phạm vi ứng dụng bởi những ưu điểm nổi bật của kỹ thuâtj
này trong việc tiết kiệm băng tần và khả năng chống lại fading theo tần số cũng như
xuyên nhiễu băng hẹp. Việc xây dựng một hệ thống OFDM ít phức tạp hơn so với
mộ hệ thống đơn sóng mang cho cùng một kết quả truyền dẫn [16].
Cùng với sự phát triển vượt bậc của kỹ thuật chế tạo vi mạch tích hợp có thể
tạo ra các chip FFT có dung lượng lớn, gần đây OFDM đã được ứng dụng rộng rãi
trong các hệ thống thông tin thế hệ mới, OFDM là một ứng cử viên có triển vọng
nhất cho hệ thống thông tin di động 4G [17]. Yêu cầu đặt ra là nâng cao hiệu suất
phổ và tốc độ truyền dữ liệu của các hệ thống di động. Hiện nay các hệ thống
WLAN, HiperLAN 2, IEEE 802.11a, IEEE 802.11b và gần đây là Wimax dựa theo
IEEE 802.16a đã được triển khai thực tế và cung cấp tốc độ truyền dữ liệu rất cao.
Có thể tăng dung lượng và tốc độ của hệ thống OFDM bằng các phương pháp điều
chế thích nghi nhằm khai thác tối đa dung lượng của hệ thống OFDM trên các kênh

fading hẹp. Đến nay các nghiên cứu về OFDM thích nghi đã và đang được thực
hiện theo nhiều hướng khác nhau như: điều chế đa mức trên các sóng mang con,
thay đổi thích nghi các tham số OFDM, thích nghi theo mã . . .
Luận văn sẽ thực hiện phân tích hoạt động của một hệ thống OFDM thích
nghi, trên cơ sở phân tích sẽ thực hiện mơ phỏng hệ thống OFDM thích nghi bằng
phần mềm mơ phỏng Matlab, từ các kết quả mơ phỏng có thể thấy được ưu nhược
điểm của một hệ thống OFDM thích nghi.
Luận văn gồm 5 chương:
Chương 1: Trình bày các đặc tính của kênh vơ tuyến đi động
Chương 2: Ngun lý hoạt động của OFDM
Trình bày nguyên lý chung nhất về OFDM, trình bày mơ hình hệ thống, phân
tích các thơng số đặc trưng của OFDM, phân tích các nhân tố ảnh hưởng của fading
lên hiệu năng của hệ thống truyền dẫn OFDM và giải pháp khắc phục.

Luận văn cao học


9

Chương 3: Ước lượng kênh và cân bằng kênh
Chương 4: Điều chế OFDM thích nghi
Trình bày ngun lý điều chế thích nghi, vai trị của điều chế thích nghi, xây
dựng các giải pháp thích nghi cho truyền dẫn OFDM trong thơng tin vơ tuyến, phân
tích ưu nhược điểm của từng cơ chế thich nghi.
Chương 5: Mô phỏng hệ thống truyền dẫn OFDM thích nghi
Dựa trên các kết quả nghiên cứu xây dựng mơ hình hệ thống truyền dẫn
OFDM thich nghi phục vụ cho mô phỏng. Tiến hành thiết kế các phần tử trong hệ
thống mô phỏng. Đánh giá các hệ thống dùng cơ chế thích nghi và khơng dùng cơ
chế thích nghi thơng qua chất lượng ảnh ban đầu và ảnh truyền qua hệ thống
OFDM. So sánh hiệu năng BER và hiệu năng thông lượng BPS giữa các hệ thống

này thông qua kết quả mô phỏng.

