Đề tài Truyền lan sóng trong không gian tự do

Truyền lan sóng không gian tự doPhương Hùng – Hồng Nhân LỜI MỞ ĐẦU Trong năm vừa qua hệ thống thông tin vô tuyến sử dụng rộng rãi phạm vi toàn giới đặc biệt ngành viễn thông truyền liệu Bên cạnh sống ngày nâng cao nhu cầu người trao đổi thông tin ngày nhanh phải đạt hiệu cao Để đáp ứng nhu cầu đó,đòi hỏi mạnh lưới viễn thông phải có tốc độ cao, dung lượng lớn Bên cạnh tuyến truyền dẫn vô tuyến tuyến làm phương pháp truyền dẫn tín hiệu, đem lại phương thức truyền dẫn, thiết kế phù hợp với thông số công thức xác Mở rộng dung lượng công nghệ truyền dẫn siêu lớn, suy hao truyền dẫn nhỏ,bảo mật tốt dễ bị ảnh hưởng trình truyền lan song môi trường Chính em chọn đề tài:”quá trình truyền lan sóng không gian tự “ Tuy nhiên trình làm đồ án không tránh khỏi thiếu xót, mong nhận đóng góp ý thầy cô bạn Và em xin chân thành cảm ơn hướng dẫn tận tình thầy giáo môn Nguyễn Vũ Anh Quang GVHD: Nguyễn Vũ Anh Quang Trang Truyền lan sóng không gian tự doPhương Hùng – Hồng Nhân MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH VẼ: CHƯƠNG QUÁ TRÌNH TRUYỀN SÓNG TRONG KHÔNG GIAN TỰ DO 1.1 Cơ sở lí thuyết truyền lan sóng: 1.1.1 Kênh truyền sóng môi trường không gian: 1.1.2 Khái niệm sóng điện từ: 1.1.3 Các phương pháp truyền lan sóng môi trường thực: .5 1.1.3.1 Truyền lan sóng bề mặt: .5 1.1.3.2 Truyền lan sóng không gian: 1.1.3.3 Truyền lan sóng trời: 1.1.3.4 Truyền lan sóng tự do: 1.1.4 Công thức truyền lan sóng không gian tự do: 1.1.4.1 Mật độ thông lượng công suất, cường độ điện trường: 1.1.5 Các tường xảy truyền lan sóng: 11 1.1.5.1 Phản xạ: .11 1.1.5.2 Khúc xạ: .11 1.1.5.3 Nhiễu xạ: 11 1.1.5.4 Fading: .12 1.2 Các tượng ảnh hưởng đến chất lượng truyền lan sóng không gian tự do: 12 1.2.1 Hiện tượng đa đường (Multipath) : 13 1.2.2 Hiệu ứng Doppler: 14 1.2.3 Suy hao đường truyền: 15 1.2.4 Hiệu ứng bóng râm (Shadowing): 15 CHƯƠNG GIẢI BĂNG TẦN 17 2.1 Định nghĩa băng tần: 17 2.2 Phân loại ứng dụng băng tần: 17 2.3 Khảo sát số loại băng tần: .18 2.3.1 Băng tần 700 MHz: 18 2.3.2 Băng tần 900 MHz: 18 2.3.4 Băng tần 1800 MHz: 18 GVHD: Nguyễn Vũ Anh Quang Trang Truyền lan sóng không gian tự doPhương Hùng – Hồng Nhân 2.3.5 Băng tần 2100 MHz: 19 Chương III MIỀN FRESNEL 19 3.1 Công thức huyghen: .20 3.2 Miền fresnel: 22 CHƯƠNG TỔN HAO TRONG TRUYỀN SÓNG .27 VÀ BIỆN PHÁP PHÒNG CHỐNG 27 4.1 Truyền lan sóng phẳng môi trường vô tuyến Fadinh di động: 27 4.1.1 Ảnh hưởng phạm vi rộng 28 4.2.2 Ảnh hưởng phạm vi hẹp 29 4.2 Kênh tần số miền không gian: .30 4.2 Kênh truyền sóng miền tần số: 31 4.3 Kênh truyền sóng miền không gian: 32 4.4 Các loại phađinh hẹp: .33 CHƯƠNG KHẢO SÁT TỔN HAO KHI TRUYỀN SÓNG TRONG KHÔNG GIAN TỰ DO BẰNG MATLAB 34 TÀI LIỆU THAM KHẢO .42 GVHD: Nguyễn Vũ Anh Quang Trang Truyền lan sóng không gian tự doPhương Hùng – Hồng Nhân DANH MỤC HÌNH VẼ: Hình 1.1: Quá trình truyền lan sóng bề mặt Hình 1.2: Truyền lan sóng không gian Hình 1.3 truyền lan