Mô hình phủ sóng, giao thoa và tính toán quỹ đường truyền trong hệ thống inbuilding

Giới thiệu về hệ thống inbuilding

Nhưng giải pháp này ít được sử dụng trong thực tế vì cường độ tín hiệu, chất lượng, sự ổn định, dung lượng phụ thuộc vào trạm BTS bên ngoài và việc thiết kế cho trạm lặp (quỹ đường truyền, mức độ cách ly 2 hướng) mặc dù giá thành thấp, triển khai nhanh, dễ dàng. Việc sử dụng cáp quang từ BTS tới khối điều khiển từ xa có thể mở rộng tới từng vị trí anten riêng lẻ bằng cách: Tín hiệu RF từ BTS được chuyển đổi thành tín hiệu quang rồi truyền đến và được biến đổi ngược lại thành tín hiệu RF tại khối điều khiển từ xa trươc khi được phân phối tới một hệ thống cáp đồng nhỏ.

Mô hình truyền sóng và tính toán quỹ đường truyền

Thực chất mô hình truyền sóng là công thức tính suy hao sóng vô tuyến khi truyền qua các vật cản và được xây dựng từ rất nhiều quá trình đo đạc thực nghiệm cụ thể, còn quỹ đường truyền sẽ xác định tất cả các tham số suy hao tối đa cho phép tính từ nguồn tín hiệu đến máy di động để từ đó có được cái nhìn tổng quan hơn về hệ thống. Khác với truyền dẫn hữu tuyến chỉ truyền trên những đôi dây đã được thiết kế định trước, suy hao có thể lường trước và tính toán được thì việc tính toán trong truyền dẫn vô tuyến là rất đa dạng và phức tạp do đặc kiểm kênh truyền mở.

Nguyên lý làm việc của anten

Khi khoảng cách càng xa, thành phần trường phản xạ lại giảm theo hệ số 1/r2 hoặc 1/r3 và trở lên yếu hơn thành phần bức xạ. Trong miền này, mật độ công suất không tỉ lệ nghịch với khoảng cách mà nó tăng không đều với khoảng cách, và đạt tới một giá trị cực đại.

Các thuộc tính quan trọng của anten

Hệ số định hướng của anten ở một hướng đã cho là tỷ số của mật độ công suất bức xạ bởi anten ở điểm nào đó nằm trên hướng ấy, trên mật độ công suất bức xạ bởi anten chuẩn cũng tại hướng và khoảng cách như trên, khi công suất bức xạ của hai anten giống nhau. Hệ số tăng ích của anten cũng được xác định bằng cách so sánh mật độ công suất bức xạ của anten thực ở hướng khảo sát và mật độ công suất bức xạ của anten chuẩn ở cùng hướng và khoảng cách như trên với giả thiết công suất.

Kỹ thuật hạn chế phading

Khả năng chịu lực kéo của gió: Khi anten sử dụng tấm phản xạ kích thước lớn sẽ làm tăng hệ số front-to-back, tuy nhiên, nó cũng làm tăng sức cản của gió. Phụ thuộc vào đặc tính của môi trường truyền dẫn từng khu vực mà thu phân tập theo không gian sẽ đem lại hệ số tăng ích thu phân tập từ 3 đến 5 dB, khi so sánh với thu bằng một anten.

Các mô hình thực nghiệm

Nói cách khác, hàm thống kê tín hiệu trong tòa nhà có thể được mô hình như là sự xếp chồng của quá trình small – scale (Rayleigh) và large – scale (lognormal) là các mô hình truyền sóng ngoài trời cho khu vực thành thị. Một công trình đầu tiên được giới thiệu bởi Rice, đã chỉ ra sự khác nhau giữa tín hiệu trung bình tại tầng khảo sát của tòa nhà với mức tín hiệu trung bình bên ngoài tòa nhà, trên phố nằm kề với tòa nhà. Chúng ta cũng phải nhấn mạnh một điều là, tổng suy hao tín hiệu lan truyền từ trạm BTS đến MS được chia ra làm hai thành phần: một là suy hao tín hiệu từ BTS đến vị trí xung quanh tòa nhà; thứ hai là suy hao của tín hiệu khi xâm nhập vào tòa nhà.