Luận văn cao học


10

Chương 1
ĐẶC TÍNH KÊNH VƠ TUYẾN DI ĐỘNG
1.1. Mở đầu
Trong bất kỳ hệ thống truyền thông nào, sự hiểu biết về đường truyền để
thơng qua đó nắm được hành trình của các tín hiệu truyền dẫn là cực kỳ quan trọng,
nhờ đó sẽ thiết kế được một hệ thống truyền dẫn tối ưu.
Trong thơng tin vơ tuyến, tín hiệu đi từ trạm gốc tới máy di động có thể gặp
phải vô số các hiện tượng không mong muốn, do là mơi trường truyền sóng ln
ln thay đổi và khơng ổn định. Vì vậy, mơi trường truyền sóng là một đặc thù riêng
của thơng tin di động. Các đặc tính kênh vơ tuyến di động có tầm quan trọng rất lớn,
vì chúng ảnh hưởng trực tiếp lên chất lượng truyền dẫn và dung lượng truyền dẫn.
Để thiết kế được các hệ thống vơ tuyến các tính chất thống kê của kênh luôn
cần được đo kiểm và đánh giá một cách chi tiết và có hệ thống. Điều này là đặc biệt
quan trọng khi thiết kế mô phỏng các hệ thống vô tuyến sử dụng điều chế thích nghi.
Để đảm bảo hoạt động thích nghi đúng cần phải liên tục nhận được thơng tin về các
tính chất thống kê ngắn hạn hoặc tức thời của kênh.
Các hiện tượng chủ yếu đặc trưng là:
 Suy hao đường truyền (path loss): biểu diễn tổn hao cơng suất khi truyền
dẫn tín hiệu. Thơng thường suy hao nằm trong khoảng từ 50 đến 150 dB tùy theo
khoảng cách.[13]
 Che chắn (shadowing): Là hiện tượng gây ra do vật chắn cố định trên đường
truyền sóng. Nói cách khác, các vật cản giữa trạm gốc và máy di động làm suy giảm
tín hiệu

Luận văn cao học


11

 Fading đa đường và phân tán thời gian: đặc trưng cho sự thăng giáng tín
hiệu tức thời do ảnh hưởng của sự tồn tại nhiều đường truyền, do sự chuyển động
của máy di động.
 Nhiễu: các máy phát khác sử dụng cùng tần số hay các tần số lân cận khác
gây nhiễu cho tín hiệu mong muốn. Đơi khi nhiễu được coi là tạp âm bổ sung.
Có thể phân các kênh vô tuyến thành hai loại: "fading phạm vi rộng" và "fading
phạm vi hẹp". Các mơ hình truyền sóng truyền thống đánh giá cơng suất trung bình
thu được tại các khoảng cách cho trước so với máy phát. Đối với các khoảng cách
lớn (vài km), các mơ hình truyền sóng phạm vi rộng được sử dụng. Fading phạm vi
rộng được biểu thị bằng tổn hao do truyền sóng khoảng cách xa. Fading phạm vi hẹp
mô tả sự thăng giáng nhanh sóng vơ tuyến theo biên độ, pha và trễ đa đường trong
khoảng thời gian ngắn hay trên cự ly di chuyển ngắn. Fading trong trường hợp này
gây ra do truyền sóng đa đường [12].
Các kênh vơ tuyến là các kênh mang tính ngẫu nhiên, nó có thể thay đổi từ các
đường truyền thẳng đến các đường bị che chắn nghiêm trọng đối với các vị trí khác
nhau. Hình 1.1(a) cho thấy trong miền khơng gian, một kênh có các đặc trưng khác
nhau tại các vị trí khác nhau. Ta gọi đặc tính này là tính chọn lọc khơng gian (hay
phân tập khơng gian) và fading tương ứng với nó là fading chọn lọc khơng gian.
Hình 1.1(b) cho thấy trong miền tần số, kênh có các đặc tính khác nhau tại các tần
số khác nhau. Ta gọi đặc tính này là tính chọn lọc tần số (hay phân tập tần số) và
fading tương ứng với nó là fading chọn lọc tần số. Hình 1.1(c) cho thấy rằng trong
miền thời gian, kênh có các đặc tính khác nhau tại các thời điểm khác nhau. Ta gọi
đặc tính này là tính chọn lọc thời gian (hay phân tập thời gian) và fading do nó gây
ra là fading phân tập thời gian. Dựa trên các đặc tính trên có thể phân chia fading

kênh thành: fading chọn lọc không gian (fading phân tập không gian), fading chọn
lọc tần số (fading phân tập tần số), fading chọn lọc thời gian (phân tập thời gian )

Luận văn cao học


12

Chương này sẽ xét các tính chất kênh trong miền khơng gian, thời gian và tần số,
phân tích các đặc tính của kênh vơ tuyến để sử dụng chúng trong các giải thuật điều
chế thích nghi.