sóng trời Hình 1.4 Sự truyền lan sóng tự Hình 1.5 Các phương thức truyền sóng vô tuyến điện Hình 1.6: Bức xạ nguồn xạ vô hướng không gian tự Hình1.7: Nguồn xạ có hướng 10 Hình 2.1 Hiện tượng truyền sóng đa đường 14 Hình 2.3: Mật độ phổ tín hiệu thu 15 Hình 3.1 xác định trường theo nguyên lí huyghen .20 Hình 3.2 Biểu diễn nguyên lý Huyghen không gian tự 22 Hình 3.3: Miền fresnel 23 Hình 3.4: Nguyên lý cấu tạo miền Fresnel mặt sóng cầu .24 Hình 3.5: Xác định bán kính miền Fresnel 24 Hình 3.6: Vùng tham gia vào trình truyền lan sóng 25 Hình 4.1 Truyền sóng vô tuyến 27 Hình 4.2 Góc tới αi sóng tới i minh họa hiệu ứng Doppler 28 Hình 4.3 Suy hao đường truyền che tối 29 Hình 4.4 Các ảnh hưởng phạm vi hẹp kênh vô tuyến 30 Hình 5.1: Giao diện thông số tuyến 34 Hình 5.2: Các thông số trình truyền sóng 38 Hình 5.3: Công suất thu tăng công suất phát tăng 39 Hình 5.4: Sự thay đổi công suất thu tăng tần số phát 40 GVHD: Nguyễn Vũ Anh Quang Trang Truyền lan sóng không gian tự doPhương Hùng – Hồng Nhân CHƯƠNG QUÁ TRÌNH TRUYỀN SÓNG TRONG KHÔNG GIAN TỰ DO 1.1 Cơ sở lí thuyết truyền lan sóng: 1.1.1 Kênh truyền sóng môi trường không gian: Chất lượng hệ thống thông tin phụ thuộc nhiều vào kênh truyền, nơi mà tín hiệu truyền từ máy phát đến máy thu Không giống kênh truyền hữu tuyến ổn định dự đoán được, kênh truyền vô tuyến hoàn toàn ngẫu nhiên không dễ dàng việc phân tích Tín hiệu phát đi, qua kênh truyền vô tuyến, bị cản trở nhà, núi non, cối …, bị phản xạ, tán xạ, nhiễu xạ 1.1.2 Khái niệm sóng điện từ: Sóng điện từ (hay xạ điện từ) kết hợp (nhân vector) dao động điện trường từ trường vuông góc với nhau, lan truyền không gian sóng Sóng điện từ bị lượng tử hoá thành "đợt sóng" có tính chất hạt chuyển động gọi photon Khi lan truyền, sóng điện từ mang theo lượng, động lượng thông tin Sóng điện từ với bước sóng nằm khoảng 400 nm 700 nm quan sát mắt người gọi ánh sáng 1.1.3 Các phương pháp truyền lan sóng môi trường thực: 1.1.3.1 Truyền lan sóng bề mặt: Sóng bề mặt truyền lan tiếp xúc trực tiếp với bề mặt trái đất Bề mặt đất môi trường bán dẫn điện, sóng điện từ xạ từ anten đặt thẳng đứng mặt đất, đường sức điện trường khép kín nhờ dòng dẫn bề mặt đất hình 1.1 Nếu gặp vật chắn đường truyền lan, sóng nhiễu xạ qua vật chắn truyền lan phía sau vật chắn GVHD: Nguyễn Vũ Anh Quang Trang Truyền lan sóng không gian tự doPhương Hùng – Hồng Nhân Hình 1.1: Quá trình truyền lan sóng bề mặt Như truyền lan sóng bề mặt dùng để truyền tất băng sóng Tuy nhiên, sóng bề mặt bị suy giảm nhiều hấp thụ trái đất Sự suy giảm phụ thuộc vào tần số, tần số tăng suy giảm lớn Hơn khả nhiễu xạ qua vất chắn đường truyền phụ thuộc vào độ cao tương đối vật chắn so với bước sóng Với loại đất có độ dẫn điện lớn mặt biển, đất ẩm sóng bị suy hao đất, làm cho cường độ trường điểm thu tăng lên Các sóng vô tuyến điện có bước sóng lớn khả nhiễu xạ mạnh bị mặt đất hấp thụ nhỏ Bởi sóng bề mặt sử dụng để truyền lan băng sóng dài sóng trung