Một số mô hình truyền sóng COST 231 Giảng Viên Hướng Dẫn : T.S Phạm Duy Phong MỤC LỤC Sinh viện thực hiện: Nhóm - Đ5.ĐTVT2 Một số mô hình truyền sóng COST 231 Giảng Viên Hướng Dẫn : T.S Phạm Duy Phong BẢNG PHÂN CÔNG CÔNG VIỆC Họ tên thành viên Nội dung công việc Bùi Đình Hưng Vũ Văn Duy Nguyễn Tuấn Ha Trần Đăng Huỳnh Nguyễn Thị Hai (Nhóm Phó) Tổng quan các mô hình truyền sóng (cụ thể từng mô hình, ứng dụng) Trần Thị Hạnh (Nhóm Phó) COST 231-Hata Model (các phần, tham số, công Nguyễn Tuấn Hải thức tính…) Phạm Quang Hưng Nguyễn Văn Kiên Nguyễn Quang Hưng Nguyễn Trọng Hòa Tạ Huy Hoang Nguyễn Văn Hoang Lê Thị Hồng Bùi Trung Hưng( Nhóm Trưởng) Lều Đức Duy Đoan Huy Giang Nguyễn Văn Hướng COST 231 - Walfisch –Ikegami Model (các phần, tham số, công thức tính…) Ứng dụng, điều kiện, phạm vi áp dụng các mô hình COST 231 Hiện trạng hiện va xu hướng phát triển COST 231 mạng di động GSM tương lai Lời mở đầu, kết luận Sinh viện thực hiện: Nhóm - Đ5.ĐTVT2 Một số mô hình truyền sóng COST 231 Giảng Viên Hướng Dẫn : T.S Phạm Duy Phong PHỤ LỤC HÌNH ẢNH Sinh viện thực hiện: Nhóm - Đ5.ĐTVT2 Một số mô hình truyền sóng COST 231 Giảng Viên Hướng Dẫn : T.S Phạm Duy Phong LỜI NÓI ĐẦU Thông tin di động tế bao la một hệ thống thống thông tin đời va phát triển rất mạnh mẽ, đáp ứng nhu cầu cang cao người Trong quá trình phát triển mạng thông tin di động tế bao phải đối mặt với thách thức to lớn Vấn đề truyền lan đa đường, ảnh hưởng pha-đinh, khắc phục nhờ sự phát triển kỹ thuật phân tập không gian thực hiện các hệ thống thu phát đa anten Vấn đề suy hao truyền dẫn quan tâm, để khắc phục không đơn thuần la tăng công suất phát vì nó ảnh hưởng tới yêu cầu nhỏ gọn, động các máy di động cầm tay Các hệ thống thông tin di động phát triển rất nhanh chóng với nhịp độ trung bình 10 năm lại có một thế hệ thông tin di động mới đời Ở nước ta năm gần tình hình phát triển thông tin di động rất ngoạn mục với sự tăng trưởng rất nhanh số mạng di động số thuê bao Với sự phát triển nhanh chóng các dịch vụ liệu, chắn tương lai gần các hệ thống vô tuyến di động thế hệ thứ va xâm nhập vao Việt Nam Trước tình hình vậy, việc tìm hiểu sâu về các mô hình truyền sóng va dự đoán tổn hao đường truyền cho các hệ thống vậy la một việc hết sức cần thiết, có ý nghĩa quan trọng đối với công tác tính toán thiết kế vô tuyến cho các mạng di động từ 3G trở lên tương lai Trước vấn đề mang tính chất thời sự trên, việc nghiên cứu tìm hiểu về các mô hình truyền sóng va các mô hình dự đoán tổn hao đường truyền phát triển dự án COST 231 Cộng đồng Châu âu cho các hệ thống vô tuyến di động từ 3G trở lên, đặc biệt la việc sâu tìm hiểu một số mô hình truyền sóng dải tần các hệ thống thông tin di động thế hệ có một ý nghĩa thiết thực xu thế hội nhập công nghệ viễn thông Xuất phát từ vấn đề trên, nhóm lớp Đ5.ĐTVT2 chúng em quyết định lựa chọn thực hiện tiểu luận với đề tai “Một sô mô hình truyền sóng COST 231” Mục tiêu tiểu luận la nghiên cứu tìm hiểu về các mô hình truyền sóng va các mô hình dự đoán tổn hao đường truyền phát triển dự án COST 231, tập trung sâu tìm hiểu một số mô hình truyền sóng dải tần các hệ thống thông tin di động Tiểu luận thực hiên theo phương pháp: nghiên cứu đặc điểm, cách thức thực hiện từng mô hình, sở đó phân tích, so sánh va đánh Sinh viện thực hiện: Nhóm - Đ5.