CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.4 CÁC CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI LUẬN ÁN
1.4.2.1 Các nghiên cứu về mô hình hóa kênh FSO
Công suất tín hiệu quang chịu ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố trong quá trình lan truyền từ phía phát đến phía thu. Các yếu tố ảnh hưởng này bao gồm tổn hao hình học, tổn hao lệch hướng, tổn hao khí quyển và pha-đinh do nhiễu loạn không khí.
Tổn hao hình học do sự phân kỳ của búp sóng quang khi lan truyền qua khí
quyển. Tổn hao được tính toán dựa vào góc phân kỳ, cự ly đường truyền và kích thước thấu kính thu. Với giả thiết truyền dẫn FSO là sóng ngang, mô hình xấp xỉ phân bố cường độ ánh sáng thường được sử dụng là mô hình phân bố Gauss [93]. Khi búp sóng Gauss có góc phân kỳ tương đối lớn, mô hình xấp xỉ hóa sóng phẳng
hoặc sóng cầu thường được sử dụng [149]. Tổn hao lệch hướng là một dạng tổn hao hình học bắt nguồn từ sự lệch hướng giữa bộ phát và bộ thu. Sự lệch hướng xảy ra trong thực tế do sự trôi búp [13], sự rung lắc của tòa nhà nơi đặt bộ thu/phát [19]. Do búp sóng quang hẹp và độ mở của bộ thu nhỏ, tổn hao lệch hướng ảnh hưởng mạnh lên hiệu năng hệ thống FSO và gây gián đoạn thông tin [28], [78]. Phân bố Rayleigh được sử dụng cho mô hình thống kê ngẫu nhiên của góc lệch hướng [19], [20], [92] và mô hình búp sóng Gauss kết hợp không gian một phần đã được đề xuất để giảm ảnh hưởng của tổn hao lệch hướng [87], [115], [116].
Tổn hao khí quyển bắt nguồn từ hai nguyên nhân chính là hấp thụ và tán xạ.
Trong vùng hồng ngoại gần hấp thụ xảy ra chủ yếu do các hạt nước [79]. Các hạt nước gây tán xạ ánh sáng, làm lệch hướng ánh sáng. Trong trường hợp mưa hoặc tuyết, kích thước các hạt lớn hơn nhiều độ dài bước sóng và việc truyền dẫn FSO gần như không bị ảnh hưởng [97]. Trong khu vực đô thị với cự ly truyền dưới 1 km, giá trị suy hao điển hình do mưa cỡ khoảng 3 dB/km. Khi đường kính các hạt ở cỡ bước sóng, hệ số tán xạ rất cao. Chính vì thế tổn hao khí quyển rất lớn trong điều kiện sương mù. Mô hình kênh FSO qua sương mù được nghiên cứu trong [78], [80], [97].
Pha-đinh do nhiễu loạn khí quyển có nguyên nhân từ sự không đồng nhất về
nhiệt độ và áp suất khí quyển. Mô hình đầy đủ về nhiễu loạn khí quyển cho tuyến FSO được trình bày trong [13]. Nhiễu loạn khí quyển được đặc trưng chủ yếu bởi ba tham số là phạm vi bên trong của nhiễu loạn (l0), phạm vi bên ngoài của nhiễu loạn (L0) và tham số cấu trúc của chỉ số khúc xạ (Cn2) còn được gọi là cường độ nhiễu loạn [15]. Giá trị điển hình của Cn2 thay đổi trong khoảng từ 10-17 đến 10-13 m-2/3 cho cường độ nhiễu loạn từ yếu đến mạnh [66]. Để lượng hóa sự thăng giáng ngẫu nhiên của tín hiệu do nhiễu loạn trong điều kiện nhiễu loạn yếu và cự ly ngắn, mô hình log chuẩn thường được sử dụng [13]. Tuy nhiên, dữ liệu thực nghiệm cho tuyến truyền dẫn cự ly dài chỉ ra rằng, mô hình log chuẩn không phù hợp cho dải nhiễu loạn từ trung bình đến mạnh [15]. Phân bố hàm mũ âm được sử dụng cho cường độ tín hiệu trong dải bão hòa [12] và mạnh [118]. Phân bố K, được sử dụng
cho dải nhiễu loạn mạnh [67] và trong dải nhiễu loạn từ trung bình đến mạnh, phân bố được sử dụng phổ biến nhất là phân bố Gamma-Gamma [12],[13].