CÁC ĐẶC TÍNH CỦA KÊNH TRUYỀN VÔ TUYẾN
2.2 Đặc tính kênh truyền vô tuyến trong hệ thống OFDM
Sự suy giảm tín hiệu là sự suy hao mức công suất tín hiệu trong quá trình
truyền từ điểm này đến điểm khác. Điều này có thể là do đường truyền dài, do các tòa nhà cao tầng và hiệu ứng đa đường. Hình 2.1 cho thấy một số nguyên nhân làm suy giảm tín hiệu. Bất kì một vật cản nào trên đường truyền đều có thể làm suy giảm tín hiệu.
Hình 2.1 Ảnh hưởng của môi trường vô tuyến
2.2.2 Hiệu ứng đa đường
Rayleigh fading
Trong đường truyền vô tuyến, tín hiệu RF từ máy phát có thể bị phản xạ từ
các vật cản như đồi, nhà cửa, xe cộ…sinh ra nhiều đường tín hiệu đến máy thu (hiệu ứng đa đường) dẫn đến lệch pha giữa các tín hiệu đến máy thu làm cho biên độ tín hiệu thu bị suy giảm. Hình 2.2 chỉ ra một số trường hợp mà tín hiệu đa đường có thể
xảy ra.
Đường phản xạ
Mối quan hệ về pha giữa các tín hiệu phản xạ có thể là nguyên nhân gây ra nhiễu có cấu trúc hay không có cấu trúc. Điều này được tính trên các khoảng cách
rất ngắn (thông thường là một nửa khoảng cách sóng mang), vì vậy ở đây gọi là
fading nhanh. Mức thay đổi của tín hiệu có thể thay đổi trong khoảng từ 10-30dB
trên một khoảng cách ngắn. Hình 2.3 mô tả các mức suy giảm khác nhau có thể xảy
ra do fading. Khoảng cách di chuyển M ứ c tí n h iệ u ( d B )
Phân bố Rayleigh được sử dụng để mô tả thời gian thống kê của công suất tín
hiệu thu. Nó mô tả xác suất của mức tín hiệu thu được do fading. Bảng 2.1 chỉ ra xác suất của mức tín hiệu đối với phân bố Rayleigh.
Fading lựa chọn tần số
Trong bất kỳ đường truyền vô tuyến nào, đáp ứng phổ không bằng phẳng do
có sóng phản xạ đến đầu vào máy thu. Sự phản xạ có thể dẫn đến tín hiệu đa đường
của công suất tín hiệu tương tự như tín hiệu trực tiếp gây suy giảm công suất tín
hiệu thu do nhiễu.Toàn bộ tín hiệu có thể bị mất trên đường truyền băng hẹp nếu không có đáp ứng tần số xảy ra trên kênh truyền.Có thể khắc phục bằng hai cách : - Truyền tín hiệu băng rộng hoặc sử dụng phương pháp trải phổ như
CDMA nhằm giảm bớt suy hao.
- Phân toàn bộ băng tần thành nhiều kênh băng hẹp, mỗi kênh có một
sóng mang, mỗi sóng mang này trực giao với các sóng mang khác (tín hiệu OFDM). Tín hiệu ban đầu được trải trên băng thông rộng, không có phổ xảy ra tại tất cả tần số sóng mang. Kết quả là chỉ có một vài tần số
sóng mang bị mất. Thông tin trong các sóng mang bị mất có thể khôi
phục bằng cách sử dụng các kỹ thuật sửa lỗi thuận FEC .
Trải trễ (Delay Spread)
Mức tín hiệu
(dB)
Xác suất của mức tín
hiệu nhỏ hơn giá trị
cho phép (%) 10 99 0 50 -10 5 -20 0.5 -30 0.05
Tín hiệu vô tuyến thu được từ máy phát bao gồm tín hiệu trực tiếp và tín hiệu
phản xạ từ các vật cản như các tòa nhà, đồi núi…Tín hiệu phản xạ đến máy thu
chậm hơn so với tín hiệu trực tiếp do chiều dài truyền lớn hơn. Trải trễ là thời gian
trễ giữa tín hiệu đi thằng và tín hiệu phản xạ cuối cùng đến đầu vào máy thu. Trong hệ thống số, trải trễ có thể dẫn đến nhiễu liên ký tự ISI. Điều này do tín hiệu đa đường bị trễ chồng lấn với ký hiệu theo sau, và nó có thể gây ra lỗi
nghiêm trọng ở các hệ thống tốc độ bit cao, đặc biệt là khi sử dụng ghép kênh phân
chia theo thời gian TDMA
Hình 2.4 cho thấy ảnh hưởng của trải trễ gây ra nhiễu liên kí tự. Khi tốc độ
bit truyền đi tăng lên thì một lượng nhiễu ISI cũng tăng lên một cách đáng kể. Ảnh hưởng thể hiện rõ ràng nhất khi trải trễ lớn hơn khoảng 50% chu kỳ bit (bit time). Bảng 2.2 đưa ra các giá trị trải trễ thông dụng đối với các môi trường khác
nhau. Trải trễ lớn nhất ở môi trường bên ngoài xấp xỉ là 20μs, do đó nhiễu liên kí tự
có thể xảy ra đáng kể ở tốc độ thấp nhất là 25Kbps.
Tín hiệu trực tiếp
Tín hiệu trễ
Tín hiệu thu được
Hình 2.4: Trải trể đa đường
Bảng 2.2 Các giá trị trải trễ thông dụng
Môi trường Trải trễ Chênh lệch quãng đường đi lớn nhất của tín hiệu
Trong nhà 40ns – 200ns 12m – 60m
Nhiễu ISI có thể được tối thiểu hóa bằng nhiều cách:
Giảm tốc độ ký tự bằng cách giảm tốc độ dữ liệu cho mỗi kênh ( như chia băng thông ra nhiều băng con nhỏ hơn sử dụng FDM hay OFDM).
Sử dụng kỹ thuật mã hóa để giảm nhiễu ISI như trong CDMA.