ĐTVT2 Một số mô hình truyền sóng COST 231 Giảng Viên Hướng Dẫn : T.S Phạm Duy Phong giá lợi thế khả ứng dụng từng mô hình các điều kiện hệ thống thực tế Tiểu luận bố cục chương: Chương 1: Các mô hình truyền sóng thông tin vô tuyến Chương khái quát chung về các loại mô hình truyền sóng, các cách phân loại chúng va đưa các công thức lý thuyết va thực nghiệm dự đoán suy hao đường truyền từng mô hình Chương 2: Mô hình COST 231 Đối với các hệ thống thông tin di động 3G mô hình phù hợp nhất la Cost 231 với dải tần 2GHz Trong chương trình bay một số mô hình tính toán dự đoán suy hao truyền sóng phát triển dự án COST 231 Chất lượng các mô hình giới hạn chúng, phân tích đánh giá chi tiết chương Chúng em hy vọng tiểu luận cung cấp một góc nhìn cụ thể nhất về mô hình truyền sóng COST 231 Mặc dù cả nhóm nỗ lực va cố gắng rất nhiều song thời gian va trình độ có hạn, nội dung bai tiểu luận không thể tránh khỏi thiếu sót, chúng em rất mong nhận ý kiến đóng góp các bạn va thầy để tiếp tục chỉnh sửa va hoan thiện bai tiểu luận về cả nội dung va hình thức trình bay Qua đây, nhóm em xin cảm ơn thầy giáo TS Phạm Duy Phong giúp đỡ, bảo tận tình suốt quá trình thực hiện tiểu luận Chúng em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, tháng 11 năm 2013 Nhóm Đ5-ĐTVT2 Khoa ĐTVT Trường Đại học Điện Lực Sinh viện thực hiện: Nhóm - Đ5.ĐTVT2 Một số mô hình truyền sóng COST 231 Giảng Viên Hướng Dẫn : T.S Phạm Duy Phong CHƯƠNG 1: CÁC MÔ HÌNH TRUYỀN SÓNG TRONG THÔNG TIN VƠ TUYẾN 1.1 Tổng quan Mơ hình trùn sóng: Mô hình hóa quá trình truyền sóng từ bên phát đến bên thu Lan truyền sóng điện từ Bên phát Bên thu Lan truyền qua môi trường vật lý Môi trường truyền sóng: Khép kín mạch cho kênh thông tin Để đảm bảo chất lượng kênh thông tin vô tuyến cần lưu ý đến môi trường truyền sóng, lựa chọn tần số công tác va chọn phương thức truyền sóng hợp lý Tác động môi trường truyền sóng: - Lam suy giảm biên độ sóng - Lam méo dạng tín hiệu tương tự - Gây lỗi đối với tín hiệu số nhiễu Mục tiêu nghiên cứu quá trình truyền sóng: - Xác định trường độ tại điểm thu biết các thông số máy phát va điều kiện để thu cường độ trường tối ưu - Nghiên cứu sự phát sinh méo dạng gây lỗi tín hiệu va tìm biện pháp khắc phục Sự suy giảm cường độ trường các nguyên nhân: - Sự phân tán lượng bức xạ lan truyền (suy hao khoảng cách) - Sự hấp thụ môi trường (tốn hao nhiệt) - Sự nhiễu xạ sóng (tán xạ ) - Sự tán sắc 1.2 Phân loại mô hình truyền sóng thông tin vô tuyến 1.2.1 Phân loại theo mục đích các mơ hình trùn sóng Sinh viện thực hiện: Nhóm - Đ5.ĐTVT2 Một số mô hình truyền sóng COST 231 Giảng Viên Hướng Dẫn : T.S Phạm Duy Phong Mô hình truyền sóng phạm vi lớn (large – scale): Dự đoán cường độ tín hiệu thu trung bình tại một điểm cách anten phát một khoảng cách tương đối lớn Mô hình truyền sóng phạm vi hẹp (small – scale): Nghiên cứu sự thăng giáng tín hiệu thu tại lân cận một vị trí cho trước 1.2.2 Phân loại theo các hiệu ứng gây biến đổi cường độ tín hiệu điểm thu Mơ hình suy hao đường truyền (Path Loss): Suy hao đường truyền tiêu tán công suất bức xạ máy phát hiệu ứng truyền lan sóng điện từ không gian Mô hình che khuất (Shadowing): Suy hao công suất tín hiệu xuất