Chương 4. CÁC YẾU TỐ ĐƯỜNG TRUYỀN
4.2.2. Fading vùng rộng và fading vùng hẹp
Hình 4.2 thể hiện một cách tổng quan của fading trên kênh truyền, nó bắt đầu với hai loại tác động fading đặc trưng cho truyền thông di động đó là fading vùng rộng (large scale fading) và fading vùng hẹp (small scale fading), fading vùng rộng đặc trưng cho sự suy giảm tín hiệu điện hoặc mất mát đường truyền trung bình do chuyển động trên diện rộng.
45
Hình 4.2. Biểu hiện của kênh Fading [3, tr.91]
Fading vùng rộng thể hiện ở các khối 1,2 và 3 trong hình 4.2, Hiện tượng fading vùng rộng bị ảnh hưởng bởi ranh giới rõ nét về địa hình như đồi núi, rừng, biển quảng cáo, toà nhà lớn giữa bên phát và bên nhận, bên nhận thường biểu diễn như là bóng mờ bởi các vật cản nhô lên như vậy, số liệu thống kê của fading vùng rộng cung cấp một cách tính toán ước lượng suy hao đường truyền bằng hàm của khoảng cách, điều này được mô tả trong hàm suy hao đường truyền trung bình và một phân phối chuẩn của giá trị trung bình. Fading vùng hẹp đề cập đến những thay đổi đáng kể trong biên độ và pha của tín hiệu có thể được xem như là một sự thay đổi nhỏ khoảng bằng một nữa bước sóng trong sự tách biệt về không gian giữa bên truyền và bên nhận, các khối 4,5 và 6 thể hiện fading vùng hẹp ở hai cơ chế đó là thời gian lan truyền của tín hiệu và thời gian biến thể của kênh, trong các ứng dụng vô tuyến di động, kênh là thời gian biến thể bởi vì chuyển động của bên nhận và kết quả là bên nhận làm thay đổi đường lan truyền, tốc độ thay đổi của những điều kiện lan truyền tính đến cho tốc độ fading (tốc dộ thay đổi của suy yếu fading), fading vùng hẹp còn được gọi là rayleigh fading bởi vì nếu có nhiều
46
đường phản xạ và không có thành phần tia truyền thẳng, đường bao của tín hiệu nhận được được mô tả như một phân bố rayleigh, khi có thành phần truyền thẳng thì tín hiệu nhận được được mô tả như một phân bố Rician, một thiết bị di động chuyển vùng qua một diện tích lớn phải xử lý tín hiệu của cả hai loại fading là fading vùng rộng và fading vùng hẹp.
Có ba cơ chế cơ bản tác động lên việc lan truyền tín hiệu trong một hệ thống truyền thông di động, chúng là phản xạ, nhiễu xạ và tán xạ.
- Sự phản xạ xảy ra khi một sóng điện từ lan truyền có ảnh hưởng trên một bề mặt mịn với kích thước rất lớn so với bước sóng của tín hiệu cao tần;
- Nhiễu xạ xảy ra khi đường vô tuyến giữa bên truyền và bên nhận bị che khuất bởi một vật cản dày đặc với kích thước lớn so với bước sóng, gây ra sóng thứ cấp hình thành phía sau vật cản.
- Tán xạ xảy ra khi một sóng vô tuyến điện có ảnh hưởng tới trên cả hai bề mặt thô ráp lớn hoặc bất kỳ bề mặt có kích thước bằng hoặc nhỏ hơn bước sóng. Trong môi trường đô thị, các vật cản tín hiệu điển hình có khả năng tán xạ là cột đèn, lá cây...
Hình 4.3 minh hoạ sự đóng góp khác nhau phải được xem xét khi xác định suy hao đường truyền cho một phân tích liên kết ngân sách trong một ứng dụng mạng tế bào.
- Suy hao đường truyền trung bình là một hàn của khoảng cách do fading vùng rộng
- Gần trường hợp sấu nhất thay đổi sự suy hao đường truyền (thường là 6-10 dB) hoặc biên dự phòng của fading vùng rộng
- Gần trường hợp sấu nhất Rayleigh hoặc biên dự phòng (margin) fading vùng hẹp (thường là 20 – 30 dB).
47
trong hình 4.3, ghi chú " 1 – 2%" cho thấy một khu vực đề xuất (xác suất)
Hình 4.3. Suy hao và nhiễu đường truyền trong hiện tượng fading [3, tr.92]
dưới đuôi của xung của mỗi pdf như là một mục tiêu thiết kế.
Do đó, số lượng của biên dự phòng chỉ định nhằm mục đích là để cung cấp đầy đủ công suất tín hiệu cho khoảng 98-99% của mỗi loại fading biến thể (fading vùng rộng và fading vùng hẹp). Một tín hiệu nhận được r(t) thường được mô tả trong cụm từ của một tín hiệu truyền s(t) xoắn với đáp ứng xung của kênh hc(t), bỏ qua suy thoái nhiễu, có thể viết
r(t) = s(t) * hc(t), (4.6)
Trong đó * là phép nhân chập, trong trường hợp vô tuyến di động r(t) có thể được phân chia thành hai biến thành phần như sau:
( ) = ( ) × ( ) (4.7)
Trong đó m(t) được gọi là thành phần fading vùng rộng và r0(t) được gọi là thành phần fading vùng hẹp, m(t) đôi khi được gọi là trung bình nội
48
Hình 4.4. Mối quan hệ giữa fading vùng rộng và fading vùng hẹp [3, tr.92]
vùng hoặc fading logarit chuẩn tắc bởi vì cường độ m(t) được mô tả bởi một hàm phân bổ logarit chuẩn tắc (hoặc tương đương cường độ trong đơn vị decibel của một phân bố Gaussian), r0(t) đôi khi được gọi là đa đường (multipath) hoặc Rayleigh fading, hình 4.4 minh hoạ mối quan hệ giữa fading vùng rộng và fading vùng hẹp.