Trong thực tế có rất nhiều ảnh hưởng khác nhau tới tín hiệu phát trên đường truyền kênh vô tuyến. Đầu tiên, vì tín hiệu điện từ suy giảm trong quá trình lan truyền, cường độ tín hiệu thu giảm theo sự tăng khoảng cách giữa bên phát và bên thu, còn được gọi là tổn hao không gian tự do. Hơn nữa, ngoài đường truyền trực tiếp Line of Sight (LOS) kết nối giữa phía phát và phía thu, có thể bị chặn bởi tường, nhà,…do lan truyền theo hình cầu của sóng điện từ nên tín hiệu có thể truyền theo một vài đường khác nhau. Lan truyền đa đường này là do bản sao của tín hiệu thường được phản xạ bởi bề mặt nhẵn, lớn (ví dụ tường của tòa nhà), tán xạ bởi bề mặt nhám, nhỏ (ví dụ lá cây), hay nhiễu xạ trên các cạnh của một số đối tượng (ví dụ nhà, xe cộ, núi) hay khúc xạ (ví dụ tầng điện ly). Một ví dụ được miêu tả trong hình 3.1.
Hình 3.1 Mô tả truyền dẫn đa đường
Cho nên, phía nhận thu được sự chồng chất của các thành phần đa đường (MPCs-multipath components) với biên độ, pha và trễ thời gian riêng biệt, dẫn tới giao thoa tăng cường hay triệt tiêu ở phía nhận. Do đó, làm cho công suất tín hiệu ở phía biến thiên theo thời gian, tần số hay không gian, còn được gọi là fading. Chi tiết hơn nữa, fading gây bởi giao thoa giữa các MPCs khác nhau được gọi là small- scale fading, vì công suất biến thiên theo một quy mô có thể so sánh được với bước
[60]
sóng, nghĩa là thậm chí thay đổi nhỏ theo một bước sóng trong một không gian hình học có thể gây ra sự thay đổi lớn trong công suất tín hiệu nhận được. Ảnh hưởng này có thể xét đến với tất cả người dùng di động, vì thỉnh thoảng chỉ cần di chuyển thêm một bước qtheo bất hướng nào có thể sinh ra sự thay đổi đáng kể của chất lượng tín hiệu. Trong khi đó, large-scale fading gây ra bởi hiệu ứng che khuất, tức là các vật thể lớn như tòa nhà, núi,… chặn tất cả MPCs. Những ảnh hưởng này, dù hoàn toàn khác nhau về bản chất, che khuất và có thể sản ra một công suất tín hiệu nhận được giống như mô tả trong hình 3.2, đường liền màu xanh mô tả công suất biến thiên nhanh, và có thể giải thích theo ảnh hưởng small-scale fading, trong khi đường nét đứt màu đỏ mô tả mức công suất trung bình gây bởi large-scale fading.
Hình 3.2 Đặc điểm các fading điển hình
Một hệ quả khác của lan truyền đa đường là phân tán tín hiệu, nghĩa là do chiều dài khác nhau của các đường khác nhau, các luồng tín hiệu đến bên thu ở các thời điểm khác nhau. Điều này có thể dẫn đến nhiễu liên kí tự ( ISI): nhiễu ký tự liên tiếp ở bên thu bởi MPCs với thời gian truyền dẫn dài hơn từ một kí tự đến bên nhận tại cùng một thời điểm với MPCs có thời gian truyền ngắn hơn từ các kí tự tiếp theo.ISI có thể được mô tả bằng tỉ lệ chiều dài mẫu kí tự và trễ lan truyền lớn nhất của một MPC được xét đến. Lưu ý rằng theo sự không giới hạn của lý thuyết, rất nhiều MPCs đến phía thu trễ thời gian lớn tùy ý, nhưng sẽ có các đường suy hao hết năng lượng của nó do khoảng cách dài và sự hấp thụ theo đường truyền. Cho
[61]
nên, ta có thể nói rằng trễ thời gian lớn nhất của các MPCs đóng góp “quan trọng” tới tín hiệu nhận được. Từ “quan trọng” ở đây nghĩa là ta có thể phân biệt nó từ nhiễu. Lượng nhiễu hiện diện trong một hệ thống truyền phát có thể đo được bằng tỉ lệ SNR (signal-to-noise ratio), được định nghĩa là:
(3.10)
với và tương ứng biểu thị công suất trung bình của tín hiệu không nhiễu ở bên thu và nhiễu. Rõ ràng SNR càng lớn càng tốt, vì trong trường hợp này tín hiệu có thể phân biệt được với nhiễu, và do đó độ tin cậy của liên kết truyền dẫn càng tăng.