Hình 1.1 Đặc tính kênh trong miền không gian, miền tần số và miền thời gian

1.2. Miền khơng gian
Các thuộc tính trong miền khơng gian gồm: tổn hao đường truyền và chọn lọc
không gian. Tổn hao đường truyền thuộc loại fading phạm vi rộng còn chọn lọc
không gian thuộc loại fading phạm vi hẹp. Các mơ hình truyền sóng truyền thống
đánh giá cơng suất thu trung bình tại một khoảng cách cho trước so với máy phát,
được gọi là đánh giá tổn hao đường truyền. Khi khoảng cách thay đổi trong phạm vi
một bước sóng, kênh thể hiện rõ các đặc tính ngẫu nhiên. Điều này được gọi là tính
chọn lọc khơng gian (hay phân tập không gian).
 Suy hao đường truyền
Giả thiết truyền dẫn vơ tuyến được thực hiện từ một nguồn điểm tín hiệu. Suy
hao công suất theo khoảng cách đường truyền được tính bằng :
 4d 
PL  

  

Luận văn cao học



(1.1)


13

Trong đó:
PL: cơng suất suy hao.
d: khoảng cách từ nguồn đến điểm quan sát.
λ: bước sóng truyền dẫn
γ: hệ số suy giảm truyền sóng theo khoảng cách(γ=2 trong khơng gian tự do). Giá trị
thực tế của γ trong thông tin di động thường nằm trong khoảng từ 2-5, được xác
định dựa trên phương pháp bán thực nghiệm [6].
Từ lý thuyết và các kết quả đo lường cho thấy công suất thu trung bình giảm so
với khoảng cách theo hàm log đối với mơi trường ngồi trời và trong nhà. Hơn nữa
tại mọi khoảng cách d, tổn hao đường truyền PL(d) tại một vị trí nhất định là q
trình ngẫu nhiên và có phân bố loga chuẩn xung quanh một giá trị trung bình (phụ
thuộc vào khoảng cách). Nếu xét cả sự thay đổi theo vị trí, có thể biểu diễn tổn hao
đường truyền P L(d) tại khoảng cách d như sau
d 
PL (d )  PL (d )  X   PL (d 0 )  10n lg   X 
 d0 

(1.2)

Trong đó PL (d ) là tổn hao đường truyền trung bình phạm vị rộng đối với
khoảng cách phát thu d; X là biến ngẫu nhiên phân bố Gauss trung bình khơng (đo

bằng dB) với lệch chuẩn  (cũng đo bằng dB), d0 là khoảng cách tham chiếu giữa
máy phát và máy thu, n là mũ tổn hao đường truyền.
Chọn lọc thời gian: khi các đối tượng trong kênh vô tuyến không chuyển động
trong một khoảng thời gian cho trước và kênh được đặc trưng bởi fading phẳng đối
với một độ rộng băng tần cho trước, các thuộc tính kênh chỉ khác nhau tại các vị trí
khác nhau. Nói cách khác, fading đơn thuần là một hiện tượng trong miền thời gian
nó mang tính chọn lọc thời gian.

Luận văn cao học


14

Phương trình 1.2 cho thấy ảnh hưởng ngẫu nhiên xẩy ra do fading phạm vi hẹp
trong miền thời gian và thể hiện cho tính chọn lọc thời gian (phân tập thời gian). và
dung lượng hệ thống.

1.3. Miền tần số
Trong miền tần số, kênh bị ảnh hưởng bởi hai yếu tố: điều chế tần số và chọn
lọc tần số.

1.3.1. Điều chế tần số
Điều chế tần số do hiệu ứng Doppler gây ra, khi có sự chuyển động tương đối
giữa máy thu và máy phát dẫn đến thay đổi tần số một cách ngẫu nhiên. Do chuyển
động tương đối giữa BTS và MS, các thành phần sóng đa đường bị dịch tần số. Dịch
tần số trong tần số thu do chuyển động tương đối này được gọi là dịch tần số
Doppler, nó tỷ lệ với tốc độ chuyển động, phương chuyển động của MS so với
phương sóng tới của thành phần sóng đa đường. Dịch Doppler BD có thể được biểu
diễn như sau [20]:
BD 



cos  f c cos

c

(1.3)

Trong đó  là tốc độ của MS,  là bước sóng,  là góc giữa phương chuyển động
của MS và phương sóng tới, c là tốc độ ánh sáng và fc là tần số sóng mang.
Phương trình 1.3 cho thấy, nếu MS di chuyển về phía sóng tới dịch Doppler
là dương và tần số thu sẽ tăng, ngược lại nếu MS di chuyển rời xa sóng tới thì dịch
Doppler là âm và tần số thu được sẽ giảm. Vì thế các tín hiệu đa đường đến MS từ
các phương khác nhau sẽ làm tăng độ rộng băng tần tín hiệu. Khi  hoặc  thay đổi
dịch Doppler thay đổi dẫn đến trải Doppler.

