Nghiên cứu mô phỏng ảnh hưởng của mưa tới truyền dẫn Viba mặt đất tầm nhìn thẳng trong điều kiện khí hậu Việt Nam

Trong phạm vi báo cáo này, một phương pháp cụ thể được đề xuất để xử lý chuyển đổi từ số liệu đo mưa (mm) sang tốc độ mưa (mm/h) nhằm phục vụ cho việc tính toán suy hao tín hiệu vô tuyến tại từng tiểu vùng khí hậu của Việt Nam. Kết quả xử lý được phân tích, so sánh với số liệu tốc độ mưa của ITU và được sử dụng để tính suy hao do mưa cho 7 vùng khí hậu của Việt Nam.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu mô phỏng ảnh hưởng của mưa tới truyền dẫn Viba mặt đất tầm nhìn thẳng trong điều kiện khí hậu Việt Nam Kü thuËt ®iÖn tö & Khoa häc m¸y tÝnh Nghiªn cøu m« Pháng ¶nh h­ëng cña m­a tíi truyÒn dÉn viba mÆt ®Êt tÇm nh×n th¼ng trong ®iÒu kiÖn khÝ hËu ViÖt Nam PH¹M THÞ MINH NGUYÖT*, BïI NGäC Mü**, NGUYÔN §¡NG QUÕ*** Tãm tắt: Sù t¸c ®éng cña m«i tr­êng khÝ quyÓn ®Õn tÝn hiÖu v« tuyÕn ®ãng vai trß quan träng trong viÖc thiÕt kÕ c¸c ®­êng truyÒn dÉn v« tuyÕn ho¹t ®éng trong c¸c d¶i tÇn sè trªn 10GHz. Trong ®ã, sù hÊp thô, ph¶n x¹ vµ t¸n x¹ sãng v« tuyÕn do m­a trong tÇng ®èi l­u dÉn ®Õn suy hao tÝn hiÖu vµ lµm suy gi¶m kh¶ n¨ng, ®é tin cËy cña hÖ thèng vi ba mÆt ®Êt tÇm nh×n th¼ng [6, 7, 8]. T¹i b¸o c¸o ®Çu tiªn [1], chóng t«i ®· sö dông sè liÖu tèc ®é m­a cña ITU ®Ó tÝnh suy hao tÝn hiÖu v« tuyÕn t¹i ViÖt Nam. Trong ph¹m vi b¸o c¸o nµy, mét ph­¬ng ph¸p cô thÓ ®­îc ®Ò xuÊt ®Ó xö lý chuyÓn ®æi tõ sè liÖu ®o m­a (mm) sang tèc ®é m­a (mm/h) nh»m phôc vô cho viÖc tÝnh to¸n suy hao tÝn hiÖu v« tuyÕn t¹i tõng tiÓu vïng khÝ hËu cña ViÖt Nam. KÕt qu¶ xö lý ®­îc ph©n tÝch, so s¸nh víi sè liÖu tèc ®é m­a cña ITU vµ ®­îc sö dông ®Ó tÝnh suy hao do m­a cho 7 vïng khÝ hËu cña ViÖt Nam. Tõ khãa: TruyÒn dÉn v« tuyÕn, Viba mÆt ®Êt, Suy hao do m­a. 1. më ®Çu Sù hÊp thô, ph¶n x¹ vµ t¸n x¹ sãng v« tuyÕn tõ c¸c giät m­a dÉn ®Õn suy hao tÝn hiÖu vµ lµm suy gi¶m kh¶ n¨ng, ®é tin cËy cña hÖ thèng truyÒn dÉn v« tuyÕn. TÇn sè cµng cao th× møc ®é suy hao tÝn hiÖu do m­a cµng t¨ng m¹nh vµ biÕn ®æi theo khu vùc ®Þa lý, ®Æc biÖt t¹i c¸c khu vùc nhiÖt ®íi vµ xÝch ®¹o. V× vËy, cÇn ph¶i ®­a ra ®­îc ®¸nh gi¸ chÝnh x¸c vÒ suy hao tÝn hiÖu do m­a ®èi víi c¸c ®­êng truyÒn sãng. Tuy nhiªn, khi kh«ng cã kh¶ n¨ng thu thËp d÷ liÖu ®Ó tÝnh suy hao ®Æc tr­ng do m­a, cã thÓ sö dông c¸c d÷ liÖu ®­îc khuyÕn nghÞ bëi ITU (Liªn minh ViÔn th«ng Quèc tÕ) nh­ng c¸c d÷ liÖu ®­îc khuyÕn nghÞ nµy lu«n kh«ng chÝnh x¸c. Cô thÓ, d÷ liÖu cña ITU thùc hiÖn xÐt cho toµn vïng nhiÖt ®íi réng lín trong ®ã cã ViÖt Nam (víi tèc ®é m­a R0.01 = 70 - 90mm/h) [3]. Trong khi ®ã, ViÖt Nam ta n»m trong khu vùc nhiÖt ®íi giã mïa cã chÕ ®é khÝ hËu kh¸ ®Æc tr­ng. Ngoµi ra, do ®Þa h×nh phøc t¹p nªn khÝ hËu ViÖt Nam l¹i ph©n hãa m¹nh vµ chia thµnh c¸c tiÓu vïng víi nh÷ng ®Æc tr­ng kh¸c nhau. V× vËy cÇn ph¶i xö lý chuyÓn ®æi c¸c th«ng tin vÒ chuçi l­îng m­a ngµy (mm) hiÖn ®­îc l­u tr÷ t¹i c¬ quan khÝ t­îng ViÖt Nam sang tèc ®é m­a (mm/h) nh»m phôc vô cho viÖc tÝnh to¸n suy hao tÝn hiÖu do m­a t¹i c¸c tiÓu vïng khÝ hËu cña ViÖt Nam. 2. Ph­¬ng ph¸p vµ sè liÖu 2.1. C¬ së lý thuyÕt tÝnh suy hao do m­a §Ó tÝnh to¸n suy hao do m­a cÇn x¸c ®Þnh ®­îc tham sè chÝnh lµ tèc ®é m­a R víi ®¬n vÞ ®o lµ mm/h. §¸nh gi¸ gi¸ trÞ R lµ b­íc ®Çu tiªn trong dù ®o¸n suy hao do m­a [9]. Sù kh¸c biÖt ®¸ng kÓ vÒ sè liÖu m­a theo n¨m, theo mïa, theo th¸ng vµ theo ngµy ®­îc quan s¸t thÊy ë c¸c tiÓu vïng khÝ hËu kh¸c nhau cña ViÖt Nam. Sù kh¸c biÖt theo khu vùc ®¸ng chó ý lµ vÒ l­îng m­a, thêi gian m­a liªn tôc vµ tèc ®é m­a. C¸c ®Æc tr­ng nµy kh¸c xa so víi kÕt qu¶ tÝnh to¸n cho khu vùc quy m« lín do ITU c«ng bè. §èi víi ¸p dông thùc tÕ, quan hÖ gi÷a hÖ sè suy hao r (dB/km) vµ tèc ®é m­a R (mm/h) ë d¶i tÇn sè ®· cho cã thÓ ®­îc xÊp xØ theo ®Þnh luËt hµm mò [5]: r = k.R (dB/km) (1) trong ®ã, tham sè k vµ  ®­îc x¸c ®Þnh nh­ hµm cña tÇn sè f(GHz), tÝnh trªn d¶i tÇn réng víi d¹ng m­a cã nhiÖt ®é vµ ph©n bè kÝch th­íc giät kh¸c nhau. Trªn thùc tÕ sè liÖu l­îng m­a trong mét vïng, ®­îc c¸c c¬ quan khÝ t­îng cung cÊp, kh«ng cã ®ñ c¸c ®Æc tr­ng thèng kª cÇn thiÕt cho c¸c phÐp tÝnh suy hao. C¸c hÖ sè  vµ k phô thuéc tÇn sè ®­îc tÝnh 56 P.T. M .NguyÖt, B.N. Mü, N.§.QuÕ, Nghiªn cøu m« pháng… khÝ hËu ViÖt Nam. Nghiªn cøu khoa häc c«ng nghÖ cho ph©n cùc tuyÕn tÝnh (®øng-V vµ ngang-H) vµ c¸c ®­êng truyÒn ngang. §èi víi ph©n cùc trßn, k vµ  ®­îc tÝnh tõ c¸c ph­¬ng tr×nh sau [5]: k H  kV (2) k 2 kHH  kVV (3)  2k HiÖn nay ë ViÖt Nam, ®Ó truyÒn t¶i sãng v« tuyÕn kho¶ng c¸ch tõ 2-10 km, hÖ thèng vi ba mÆt ®Êt ®ang sö dông d¶i tÇn 14, 15 GHz. Tuy vËy, thùc tÕ cho thÊy c¸c d¶i tÇn nµy ®ang trë nªn qu¸ t¶i. V× vËy, Bé Th«ng tin & TruyÒn th«ng lªn quy ho¹ch sö dông d¶i tÇn 17 GHz. §Ó phôc vô cho môc ®Ých nªu trªn, trong c«ng tr×nh nµy, chóng t«i lùa chän tÝnh to¸n m« pháng suy hao do m­a trªn d¶i tÇn 17 GHz. B¶ng 1. HÖ sè k vµ  ®èi víi d¶i 17 GHz cho ph©n cùc sö dông ph­¬ng tr×nh (2), (3) [5]. KiÓu ph©n cùc k  Ngang 0,06146 1,0949 §øng 0,06797 1,0137 Trßn 0,064715 1,0526 2.2. Ph­¬ng ph¸p tÝnh tèc ®é m­a 2.2.1. Sè liÖu sö dông M¹ng l­íi quan tr¾c khÝ t­îng cña ViÖt Nam bao gåm gÇn 200 tr¹m ®­îc ph©n bè trªn toµn bé l·nh thæ vµ h¶i ®¶o nh»m quan tr¾c liªn tôc ngµy ®ªm c¸c yÕu tè khÝ t­îng, trong ®ã cã l­îng m­a ®Ó phôc vô c«ng t¸c dù b¸o thêi tiÕt hµng ngµy còng nh­ l­u tr÷ l©u dµi t¹i Trung t©m t­ liÖu khÝ t­îng thñy v¨n. Trong ®ã, l­îng m­a ngµy ®­îc thu thËp hai lÇn trong mét ngµy (k× quan tr¾c 7 giê vµ 19 giê) vµ c¸c kho¶ng thêi gian x¶y ra hiÖn t­îng m­a trong ngµy d­íi d¹ng c¸c mèc thêi gian b¾t ®Çu vµ kÕt thóc tõng trËn m­a xuÊt hiÖn t¹i tr¹m quan tr¾c. C¸c th«ng tin nµy ®­îc l­u tr÷ trong b¶ng biÓu khÝ t­îng b»ng giÊy vµ mét phÇn nhá ®­îc nhËp, l­u tr÷ trªn m¸y tÝnh d­íi d¹ng c¸c c¬ së d÷ liÖu khÝ t­îng. Trong ph¹m vi bµi b¸o nµy, chóng t«i tËn dông kh¶ n¨ng cho phÐp tiÕp cËn ®Õn c¬ së ...