PTIT Đồ án tốt nghiệp 2.8 Suy hao đờng truyền
2.8.1.3. Các mô hình cho môi trờng trong nhà
Các nghiên cứu thực nghiệm cho thấy rằng việc sử dụng máy thu cầm tay di động trong nhà sẽ bị phađinh Raylcigh nhiều tia đối với các đờng truyền bị chớng ngại và pha đinh Rician đối với các tia tầm nhìn thẳng (LOS: Line of Sight) không phụ thuộc vào kiểu nhà. Pha đinh Rayleigh là phađinh ngắn hạn gây ra do các tín hiệu truyền theo nhiều đờng khác nhau dẫn đến triệt tiêu lẫn nhau một phần. Đờng truyền tầm nhìn thẳng (LOS) không bị che chắn bởi các cấu trúc của toà nhà, nói một cách khác không có phản xạ tín hiệu. Pha đinh Rician xẩy ra do kết hợp đờng truyền LOS mạnh với đ- ờng truyền mặt đất cộng với nhiều đờng truyền phản xạ yếu. Trạm di động TIA IS -95 A có khả năng phân biệt đợc các tín hiệu truyền theo các đờng khác nhau nhờ máy thu RAKE. RIA IS -95 A không đề cập đến cân bằng phân tán trễ ở đờng truyền vô tuyến vì thế máy thu của MS không có bộ cân bằng. Trái lại các máy thu GSM cần có bộ cân bằng.
Việc phân loại truyền sóng giữa các tầng là vấn đề quan trọng đối với hệ thống vô tuyến trong nhà của các toà nhà nhiều tầng vì cần dùng chung tần số trong toà nhà. Các tần số cần đợc tái sử dụng ở các tầng khác nhau để tránh nhiễu giao thoa. Kiểu vật liệu của toà nhà, tỷ lệ các phía của toà nhà và các dạng cửa sổ có ảnh hởng lên suy hao vô tuyến giữa các tầng. Đo đạc cho thấy rằng tổn hao các tầng không tăng tuyến tính theo dB cùng với sự tăng của cự ly phân cách. Tổn hao tầng lớn nhất theo dB xẩy ra khi máy thu và máy phát cách nhau một tầng. Tổn hao đờng truyền tổng tăng ở mức độ thấp hơn khi số tầng tăng. Giá trị suy hao điển hình giữa các tầng là 15dB cho phân cách một tầng và thêm 6-10 dB trên một phân cách cho đến bốn tầng phân cách. Đối với 5 hay nhiều tầng phân cách hơn. Tổn hao chỉ tăng vài dB cho mỗi tầng (bảng 2.4)
Cờng độ tín hiệu nhận đợc trong toà nhà từ máy phát ngoài toà nhà đóng vai trò quan trọng cho các hệ thống vô tuyến dùng chung tần số với các toà nhà bên cạnh hay với một hệ thống ngoài trời. Các nghiên cứu thực nghiệm cho thấy rằng cờng độ tín hiệu thu đợc bên trong toà nhà tăng cùng với độ cao. ở các tầng thấp của toà nhà cụm kiến trúc đô thị gây ra suy hao lớn hơn và giảm mức thâm nhập. ở các tầng cao có thể
PTIT Đồ án tốt nghiệp
có đờng truyền LOS tạo ra tín hiệu đến mạnh hơn ở tờng ngoài toà nhà. Ngời ta nhận thấy rằng thâm nhập vô tuyến là hàm của tần số và độ cao bên trong toà nhà.
Bảng 2.4. Tổn hao đờng truyền trung bình và độ lệch chuẩn
Kiểu n σ Toàn toà nhà Tất cả các vị trí 3,14 16,3 Cùng tầng 2,76 12,9 Qua 1 tầng 4,19 5,1 Qua 2 tầng 5,04 6,5 Toà nhà văn phòng 1 Toàn bộ toà nhà 3,54 12.8 Cùng tầng 3,27 11.2 Chái tây tầng 5 2,68 8.1 Chái giữa tầng 5 4,01 4,3 Chái tây tầng 4 3,18 4,4 Cửa hàng thực phẩm 1,81 5,2 Cửa hàng bán lẻ 2,18 8,7 Toà nhà văn phòng 2 Toàn bộ toà nhà 4,33 13,3 Cùng tầng 3,25 5,2
Tổn hao thâm nhập tăng khi tần số tăng. Các phép đo phía trớc một cửa sổ cho thấy rằng tổn hao thâm nhập 6 dB thấp hơn tổn hao thâm nhập so với các phép đo thực hiện ở các bộ phận của các toà nhà không có cửa sổ. Các nghiên cứu thực nghiệm cũng cho thấy rằng tổn hao thâm nhập toà nhà giảm ở mức 2 dB trên tầng từ mức tầng trệt đến tầng thứ 10 và sau đó bắt đầu tăng khoảng từ tầng 10. Việc tăng tổn hao thâm nhập toà nhà ở các tầng cao hơn là do các ảnh hởng che tối của các toà nhà lân cận.
