2. Nguyên tắc truyền sóng
2.2.Suy hao trong không gian tự do
Trên thực tế, Pr luôn nhỏ hơn Pt công suất phát từ anten đẳng hớng một chút và giá trị chênh lệch đó gọi là suy hao truyền sóng trong không gian tự do.
Lfs = 20 . log ( 4Πd/λ ) [ dB ] d : [ m ]
λ : [ m ]
Chú ý : Lfs phụ thuộc nhiều vào tần số sử dụng, tần số càng cao thì suy hao càng lớn.
Nh vậy : Với một mức công suất cho trớc, phạm vi sử dụng sẽ càng hẹp nếu tần số truyền dẫn càng cao.
Để chính sác hơn và thuận tiện cho sử dụng, ngời ta sử dụng công thức sau : Lfs = 32,5 + 20.log d + 20.log f [ dB ]
Với d = Km , f = MHz
Công suất thu đợc ở máy thu anten đẳng hớng có thể đợc tách : Pr = Pt - Lfs
Với Pt : Công suất bức xạ đẳng hớng. Pr : Công suất thu.
Tuy nhiên, mô hình không gian tự do trên đây là một mô hình đợc đơn giản hoá nhng lại là một xuất phát điểm quan trọng để thiết kế một mạng vô tuyến. Đối với nhiều trờng hợp cụ thể mà mô hình này đợc xem xét kỹ hơn nh : Truyền sóng trong môi trờng có hai mặt nớc, giữa hai cao điểm
2.3.Truyền sóng nhiều tia .
Thực tế, sóng vô tuyến đến đợc máy thu không chỉ theo đờng trực tiếp mà còn theo vô số các tia phản xạ từ mặt đất hay những vật thể khác ( cả hai nhân tố này có thể cố định hay chuyển động ). Nh vậy tín hiệu đến đợc máy thu là tổng hợp của nhiều tia tới có biên độ và pha thay đổi. Do sự phản xạ bất kỳ nên khoảng cách các tia tới lan truyền rất đa dạng. Tín hiệu thu đợc có thể đợc tăng cờng (có biên độ lớn lên ) hay bị suy giảm ( biên độ giảm đi, thậm chí bằng không ) hoặc một vài đoạn tín hiệu biến động đột ngột. Hiện tợng này gọi chung là fading. Trong đó những chỗ tín hiệu triệt tiêu nhau gọi lạ chỗ trũng fading. Khoảng thời gian giữa hai chỗ trũng fading phụ thuộc vào tốc độ chuyển động, địa hình môi trờng và tần số phát. Đây là những nguyên nhân chính gây giảm sút đáng kể chất lợng thông tin. Có hai loại fadinh chính đáng quan tâm là : Fadinh Raykeigh và Fadinh chuẩn loga.
Fadinh nhanh hay còn gọi là Fadinh thời gian ngắn :
Đây là loại fadinh rất nhanh ( khoảng cách đỉnh - đỉnh = λ / 2 ) Sảy ra khi anten mobile nhận tín hiệu là gồm nhiều tia phản xã. Nó thờng diễn ra trong xuốt thời gian liên lạc. Do anten mobile thờng thấp hơn các kiến trúc không gian xung quanh nh cây cối, nhà cửa ... Đóng vai trò là những vật phản xạ. Tín hiệu tổng hợp bao gồm nhiều sóng có biên độ và pha khác nhau, nên có tín hiệu thay đổi bất kỳ nhiều khi chúng còn bị triệt tiêu lẫn nhau.
Fadinh gây cho ta nghe thấy những tiếng ồn. Trong môi trờng thoáng mà ở đó sóng trực tiếp vợt trội thì loại fading không đáng kể hơn trong khu đô thị.
Loại fadinh ngắn hạn này có biên độ phân bố theo phân bố Rayleigh nên còn đợc gọi là fadinh Rayleigh .
Loại fadinh này có tác động lớn đến chất lợng tín hiệu nên cần thiết phải sử lý hạn chế fadinh này. Giải pháp đầu tiên và đơn giản nhất là sử dụng đủ công suất phát để cung cấp một khoảng cho dữ trữ fading.
Một giải pháp khác đợc sử dụng phổ biến và hiệu quả là phân tập không gian. Nó làm giảm những chỗ trũng fadinh, tăng chất lợng thoại. Cờng độ tín hiệu có thế mã thấp hơn mức rmin thờng yêu cầu không quá 10 %
Fadinh chậm, hay còn gọi là Fadinh thời hạn dài.
Loại fadinh này do hiệu ứng che khuất bởi các vật che chắn của địa hình xung quanh gây nên. Nó có phân bố chuẩn xung quanh mọi giá trị trung bình nếu ta lấy logarit cờng độ tín hiệu. Công suất của tín hiệu này đợc gọi là công suất trung bình cục bộ, đợc phân bố theo hàm loga chuẩn. Do vậy, ngời ta còn gọi là fadinh chuẩn - loga.
ảnh hởng của fadinh chuẩn - loga là làm giảm khả năng phủ sóng của máy phát. Để chống lại fadinh này, ngời ta cũng sử dụng khoảng dự trữ fadinh. Khoảng dự trữ fadinh này phụ thuộc vào độ lệch tiêu chuẩn thờng đợc giả thiết ≅
4 : 8 dB. Nếu suy hao tín hiệu có thể là khoảng 10% thì khoảng dự trữ fadinh yêu cầu 3 : 5 dB.
Khi thành lập một mạng di động, ta cần phải có một chuẩn cho tín hiệu nhỏ nhất có thể chấp nhận đợc tại biên giới cell.
Độ nhạy yêu cầu ở đờng vào máy thu : - 104 dBm cho BTS.
- 104 dBm cho MS trên ô tô. - 102 dBm cho MS cầm tay.
- Dự trữ fading cho chuẩn loga : 3 : 5 dB. Dự trữ nhiễu : 3 : 5 đB.
Dự trữ nhiễu cần phải đợc cộng thêm khi tính toán vì độ nhạy máy thu chỉ đợc tính toán cho chất lợng nhỏ nhất khi không có nhiều.
Khi thành phần trực tiếp của tín hiệu mạnh hơn cùng với những tín hiệu không trực tiếp yếu hơn cùng tới máy thu thì tại đây fadinh nhanh vẫn còn sảy ra nhng tín hiệu sẽ không sắc nét. Đờng bao fadinh này có dạng phân bố Rician. Dạng fadinh này sảy ra phần lớn ở môi trờng vùng nông thôn, microcellular, hay picocellular.