2.2.1 Suy hao
Trong quá trình truyền, tín hiệu vô tuyến sẽ yếu đi khi khoảng cách xa. Phương trình (2.1) cho ta công suất tín hiệu thu được khi truyền trong không gian tự do:
(2.1)
33
Trong đó: PR là công suất thu được (W); PT là công suất phát(W); GT là độ lợi anten phát (dB); GR là độ lợi anten thu (dB); 𝜆𝜆 là bước sóng của sóng mang vô tuyến (m);
R là khoảng cách truyền dẫn (m).
2.2.2 Bóng mờ và Fading chậm
Các ứng dụng di động vô tuyến, môi trường truyền thường có các vật cản Các vật này gây ra phản xạ trên bề mặt và làm suy hao tín hiệu truyền qua chúng gây nên hiện tượng bóng mờ. Sự thayđổi trong suy hao đường truyền xuất hiện khi khoảng cách lớn và phụ thuộc vào kích thước vật cản gây nên bóng mờ hơn là bước sóng của tín hiệu RF. Vì sự thay đổi này thường xảy ra chậm nên nó còn được gọi là fading chậm. Công thức (2.2) cho chúng ta công suất thu của tín hiệu trong môi trường có các thành phần suy hao đường truyền.
(2.2) Trong đó:αlà thành phần suy hao đường truyền
Bảng 2.1: Hệ số suy hao đường truyền trong các môi trường khác nhau 2.2.3 Ảnh hưởng đa đường và Fading nhanh
Trong quá trình truyền, tín hiệu RF có thể bị phản xạ từ các vật thể như nhà cao tầng, đồi núi, tường, xe cộ v.v... Môi trường đa đường có các tia phản xạ là nguyên nhân chính gây ra fading nhanh. Nếu chúng ta truyền một xung RF qua môi trường đa đường, thì tạiđầu thu ta sẽ thu được tín hiệu nhưhình (2.1). Mỗi xung tươngứng với một đường, cường độ phụ thuộc vào suy hao đường của đường đó. Đối với tín
34
hiệu tần số cố định (chẳng hạn sóng sin), trễ đường truyền sẽ gây nên sự quay pha của tín hiệu.
Hình 2.1: Đáp ứng xung thu được khi truyền một xung RF 2.2.4 Độ trải trễ
Độ trải trễ là lượng thời gian trải trong khi các tín hiệuđa đường tới đầu thu. Khi ta có giá trị ước lượng độ trải trễ của kênh thông tin, ta có thể xác định được tốc độ ký tự tối đa có thể đạt được trong khi bảo đảm nhiễu ISI vẫn ở mức độ cho phép.
Đối với truyền dẫn OFDM, mỗi ký tự tươngứng với nhiều sóng mang con băng nhỏ truyền dẫn song song. Nếu thời gian ký tự nhỏ hơn độ trải trễ, hai ký tự kề nhau sẽ chồng chập nhau tạiđầu thu. Điều này gây nhiễu xuyên ký tự ISI. Các phương thức điều chế bậc cao hơn như 16-QAM, 256-QAM v.v... có hiệu suất sử dụng phổ cao hơn, nhạy hơn nhiềuđối với nhiễu ISI và nhưvậyđộ trải trễ phải ít hơn nhiều so với khoảng thời gian ký tự.
2.2.5 Độ dịch Doppler
Bất cứ khi nào trạm phát và trạm thu có sự di chuyển so với nhau, tần số thu được của sóng mang sẽ khác với tần số sóng mang fCđược truyền. Khi một trạm di động di chuyển với vận tốc không đổi v tạo thành một góc θ đối với phương của tín hiệu tới. Tín hiệu thu được s(t)có thể viết như sau:
(2.3) Trong đó: A là biên độ; fClà tần số phát; fD độ dịch tần Doppler.
35
(2.4) do vậy tần số thu được là:d
ƒr = ƒC ± ƒD (2.5)
Độ dịch Doppler lớn nhất fm được cho bởi:
(2.6) Trong môi trường thực tế, tín hiệu thu đượcđến từ nhiều đường phản xạ có khoảng cách khác nhau và góc đến khác nhau. Vì vậy, khi phát một sóng sin có thêm độ dịch Doppler, khi thu sẽ có phổ mở rộng từ fc (1 – v/c) và fc (1 + v/c), được gọi là phổ Doppler. Khi tất cả các hướng di chuyển của trạm di động hoặc tất cả các góc tới được giả sử là có xác suất bằng nhau, thì mật độ phổ công suất của tín hiệu thu được cho bởi:
(2.7) Trong đó: Klà hằng số
2.2.6 Fading lựa chọn tần số và Fading phẳng
Ảnh hưởng đa đường cũng gây nên sự thay đổi fading cùng với tần số, là do đáp ứng pha của các thành phần đa đường sẽ thay đổi cùng với tần số. Bước sóng tỷ lệ nghịch với tần số và vì thế đối với đường truyền cố định thì pha sẽ thay đổi theotần số. Khoảng cách đường truyền của mỗi thành phần đa đường khác nhau và nhưvậy sự thay đổi pha cũng khác nhau. Hình (2.3) biểu diễn một ví dụ về truyền hai đường. Đường 1 hướng trực tiếp cách 10 m, đường 2 hướng phản xạ cách 25 m. Đối với bước sóng 1m. Nếu chúng ta thay đổi tần số là 0,9m thì đường một sẽ có
10/0,9 = 11,111𝜆𝜆 hay có pha là 0,111 x 3600 = 400, trong khi đường thứ hai có 25/0,9 = 27,778𝜆𝜆, hay có pha là 0,778 x 3600 = 2800, điều này làm hai đường khác
36
pha nhau, sẽ làm suy giảm biên độ tín hiệu ở tần số này.
Hình 2.3: Minh họa fading lựa chọn tần số