TRONG KỸ THUÃT OFDM
2.2. Kháỉ nỉệm kênh truyền dẫn phân tập đa đường
Hình 2.1. Minh họa phân tập đa đường
Tín hiệu RF truyền qua kênh truyền vô tuyến sẽ lan tỏa trong không gian, va chạm vào các vật cản phân tán rải rác trên đường truyền như xe cộ, nhà cửa, sông, núi... gây ra các hiện tượng sau đây:
• Phản xạ (reflection): khi sóng đập vào các bề mặt bằng phẳng
• Tán xạ (scaterring): khi sóng đập vào các vật có bề mặt không bằng phẳng và các vật này có chiều dài so sánh được với chiều dài bước sóng
• Nhiễu xạ (diffraction): khi sóng va chạm với các vật có kích thước lán hơn nhiều chiều dài bước sóng
Hình 2.2. Các hiện tượng xảy ra trong kênh truyền vô tuyến
Khỉ sóng va chạm vào các vật cản sẽ tạo ra vô số bản sao tín hiệu, một số bản sao này sẽ tới được máy thu. Do các bản sao này phản xạ, tán xạ, nhiễu xạ trên các vật khác nhau và theo các đường dàỉ ngắn khác nhau nên:
• Thời điểm các bản sao này tới máy thu cũng khác nhau, tức là độ trễ pha giữa các thành phần này là khác nhau.
• Các bản sao sẽ suy hao khác nhau, tức là biên độ giữa các thành phần này là khác nhau. Tín hiệu tại máy thu là tổng của tất cả các bản sao này, tùy thuộc vào biên độ và pha của các bản sao:
• Tín hiệu thu được tăng cường hay cộng tích cực (constructive addition) khi các bản sao đồng pha.
• Tín hiệu thu bị triệt tiêu hay cộng tiêu cực (destructive addỉtion) khi các bản sao ngược pha
2.2.1. Trải trễ trong hiện tượng đa đường
Tín hiệu nhận được nơi thu gồm tín hiệu thu trực tiếp và các thành phần phản xạ. Tín hiệu phản xạ đến sau tín hiệu thu trực tiếp vì nó phải truyền qua một khoảng dài hơn, và như vậy nó sẽ làm năng lượng thu được ưảỉ rộng theo thời gian.
Khoảng trải trễ (deỉay spread) được định nghĩa là khoảng chênh lệch thời gian giữa tín hiệu thu trực tiếp và tín hiệu phản xạ thu được cuối cùng. Trong thông tin vô tuyến, trải trễ có thể gây nên nhiêu xuyên kỷ tự nếu nhu hệ thống không có cách khắc phục.
2,2.2, Phading
Khỉ tía hiệu được truyền từ antea phát đến anten thu, nó sẽ đi theo nhiều đường khác nhau. Các tía này gồm tía đi thẳng LOS (trong viba, còn trong di động thì không nhất thiết), tía khúc xạ từ khí quyển, tỉa phản xạ từ các vật chắn trên đường đi... Kết quả tín hiệu tại anten thu là tổng hợp của các tín hiệu này, nếu may mắn thì các tín hiệu này đồng pha và cường độ tín hiệu được tăng cường. Nhưng nếu các tín hiệu này triệt tiêu lẫn nhau làm cường độ tín hiệu tại anten thu giảm nghiêm trọng (ngang mức nhiễu) đó chính là hiện tượng phading.
Phadỉng là sự biến đổi cường độ tín hiệu sóng mang cao tần tại anten thu do có sự thay đổi không đồng đều về chỉ số khúc xạ của khí quyển, các phản xạ của đất, các vật cản và nước ưên đường truyền sóng vô tuyến đi qua.
2.2.2.1. Phadingphẳng
Phadỉng phẳng (flat phadỉng) xảy ra khỉ băng thông của kênh truyền lớn hơn băng tần của tín hiệu. Do các hệ thống tốc độ thấp có độ rộng băng tần tín hiệu hẹp (hẹp hơn độ rộng kênh truyền) nên chịu ảnh hưởng của flat phading.