hiện chướng ngại vật máy phát va máy thu Mô hình đa đường (Multipath): Sự thay đổi ngẫu nhiên kênh đa đường dẫn đến hiện tượng fading Hình 1.1: Biểu đồ suy hao của tín hiệu theo khoảng cách 1.3 Các mô hình suy hao Path Loss 1.3.1 Mô hình suy hao không gian tự (free space propagation) Mô hình thích hợp với các trường hợp ma không có vật cản tầm nhìn thẳng anten phát – thu Ví dụ hệ thống thông tin vệ tinh, các tuyến thông tin vi ba tầm nhìn thẳng Công thức tính suy hao truyền sóng không gian tự do: = 32,4 + Sinh viện thực hiện: Nhóm - Đ5.ĐTVT2 Một số mô hình truyền sóng COST 231 Giảng Viên Hướng Dẫn : T.S Phạm Duy Phong 1.3.2 Mô hình hai tia Mô hình hình suy hao không gian tự ít chính xác vì hiếm có trường hợp ma máy thu nhận một tia truyền thẳng từ máy phát Mô hình khác xây dựng gồm tia LOS va tia phản xạ mặt đất: mô hình hai tia Mô hình dùng không có chướng ngại vật anten phát va thu, mặt đất coi la phẳng va dẫn điện tốt đối với sóng điện từ Hình 1.2: Mô hình hai tia 1.3.3 Mô hình nhiễu xạ vật nhọn Thực tế, có các vật cản chắn các tia LOS va tia phản xạ từ mặt đất nên người ta xây dựng mô hình khác: mô hình nhiễu xạ vật nhọn Hình 1.3: Mô hình nhiễu xạ vật nhọn Sinh viện thực hiện: Nhóm - Đ5.ĐTVT2 Một số mô hình truyền sóng COST 231 Giảng Viên Hướng Dẫn : T.S Phạm Duy Phong 1.3.4 Mô hình RCS (Rada Cross Section) Trong thực tế, tia sóng có thể đến gặp vật cản có bề mặt gồ ghề, bị tán xạ va truyền tới máy thu RCS (Rada Cross Section) vật thể tán xạ: Diện tích hiệu dụng tán xạ lượng sóng điện từ RCS cang lớn, vật thể cang dễ bị phát hiện bởi radar thu RCS đơn vị la m2 RCS (dBm2) la diện tích tương đối vật thể tán xạ so với 1m2 tham chiếu 1.3.5 Các mô hình thực nghiệm ngoài trời 1.3.5.1 Mô hình Okumura Trong các bản báo cáo Okumura có chứa một tập hợp đường cong xây dựng từ rất nhiều các phép đo thực hiện từ năm 1962 đến 1965 Mục đích nó la miêu tả sự suy hao va sự thay đổi cường độ trường điện từ theo sự thay đổi địa hình Okumura muốn tính toán một cách hệ thống đối với các loại địa hình khác va các môi trường khác Do vậy, ông phân loại địa hình va môi trường sau: Địa hình: - Địa hình phẳng: la địa hình có các vật thể đó có chiều cao trung bình không vượt quá 20m - Địa hình bất thường: la các địa hình không thuộc địa hình phẳng, ví dụ địa hình có đồi núi Môi trường: - Khu vực mở: la vùng không gian đó không có cao, tòa nha cao tầng chắn ngang đường truyền sóng Địa hình thoáng đãng, không có vật thể nằm cản đường truyền đến máy di động phạm vi 300 đến 400m Ví dụ khu vực cánh đồng, nông trại - Khu vực ngoại ô: khu lang xã, đường cao tốc với va nha thưa thớt Trong khu vực có một số vật thể chắn không che chắn hoan toan Sinh viện thực hiện: Nhóm - Đ5.ĐTVT2 Một số mô hình truyền sóng COST 231 Giảng Viên Hướng Dẫn : T.S Phạm Duy Phong - Khu vực phố: la khu vực có nhiều nha cao tầng san sát nhau, dân cư đông đúc, cối trồng hang sát Công thức Okumura: Trong đó: la hệ số suy hao dự đoán Okumura, tra qua đồ thị đường cong la suy hao lan truyền không gian tự tính theo công thức: = 32,4 + Hình 1.4: Đường cong dự đoán suy hao Các phép đo Okumura cho các kiểu tòa nha ở Tokyo va cần có số liệu để có khả dự đoán các nhân tố môi trường sở tính chất vật lý các tòa nha xung quanh máy thu di động Ngoai ra, kỹ thuật Okumura dùng để hiệu chỉnh mặt đất bất thường va các đặc điểm khác đường truyền cụ thể nên cần có các diễn giải thiết kế Điều lam cho mô hình Okumura không phù hợp cho việc sử dụng máy tính 1.3.5.2 Mô hình Hata Vao năm 1980 M.Hata giới thiệu mô hình toán học việc tính suy giảm đường truyền dựa phân tích liệu Okumura Mô hình Hata xây dựng 10 Sinh viện thực hiện: Nhóm - Đ5.ĐTVT2 Một số mô hình truyền sóng COST 231 Giảng Viên Hướng Dẫn : T.S Phạm Duy Phong Mục tiêu IMT2000 Models: - Tốc độ truy nhập cao để đảm bảo các dịch vụ băng rộng truy nhập Internet nhanh - Linh hoạt để đảm bảo các dịch vụ mới đánh số cá nhân toan cầu va điện thoại vệ tinh Các tính cho phép mở rộng đáng kể tầm phủ các hệ thống thông tin di động - Tương thích với các hệ thống thông tin di động hiện có để đảm bảo sự phát triển liên tục thông tin di động Đặc Điểm IMT2000 so với các hệ thống: - IMT-2000 la hệ thống toan cầu mang tính kết hợp nhiều hệ thống thế giới - Máy đầu cuối nhỏ gọn, sử dụng ở mọi nơi thế giới, đồng thời hỗ trợ nhiều các loại máy đầu cuối khác - Sử dụng một dải tần chung toan thế giới - Có khả chuyển vùng toan thế giới - Hệ thống các thiết bị tương thích với tiêu chuẩn hiện tại - Có thể cung cấp các tính hỗ trợ thoại va liệu tiên tiến các công nghệ trước - Chất lượng dịch vụ cao hơn, đặc biệt la dịch vụ thoại - Chất lượng va độ tích hợp cao tương đương với mạng cố định 16 Sinh viện thực hiện: Nhóm - Đ5.ĐTVT2 Một số mô hình truyền sóng COST 231 Giảng Viên Hướng Dẫn : T.S Phạm Duy Phong CHƯƠNG 2: MÔ HÌNH COST 231 2.1 Tổng quan về COST 231 COST la viết tắt tên công ty “ European Cooperation in the Field of Scientific and Technical Research ” la một công ty chuyên nghiên cứu công nghệ va khoa học trường điện từ Châu Âu COST la công ty kết hợp nghiên cứu va công nghiệp Mục tiêu chính COST la nghiên cứu bản chất quá trình lan truyền sóng điện từ dải tần VHF va UHF va phát triển các mô hình kênh, lan truyền chứng minh Dự án COST 231 nghiên cứu tiến trình phát triển hệ thống thông tin di động mặt đất la một số rất nhiều dự án nghiên cứu COST, nó la kết quả quá trình phát triển va mở rộng các mô hình lan truyền sóng Lấy ví dụ, mô hình Hata mở rộng để có thể ứng dụng vao phạm vi truyền sóng lên tới 100km, dải tần số từ 1,5 đến 2GHz Đây chính la mô hình COST 231 – Hata Một mô hình khác phát triển mở rộng, đó la COST 231 Walfisch – Ikegami Các mô hình truyền sóng ma đề cập ở chương trước áp dụng cho đường truyền sóng trực tiếp từ BTS đến MS Những mô hình cổ điển ứng dụng vao các cell lớn (macro Cell) với chiều cao lớn cột anten BTS Kết quả la các mô hình không thể áp dụng vao các hệ thống triển khai hiện nay, với các đường truyền ngắn 1km va rất hiếm đường truyền thẳng trực tiếp LOS Mô hình COST 231 – Walfisch – Ikegami ước lượng suy hao đường truyền môi trường đô thị, với dải tần lam việc từ 800 đến 2000MHz Mô hình áp dụng cho cả đường truyền thẳng LOS va đường truyền gián tiếp NLOS Đối với đường truyền thẳng LOS, mô hình chuyển đổi về lan truyền không gian tự Đối với đường truyền NLOS, mô hình bổ sung thêm điều kiện về suy hao Điều kiện thứ nhất la suy hao nhiều bề mặt, nguyên nhân gây bởi tín hiệu lan truyền từ BTS qua các mái nha Điều kiện thứ hai gây bởi suy hao khúc xạ va tán xạ tại mái, cạnh tòa nha, góc phố nơi máy mobile ở đó 2.2 Mô hình COST 231 – Hata Mô hình COST-231 Hata la phiên bản mở rộng mô hình Hata-Okumura phát triển bởi Hata (1981) từ bản gốc mô hình Okumura suy hao đường truyền 17 Sinh viện thực hiện: Nhóm - Đ5.