hệ thống phát điều biên, hay sử dụng cho thông tin biển 1.1.3.2 Truyền lan sóng không gian: Lớp khí bao quanh đất có độ cao từ đến 11km (với tầng đối lưu tiêu chuẩn), gọi tầng đối lưu Các tượng thời tiết sương mù mưa, bão, tuyết xẩy tầng đối lưu ảnh hưởng lớn đến trình truyền lan sóng vô tuyến điện Nếu hai anten thu phát đặt cao (nhiều lần so với bước sóng công tác) mặt đất sóng truyền trực tiếp từ anten phát đến anten thu, phản xạ từ mặt đất, lợi dụng không đồng vùng tầng đối lưu để tán xạ sóng vô tuyến dùng cho thông tin gọi thông tin tán xạ tầng đối lưu Các phương thức thông tin gọi truyền lan sóng không gian hay sóng tầng đối lưu Phương thức truyền lan sóng không gian thường sử dụng cho thông tin băng sóng cực ngắn (VHF, UHF, SHF), truyền hình, hệ thống vi ba hệ thống chuyển tiếp mặt đất, hệ thống thông tin di động, thông tin vệ tinh GVHD: Nguyễn Vũ Anh Quang Trang Truyền lan sóng không gian tự doPhương Hùng – Hồng Nhân Hình 1.2: Truyền lan sóng không gian GVHD: Nguyễn Vũ Anh Quang Trang Truyền lan sóng không gian tự doPhương Hùng – Hồng Nhân 1.1.3.3 Truyền lan sóng trời: Lớp khí độ cao khoảng 60 km đến 600 km bị ion hoá mạnh chủ yếu lượng xạ mặt trời, tạo thành lớp khí bao gồm chủ yếu điện tử tự ion Lớp khí gọi tầng điện ly Tính chất đặc biệt tầng điện ly điều kiện định phản xạ sóng vô tuyến điện Lợi dụng phản xạ để sử dụng cho thông tin vô tuyến cách phản xạ nhiều lần từ tầng điện ly, hình 1.3a Phương thức gọi phương thức truyền lan sóng trời hay tầng điện ly aKhuếch tán từ tầng điện ly b- Nhiễu xạ từ tầng điện ly Hình 1.3 truyền lan sóng trời 1.1.3.4 Truyền lan sóng tự do: Trong môi trường đồng nhất, đẳng hướng không hấp thụ ví dụ môi trường chân không, sóng vô tuyến điện truyền lan từ điểm phát đến điểm thu theo đường thẳng, hình 1.4, không ảnh hưởng đến trình truyền sóng Trong thực tế môi trường lý tưởng tồn khoảng không vũ trụ Với lớp khí đất điều kiện định, tính toán coi môi trường không gian tự Hình 1.4 Sự truyền lan sóng tự Hình 1.5 cho ta thấy GVHD: Nguyễn Vũ Anh Quang Trang Truyền lan sóng không gian tự doPhương Hùng – Hồng Nhân phương pháp truyền lan sóng môi trường thực khí đất Hình 1.5 Các phương thức truyền sóng vô tuyến điện 1.1.4 Công thức truyền lan sóng không gian tự do: 1.1.4.1 Mật độ thông lượng công suất, cường độ điện trường: Giả thiết có nguồn xạ vô hướng (đẳng hướng) có công suất phát PT(W) đặt điểm A môi trường không gian tự môi trường đồng đẳng hướng không hấp thụ, có hệ số điện môi tương đối ε' = Xét trường điểm M cách A khoảng r (m) Hình 1.6: Bức xạ nguồn xạ vô hướng không gian tự Vì nguồn xạ vô hướng, môi trường đồng đẳng hướng nên lượng sóng điện từ nguồn xạ tỏa không gian thành hình cầu Như mật độ công suất (mật độ thông lượng lượng) điểm M cách nguồn khoảng r xác định công thức sau: Si = PT (W / m ) 4πr có: S i = Eh H h (W / m ) GVHD: Nguyễn Vũ Anh Quang Trang (1.1) Theo lý thuyết trường điện từ ta Truyền lan sóng không gian tự doPhương