Việc sử dụng thu phân tập theo không gian là một kỹ thuật để hạn chế phading và được áp dụng trong các hệ thống thông tin di động ngày naỵ Tuy nhiên, trong vài năm trở lại đây, các nhà sản xuất thiết bị viễn thông đã đặc biệt quan tâm đến loại anten phân cực kép cho trạm thu phát gốc. Động cơ thúc đẩy nghiên cứu ra loại anten này, đó là giảm giá thành lắp đặt và giảm không gian lắp thiết bị. Trong thông tin di động, anten cho trạm thu phát gốc thường sử dụng loại ±450 so với phân cực tuyến tính thẳng đứng vertical. Với cấu trúc như vậy, anten phân cực kép có khả năng thu được năng được đều nhau trên cả hai nhánh.
Các thông số quan trọng của anten phân cực kép đó là độ cách ly giữa 2 cổng (port-to-port isolation) và mẫu phân cực chéo hoặc đồng cực.
Năng lượng vô tuyến được phát ra từ MS dưới dạng phân cực tuyến tính, nhưng khi đến anten thu của BTS, nó bị biến đổi theo mọi hướng cực tính. Hai anten độc lập sẽ thu năng lượng của tín hiệu theo cực tính của nó. Hầu hết môi trường truyền dẫn ở khu vực đô thị và ngoại ô chịu ảnh hưởng của tán xạ được sử dụng kỹ thuật thu phân tập nàỵ
Phần II
Các mô hình truyền sóng
Chương III
Một số mô hình truyền sóng
Việc dự đoán suy hao truyền dẫn trong thông tin di động gặp phải rất nhiều khó khăn do thiết bị thông tin cụ thể là Mobile luôn luôn di động và anten của nó thường đặt thấp hơn nhiều so với địa hình xung quanh. Tuy nhiên, để thực hiện hệ thống một cách có hiệu quả các nhà nhiên cứu đã phải đưa ra các mô hình bằng thực nghiệm trong các điều kiện khác nhaụ
Công thức sau là suy hao trong môi trường tự do không có phản xạ, anten của Mobile và anten trạm gốc trong tầm nhìn thẳng và các anten bức xạ đẳng hướng.
Lbf = 20.log(4pd/l)
Một công thức khác tính toán suy hao đường truyền trong điều kiện có sự tham gia của mặt đất. Phản xạ một lần qua mặt đất, và với điều kiện anten bức xạ đẳng hướng. L = 20.log ( 2 1 2 h h
d
) Trong đó: d: là cự ly truyền [m] h1: độ cao anten trạm gốc h2: độ cao anten MobileNgoài ra có một hiện tượng khác là những ảnh hưởng do mép dài của các vật chướng ngạị Theo nguyên tắc truyền sóng, các vật chướng ngại sẽ làm suy
hao năng lượng sóng mức độ tuỳ thuộc vào mức độ bị che khuất của đường truyền. Sơ đồ sau miêu tả suy hao nhiễu xạ thông qua thông số V.
V = h . 1. 2
)
2
1
.(
2
d
d
d
d
l
+
Trong môi trường di động, các vật cản trở rất khó dự đoán trước nhưng việc mô hình nhiễu xạ vẫn rất quan trọng trong hầu hết các mô hình truyền sóng di động.
Hình 3.1: Nhiễu xạ bờ
Bằng phương pháp thực nghiệm một số nhà nghiên cứu đã đưa ra một số mô hình áp dụng cho nhiều dạng địa hình khác nhau thông qua hàng nghìn thí nghiệm và số liệu đo đạc thực tế. Sau đây là một số mô hình:
3.1. Mô hình Okumurạ
Trong các bản báo cáo của Okumura có chứa một tập các đường cong được xây dựng từ rất nhiều các phép đo được thực hiện từ năm 1962 đến 1965. Mục đích của nó là miêu tả sự suy hao và sự thay đổi cường độ trường điện từ theo sự thay đổi của địa hình.
d1 d2
h
Rx Tx
Okumura muốn tính toán một cách hệ thống đối với các loại địa hình khác nhau và các môi trường khác nhaụ Do vậy, ông đã phân loại địa hình và môi trường như sau:
Địa hình:
- Địa hình bằng phẳng: là địa hình có các vật thể trên đó có chiều cao trung bình không vượt quá 20m.
- Địa hình bất thường: là các địa hình không thuộc địa hình bằng phẳng, ví dụ như địa hình có đồi núị
Môi trường:
- Khu vực mở: là vùng không gian trong đó không có cây cao, tòa nhà cao tầng chắn ngang đường truyền sóng. Địa hình thoáng đãng, không có vật thể nằm cản đường truyền đến máy di động trong phạm vi 300 đến 400m. Ví dụ như khu vực cánh đồng, nông trang.