ĐTVT2 Một số mô hình truyền sóng COST 231 Giảng Viên Hướng Dẫn : T.S Phạm Duy Phong [Okumura, 1968] va sử dụng để dự báo suy hao đường truyền cho các hệ thống không dây di động môi trường đô thị Hệ số điều chỉnh đối với việc sử dụng các mô hình môi trường ngoại ô cung cấp [Abhayawardhana et al, 2005.] Mô hình phát triển để sử dụng ở dải tần 1500-2000MHz với độ cao anten trạm di động lên đến 10m va khoảng cách truyền sóng lên tới 100km [Hata, 1981] Xa nữa, mô hình la sở cho mô hình phổ biến tiêu chuẩn sử dụng cho mô hình suy hao đường truyền ở hệ thống WiMAX [Asztalos, 2008] Mô hình COST 231 – Hata la mô hình tính toán suy hao sử dụng phổ biến các mạng di động Mô hình thích hợp sử dụng tính toán suy hao phố lớn trung bình với anten trạm gốc đặt cao Công thức tính suy hao mô hình COST 231 – Hata: = 46,3 + 33,9 logf - 13,82 log – a () + (44,9 – 6,55log) logd + Trong đó: la giá trị suy hao, tính theo dB f la tần số sử dụng, tính theo MHz la chiều cao hiệu dụng anten trạm gốc, tính them m la chiều cao anten trạm di động, tính theo m d la khoảng cách từ trạm di động đến trạm gốc, tính theo km a () la hệ số hiệu chỉnh anten MS, tính theo dB Giá trị a () được tính theo công thức: a () = (1,1log f – 0,7) – (1,56log f – 0,8) la hệ số điều chỉnh loại vùng: = dB với phố cỡ trung bình trung tâm ngoại ô = dB với trung tâm đô thị Các điều kiện ràng buộc mô hình COST 231 – Hata: - Dải tần số lam việc f : 1500 ÷ 2000MHz, nhiên có thể sử dụng cho băng tần 2500MHz 18 Sinh viện thực hiện: Nhóm - Đ5.ĐTVT2 Một số mô hình truyền sóng COST 231 Giảng Viên Hướng Dẫn : T.S Phạm Duy Phong - Chiều cao anten trạm gớc BTS : 30 ÷ 200m - Chiều cao anten trạm di động MS : ÷ 10m - Khoảng cách BTS va MS d : ÷ 100km Hình 2.1: Đờ thị suy hao mô hình COST 231 – Hata Hình 2.1 la kết quả mô tính suy hao sử dụng mô hình COST 231 – Hata ở vùng ngoại ô với các thông số lựa chọn sau: - Tần số hoạt động: 2500 MHz - Độ cao anten trạm gốc: 60m (đồ thị -1) - Độ cao anten trạm gốc: 40m (đồ thị -2) - Độ cao anten trạm di đợng: 1,5m - Khoảng cách trùn sóng 100 m ÷ km 2.3 Mô hình COST 231 Walfisch – Ikegami Mô hình thực nghiệm la sự kết hợp các mô hình J Walfisch va F Ikegami va phát triển bởi dự án COST 231 công ty COST Nó gọi la mô hình thực nghiệm COST 231 Walfisch - Ikegami 19 Sinh viện thực hiện: Nhóm - Đ5.ĐTVT2 Một số mô hình truyền sóng COST 231 Giảng Viên Hướng Dẫn : T.S Phạm Duy Phong Mô hình COST 231 Walfisch-Ikegami la mô hình tính toán suy hao có xem xét ảnh hưởng các tòa nha bao gồm độ cao các tòa nha, khoảng cách các nha va ảnh hưởng độ rộng đường phố tới suy hao đường Mô hình COST 231 WalfischIkegami chia để tính toán hai môi trường truyền sóng LOS (có tồn tại đường truyền tầm nhìn thẳng) va NLOS Mô hình đánh giá các tòa nha mặt phẳng dọc máy phát va máy thu Tính chính xác mô hình thực nghiệm la khá cao bởi vì môi trường đô thị đặc biệt la truyền dẫn các mái nha la phần chiếm ưu thế nhất Mô hình COST 231 