Hùng – Hồng Nhân (1.2) Hh = Eh ( A / m) 120π (1.3) Trong đó: Eh (V/m), Hh (A/m) giá trị hiệu dụng cường độ điện trường từ trường ; 120π trở kháng sóng không gian tự (Ω) Thay công thức (1.3) vào (1.2) được: E h2 Si = (W / m ) 120π (1.4) So sánh công thức (1.1) (1.4) ta có: Eh = 30 PT (V / m) r2 (1.5) Nhận xét: cường độ điện trường sóng vô tuyến điện truyền lan môi trường đồng đẳng hướng không hấp thụ tỷ lệ thuận với hai công suất xạ, tỷ lệ nghịch với khoảng cách Khoảng cách tăng cường độ trường giảm lượng sóng toả rộng không gian, gọi khuyếch tán tất yếu sóng Để hạn chế khuếch tán người ta sử dụng xạ có lượng tập trung hướng cần thông tin để làm tăng cường độ trường lên Đó anten có hướng, với hệ số hướng tính D hệ số khuếch đại G Nếu nguồn xạ có hướng, lúc lượng sóng vô tuyến điện tập trung hướng điểm M biểu thị hệ số hướng tính hay hệ số khuếch đại hình 1.10 Hình1.7: Nguồn xạ có hướng Trong trường hợp mật độ công suất xác định theo công thức S= PT GT (W / m ) 4πr cường độ điện trường tính theo công thức: GVHD: Nguyễn Vũ Anh Quang Trang 10 (1.6) Truyền lan sóng không gian tự doPhương Hùng – Hồng Nhân sóng Tán xạ thường xẩy sóng vô tuyến gặp phải ký hiệu giao thông, cột đèn Ngoài phản xạ, nhiễu xạ tán xạ, sóng vô tuyến bị suy hao đường truyền Cường độ tín hiệu bị thay đổi theo thời gian chuyển động máy thu máy phát Để phân tích ta đặc trưng ảnh hưởng truyền sóng vô tuyến thành hai loại: suy hao tín hiệu phạm vi rộng méo tín hiệu phạm vi hẹp Suy hao tín hiệu phạm vi rộng gây suy hao đường truyền che tối máy phát máy thu méo tín hiệu phạm vi hẹp xẩy truyền sóng nhiều đường Dưới ta xét hai ảnh hưởng Ngoài ra, hiệu ứng Doppler ảnh hưởng xấu lên đặc tính truyền dẫn kênh vô tuyến di động Do chuyển động máy di động, hiệu ứng Doppler gây dich tần số sóng mang thành phần Nếu ta định nghĩa góc tới αi góc hợp phương tới sóng tới thứ i phương chuyển động máy di động thấy hình 4.2, góc xác định tần số Doppler (dịch Doppler) sóng tới thứ i theo biểu thức sau: fi =f(d)cos= αi Trong trường hợp này, fd tần số Doppler cực đại quan hệ với tốc độ máy di động v, tốc độ ánh sáng c0 tần số sóng mang f0 theo công thức sau: Hình 4.2 Góc tới αi sóng tới i minh họa hiệu ứng Doppler Tần số Doppler cực đại (cực tiểu), fi = fd (fi = -fd) đạt αi=0 (αi=π) fi=0 αi=π/2 αi=3π/2 Do hiệu ứng Doppler phổ tín hiệu phát qua trình truyền dẫn bị mở rộng Hiệu ứng gọi tán tần Giá trị tán tần chủ yếu phụ thuộc vào tần số Doppler cực đại biên độ sóng mang thành phần thu Trong miền thời gian, hiệu ứng Doppler dẫn đến đáp ứng xung kim kênh trở nên thay đổi theo thời gian Có thể kênh vô tuyến di động thỏa mãn nguyên lý xếp chồng hệ thống tuyến tính Do tính chất thay đổi theo thời gian đáp ứng xung kim, nói chung kênh vô tuyến di động thuộc loại hệ thống tuyến tính thay đổi theo thời gian 4.1.1 Ảnh hưởng phạm vi rộng GVHD: Nguyễn Vũ Anh Quang Trang 28 Truyền lan sóng không gian tự doPhương Hùng – Hồng Nhân Hình 4.3 cho