CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.5.2 Một số thông số kênh truyền tác động đến hệ thống
Người ta thường xem xét các ảnh hưởng lên tín hiệu dựa trên mô hình large scale fading (là sự suy hao công suất do đường truyền, xét trong môi trường địa lý lớn) và small scale fading. Trong đó, fading là hiện tượng tăng giảm thường xuyên sự biến đổi cường độ, đôi khi có tính chu kỳ của tín hiệu nhận được từ nguồn phát ở cách xa.
Pathloss:
Pathloss (suy hao đường truyền) là sự suy giảm mật độ công suất của sóng truyền dẫn vô tuyến khi lan truyền thông qua một môi trường, là yếu tố quan trọng trong việc thiết kế và quy hoạch một mạng vô tuyến khi ước lượng công suất và khoảng cách giới hạn. Pathloss có thể xem như một hàm theo khoảng cách giữa máy phát và máy thu, công thức tính Pathloss của kênh truyền [17]:
( ) (2.37) A: hệ số Pathloss.
d : Khoảng cách từ máy phát đến máy thu (m).
: Tần số hệ thống (Hz).
B : Hệ số chặn.
C : Hệ số phụ thuộc tần số pathloss.
X : Hệ số thay đổi theo đặc tính môi trường.
Bảng sau thể hiện thông số pathloss xây dựng cho một số mô hình điển hình trong hệ thống kênh truyền Winner II:
44
Bảng 3.1 : Thông số Pathloss của một số môi trường trong kênh truyền Winner II[17]
ô ường Path loss
[dB]
Shadow fading
[dB]
Khoảng cách d và chiều cao antenna
A1
LOS
A = 18.7; B = 46.8; C = 20 σ 3 3(m)<d<100(m)
5 NLOS
(Corridoor to Room)
A = 36.8; B = 43.8; C = 20 X = 5( 1) ( ường mỏng) or X = 12( ường dày)
σ 4 Giống A1 LOS, số ượ ường giữa BS và MS
NLOS (Room to Room)
A = 20; B = 46.4; C = 20;
X = 5 ường mỏng) và X = 12 ường dày)
σ = 6 ường mỏng) và σ = 8 ường dày)
Giống A1 LOS, số ượ ường giữa BS và MS
FL
Đối vớ các ường hợp trên, nếu BS và MS nằm ở hai tầng khác nhau thì phải tính toán thêm tổn hao sàn:
FL = 17 + 4( 1)
số ượng sàn giữa BS và MS
A2 NLOS
{
4 5 c
5
σ = 7 10(m) <
45
3( )
5
B1
LOS
A = 22.7, B = 41, C = 20
PL = 40log(d1) + 9.45 - 17.3log( 7
σ = 3 10(m) < d <
5
5
NLOS
PL = min (PL (d1, d2) ; PL(d2, d1))
PL(dk ,dl) = PLLOS (dk) + 20 – 12.5nj + 10njlog (d1) + 3log (fc/5)
σ = 4 10 < d1 < 5km w/2 < d2 < 2km w = 20m độ rộng mặ đường)
hBS = 10m hMS = 1:5m
khi 0 < d2 < w/2, LOS PL được áp dụng
C2
LOS
A = 26, B = 39, C = 20
PL = 40log(d) + 13:47 - 14log( ) + 6log(fc /5)
σ = 4 σ = 6
10 < d <
< d < 5km
5
5 NLOS PL = (44.9 – 6.55log (hBS))
log(d)+ 34:46 + 5.83log (hMS) +
σ = 8
5 < d < 5km
46
23log(fc/5) 5
5
Tần số Doppler:
Hiệu ứng Doppler gây ra bởi sự di chuyển tương đối của máy thu, máy phát và sự di chuyển của các đối tượng trong kênh truyền vô tuyến di động, làm cho tần số và bước sóng của các sóng âm, sóng điện từ hay các sóng nói chung bị thay đổi. Khi sự di chuyển tương đối này càng nhanh thì tần số Doppler càng lớn, và do đó tốc độ thay đổi của kênh truyền càng tăng.