1.3.2. Chọn lọc tần số
Luận văn sẽ phân tích đặc tính chọn lọc tần số cùng với một thông số khác
trong miền tần số là băng thông kết hợp (coherent band width). Băng thông kết hợp

Luận văn cao học


15

là một số đo thống kê của dải tần số trên một kênh fading được coi là kênh fading
"phẳng" (là kênh trong đó tất cả các thành phần phổ được truyền qua có khuếch đại
như nhau và pha tuyến tính). Băng thơng kết hợp cho ta dải tần trong đó các thành
phần tần số có biên độ tương quan. Băng thông kết hợp xác định kiểu fading xảy ra

trong kênh và vì thế có ý nghĩa quan trọng trong việc thích ứng các thơng số điều
chế. Băng thơng kết hợp tỷ lệ nghịch với trải trễ. Fading chọn lọc tần số rất khác với
fading phẳng. Trong cùng một kênh fading phẳng, tất cả các thành phần tần số
truyền qua băng thông kênh đều chịu cùng ảnh hưởng của fading. Ngược lại, fading
chọn lọc tần số (còn gọi là fading vi sai), một số đoạn phổ của tín hiệu qua kênh
fading bị ảnh hưởng nhiều hơn các phần khác, thể hiện rõ tính chọn lọc tần số của
kênh này. Nếu băng thông kết hợp kênh nhỏ hơn độ rộng băng tần của tín hiệu được
truyền qua kênh này, thì tín hiệu này chịu ảnh hưởng của fading chọn lọc ( phân tập
tần số). Fading này sẽ làm méo tín hiệu.

1.4. Miền thời gian
Sự khác biệt giữa các kênh hữu tuyến và các kênh vô tuyến là kênh vô tuyến
thay đổi theo thời gian, nghĩa là fading chọn lọc thời gian. Có thể mơ hình hóa kênh
vơ tuyến di động như là một bộ lọc tuyến tính có đáp ứng xung đơn vị thay đổi theo
thời gian. Mơ hình kênh truyền thống sử dụng mơ hình đáp ứng xung đơn vị là một
mơ hình trong miền thời gian. Có thể liên hệ q trình thay đổi tín hiệu vơ tuyến
phạm vi hẹp trực tiếp với đáp ứng xung đơn vị của kênh vơ tuyến di động. Nếu x(t)
là tín hiệu phát, y(t) là tín hiệu thu và h(t,) là đáp ứng xung đơn vị của kênh vô
tuyến đa đường phụ thuộc vào thời gian, thì tín hiệu thu là tích chập của tín hiệu
phát với đáp ứng xung của kênh, tính theo:
yt  



 xt ht, d  xt   ht, 

(1.4)



Trong đó t là biến thời gian,  là trễ đa đường của kênh đối với một giá trị t cố định,
„*‟ là ký hiệu tích chập.

Luận văn cao học


16

Ảnh hưởng đa đường của kênh vô tuyến thường được biết đến ở dạng phân
tán thời gian hay trải trễ. Phân tán thời gian (tán thời) xảy ra khi một tín hiệu được
truyền từ anten phát đến anten thu qua hai hay nhiều đường có các độ dài khác nhau.
Một mặt tín hiệu này được truyền trực tiếp, mặt khác nó được truyền từ các đường
phản xạ khác nhau có độ dài khác nhau với các thời gian đến máy thu khác nhau. Vì
vậy tín hiệu tại anten thu chịu ảnh hưởng của tán thời này sẽ bị méo dạng. Khi thiết
kế và tối ưu hóa các hệ thống vơ tuyến số để truyền số liệu tốc độ cao ta cần xét các
phản xạ này. Tán thời có thể được đặc trưng bởi trễ trội, trễ trội trung bình hay trễ
trội căn quân phương.