- Khu vực ngoại ô: Khu làng xã, đường cao tốc với cây và nhà thưa thớt. Trong khu vực này có một số vật thể chắn nhưng không che chắn hoàn toàn.
- Khu vực thành phố: là khu vực có nhiều nhà cao tầng san sát nhau, dân cư
đông đúc, cây cối trồng thành hàng sát nhaụ
Công thức Okumura:
LOKUMURA = Lfs + Am (3- 1)
Trong đó:
Am là hệ số suy hao dự đoán Okumurạ Am được tra qua đồ thị đường cong.
Lfs : là suy hao lan truyền trong không gian tự dọ Ví dụ:
f = 800MHz. d = 10km hBS = 200m hMS = 3m.
Từ đồ thị đường cong dự đoán suy hao , ta có Am = 29dB.
Do đó, Ltotal = Lfs + Am = 32,44 +20lg(800) + 20lg(10) + 29 = 139,5dB.
3.2. Mô hình SAKAGAMIKUBOL.
Đây là mô hình được phát triển dựa trên kết quả của mô hình Okumurạ Kết quả là có được một mô hình đáng quan tâm bởi những lý do sau:
- Nó đưa ra rất nhiều tham số cho môi trường đô thị
- Nó có thể đáp ứng được trên phạm vi tần số 450 á 2200Mhz.
- Nó đưa ra những quy định hợp lệ đối với những độ cao của anten trạm gốc thấp hơn đỉnh các toà nhà, để tạo ra mô hình hữu ích cho ứng dụng của Microcell.
Công thức của mô hình này là:
Lp = 100 - 7,1logW + 0,023f + 1,4loghs + 6,1log<H> - [24,37-3,7(H/hbo)]loghb + (43,42 - 3,1loghb)logd + 20logf + exp[13(logf - 3.23)]
Trong đó:
Lp : Suy hao [dB]
W : Bề rộng của đường tại điểm thu (5á50 m)
f : Góc giữa trục của đường với đường thẳng nối từ anten tram gốc đến máy di động.
hs : Độ cao của toà nhà có đặt anten trạm gốc phía thu (5á80m) <H> : Độ cao trung bình của các toà nhà xung quanh điểm thu (5á50m) hb : Độ cao anten trạm gốc tại điểm thu (20á100m)
H : Độ cao trung bình của các toà nhà xung quanh trạm gốc (H>hbo) d : Khoảng cách giữa trạm gốc và điểm thu (0,5á10km)
3.3. Mô hình Hatạ
Mô hình Hata xây dựng trên kinh nghiệm, đúc rút từ mô hình Okumurạ Mô hình Hata chuyển đổi các thông tin về suy hao đường truyền có tính hình học của mô hình Okumura sang công thức toán học.
Mô hình này được xây dựng dựa trên suy hao đường truyền giữa các anten isotropic, nhưng nó cũng xét đến các thông số khác như chiều cao của cột anten trạm BTS, chiều cao của anten MS. Địa hình trong mô hình được giả thiết là khá bằng phẳng, không có bất thường.
Các điều kiện ràng buộc của mô hình Hata:
- Dải tần làm việc: 150 đến 1500MHz.
- Chiều cao của anten BTS: 30 đến 200m.
- Chiều cao của anten MS: 1 đến 10m.
- Khoảng cách giữa BTS và MS: 1 đến 20km. Công thức Hata tính suy hao đường truyền:
LHATA = 69,55 + 26,16logfC –13,82loghB – ăhm) + (44,9 – 6,55loghB) x
logR. (3-2)
Trong đó:
Đối với khu vực thành phố vừa và nhỏ:
ăhm) = (1,1logfC – 0,7)hm - (1,56logfC – 0,8) Đối với khu vực thành phố lớn:
ăhm) = 8,29(log1,54hm)2 – 1,1 fC < 200MHz. ăhm) = 3,2(log11,75hm)2 – 4,97 fC > 400MHz.
Đối với khu vực ngoại ô:
LHATA, Suburban = LHATA –2 (log(fC/28))2 – 5,4. Đối với khu vực trống:
LHATA, Suburban = LHATA – 4,78(logfC)2 + 18,33logfC – 40,94.
Bảng 3.1: Bảng tham số Hata
Tham số Giải thích Phạm vi
fC Tần số (MHz) 150 ~ 1500 hb Chiều cao cột anten BTS (m) 30 ~ 200 hm Chiều cao anten MS (m) 1 ~ 10 R Khoảng cách BTS đến MS (km) 1 ~ 20 ăhm) Hệ số hiệu chỉnh