Tần số Doppler trong kênh đang khảo sát được tính bằng:
‖ ‖ ( )
(2.38) n = 1… N là chỉ số cluster.
m = 1… 20 là chỉ số tia.
v là tốc độ di chuyển của MS.
là hướng di chuyển.
là góc thu của tia m trong cluster n.
Shadow fading (hiệu ứng bóng râm):
Khi truyền qua kênh truyền vô tuyến, tín hiệu bị ảnh hưởng bởi các vật cản trở như đồi núi, nhà cao tầng,…giữa nơi phát và nơi thu, đặc biệt sự che khuất hay gặp nhất ở các vùng đô thị làm cho biên độ tín hiệu bị suy giảm. Tuỳ vào tần số sử dụng mà các tín hiệu vô tuyến nhiễu xạ từ vật che chắn sẽ tạo ra các ảnh mờ của tín hiệu đằng sau các vật này.
Tần số thấp sẽ nhiễu xạ nhiều hơn tần số cao. Do đó với tín hiệu tần số cao đặc biệt là UHF và sóng vi ba sẽ phải yêu cầu đường truyền trực tiếp (Line of sight - LOS) để đảm bảo cường độ tín hiệu. Hiện tượng này chỉ xảy ra trên một khoảng cách lớn, nên thường
47
có tốc độ biến đổi chậm. Để khắc phục vấn đề che khuất, bộ phát thường đặt ở lên càng cao càng tốt để loại bỏ bớt số vật che khuất.
Tạo hệ số kênh truyền trong mô phỏng Kênh Winner[17]:
Hình 2.21 : Sơ đồ các bước tạo mô hình kênh truyền trong kênh Winner II
Mô hình kênh truyền Winner II cung cấp các công cụ và số liệu, thuận tiện cho việc mô phỏng các hệ thống tin vô tuyến. Để thiết lập hệ số kênh truyền, ta khái quát theo các bước sau:
- Lựa chọn môi trường truyền sóng trong các môi trường được cung cấp và các thông số liên quan.
- Xác định các thông số tổng quát, chọn các thông số về môi trường và mô hình bố trí hệ thống, antenna. Bao gồm:
+ Số lượng và vị trí các BS, MS. Xác định khoảng cách các BS – MS, vận tốc di chuyển của MS, tần số trung tâm của hệ thống.
+ Đồ thị bức xạ, hình dạng và độ định hướng của các antenna.
48
- Xác định các thông số Large Scale: Large Scale fading là sự suy hao công suất do đường truyền, xét trong môi trường địa lý lớn.
+ Xác định các điều kiện truyền sóng (LOS/NLOS) cho các liên kết BS-MS dựa vào bảng xác suất cho trước.
+ Tính pathloss cho các liên kết BS-MS.
+ Tạo các thông số tương quan Large scale fading: delay spread, angular, hệ số Ricean và shadow fading.
- Xác định các thông số Small scale fading: Small scale fading là sự thay đổi đột ngột về biên độ và pha của tín hiệu khi có sự thay đổi nhỏ về khoảng cách giữa bộ phát và bộ thu.
+ Tạo trễ ngẫu nhiên theo công thức:
(2.39)
Với là hệ số tỷ lệ, là delay spread.
+ Độ trễ tương đối của cluster :
( ) (2.40)
+ Tạo công suất cho cluster, pha ban đầu và các góc thu phát cho các tia trong cluster.
+ Tạo các hệ số kênh truyền cho các cluster theo các trường hợp LOS hoặc NLOS. Các hệ số kênh truyền được tạo ra dựa trên các góc, pha, độ trễ,… đã khởi tạo trước đó.
+ Hoàn thành hệ số kênh truyền bằng các nhân thêm các giá trị pathloss và shadow fading.
49