Tổn hao trung bình là một hàm số phụ thuộc vào khoảng cách lũy thừa n:
LP(R) = L(R0) +10 xnlg (R/R0) dB (2.17)
trong đó:
LP(R) = tổn hao đờng truyền trung bình.
L(R0) = tổn hao đờng truyền từ máy phát đến khoảng cách tham khảo R0
dB.
n = mũ tổn hao trung bình.
R = khoảng cách đến máy phát (m).
R0 = khoảng cách thao khảo đến máy phát (m).
Ta chọn R0 bằng 1m và coi rằng L(R0) là tổn hao đờng truyền không gian tự do từ máy phát đến cự ly tham khảo 1m. Sau đó ta coi rằng hệ số khuyếch đại anten bằng các
PTIT Đồ án tốt nghiệp
tổn hao của cáp hệ thống ( trong thực tế không phải bao giờ điều này cũng đúng) ta đợc tổn hao đờng truyền L(R0) =31,5 dB ở tần số 914 MHz trên đờng truyền không gian tự do 1m.
Ngời ta nhận thấy rằng tổn hao đờng truyền đợc phân bố log xung quanh ptr (2.17). Mũ tổn hao đờng truyền trung bình n và lệch chuẩn phụ thuộc vào kiểu toà nhà, cánh nhà và số tầng giữa máy phát và máy thu có thể xác định đợc tổn hao đờng truyền ở đoạn phân cách R m giữa máy phát và máy thu nh sau:
L(R)= Lp(R) +XσdB (2.18)
trong đó:
L(R): Tổn hao đờng truyền ở cự ly phân cách. R m giữa phát thu.
Xσ: Biến ngẫu nhiên phân bố log chuẩn trung bình không với lệch chuẩn σ dB.
Bảng 2.4. Tổng kết các mũ tổn hao đờng truyền trung bình và lệch chuẩn xung quanh trung bình cho các môi trờng khác nhau.
ở môi trờng nhiều tầng ptr (2.17) có thể thay đổi để nhấn mạnh mũ tổn hao đờng
truyền trung bình là hàm số của số tầng giữa máy phát và máy thu. Giá trị n (nhiều tầng) đợc cho ở bảng (2.4).
Lp(R)=L(R0) +10 xn ( nhiều tầng) x lg (R/R0) dB (2.19)
Trong đề xuất của một mô hình dự đoán tổn hao đờng truyền khác thừa số tổn hao tầng đợc sử dụng FAF. một thừa số tổn hao ( theo dB) phụ thuộc vào số tầng và kiểu nhà đợc đa vào đờng truyền tổn hao trung bình trong đó dự đoán của mô hình tổn hao đờng truyền sử dụng tổn hao cùng tầng cho kiểu nhà cụ thể.
LP (R) = L(R0) +10 xn (cùng tầng) lg (R/R0) + FAF dB (2.20) trong đó: R tính theo m và L(R0) =31,7 dB tại 914 MHz.
Bảng 2.5 cung cấp các thừa số suy hao và lệch chuẩn (theo dB) của hiệu số giữa tổn hao đờng truyền đo và dự đoán. Các giá trị cho thừa số suy hao ở bảng 2.5 là trung bình (theo dB) của hiệu số giữa tổn hao đờng truyền quan sát ở các vị trí của nhiều tầng và giá trị tổn hao đờng truyền trung bình dự đoán mô hình Rn đơn giản (ptr (2.17)), trong đó n là mũ cùng tầng đợc cho ở bảng 2.4 cho từng cấu trúc nhà và R là khoảng cách ngắn nhất trong ba chiều giữa máy phát và thu.
Bảng 2.5. Các thừa số tổn hao tầng trung bình
FAF.dB σ
Toà nhà văn phòng 1
Qua 1 tầng 12,9 7,0
PTIT Đồ án tốt nghiệpQua hai tầng 18,7 2,8