1.4.1. Trễ trội căn quân phương
Thông số thời gian quan trọng của tán thời là trải trễ căn quân phương RDS
(Root Mean Square Delay Spread): căn bậc hai mômen trung tâm của hồ sơ trễ công
suất PDF (power delay profile). RDS đặc trưng cho trải đa đường của kênh, vì thế
được sử dụng để đánh giá ảnh hưởng của can nhiễu giữa các ký hiệu (ISI).
__ 2

___
2

    

(1.5)

 P 

 P 
k

với

k

k

k

(1.6)

k

____
2



 P 

 P 

2
k

k

k

k

k

(1.7)

Trong đó P(k) là cơng suất trung bình đa đường tại thời điểm k

1.4.2. Trễ trội cực đại
Trễ trội cực đại (XdB) của hồ sơ trễ công suất được định nghĩa là trễ thời
gian mà ở đó năng lượng đa đường giảm XdB so với năng lượng cực đại.

Luận văn cao học


17

1.4.3. Thời gian kết hợp (cohenrent time)
Thời gian kết hợp là thời gian mà ở đó kênh tương quan rất mạnh với biên độ
của tín hiệu thu, được ký hiệu là Tc. Thời gian kết hợp xác định đặc tính "dừng" của
kênh. Các ký hiệu khác nhau truyền qua kênh trong khoảng thời gian kết hợp chịu
ảnh hưởng fading như nhau. Vì thế nhận được một kênh fading khá chậm. Các ký
hiệu khác nhau truyền qua kênh xét ngoài thời gian kết hợp sẽ bị ảnh hưởng fading
khác nhau. Khi này kênh fading khá nhanh. Như vậy dưới tác động của fading
nhanh, một số phần của ký hiệu tin sẽ chịu tác động fading lớn hơn các phần khác.

Luận văn sẽ nghiên cứu thuộc tính này để phát triển giải thuật điều chế thích nghi
của mình. Bằng cách thiết lập giá trị cho một thông số nhất định, sẽ nhận đựơc kênh
fading chậm thay vì kênh fading nhanh do vậy sẽ đạt được hiệu năng tốt hơn.

1.5.Quan hệ giữa các thơng số trong các miền khác nhau
Các đặc tính của kênh và các thông số của kênh trong các miền khác nhau
khơng tồn tại độc lập mà có liên quan mật thiết với nhau. Một số thông số trong
miền này ảnh hưởng lên các đặc tính của miền khác. Sau đây ta sẽ xét một số mối
quan hệ điển hình.

1.5.1. Băng thông kết hợp (cohenrence bandwidth) và trải trễ căn quân
phương
Hồ sơ trễ công suất và đáp ứng tần số biên của kênh vô tuyến di động quan
hệ với nhau thơng qua biến đổi Fourrier. Vì thế, có thể biểu diễn kênh trong miền
tần số bằng cách sử dụng các đặc tính đáp ứng tần số của nó. Tương tự như các
thông số trải trễ trong miền thời gian, ta có thể sử dụng băng thơng kết hợp để đặc
trưng cho kênh trong miền tần số. Tuy trải trễ căn quân phương tỷ lệ nghịch với
băng thông kết hợp và ngược lại, song quan hệ chính xác của chúng là một hàm phụ
thuộc vào cấu trúc đa đường. Nếu ký hiệu băng thông kết hợp là B C và trải trễ căn
quân phương là , thì khi hàm tương quan đường bao lớn hơn 90%, băng thơng kết
hợp có quan hệ sau đây với trải trễ căn quân phương [21]:

Luận văn cao học


18

BC 

1

50 

(1.8)

Công thức (1.8) cho thấy hai thông số trên liên quan chặt chẽ với nhau, nên chỉ cần
xét một thơng số trong q trình thiết kế hệ thống.

1.5.2. Thời gian kết hợp và trải Doppler
Thời gian kết hợp chịu ảnh hưởng trực tiếp của dịch Doppler, là thông số
kênh trong miền thời gian và có tính đối ngẫu với trải Doppler. Trải Doppler và thời
gian kết hợp là hai thông số tỷ lệ nghịch với nhau.
TC 

1
BD

(1.9)

Khi thiết kế hệ thống chỉ cần xét một trong hai thông số nói trên là đủ.