Phadỉng phẳng là sụ suy giảm đều năng lượng (mức) của sóng mang trên một dây tần số. Phading phẳng có thể là phadỉng do ống dẫn và phadỉng suy hao do mưa... Thường thì phadỉng phẳng xảy ra do uốn cong của luồng sóng từ BTS tới MS.
Các tuyến đường thường được thiết kế cho điều kiện khí quyển K=4/3(K
=bán kính hiệu quả của quả đất/bán kính thật của quả đất). Khi điều kiện khí quyển thay đổi luồng tín hiệu có thể bị uốn cong lên K > 4/3 là khúc xạ lên hoặc bị uốn cong xuống K <4/3 là khúc xạ xuống và hậu quả là cường độ tín hiệu thu có thể giảm đến mức làm cho đường truyền bị gián đoạn. Thường thì hay xảy ra trường hợp luồng sóng tín hiệu bị uốn cong vượt qua khỏi anten thu.
Trong trương hợp luồng sóng tín hiệu bị uốn cong nếu chỉ một phần năng lượng tín hiệu có thể phản xạ từ vật cản, phading sẽ là băng rộng so với băng tần tín hiệu (viba) tương đối hẹp. Tuy nhiên, nếu mà một phần năng lượng phản xạ từ vật cản và giao thoa với năng lượng tín hiệu trực tiếp thì phading sẽ là chọn lọc tần số.
2.2.2.2. Phading nhanh
Phading nhanh (fast phading) hay còn gọi là hiệu ứng Doppler (sẽ trình bày chi tiết trong phần tiếp theo), nguyên nhân là có sự chuyển động tương đối giữa máy thu và máy phát dẫn đến tần số thu được sẽ bị dịch tần đi một lượng A/ so với tần số phát tương ứng, ta có được thu được tần số bên thu như nhau:
ft = fp ■ (c + vt)/(c + vp) ầf = abs(ft - /p) = (v/(c + vv)).fv
Mức độ dịch tần sẽ thay đổi theo vận tốc tương đối V giữa máy phát và thu (tại cùng một tần số phát). Do đó hiện tượng này gọi là phading nhanh. Tuy nhiên, đó không phải là toàn bộ nội dung của phading nhanh mà các hiệu ứng đa đường cũng có thể kéo theo sự biến đổi nhanh của mức nhiễu tại đầu thu gây ra phading phẳng.
2.2.2.3. Phading chậm
Phading chậm (slow phading) là do ảnh hưởng của các vật cản trở trên đường truyền, (YD: tòa nhả cao tầng, ngọn núi, đồi...) làm cho biên độ tín hiệu suy giảm, hay còn gọi là hiệu ứng bóng râm (Shadowing). Tuy nhiên, hiện tượng này chỉ xảy ra trên một khoảng cách lớn, nên tốc độ biến đổi chậm. Yì vậy hiệu ứng này gọi là phading chậm (slowphading).
(2.1)
(2.2)
Như vậy, slow phading và fast phadừig phân biệt nhau ở mức độ biến đổi tín hiệu tại anten thu (thời gian liên lạc giữa đầu phát và đầu thu của phading nhanh là tương đối ngắn còn phading chậm thì ngược lại).
2.2.2.4. Phading chọn lọc tần sổ
Phading lựa chọn tần số (selective phading) xảy ra khi băng tần của tín hiệu lớn hơn băng thông của kênh truyền. Do đó hệ thống tốc độ vừa và lớn có độ rộng băng tín hiệu lớn (lớn hơn độ rộng kênh) sẽ chịu nhiều tác động của selective phading. Tác hại lớn nhất của loại phading này là gây nhiễu lên kí tự - ISI.
Selective phading tác động lên các tần số khác nhau (trong cùng băng tần của tín hiệu) là khác nhau, do đó việc dự trữ nhu fiat phading là không thể.