Walfisch-Ikegami thích hợp với các phố có mật độ các công trình cao tầng lớn, anten trạm gốc có độ cao trung bình Hình 2.2: Mô hình COST 231 Walfisch-Ikegami truyền sóng qua các tòa nha Mô hình COST 231 Walfisch-Ikegami môi trường truyến sóng LOS: Điều kiện tồn tại đường truyền thẳng LOS ( Line of sight) thường có ở vùng nông thôn các khu vực có ít nha cửa Trong các phố tại các quảng trường rộng, các đường phố lớn va các đường truyền không bị chắn bởi một tòa nha cao tầng mới tồn tại đường truyền LOS Trong môi trường truyền sóng LOS mô hình COST 231 Walfisch-Ikegami không có các tham số về kiến trúc hạ tầng Tuy nhiên so với mô hình không gian tự do, mức suy hao theo mô hình COST 231 Walfisch-Ikegami môi trường truyền sóng LOS lớn 10 dB tính tới các yếu tố ảnh hưởng tới suy hao có liên quan tới 20 Sinh viện thực hiện: Nhóm - Đ5.ĐTVT2 Một số mô hình truyền sóng COST 231 Giảng Viên Hướng Dẫn : T.S Phạm Duy Phong kiến trúc đô thị (ảnh hưởng tán xạ không thỏa mãn điều kiện khoảng hở miền Fresnel thứ nhất) Công thức tính suy hao COST 231 Walfisch-Ikegami môi trường truyền sóng LOS: Trong đó: : la giá trị suy hao, tính theo dB : la khoảng cách từ trạm phát tới thu, tính theo km : la tần số hoạt động, tính theo MHz COST 231 Walfisch-Ikegami môi trường truyền sóng NLOS: Trong các phố môi trường truyền sóng chủ yếu la NLOS Trong điều kiện truyền dẫn NLOS mô hình COST 231 Walfisch-Ikegami có tính đến ảnh hưởng tòa nha dọc theo đường truyền từ trạm thu thông qua sự phản xạ, khúc xạ, nhiễu xạ qua các vật chắn ma ở chủ yếu la tòa nha Mô hình COST 231 Walfisch-Ikegami cho đường truyền NLOS tính toán tổng suy hao bao gồm suy hao môi trường truyền không gian tự do, suy hao tán xạ đa vật chắn, suy hao nhiễu xạ qua vật chắn (chủ yếu la các mái nha) Theo mô hình COST 231 Walfisch-Ikegami tia sóng từ anten phát tới anten thu phải truyền qua không gian tự do, tán xạ va nhiễu xạ qua vật chắn (mái nha) sau đó tới anten thông qua sự phản xạ từ tòa nha bên cạnh Các yếu tố tính đến quá trình truyền dẫn bao gồm khoảng cách truyền sóng qua không gian tự do, độ cao vật chắn (độ cao tòa nha tính đến mái) Khoảng cách các tòa nha va độ rộng đường phố Hình 2.3 minh họa mô hình truyền sóng COST 231 Walfisch-Ikegami điều kiện truyền dẫn NLOS: 21 Sinh viện thực hiện: Nhóm - Đ5.ĐTVT2 Một số mô hình truyền sóng COST 231 Giảng Viên Hướng Dẫn : T.S Phạm Duy Phong Hình 2.3: Mô hình COST 231 Walfisch-Ikegami môi trường NLOS Các tham số mô hình này bao gồm: - Tần số hoạt động f (MHz) - Chiều cao anten trạm thu (m) - Khoảng cách trạm phát va trạm thu d (m) - Chiều cao trung bình các tòa nha (m) - Độ rộng đường phố w (m) - Khoảng cách trung bình các tòa nha b (m) - Góc tới sóng mặt phương vi so với trục đường Hình 2.4: Xác định góc 22 Sinh viện thực hiện: Nhóm - Đ5.ĐTVT2 Một số mô hình truyền sóng COST 231 Giảng Viên Hướng Dẫn : T.S Phạm Duy Phong Hình 2.5: Các tham sô mô hình COST 231 Walfisch – Ikegami 23 Sinh viện thực hiện: Nhóm - Đ5.ĐTVT2 Một số mô hình truyền sóng COST 231 Giảng Viên Hướng Dẫn : T.S Phạm Duy Phong Công thức tính suy hao COST 231 Walfisch-Ikegami môi trường truyền dẫn NLOS: = + + = nếu + Trong đó : - : la tổng suy hao, tính theo dB -: la suy hao không gian tự do, tính theo dB, () - :la suy hao tán xạ va nhiễu bởi vật chắn , tính theo dB.