Kờnh truyền tin vụ tuyến sử dụng trong luận ỏn

1.2 Bài toỏn bảo mật tầng vật lý

1.2.3 Kờnh truyền tin vụ tuyến sử dụng trong luận ỏn

1.2.3.1 Kờnh truyền Rayleigh fading.

Trong truyền tin vụ tuyến luụn xảy ra cỏc hiện tượng fading do mụi trường truyền dẫn làm suy giảm tớn hiệu thu một cỏch ngẫu nhiờn. Một số yếu tố mụi trường gõy ra fading điển hỡnh như: sự thăng giỏng của tầng điện ly; sự hấp thụ do cỏc phõn tử khớ, hơi nước, mưa, tuyết…; sự khỳc xạ, phản xạ, tỏn xạ và nhiễu xạ do mật độ khụng khớ hay cỏc chướng ngại vật trờn đường truyền dẫn.

Kờnh truyền được sử dụng trong cỏc mụ hỡnh truyền tin của Luận ỏn là kờnh Rayleigh fading. Đặc điểm của kờnh Rayleigh fading là giữa trạm thu và trạm phỏt khụng cú đường truyền thẳng (do ảnh hưởng của địa hỡnh hay địa vật như cỏc tũa nhà…). Tớn hiệu nhận trờn kờnh Rayleigh fading (xem [7], [9]–[11], [33]) được xỏc định theo hiệu ứng đa đường truyền dẫn (multipath propagation), theo đú, là tổng hợp của cỏc tớn hiệu trờn nhiều đường truyền dẫn khỏc nhau (multipaths) thụng qua cỏc điểm phản xạ tớn hiệu phõn tỏn khi đến trạm thu như minh họa trong Hỡnh 1.5.

d1

d2

di

dL

Cỏc điểm phản xạ tớn hiệu phõn tỏn

Tớn hiệu khụng được truyền trực tiếp

Hỡnh 1.5: Mụ hỡnh kờnh truyền Rayleigh fading.

Đối với kờnh Rayleigh fading, kỹ thuật truyền tin theo bỳp súng khụng trực xạ (non ligh-of-sight beamforming) được ỏp dụng để truyền tin tức tới trạm thu [34].

Giả sử tớn hiệu phỏt là tớn hiệu khụng điều chế, dạng phức:

𝑠(𝑡) = 𝑒𝑗2𝜋𝑓𝑡.

Trong đú, f (Hz) là tần số súng mang.

Nếu bỏ qua nhiễu thỡ tớn hiệu thu được tại mỏy thu cú dạng:

𝑟(𝑡) = ∑ 𝛼𝑛(𝑡)𝑠(𝑡 − 𝜏𝑛(𝑡)) = 𝑠(𝑡) ∑𝐿 𝛼𝑛(𝑡)𝑒−𝑗2𝜋𝑓𝜏𝑛(𝑡) 𝑛=1

𝐿

𝑛=1 .

Trong đú, L là số đường truyền tới mỏy thu; 𝛼𝑛(𝑡) là hệ số suy giảm tớn hiệu

phương vị của tia truyền và tia phản xạ tới mỏy thu; cỏc suy hao ngẫu nhiờn khỏc;

𝜏𝑛(𝑡) là độ trễ thời gian trờn đường truyền thứ n.

Như vậy, trường hợp tổng quỏt, tớn hiệu thu của kờnh truyền Rayleigh fading cú thể được mụ hỡnh húa dạng:

𝑟(𝑡) = 𝑤(𝑡)𝑠(𝑡) + 𝑛(𝑡).

Với w(t) là hệ số kờnh truyền nhận giỏ trị phức và n(t) là nhiễu. Lưu ý rằng, do số đường truyền phản xạ tới mỏy thu thường là lớn, và sự suy hao trờn mỗi đường cựng với độ trễ thời gian trờn mỗi đường là ngẫu nhiờn nờn giỏ trị w(t) cũng là ngẫu nhiờn. Hay núi cỏch khỏc hệ số kờnh truyền w(t) của kờnh Rayleigh fading

là một quỏ trỡnh ngẫu nhiờn.

1.2.3.2 Truyền tin đa ăng ten

Một trong cỏc cụng nghệ đúng vai trũ quan trọng trong việc tăng hiệu quả truyền tin bằng kỹ thuật truyền tin đa tăng ten như Hỡnh 1.6. Đõy là cụng nghệ sử dụng nhiều ăng ten trong cả quỏ trỡnh phỏt (Nt ăng ten phỏt) và nhận dữ liệu (Nr ăng ten nhận) để tăng tải và tầm phỏt súng, đõy cũng là cụng nghệ đang được ỏp dụng rộng rói và đúng vai trũ quan trọng trong truyền tin 5G [35]–[38].

Theo Hỡnh 1.6, tớn hiệu nhận tại ăng ten thứ m cú dạng: T m m m y =h x+n . Với hệ số kờnh truyền là [ ,1, ..., , , t T m = hm hm N ]

h tớn hiệu đầu ra của mỗi ăng ten

là 1 1 , [ ] [ ] [ ..., ] t t Nt t j j T N x e x e =

x , nm là nhiễu cơ sở tại ăng ten thứ m.