Bài Giảng Kênh Truyền Vô Tuyến ( Wireless Channel )

KÊNH TRUYỀN VÔ TUYẾN (Wireless Channel) Facuty of Electronics & Telecommunications, HCMUNS Sưu tầm bởi: www.daihoc.com.vn Nội dung trình bày • Định nghĩa kênh truyền • Các tác động kênh truyền vơ tuyến • Kênh truyền large scale fading • Kênh truyền small scale fading • Mơ hình hóa kênh truyền Facuty of Electronics & Telecommunications Sưu tầm bởi: www.daihoc.com.vn Kênh truyền Là môi trường đầu phát đầu thu • Hữu tuyến: Cáp, cáp đồng trục, cáp quang • Vơ tuyến: Dùng sóng điện từ + Kênh truyền vơ tuyến biến đổi từ đơn giản đến phức tạp + Kênh truyền có ảnh hưởng lớn đến hiệu truyền tín hiệu Kênh truyền vô tuyến Facuty of Electronics & Telecommunications Sưu tầm bởi: www.daihoc.com.vn Các tác động kênh truyền vô tuyến Facuty of Electronics & Telecommunications Sưu tầm bởi: www.daihoc.com.vn Phân loại kênh truyền Dựa vào tác động môi trường chia làm loại: + Large scale fading + Small scale fading Facuty of Electronics & Telecommunications Sưu tầm bởi: www.daihoc.com.vn Large-scale fading Mơ hình free-space • Free-space điều kiện lý tưởng • Free-space mơi trường có + Đường truyền thẳng + Khơng có vật chắn + Đầu phát cao so với mặt đất để khơng có tia phản xạ + Mơi trường gần đồng Ví dụ: truyền thông vệ tinh,truyền thông vô tuyến sử dụng thành phần LOS Facuty of Electronics & Telecommunications Sưu tầm bởi: www.daihoc.com.vn Large-scale fading Mơ hình free-space • Suy giảm truyền thành phần LOS theo khoảng cách theo phương trình Friis: PG G λ Pr (d ) = t t r (4π ) d L Pr lượng nhận, Pt lượng phát, Gr Gt độ lợi antenna thu phát, λ bước sóng sóng truyền, d khoảng cách từ đầu phát đến đầu thu, L hệ số suy giảm hệ thống Facuty of Electronics & Telecommunications Sưu tầm bởi: www.daihoc.com.vn Large-scale fading Mô hình free-space • Hệ số suy giảm truyền (PL: Path Loss) d>>λ : ⎡ Gt Gr λ ⎤ ⎡ λ2 ⎤ Pt PL ( dB ) = 10 log = −10 log ⎢ = −10 log ⎢ 2⎥ 2⎥ (4 ) (4 ) Pr d d ⎦ G =G =1 π π ⎣ ⎣ ⎦ t r • Với khoảng cách d nhỏ, phương trình Friis đổi lại thành: ⎛ d0 ⎞ Pr (d ) = Pr (d ) ⎜ ⎟ ⎝d ⎠ Với d0 khoảng cách qui chiếu chọn tùy môi trường (1m với môi trường nhà, 100m 1km với mơi trường ngồi trời) Facuty of Electronics & Telecommunications Sưu tầm bởi: www.daihoc.com.vn Large-scale fading Mơ hình free-space • Trong truyền thơng, lượng thường biểu diện dạng dB dBm suy giảm thường theo hàm mũ Phương trình diễn tả lại sau: ⎡ Pr ( d ) ⎤ ⎛ d0 ⎞ + 20 log ⎜ ⎟ Pr (d )dBm = 10 log ⎢ ⎥ ⎣ 0.001W ⎦ ⎝d ⎠ • Trong Pr (d ) đo Watt Facuty of Electronics & Telecommunications Sưu tầm bởi: www.daihoc.com.vn Large-scale fading Ví dụ với mơ hình free-space Facuty of Electronics & Telecommunications Sưu tầm bởi: www.daihoc.com.vn 10 Facuty of Electronics & Telecommunications Sưu tầm bởi: www.daihoc.com.vn 11 Mơ hình suy giảm log-normal • Trong thực tế, suy giảm lượng theo khoảng cách thường theo hàm mũ bậc n ⎛d ⎞ PL(d ) ⎜ ⎟ ⎝ d0 ⎠ ⎛d ⎞ PL(d )dB = PL(d ) + 10n log ⎜ ⎟ ⎝ d0 ⎠ n hay Hệ số n thống kê sau: Môi trường Hệ số suy giảm, n Free-space 2.7 Ỉ 3.5 Đơ thị Đơ thị với nhiều nhà cao tầng 3Ỉ5 1.6 Ỉ 1.8 Trong nhà (LOS) 4Ỉ6 Trong nhà có vật cản Facuty of Electronics & Telecommunications Sưu tầm bởi: www.daihoc.com.vn 12 Kênh truyền small-scale fading • • • • Truyền thông vô tuyến sử dụng tần số sóng mang cao Tín hiệu nhận đầu thu tín hiệu phát theo nhiều đường khác Phía đầu thu ln di động làm thay đổi kênh truyền (khoảng 0.3m mạng 900MHz) Khi MS BS vật chắn sóng dẫn sóng MS BS chuyển động, tượng Doppler xảy làm cho phổ tần số tín hiệu nhận bị dịch chuyển Facuty of Electronics & Telecommunications Sưu tầm bởi: www.daihoc.com.vn 13 Coherence bandwidth • • Coherence bandwidth khoảng tần số mà kênh truyền gây tác động gần giống Nếu băng thơng tín hiệu nhỏ coherence bandwidth ta gọi kênh truyền flat fading (nonselective fading), ngược lại ta có kênh truyền frequency selective fading Facuty of Electronics & Telecommunications Sưu tầm bởi: www.daihoc.com.vn 14 Coherent time Ta định nghĩa coherent time thời gian mà kênh truyền thay đổi không đáng kể Nếu coherent time nhỏ chu kỳ tín hiệu dải gốc ta gọi kênh truyền fast fading, ngược lại ta gọi kênh truyền slow fading Flat fading Frequency selective fading Facuty of Electronics & Telecommunications Sưu tầm bởi: www.daihoc.com.vn 15 Flat fading - Slow fading Facuty of Electronics & Telecommunications Sưu tầm bởi: www.daihoc.com.vn 16 Flat fading – Fast fading Facuty of Electronics & Telecommunications Sưu tầm bởi: www.daihoc.com.vn 17 Frequency selective fading – slow fading Facuty of Electronics & Telecommunications Sưu tầm bởi: www.daihoc.com.vn 18 Frequency selective fading – slow fading Facuty of Electronics & Telecommunications Sưu tầm bởi: www.daihoc.com.vn 19 Frequency selective fading – fast fading Facuty of Electronics & Telecommunications Sưu tầm bởi: www.daihoc.com.vn 20