( : suy hao tán xạ đa vật chắn, tính theo dB ( Suy hao không gian tự tính theo công thức: = 32,4 + Trong đó : : la giá trị suy hao không gian tự do, tính theo dB : la khoảng cách từ trạm phát đến trạm thu, tính theo km : la tần số hoạt động, tính theo MHz Suy hao tán xạ và nhiễu xạ vật chắn tính theo công thức: = -16,9 + () + Trong đó: : la giá trị suy hao tán xạ va nhiễu xạ bởi vật chắn, tính theo dB : la độ rộng đường phố, tính theo m : la chiều cao trung bình các tòa nha, tính theo m : la chiều cao anten trạm thu, tính theo m : la sai số suy hao tán xạ va nhiễu xạ, tính theo dB 24 Sinh viện thực hiện: Nhóm - Đ5.ĐTVT2 Một số mô hình truyền sóng COST 231 Giảng Viên Hướng Dẫn : T.S Phạm Duy Phong = -10 + 0,354 với 35 = 2,5 + 0,075() với 35 55 = 4,0 – 0,114( – 55) với 55 90 Suy hao tán xạ đa vật chắn tính theo công thức: = + + logd + – Trong đó: - : la giá trị suy hao đa vật chắn, tính theo dB - b: la khoảng cách các tòa nha dọc theo đường truyền, tính theo m - : la chiều cao trạm phát - : la chiều cao tòa nha - la khoảng cách từ trạm phát đến trạm thu Giá trị tính các trường hợp: = -18(1 + ) =0 Giá trị tính các trường hợp: = 54 = 54 0,8 = 54 – 0,8[()(d/500)] va d 500m va d 500m Giá trị tính các trường hợp: = 18 = 18 – 15[()/()] Giá trị tính các trường hợp: = + 0,7(f/925-1) Đối với phố trung bình va cùng ngoại ô có mật độ trung bình = + 1,5(f/925-1) Đối với trung tâm phớ Độ cao tịa nhà tính đến mái nhà: 25 Sinh viện thực hiện: Nhóm - Đ5.ĐTVT2 Một số mô hình truyền sóng COST 231 = 3x (số tầng) + nóc nha Giảng Viên Hướng Dẫn : T.S Phạm Duy Phong Nóc nha m cho nóc nha có mái, nóc nha m cho nóc nha phẳng Hình 2.5 mô tả đồ thị suy hao sử dụng mô hình COST 231 Walfisch-Ikegami: Với các giá trị tham số cho trước ta có thể tính giá trị suy hao theo khoảng cách d va vẽ đồ thị suy hao Hình thể hiện kết quả mô tính toán suy hao sử dụng mô hình COST 231 Walfisch-Ikegam vói hai bộ thông số khác Xét tần số hoạt động 2500 Mhz, khoảng cách 20 m< d < km Hình 2.6: Đồ thị suy hao sử dụng mô hình COST 231 Walfisch-Ikegami Bộ thông số thứ nhất (trung tâm phố): độ cao anten trạm phát 60 m, độ cao anten trạm thu 1,5 m, số tầng nha 15, nóc nha chọn m, khoảng cách các tòa nha b=30 m, độ rộng đường phố w=30 m, lấy mặc định, thể hiện đường đồ thị ) Bộ thông số thứ hai (thanh phố trung bình): độ cao anten phát 40 m, độ cao anten trạm thu 1,5 m, số tầng nha b = 15 m, độ rộng đường phố w=20 m, lấy mặc định, Thể hiện đường đồ thị ) Các điều kiện ràng buộc mô hình COST 231 Walfisch-Ikegami: - Tần số hoạt động 800 MHz ≤ f ≤ 2000 MHz - Khoảng cách các tòa nha 10 m ≤ b ≤ 50 m - Độ rộng đường phố 10 m ≤ w ≤ 40 m - Độ cao anten trạm di động m ≤ ≤ m 26 Sinh viện thực hiện: Nhóm - Đ5.