Kênh truyền vô tuyến

Định nghĩa kênh truyền•Các tác động của kênh truyền vô tuyến•Kênh truyền large scale fading•Kênh truyền small scale fading•Mô hình hóa kênh truyền- Là môi trường giữa đầu phát và đầu thu•Hữu tuyến: Cáp, cáp đồng trục, cáp quang•Vô tuyến: Dùng sóng điện từ
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Kênh truyền vô tuyến BÀI 1:KÊNH TRUYỀN VÔ TUYẾN (Wireless Channel) Đặng Lê Khoa Email:danglekhoa@yahoo.com dlkhoa@fetel.hcmuns.edu.vn Facuty of Electronics & Telecommunications, HCMUNS 1 Nội dung trình bày• Định nghĩa kênh truyền• Các tác động của kênh truyền vô tuyến• Kênh truyền large scale fading• Kênh truyền small scale fading• Mô hình hóa kênh truyền Facuty of Electronics & Telecommunications 2 Kênh truyềnLà môi trường giữa đầu phátvà đầu thu• Hữu tuyến: Cáp, cáp đồngtrục, cáp quang• Vô tuyến: Dùng sóng điện từ + Kênh truyền vô tuyếncó thể biến đổi từ đơn giảnđến phức tạp + Kênh truyền có ảnhhưởng lớn đến hiệu quả trongtruyền tín hiệu. Kênh truyền vô tuyến Facuty of Electronics & Telecommunications 3Các tác động của kênh truyền vô tuyến Facuty of Electronics & Telecommunications 4 Phân loại kênh truyềnDựa vào tác động của môi trường chia làm 2 loại: + Large scale fading + Small scale fading Facuty of Electronics & Telecommunications 5 Large-scale fading Mô hình free-space• Free-space là điều kiện lý tưởng• Free-space là môi trường chỉ có + Đường truyền thẳng + Không có vật chắn ở giữa + Đầu phát ở rất cao so với mặt đất để không có tia phản xạ + Môi trường gần như đồng nhất.Ví dụ: truyền thông vệ tinh,truyền thông vô tuyến chỉ sử dụng thành phần LOS. Facuty of Electronics & Telecommunications 6 Large-scale fading Mô hình free-space• Suy giảm khi truyền của thành phần LOS theo khoảng cách theo phương trình Friis: PGt Gr λ 2 Pr (d ) = t 2 2 (4π ) d L Pr là năng lượng nhận, Pt là năng lượng phát, Gr và Gt là độ lợi của antenna thu và phát, λ là bước sóng của sóng truyền, d là khoảng cách từ đầu phát đến đầu thu, L là hệ số suy giảm của hệ thống Facuty of Electronics & Telecommunications 7 Large-scale fading Mô hình free-space• Hệ số suy giảm khi truyền (PL: Path Loss) khi d>>λ : Pt ⎡ Gt Gr λ 2 ⎤ ⎡ λ2 ⎤ PL ( dB ) = 10 log = −10 log ⎢ 2 2⎥ = −10 log ⎢ Pr ⎣ (4π ) d ⎦ ⎣ (4π ) 2 d 2 ⎥ G =G =1 ⎦ t r• Với khoảng cách d nhỏ, phương trình Friis đổi lại thành: 2 ⎛ d0 ⎞ Pr (d ) = Pr (d 0 ) ⎜ ⎟ ⎝d ⎠ Với d0 là khoảng cách qui chiếu được chọn tùy môi trường (1m với môi trường trong nhà, 100m hoặc 1km với môi trường ngoài trời) Facuty of Electronics & Telecommunications 8 Large-scale fading Mô hình free-space• Trong truyền thông, năng lượng thường được biểu diện ở dạng dB hoặc dBm do sự suy giảm thường theo hàm mũ. Phương trình trên có thể được diễn tả lại như sau: ⎡ Pr ( d 0 ) ⎤ ⎛ d0 ⎞ Pr (d )dBm = 10 log ⎢ ⎥ + 20 log ⎜ d ⎟ ⎣ 0.001W ⎦ ⎝ ⎠• Trong đó Pr (d 0 ) được đo bằng Watt. Facuty of Electronics & Telecommunications 9 Large-scale fadingVí dụ với mô hình free-space Facuty of Electronics & Telecommunications 10Facuty of Electronics & Telecommunications 11 Mô hình suy giảm log-normal• Trong thực tế, sự suy giảm năng lượng theo khoảng cách thường theo hàm mũ bậc n ⎛d ⎞ n ⎛d ⎞ PL(d ) ⎜ ⎟ hay PL(d )dB = PL(d 0 ) + 10n log ⎜ ⎟ ⎝ d0 ⎠ ⎝ d0 ⎠ Hệ số n được thống kê như sau: Môi trường Hệ số suy giảm, n Free-space 2 Đô thị 2.7 3.5 Đô thị với nhiều nhà cao tầng 3 5 Trong nhà (LOS) 1.6 1.8 Trong nhà có vật cản 4 6 Facuty of Electronics & Telecommunications 12 Kênh truyền small-scale fading• Truyền thông vô tuyến sử dụng tần số sóng mang cao• Tín hiệu nhận được ở đầu thu là tín hiệu phát đi theo nhiều đường khác nhau• Phía đầu thu luôn di động làm thay đổi kênh truyền (khoảng 0.3m đối với mạng 900MHz)• Khi MS hoặc BS hoặc các vật chắn sóng và dẫn sóng giữa MS và BS chuyển động, hiện tượng Doppler xảy ra và làm cho phổ tần số tín hiệu nhận được bị dịch chuyển. Facuty of Electronics & Telecommunications 13 Coherence bandwidth• Coherence bandwidth là khoảng tần số mà kênh truyền gây ra tác động gần như giống nhau.• Nếu băng thông của tín hiệu nhỏ hơn coherence bandwidth ta gọi kênh truyền là flat fading (non- selective fading), ngược lại ta có kênh truyền frequency selective fading. Facuty of Electronics & Telecommunications 14 Coherent time Ta định nghĩa coherent time là thời gian mà kênhtruyền thay đổi không đáng kể. Nếu coherent time nhỏhơn 1 chu kỳ tín hiệu dải gốc ta gọi kênh truyền đó làfast fading, ngược lại ta gọi kênh truyền là slow fading. Flat fading và Frequency ...