thấy ảnh hưởng suy hao tín hiệu phạm vi rộng môi trường truyền sóng di động Từ hình vẽ ta thấy suy hao tín hiệu phạm vi rộng bao gồm suy hao hay tổn thất đường truyền che tối (còn gọi phađinh chậm) Suy hao đường truyền xẩy khoảng cách đến máy phát Che tối thay đổi công suất thu suy hao tín hiệu gây vật cản máy phát máy thu Hình 4.3 Suy hao đường truyền che tối 4.2.2 Ảnh hưởng phạm vi hẹp Như nói truyền sóng đa đường gây phản xạ, nhiễu xạ tán xạ dẫn đến nhiều đường truyền không trực tiếp (không phải LOS) Các đường truyền không trực tiếp đến máy thu lệch theo thời gian không gian, điều gây hiệu ứng phạm vi hẹp thông tin vô tuyến di động như: trải trễ, trải góc trải Doppler Hình 4.4 cho thấy ba ảnh hưởng phạm vi hẹp gây truyền sóng đa đường không trực tiếp kênh vô tuyến di động GVHD: Nguyễn Vũ Anh Quang Trang 29 Truyền lan sóng không gian tự doPhương Hùng – Hồng Nhân Hình 4.4 Các ảnh hưởng phạm vi hẹp kênh vô tuyến Trải trễ số đo trễ truyền sóng tương đối đường truyền sóng không trực tiếp gây vật phản xạ đồi núi tòa nhà Trải góc số đo dịch góc cuả đường truyền không trực tiếp so với đường truyền trực tiếp (xem hình 19) Trải Doppler la số đo tốc độ thay đổi kênh gây chuyển động cuả máy phát (hoặc) máy thu so với vật thể tán xạ môi trường truyền sóng đa đường Ngoài tổng nhiều đường truyền không trực tiếp truyền sóng đa đường dẫn đến thăng giáng biên độ tín hiệu thu gây phađinh méo tín hiệu Trong lập mô hình kênh, ta tập trung lên ảnh hưởng truyền sóng đa đường (các ảnh thưởng phạm vi hẹp) máy phát (hoặc) máy thu sử dụng nhiều anten 4.2 Kênh tần số miền không gian: Các thuộc tính miền không gian bao gồm: tổn hao đường truyền chọn lọc không gian Tổn hao đường truyền thuộc loại phađinh phạm vi rộng chọn lọc không gian thuộc loại phađinh phạm vi hẹp Các mô hình truyền sóng truyền thống đánh giá công suất thu trung bình khoảng cách cho trước so với máy phát, đánh giá gọi đánh giá tổn hao đường truyền Khi khoảng cách thay đổi phạm vi bước sóng, kênh thể đặc tính ngẫu nhiên rõ rệt Điều gọi tính chọn lọc không gian (hay phân tập GVHD: Nguyễn Vũ Anh Quang Trang 30 Truyền lan sóng không gian tự doPhương Hùng – Hồng Nhân không gian) Tổn hao đường truyền: Mô hình tổn hao đường truyền mô tả suy hao tín hiệu anten phát anten thu hàm phụ thuộc vào khoảng cách thông số khác Một số mô hình bao gồm nhiều chi tiết địa hình để đánh giá suy hao tín hiệu, số mô hình xét đến tần số khoảng cách Chiều cao an ten thông số quan trọng Tổn hao đường truyền xác định theo công thức (3.1) Từ lý thuyết kết qủa đo lường ta biết công suất thu trung bình giảm so với khoảng cách theo hàm log cho môi trường trời nhà Ngoài khoảng cách r, tổn hao đường truyền L(r) vị trí định trình ngẫu nhiên có phân bố log chuẩn xung quanh giá trị trung bình (phụ thuộc vào khoảng cách) Nếu xét thay đổi theo vị trí, ta biểu diễn tổn hao đường truyền L(r) khoảng cách r sau: (công thức 3.1) Trong Error: Reference source not found tổn