Ảnh hưởng của khí quyển đến truyền dẫn vô tuyến trong điều kiện khí hậu tại Việt Nam

Bài báo này đề cập đến ảnh hưởng của khí hậu lên truyền dẫn vô tuyến, đặc biệt là ảnh hưởng do mưa – một trong số các yếu tố chính của khí hậu nhiệt đới gió mùa ở Việt Nam, đồng thời bước đầu nghiên cứu mô phỏng suy hao tín hiệu vô tuyến do mưa, từ đó đưa ra một số nhận xét phục vụ cho việc thiết kế các tuyến truyền dẫn vi ba mặt đất tầm nhìn thẳng (LOS) phù hợp với điều kiện khí hậu Việt Nam.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Ảnh hưởng của khí quyển đến truyền dẫn vô tuyến trong điều kiện khí hậu tại Việt Nam Phạm Thị Minh Nguyệt và đtg Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 81(05): 109 - 114 ẢNH HƯỞNG CỦA KHÍ QUYỂN ĐẾN TRUYỀN DẪN VÔ TUYẾN TRONG ĐIỀU KIỆN KHÍ HẬU TẠI VIỆT NAM Phạm Thị Minh Nguyệt1*, Trần Anh Thắng2, Nguyễn Đăng Quế3 1 Trường CĐ Điện tử - Điện lạnh Hà Nội, 2Trường ĐH Kỹ thuật Công nghiệp- ĐH Thái Nguyên 3 Viện Khoa học Khí tượng thủy văn và môi trường – Bộ Tài nguyên và Môi trường TÓM TẮT Các yếu tố khí hậu như nhiệt độ, mưa, sương mù, tuyết... ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng truyền dẫn vô tuyến. Sự nóng lên toàn cầu do hiệu ứng khí nhà kính nhân tạo gây ra biến đổi khí hậu có tác động nhất định đến cấu trúc của khí quyển (môi trường truyền dẫn chính của sóng vô tuyến điện từ). Bài báo này đề cập đến ảnh hưởng của khí hậu lên truyền dẫn vô tuyến, đặc biệt là ảnh hưởng do mưa – một trong số các yếu tố chính của khí hậu nhiệt đới gió mùa ở Việt Nam, đồng thời bước đầu nghiên cứu mô phỏng suy hao tín hiệu vô tuyến do mưa, từ đó đưa ra một số nhận xét phục vụ cho việc thiết kế các tuyến truyền dẫn vi ba mặt đất tầm nhìn thẳng (LOS) phù hợp với điều kiện khí hậu Việt Nam. Từ khóa: Khí hậu nhiệt đới, Biến đổi khí hậu, Truyền dẫn vô tuyến, Suy hao do mưa, truyền dẫn viba MỞ ĐẦU* Sự tác động của môi trường khí quyển đến tín hiệu vô tuyến đóng một vai trò quan trọng trong việc thiết kế các đường truyền dẫn vô tuyến hoạt động từ các dải tần số trên 10GHz. Trong đó, sự hấp thụ, phản xạ và tán xạ sóng vô tuyến từ các giọt mưa dẫn đến suy hao tín hiệu và làm suy giảm khả năng, độ tin cậy của hệ thống truyền dẫn vô tuyến. Tần số càng cao thì mức độ suy hao tín hiệu do mưa càng tăng mạnh và biến đổi theo khu vực địa lý, đặc biệt tại các khu vực nhiệt đới và xích đạo. Chính vì vậy điều quan trọng là chúng ta phải đưa ra được dự đoán chính xác về suy hao tín hiệu do mưa cho các đường truyền sóng. Trước đây, việc dự đoán suy hao tín hiệu vô tuyến do mưa sử dụng phương pháp ngoại suy kết quả đo theo các địa điểm, tần số và độ cao khác nhau. Tuy nhiên do tính chất phức tạp và sự thay đổi của lượng mưa theo từng khu vực làm cho cách tiếp cận này thường không cho kết quả chính