Trong trường hợp khác, khi tín hiệu tồn tại đường truyền thẳng đến toàn bộ tòa nhà hoặc một phần của tòa nhà, thì sự thay đổi của tín hiệu theo tỉ lệ lớn (large-scale) sẽ xuất phát từ một giá trị nào đó của hàm lognormal và giá trị sai lệch chuẩn sẽ cao hơn. Barry và Williamson đã đưa ra một hệ số kết hợp liên quan đến sự lan truyền của tín hiệu từ ngoài vào trong tòa nhà và hệ số liên quan đến sự lan truyền của tín hiệu bên trong tòa nhà để cho ra đời một mô hình toàn diện. Một quy luật liên quan giữa suy hao đường truyền và khoảng cách từ máy phát được sử dụng để dự đoán cường độ tín hiệu trong một tòa nhà có cấu trúc, nhưng chúng ta rất khó để đưa ra được một công thức chung.

Ngoài các nghiên cứu với hệ thống băng thông hẹp để tìm ra sự thay đổi cường độ tín hiệu so với khoảng cách, chúng ta cũng có một số nghiên cứu trên hệ thống băng thông rộng về đặc tính lan truyền của tín hiệu bên trong tòa nhà. Devarsirvatham đã sử dụng thiết bị hoạt động ở tần số 850MHz, có độ phân giải trễ lan truyền là 25ns (nghĩa là có thể phân biệt các đường truyền có chiều dài khác nhau 7,5m ) để tiến hành các phép đo về trề lan truyền của tín hiệu trong tòa nhà và khu dân cư. Ta thấy rõ sự khác nhau về mặt vật lý của các tòa nhà, về kỹ thuật xây dựng, về bố trí nội thất…sẽ là nguyên nhân làm cho đặc tính lan truyền tín hiệu sẽ khác nhau.Trên thực tế, ta thấy rằng hệ số suy hao n có giá trị xấp xỉ 2.2 và phading Racian là tiêu chuẩn.

Mô hình giải tích truyền sóng trong nhà ( Ray tracing)

Những lần phản xạ kế tiếp nhau trên cùng một bức tường là không có khả năng xảy ra và chúng không được đưa vào ví dụ này. Một bức tranh hoàn thiện sẽ thể hiện các ảnh của lần phản xạ thứ nhất lên bức tường 2 và 3, đồng thời các lần phản xạ tiếp theo. Các ảnh mà không chứa các đường truyền sẽ bị loại bỏ khỏi cơ sở dữ liệu trước khi việc tính toán lan truyền được thực hiện.

Từ hình 4.11 (a) chúng ta thấy điều kiện cho một đường truyền tồn tại là điểm phản xạ P2 phải có vị trí vật lý trên bức tường 2. Trong trường hợp này, điểm phản xạ nằm trên bức tường 1 lại nằm ngoài vùng vật lý của tường, do vậy một lần nữa đường truyền sẽ không tồn tại. Chúng ta sẽ thiết lập điểm phản xạ P2 nằm trong miền vật lý của bức tường 2, có điểm thu Rx nằm trong miền được mô phỏng.

Điều kiện cần và đủ để tồn tại một đường truyền là điểm P2 phải nằm trên phần của bức tường 2, phần nằm trong miền được xác định bởi I2(w2) với bức tường 2 và miền được xác định bởi I1(w1) và bức tường 1. Đây là một điểm chú ý là các ảnh này là của nguồn phát ảo được sử dụng để mô phỏng đường truyền bị phản xạ, nhưng các khu vực được xác định mô phỏng chỉ tồn tại ở phía bên kia so với ảnh (vùng mờ). Tóm lại, hơn một thập kỷ qua chúng ta có rất nhiều nghiên cứu quan trọng cho việc mô hình hóa lan truyền tín hiệu macrocell và picrocell indoor.