hao đường truyền trung bình phạm vị rộng khoảng cách phát thu r; Xσ biến ngẫu nhiên phân bố Gauss trung bình không (đo dB) với lệch chuẩn σ (cũng đo dB), r0 khoảng cách tham chuẩn máy phát máy thu, n mũ tổn hao đường truyền Khi đối tượng kênh vô tuyến không chuyển động khoảng thời gian cho trước kênh đặc trưng phađinh phẳng độ rộng băng tần cho trước, thuộc tính kênh khác vị trí khác Nói cách khác, phađinh đơn tượng miền thời gian (mang tính chọn lọc thời gian) Từ công thức 3.1 ta thấy tổn hao đường truyền kênh đánh giá thống kê phạm vi rộng với hiệu ứng ngẫu nhiên Hiệu ứng ngẫu nhiên xẩy phađinh phạm vi hẹp miền thời gian giải thích cho tính chọn lọc thời gian (phân tập thời gian) Ảnh hưởng chọn lọc không gian loại bỏ cách sử dụng nhiều anten MIMO (Multiple Input Multiple Output: Nhiều đầu vào nhiều đầu ra) kỹ thuật cho phép lợi dụng tính chất phân tập không gian để cải thiện hiệu dung lượng hệ thống 4.2 Kênh truyền sóng miền tần số: Trong miền tần số, kênh bị ảnh hưởng hai yếu tố: điều chế tần số chọn lọc tần số Điều chế tần số Điều chế tần số gây hiệu ứng Doppler, MS chuyển động tương đối so với BTS dẫn đến thay đổi tần số cách ngẫu nhiên Do chuyển động tương đối BTS MS, GVHD: Nguyễn Vũ Anh Quang Trang 31 Truyền lan sóng không gian tự doPhương Hùng – Hồng Nhân sóng đa đường bị dịch tần số Dịch tần số tần số thu chuyển động tương đối gọi dịch tần số Doppler, tỷ lệ với tốc độ chuyển động, phương chuyển động MS so với phương sóng tới thành phần sóng đa đường Dịch Doppler xác định theo công thức (3.1) Từ công thức ta thấy MS di chuyển phía sóng tới dịch Doppler dương tần số thu tăng, ngược lại MS di chuyển rời xa sóng tới dịch Doppler âm tần số thu giảm Vì tín hiệu đa đường đến MS từ phương khác làm tăng độ rộng băng tần tín hiệu Khi ν (hoặc) αi thay đổi dịch Doppler thay đổi dẫn đến trải Doppler Chọn lọc tần số (phân tập tần số) Trong phần ta phân tích chọn lọc tần số với thông số khác miền tần số: băng thông quán Băng thông quán số đo thống kê dải tần số kênh phađinh coi kênh phađinh "phẳng" (là kênh tất thành phần phổ truyền qua với khuyếch đại pha tuyến tính) Băng thông quán cho ta dải tần thành phần tần số có biên độ tương quan Băng thông quán xác định kiểu phađinh xẩy kênh đóng vai trò sở viêc thích ứng thông số điều chế Băng thông quán tỷ lệ nghịch với trải trễ Phađinh chọn lọc tần số khác với phađinh phẳng Trong kênh phađinh phẳng, tất thành phần tần số truyền qua băng thông kênh chịu ảnh hưởng phađinh Trái lại phađinh chọn lọc tần số (còn gọi phađinh vi sai), số đoạn phổ tín hiệu qua kênh phađinh chọn lọc tần số bị ảnh hưởng nhiều phần khác Nếu băng thông quán nhỏ độ rộng băng tần tín hiệu phát, tín hiệu chịu ảnh hưởng phađinh chọn lọc (phân tập tần số) Phađinh làm méo tín hiệu 4.3 Kênh truyền sóng miền không gian: Một số khác biệt quan trọng kênh hữu tuyến kênh vô tuyến kênh vô tuyến thay đổi theo thời gian, nghĩa chúng chịu ảnh hưởng phađinh chọn lọc thời gian Ta