xác. Trong thời gian gần đây, nhiều bài viết và công trình nghiên cứu đã đưa ra các phương pháp tiếp cận và công cụ khác nhau để giải quyết vấn đề này. Mục đích của các phương pháp này là cung cấp các công cụ để dự đoán lượng mưa và sự suy giảm cường độ mưa ở dạng bản đồ đường đồng mức cho các nhà * Tel: 0986385855 thiết kế hệ thống truyền dẫn (như các hệ thống vệ tinh ở các nước nằm trong khu vực nhiệt đới và xích đạo – Nigeria, Sudan). Các công cụ này được sử dụng để thiết kế sơ bộ các đường truyền dẫn vô tuyến vi ba mặt đất và vệ tinh [7, 8, 9]. Một vấn đề đặt ra trong thực tế là tại Việt Nam, không chỉ là một quốc gia nằm trong khu vực nhiệt đới gió mùa mà còn có địa hình phức tạp nên đã chia khí hậu Việt Nam ra bảy vùng có khí hậu khác nhau: Tây Bắc, Đông Bắc, Đồng bằng Bắc Bộ, Bắc Trung Bộ, Nam Trung Bộ, Tây Nguyên và Nam Bộ [1]. Vì vậy, bài báo này đã bước đầu đề xuất đến việc tính toán mô phỏng suy hao tín hiệu vô tuyến do mưa trên lãnh thổ Việt Nam, cụ thể là cho truyền dẫn vi ba mặt đất. Để từ những kết quả thu được trong khuôn khổ bài báo sẽ làm tiền đề cho những nghiên cứu tiếp theo về ảnh hưởng của khí hậu đến truyền dẫn vô tuyến tại Việt Nam, đặc biệt xét cho từng vùng khí hậu điển hình của Việt Nam. Bài gồm 4 phần tiếp theo như sau. Phần II trình bày khái quát về ảnh hưởng của khí hậu đến truyền dẫn vô tuyến, đặc biệt là suy hao tín hiệu vô tuyến do mưa. Phần III trình bày về phương pháp, các bước tính toán mô phỏng suy hao do mưa trên lãnh thổ Việt Nam. Phần IV thực hiện phân tích kết quả đạt được khi thực hiện tính toán mô phỏng suy hao do mưa trên lãnh thổ Việt Nam và phần V là kết luận của bài báo. 109 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Phạm Thị Minh Nguyệt và đtg Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ KHÁI QUÁT VỀ ẢNH HƯỞNG CỦA KHÍ HẬU ĐẾN TRUYỀN DẪN VÔ TUYẾN Ảnh hưởng của khí quyển đến truyền dẫn vô tuyến Khi truyền tải các tín hiệu vô tuyến qua khí quyển có rất nhiều yếu tố môi trường ảnh hưởng tới chất lượng tín hiệu do thường hay xảy ra các hiện tượng phản xạ, tán xạ từ tầng điện ly & tầng đối lưu. Các cơ chế quan trọng nhất của khí quyển là không bị ion hoá tác động và có thể gây biến thiên cường độ tín hiệu sóng vô tuyến điện từ (fading) ở các tần số dưới 30 MHz bao gồm: bức xạ trong không gian tự do, sự không đồng nhất của khí quyển, các hiệu ứng khúc xạ, phản xạ, tán xạ. Các đường thông tin vi ba không bị fading nghiêm trọng trong hầu hết các điều kiện khí tượng. Tuy nhiên, sự phân tầng khí quyển và những điều kiện khí tượng khác có thể gây ra fading nghiêm trọng. Cơ chế tác động của khí quyển lên tín hiệu vô tuyến ở dải tần cao hơn 30MHz bao gồm: bức xạ vào không gian tự do, khúc xạ, phản xạ từ các lớp khí quyển tầng cao, tán xạ về phía trước từ những khu vự ...