1.6. Các loại fading phạm vi hẹp (small scale fading)
Tuỳ vào quan hệ giữa các thông số tín hiệu (độ rộng băng tần, chu kỳ ký
hiệu,…) và các thông số kênh (trải trễ căn quân phương, trải Doppler, …), mà xác
định loại fading phạm vi hẹp dựa trên hai đặc tính: Trải trễ đa đường và fading chọn
lọc tần số. Trải trễ đa đường là một thơng số trong miền thời gian, trong khi đó việc
kênh là fading phẳng hay chọn lọc tần số lại xét trong miền tần số. Vì thế thơng số
miền thời gian, trải trễ đa đường, ảnh hưởng lên đặc tính kênh trong miền tần số.
Trải Doppler dẫn đến tán tần và fading chọn lọc thời gian, vì thế dựa vào trải
Doppler để phân loại fading phạm vi hẹp thành fading nhanh và fading chậm. Trải
Doppler là một thông số trong miền tần số trong khi đó hiện tượng kênh thay đổi

nhanh hay chậm lại thuộc miền thời gian. Vậy trong trường hợp này, trải Doppler,
thông số trong miền tần số, ảnh hưởng lên đặc tính kênh trong miền thời gian. Biết
được các quan hệ này sẽ trợ giúp trong quá trình thiết kế hệ thống.
Bảng 1.1: Liệt kê các loại fading phạm vi hẹp.

Luận văn cao học


19

Bảng 1.1. Các loại fading phạm vi hẹp
Cơ sở phân loại
Trải trễ đa đường
Trải Doppler

Loại Fading
Fading phẳng
Fading chọn lọc tần số
Fading nhanh
Fading chậm

Điều kiện
BS<BS>BC ; T<10
T>TC ; BST<<TC ; BS>>BD

BS: độ rộng băng tần tín hiệu, BC: cho băng thông kết hợp, BD : trải Doppler,
T : chu kỳ ký hiệu và  : trải trễ căn quân phương.

Nếu độ rộng băng thông kết hợp kênh lớn hơn rất nhiều so với độ rộng băng
tần tín hiệu phát, tín hiệu thu sẽ bị fading phẳng. Khi đó chu kỳ ký hiệu lớn hơn
nhiều so với trải trễ đa đường của kênh. Ngược lại, nếu độ rộng băng thông kết hợp
kênh nhỏ hơn độ rộng băng tần tín hiệu phát, tín hiệu thu sẽ bị fading chọn lọc tần
số, vì vậy chu kỳ tín hiệu nhỏ hơn trải trễ đa đường kênh. Kết quả, tín hiệu thu bị
méo dạng gây ra nhiễu giao thoa giữa các ký hiệu (ISI). Ngồi ra, việc lập mơ hình
các kênh fading chọn lọc tần số phức tạp hơn nhiều so với lập mô hình kênh fading
phẳng, vì để lập mơ hình cho kênh fading chọn lọc tần số phải sử dụng bộ lọc tuyến
tính. Vì thế ta cần cố gắng chuyển vào kênh fading phẳng cho tín hiệu truyền dẫn.
Tuy nhiên do khơng thể thay đổi trải trễ đa đường, nên chỉ có thể thiết kế chu kỳ ký
hiệu và độ rộng băng tần tín hiệu để đạt được kênh fading phẳng. Vì thế nếu cho
trước trải trễ, để cải thiện hiệu năng truyền dẫn, cần chọn giá trị chu kỳ ký hiệu
trong giải thuật điều chế thích ứng để đạt được kênh fading phẳng thay vì kênh
fading chọn lọc.
Dựa trên trải Doppler để phân loại kênh thành kênh fading nhanh và kênh
fading chậm. Nếu đáp ứng xung của kênh trong miền thời gian thay đổi nhanh trong
chu kỳ ký hiệu, nghĩa là nếu thời gian kết hợp kênh nhỏ hơn chu kỳ ký hiệu của tín
hiệu phát, kênh sẽ gây ra fading nhanh đối với tín hiệu thu. Điều này sẽ dẫn đến méo
dạng tín hiệu. Nếu đáp ứng xung của kênh thay đổi với tốc độ chậm hơn nhiều so
với kí hiệu băng gốc phát, kênh sẽ gây ra fading chậm đối với tín hiệu thu. Trong

Luận văn cao học


20

trường hợp này kênh là dừng đối với một số chu kỳ ký hiệu. Tất nhiên ta muốn có
fading chậm vì nó hỗ trợ chất lượng truyền dẫn ổn định hơn. Ta không thể xác định
được dịnh Doppler khi thiết kế hệ thống. Vì thế, khi cho trước trải Doppler, ta cần
chọn độ rộng băng tần tín hiệu (băng thơng sóng mang con) trong giải thuật điều chế

thích nghi để nhận được kênh fading chậm thay vì kênh fading nhanh. Như vậy sẽ
đạt được chất lượng truyền dẫn tốt hơn.