mô hình hóa kênh vô tuyến di động lọc tuyến tính có đáp ứng xung kim thay đổi theo thời gian Mô hình kênh truyền thống sử dụng mô hình đáp ứng xung kim, mô hình miền thời gian Ta liên hệ trình thay đổi tín hiệu vô tuyến phạm vi hẹp trực tiếp với đáp ứng xung kim kênh vô tuyến di động Ảnh hưởng đa đường kênh vô tuyến thường biết đến dạng phân tán thời gian hay trải trễ Phân tán thời gian (gọi tắt tán thời) hay trải trễ xẩy tín hiệu truyền từ anten phát đến anten thu qua hai hay nhiều đường có độ dài khác Một mặt tín hiệu truyền trực tiếp, mặt khác truyền từ đường phản xạ khác có độ dài khác với thời gian đến máy thu khác Tín hiệu anten thu chịu ảnh hưởng tán thời bị méo dạng Trong tiết kế tối ưu hóa hệ thống vô tuyến GVHD: Nguyễn Vũ Anh Quang Trang 32 Truyền lan sóng không gian tự doPhương Hùng – Hồng Nhân số để truyền số liệu tốc độ cao ta cần xét phản xạ 4.4 Các loại phađinh hẹp: Phụ thuộc vào quan hệ thông số tín hiệu (độ rộng băng tần, chu kỳ ký hiệu,…) thông số kênh (trải trễ trung bình quân phương, trải Doppler, …), ta phân loại phađinh phạm vi hẹp dưa hai đặc tính: trải trễ đa đường phađinh chọn lọc tần số Trải trễ đa đường thông số miền thời gian, việc kênh phađinh phẳng hay chọn lọc tần số lại tương ứng với miền tần số Vì thông số miền thời gian, trải trễ đa đường, ảnh hưởng lên đặc tính kênh miền tần số Trải Doppler dẫn đến tán tần phađinh chọn lọc thời gian, liên quán đến trải Doppler ta phân loại phađinh phạm vi hẹp thành phađinh nhanh phađinh chậm Trải Doppler thông số miền tần số tượng kênh thay đổi nhanh hay chậm lại thuộc miền thời gian Vậy trường hợp này, trải Doppler, thông số miền tần số, ảnh hưởng lên đặc tính kênh miền thời gian Hiểu biết quan hệ hỗ trợ ta trình thiết kế hệ thống Cơ sở phân loại Trải trễ đa đường Loại Phađinh Phađinh phẳng Phađinh nhanh Điều kiện C τB [...]... Khoảng không gian tham gia vào quá trình truyền lan sóng được giới hạn bởi ½ miền Fresnel thứ nhất Trong hình vẽ, khoảng không gian này được đánh dấu bởi các đường kẻ sóng sóng Hình 3.6: Vùng tham gia vào quá trình truyền lan sóng GVHD: Nguyễn Vũ Anh Quang Trang 25 Truyền lan sóng trong không gian tự doPhương Hùng – Hồng Nhân GVHD: Nguyễn Vũ Anh Quang Trang 26 Truyền lan sóng trong không gian tự doPhương... tần số để truyền đi một thông tin 1.2 Các hiện tượng ảnh hưởng đến chất lượng truyền lan sóng trong không gian tự do: GVHD: Nguyễn Vũ Anh Quang Trang 12 Truyền lan sóng trong không gian tự doPhương Hùng – Hồng Nhân 1.2.1 Hiện tượng đa đường (Multipath) : Trong một hệ thống thông tin vô tuyến, các sóng bức xạ điện từ thường không bao giờ được truyền trực tiếp đến anten thu Điều này xẩy ra là do giữa nơi... trải góc và trải Doppler Hình 4.4 cho thấy ba ảnh hưởng phạm vi hẹp gây ra do truyền sóng đa đường không trực tiếp trong kênh vô tuyến di động GVHD: Nguyễn Vũ Anh Quang Trang 29 Truyền lan sóng trong không gian tự doPhương Hùng – Hồng Nhân Hình 4.4 Các ảnh hưởng phạm vi hẹp