ĐTVT2 Một số mô hình truyền sóng COST 231 Giảng Viên Hướng Dẫn : T.S Phạm Duy Phong - Độ cao anten trạm gốc 32 m < < 50 m - Khoảng cách truyền sóng cho phép 20 m < d < km Có thể sử dụng giá trị mặc định sau cho mơ hình: b = 20 ÷ 50m w = b/2 = 90 = 3x (số tầng) + nóc nha Nóc nha m cho nóc nha có mái, nóc nha m cho nóc nha phẳng Tổn hao đường truyền dự đoán theo mô hình COST 231 – Hata thấp so với mô hình Walfisch – Ikegami Mô hình COST 231 – Hata bỏ qua ảnh hưởng độ rộng đường phố, nhiễu xạ phố va các tổn hao tán xạ Các ảnh hưởng xét đến mô hình Walfisch – Ikegami Mô hình COST 231 Walfisch – Ikegami hay sử dụng cho phương án tính toán thiết kế ở Việt Nam vì mô hình thích hợp với điều kiện môi trường đô thị Việt Nam, tính toán dễ dang chương trình máy tính Vùng phủ sóng tính toán dựa diện tích cần phủ sóng va bán kính cell cách áp dụng mô hình Chất lượng dịch vụ va dung lượng phục vụ hệ thống tính toán dựa phương trình dung lượng cực đường truyền hướng lên Từ đó tính toán số trạm BTS cần thiết để đáp ứng dung lượng hệ thống KẾT LUẬN 27 Sinh viện thực hiện: Nhóm - Đ5.ĐTVT2 Một số mô hình truyền sóng COST 231 Giảng Viên Hướng Dẫn : T.S Phạm Duy Phong Sau một thời gian lam việc, với sự nỗ lực cả nhóm va sự hướng dẫn thầy, nhóm em hoan bản tiểu luận mình Nội dung chủ yếu tiểu luận la nghiên cứu các mô hình truyền sóng dự án COST 321 Một số mô hình truyền sóng va dự đoán tổn hao đường truyền mô hình Okumura, mô hình Hata, mô hình Walfisch-Ikegami đề cập Mỗi một mô hình truyền sóng va dự đoán tổn hao đường truyền khác cho ta các kết quả khác nhau, phù hợp với các cấu hình hệ thống khác Các mô hình truyền sóng va dự đoán truyền sóng áp dụng cho các thế hệ 1G, 2G, vậy không thể sử dụng cho các hệ thống 3G Thông qua dự án COST 231 các mô hình phát triển để phù hợp cho các thế hệ thông tin di động từ 3G, la các vấn đề trình bay chương tiểu luận Thông qua việc nghiên cứu các mô hình truyền sóng truyền sóng , tiểu luận trình bay một số mô hình truyền sóng phát triển dự án COST 231 cho các hệ tthống thông tin di động thế hệ 3G như: mô hình COST 231- Walfish – Ikegami , COST 231 – Hata Trên sở đó, tiểu luận phân tích, đánh giá về chất lượng các mô hình các giới hạn chúng Việc thực hiện tiểu luận giúp chúng em củng cố kiến thức về anten va truyền sóng Một lần nữa, nhóm em xin cảm ơn thầy giáo TS Phạm Duy Phong giúp đỡ chúng em hoan tiểu luận TÀI LIỆU THAM KHẢO 28 Sinh viện thực hiện: Nhóm - Đ5.ĐTVT2 Một số mô hình truyền sóng COST 231 Giảng Viên Hướng Dẫn : T.S Phạm Duy Phong [1] Phạm Công Hùng, Nguyễn Hoang Hải, Tạ Vũ Hằng, Vũ Thị Minh Tú, Đỗ Trọng Tuấn, Vũ Đức Thọ, Nguyễn Văn Đức, Giáo trình thông tin di động, NXB Khoa học va Kỹ thuật, Ha Nội,2007 [2] Nguyễn Phạm Anh Dũng, Thông tin di động hệ thứ ba, Học viện công nghệ bưu chính viễn thông, Ha Nội [3] Nguyễn Phạm Anh Dũng, Thông tin di động, NXB Bưu điện, Ha Nội, 2002 [4] European Communities, COST 231 – Digital Mobile Radio Towards Future Generation Systems Final Report, 1999 [5] Theodore S R ,Wireless Communications, Prentice Hall, 1996 [6] Vijay Garg, Wireless Communications & Networking, 2007 29 Sinh viện thực hiện: Nhóm - Đ5.ĐTVT2 ... tiếp ϕ Hình 1.5: Các tham sô mô hình COST 23 1 Walfisch – Ikegami COST 23 1 có mô hình la COST 23 1-Hata va COST 23 1 Walfisch – Ikegami Mô hình COST 23 1-Hata mở rộng để có thể ứng dụng... thực hiện: Nhóm - Đ5.ĐTVT2 Một số mô hình truyền sóng COST 23 1 Giảng Viên Hướng Dẫn : T.S Phạm Duy Phong CHƯƠNG 2: MÔ HÌNH COST 23 1 2. 1 Tổng quan về COST 23 1 COST la viết tắt tên công... đó Chi tiết về mô hình COST 23 1 trình bay ở “ CHƯƠNG 2: MÔ HÌNH COST 23 1 ” 12 Sinh viện thực hiện: Nhóm - Đ5.ĐTVT2 Một số mô hình truyền sóng COST 23 1 Giảng Viên Hướng Dẫn