1.7. Phân bố Rayleigh và phân bố Rice [12]
Khi nghiên cứu các kênh vơ tuyến di động, có hai phân bố được sử dụng phổ
biến là phân bố Rayleigh và phân bố Rice. Thường các phân bố Rayleigh và Rice
được sử dụng để mơ tả tính chất thống kê khơng thay đổi theo thời gian của tín hiệu
fading phẳng.

1.7.1. Phân bố fading Rayleigh
Một kênh fading Rayleigh có thể được mơ tả như một phân bố mà trong đó
các thành phần đa đường bao gồm các tổ hợp tuyến tính của một số đường khơng
thể phân biệt được và có các biên độ thay đổi. Một cách gần đúng, có thể coi phân
bố fading Rayleigh là phân bố đường bao của tổng hai tín hiệu phân bố Gauss vng
góc. Các đường truyền sẽ được cộng lại như các vectơ ngẫu nhiên có giá trị trung
bình bằng khơng và pha được phân bố đều trong khoảng từ 0 đến 2П.
Hàm mật độ xác suất (PDF- Probability Density Function) của phân bố
fading Rayleigh được biểu diễn như sau:
 r r2
 e 2 , 0  r  
pr     2
0,
r0

2

(1.10)

Trong đó r là điện áp đường bao tín hiệu thu,  là giá trị căn quân phương
của tín hiệu thu của từng thành phần Gauss, 2 là cơng suất trung bình theo thời gian

của tín hiệu thu của từng thành phần Gauss.

Luận văn cao học


21

Giá trị trung bình, rtb, của phân bố Rayleigh:


rtb  Er    rpr dr  
0


 1,253
2

(1.11)

Phương sai của phân bố Rayleigh,  2r (thể hiện thành phần công suất xoay
chiều trong đường bao) được xác định như sau:


 

 2r  E r 2  Er    r 2 pr dr 
0

2



  2  2    0,4292 2
2
2


(1.12)

Hình 1.2 Phân bố mật độ xác suất Rayleigh theo độ lớn tín hiệu,
trường hợp σ2=1
Trong phần trên có nói đến phân bố Gauss của các thành phần tín hiệu thu.
Hàm mật độ xác suất đa biến của phân bố Gauss được biểu diễn:
p x x  

1

2

N

2

Cx

1

2

 1


T
exp   x  m x  C x1 x  m x 
 2


(1.13)

Trong đó: x là vector ngẫu nhiên N chiều có phân bố Gauss, mx là vector giá trị
trung bình của vector x, Cx là ma trận hiệp phương sai.

Luận văn cao học


22

Hàm phân bố Gauss một biến giá trị thực sẽ có dạng:
p x x  

 x  m x 2 

exp  
2

2

2


1

(1.14)

Hình 1.3 là đồ thị hàm phân bố Gauss cho vector hai chiều (Hàm phân bố xác suất
Gauss 2 biến)

Hình 1.3 Phân bố xác suất Gauss 2 biến

1.7.2 Phân bố fading Rice
Khi tín hiệu thu có thành phần ổn định (không bị fading) vượt trội, đường
truyền trực tiếp (LOS), phân bố đường bao fading phạm vi hẹp có dạng Rice [5].
Trong phân bố Rice, các thành phần đa đường ngẫu nhiên đến máy thu theo các góc
khác nhau và xếp chồng lên tín hiệu vượt trội này.
Phân bố Rice được biểu diễn như sau:

Luận văn cao học


23

2
2
 r  r  A2   Ar 
 e 2 I 0  2 , A  0, r  0
pr     2
 

r0
0,

(1.15)

Trong đó: A là biên độ đỉnh của tín hiệu trội và I0(.) là hàm Bessel cải tiến loại một
bậc không được xác định như sau: I 0 y  



1
e y cost dt

2  

Phân bố Rice thường được mô tả bằng thừa số K như sau:

(1.16)
Khi K tiến đến 0, kênh suy thoái trở thành kênh Rayleigh, khi K tiến đến vơ hạn
kênh chỉ có đường trực tiếp[19].

Hình 1.4 Phân bố mật độ xác suất Rice ,σ2=1

1.8. Các mơ hình kênh trong miền thời gian và miền tần
số

Luận văn cao học


24

1.8.1. Mơ hình kênh trong miền thời gian
Xây dựng mơ hình kênh là điều khơng thể thiếu được khi nghiên cứu thông
tin vô tuyến. Kênh vô tuyến fading đa đường có thể được đặc trưng theo tốn học

bằng bộ lọc tuyến tính thay đổi theo thời gian. Trong miền thời gian, có thể rút ra tín
hiệu đầu ra kênh bằng tích chập tín hiệu đầu vào kênh với hàm đáp ứng xung thay
đổi theo thời gian h(,t).

h , t    i t e ji t    i t ,

(1.17)

i

Trong đó i (t), i(t), i(t) biểu thị cho biên độ, pha và trễ trội đối với xung thu
thứ nhất (đường truyền i);  biểu thị cho trễ trội, sự phụ thuộc t cho thấy thay đổi
theo thời gian của chính cấu trúc xung kim và (.) biểu thị cho hàm Delta Dirac.
Thơng thường thì trễ của tia đầu tiên (đường truyền ngắn nhất) được định nghĩa
0=0, vì thế i>0 được gọi là trễ trội và đáp ứng xung mang tính nhân quả.
Trong mơi trường thực tế, {i (t)}, {i(t)}, {i(t)} thay đổi theo thời gian.
Trong phạm vi hẹp (vào khoảng vài bước sóng , {i (t)}, {i(t)} có thể coi là ít
thay đổi. Tuy nhiên các pha {i(t)} thay đổi ngẫu nhiên trong khoảng [- ; ].
Tất cả các thông số kênh được đưa ra ở đây đều được định nghĩa từ hồ sơ trễ
công suất (PDP), PDP là một hàm được rút ra từ đáp ứng xung . PDP được xác định
như sau:
p    i2    i ,

(1.18)

i

Cơng suất thu (chuẩn hóa), là tổng công suất của các tia:
p 0    i2

(1.19)

l

Thừa số K là tỷ số của công suất đường truyền vượt trội và công suất của các tia tán
xạ, được xác định như sau:

Luận văn cao học


25

K

 i ,max
p0   i ,max

với i,max  maxi 
i

(1.20)

Lưu ý rằng khi có tia đi thẳng, tia vượt trội là tia đầu tiên và là tia đi thẳng, tương
ứng với i=0, i,max= 0 tại 0=0. Vì pha của các tia khơng cịn nữa, các thơng số kênh
phải hầu như không đổi xét trong diện hẹp, với điều kiện là các đường truyền hoàn
toàn tách biệt nhau.
Rõ ràng rằng biên độ, pha và trễ trội của tất cả các xung thu tạo nên mơ hình kênh
trong miền thời gian.
Quy luật phân bố đối với biên độ, pha và mô hình hồ sơ trễ cơng suất cho kênh trong
nhà là:

 Các pha của các đường truyền độc lập tương đối so với nhau (khơng tương
quan) và có phân bố đều trong khoảng [-, ]
 Nếu coi tất cả các đường truyền đều được tạo ra từ cùng một quá trình thống
kê và quá trình tạo đường truyền này là quá trình dừng nghĩa rộng so với biến t, thì
biên độ của các dường truyền tán xạ sẽ tuân theo phân bố Rayleigh (được xác định
theo phương trình 1.10) và PDF biên độ của tất cả các đường truyền (gồm cả LOS)
sẽ tuân theo phân bố Rice (xác định theo phương trình 1.15)
 Hình 1.6 cho thấy mơ hình của hồ sơ trễ cơng suất trung bình cho một kênh
vơ tuyến đa đường. Đường đầu tiên là LOS có cơng suất lớn nhất. Sau đó là các
đường có mức cơng suất khơng đổi cho đến trễ trội mà sau đó các đường có cơng
suất giảm tuyến tính theo dB. Có thể biểu diễn PDP này theo dB như sau:

(1.22)

Luận văn cao học