trong kênh vô tuyến Trải trễ là số đo trễ truyền sóng tương đối giữa các đường truyền sóng không trực tiếp gây ra do các vật phản... trong đó sóng bị lệch hướng lan truyền, lan toả về mọi phía từ vị trí vật cản, và tự giao GVHD: Nguyễn Vũ Anh Quang Trang 11 Truyền lan sóng trong không gian tự doPhương Hùng – Hồng Nhân thoa với các sóng khác lan ra từ vật cản 1.1.5.4 Fading: Là sự biến đổi cường độ tín hiệu sóng mang vô tuyến siêu cao tần thu đc do sự thay đổi khí quyển và các phản xạ của đất và nước trong đường truyền sóng Có 2... kích thứơc của các vật thể trong môi trường truyền sóng nhỏ hơn bước GVHD: Nguyễn Vũ Anh Quang Trang 27 Truyền lan sóng trong không gian tự doPhương Hùng – Hồng Nhân sóng Tán xạ thường xẩy ra khi sóng vô tuyến gặp phải các ký hiệu giao thông, cột đèn Ngoài phản xạ, nhiễu xạ và tán xạ, sóng vô tuyến còn bị suy hao đường truyền Cường độ tín hiệu cũng bị thay đổi theo thời gian do sự chuyển động của máy.. .Truyền lan sóng trong không gian tự doPhương Hùng – Hồng Nhân Eh = 30 PT GT (V / m) r (1.7) Nếu sóng điện từ do nguồn bức xạ biến đổi điều hoà theo thời gian, nghĩa là theo quy luật sinωt, cosωt, hoặc viết dưới dạng phức số eiωt thì giá trị tức thời của cường độ điện trường sẽ được biểu thị bởi công thức 1.1.5 Các hiện tường xảy ra trong truyền lan sóng: 1.1.5.1 Phản xạ: Là hiện tượng sóng khi lan. .. lên các ảnh hưởng truyền sóng đa đường (các ảnh thưởng phạm vi hẹp) đối với các máy phát và (hoặc) máy thu sử dụng nhiều anten 4.2 Kênh tần số trong miền không gian: Các thuộc tính trong miền không gian bao gồm: tổn hao đường truyền và chọn lọc không gian Tổn hao đường truyền thuộc loại phađinh phạm vi rộng còn chọn lọc không gian thuộc loại phađinh phạm vi hẹp Các mô hình truyền sóng truyền thống đánh... này được gọi là đánh giá tổn hao đường truyền Khi khoảng cách thay đổi trong phạm vi một bước sóng, kênh thể hiện các đặc tính ngẫu nhiên rất rõ rệt Điều này được gọi là tính chọn lọc không gian (hay phân tập GVHD: Nguyễn Vũ Anh Quang Trang 30 Truyền lan sóng trong không gian tự doPhương Hùng – Hồng Nhân không gian) Tổn hao đường truyền: Mô hình tổn hao đường truyền mô tả suy hao tín hiệu giữa anten... truyền sóng để từ đó có những biện pháp thích hợp để tăng hiệu suất công việc Hình 5.1: Giao diện các thông số trong tuyến GVHD: Nguyễn Vũ Anh Quang Trang 34 Truyền lan sóng trong không gian tự doPhương Hùng – Hồng Nhân GVHD: Nguyễn Vũ Anh Quang Trang 35 Truyền lan sóng trong không gian tự doPhương Hùng – Hồng Nhân GVHD: Nguyễn Vũ Anh Quang Trang 36 ... CHƯƠNG 4 TỔN HAO TRONG TRUYỀN SÓNG VÀ BIỆN PHÁP PHÒNG CHỐNG 4.1 Truyền lan sóng phẳng trong môi trường vô tuyến Fadinh di động: Trong thông tin vô tuyến, sóng vô tuyến được truyền qua môi trường vật lý có nhiều cầu trúc và vật thể như tòa nhà, đồi núi, cây cối xe cộ chuyển động… Nói chung quá trình truyền sóng trong thông tin vô tuyến rất phức tạp Quá trình này có thể chỉ có một đường truyền thẳng (LOS: