Đang tải... (xem toàn văn)
MỤC LỤCLỜI NÓI ĐẦU6Chương 18TỔNG QUAN VỀ TRUYỀN SÓNG TRONG THÔNG TIN DI ĐỘNG8Thông tin di động tế bào81.2 Các đặc điểm truyền sóng trong thông tin di động81.2.1 Hiệu ứng Doppler81.2.2 Tổn hao đường truyền101.2.3 Pha – đinh101.2.4 Hiện tượng trải trễ12Chương 213GIỚI THIỆU VỀ MỘT SỐ MÔ HÌNH TRONG THÔNG TIN DI ĐỘNG HIỆN NAY132.1 Mô hình Hata132.1.1 Giới thiệu132.1.2 Thông số kĩ thuật132.1.3 Công thức Hata tính suy hao đường truyền132.1.4 Ứng dụng142.2 Mô hình Okumura152.2.1 Giới thiệu152.2.2 Thông số kĩ thuật152.2.3 Suy hao đường truyền162.2.4 Ứng dụng172.3. Mô hình COST 231 WalfishIkegami172.3.1 Giới thiệu172.3.2 Thông số kĩ thuật182.3.2 Ứng dụng192.4 Mô hình IMT2000192.4.1 Giới thiệu chung192.4.2 Thông số kĩ thuật192.4.3 Ứng dụng20Chương 321MÔ HÌNH TRUYỀN SÓNG COST 231213.1 Giới thiệu chung về COST 231213.2 Thông số kĩ thuật của mô hình COST 231213.2.1 Mô hình COST 231 Hata213.2.2 Mô hình COST 231 WalfishIkegami223.3 Ảnh hưởng, tổn hao tín hiệu trên đường truyền trong mô hình tuyền sóng COST 231243.3.1 Tổn hao tín hiệu đường truyền243.3.2 Các tác động cơ bản243.4 Các phương pháp chống suy hao trong quá trình truyền sóng263.5 Ứng dụng của COST 23127KẾT LUẬN28 Danh mục hình ảnh :Hình 1.1 Hiệu ứng Doopler ……………………………………………….9Hình 1.2 Phổ Doppler của một song mang không điều chế………………..9Hình 1.3 Hiện tượng pha đinh……………………………………………...11Hình 1.4 Hàm mật độ xác xuất Rayleigh………………………....…….….11Hình 2.1 Tổn hao đường truyền tín hiệu trong mô hình Hata……...…......14Hình 2.2 Biểu đồ cường độ trường của OKUMURA ……………………....16Hình 2.3 Thông số anten của mô hình COST 231…………………………18Hình 3.1 Đồ thị suy hao sử dụng mô hình COST 231 Hata………………...22Hình 3.2 Đồ thị suy hao sử dụng mô hình COST 231 WalfishIkegami….23Hình 3.3 Sự phản xạ và tán xạ của song điện từ trong không gian……….25Hình 3.4 Hiện tượng fading đa đường ……………………………………26
LỜI NÓI ĐẦU !"#$%& $' !$'()*+,$%-.#"/0(1223/0'#(4 4056#73$89:#7,0;+<#:1#0($(#=(=$-#7%> ?(=0'#:/7#04$541-@AB(C'#D4E4#(4 !F6G&/)3/+<# =D ?$%)1#0)5((#=(=$- #7%>?(=HI%JKL<M6NJOJ((0'#(4 F6G&/)1P*0/7#0$(($'(=$-Q0'406-@A 4%9(4:0#RS+T( F@&)1SUB(4.C%0=7(/(:V WX$'(=$-JKL<M6N403/Y+ Mục tiêu của tiểu luận là nghiên cứu tìm hiểu về các mô hình truyền sóng và các mô hình dự đoán tổn hao đường truyền đã được phát triển trong dự án COST 231, tập trung đi sâu tìm hiểu một số mô hình truyền sóng trong dải tần của các hệ thống thông tin di động thế hệ 3. Tiểu luận thực hiện theo phương pháp: nghiên cứu đặc điểm, cách thức thực hiện trên từng mô hình, trên cơ sở đó phân tích, so sánh và đánh giá lợi thế cũng như khả năng ứng dụng của từng mô hình trong các điều kiện hệ thống thực tế. Chúng em xin cảm ơn thầy Phạm Duy Phong đã giao cho chúng em tìm hiểu bài tiểu luận này, nhờ thầy mà chúng em tiếp thu được nhiều kiến thức bổ ích mà còn học được tinh thần làm việc nhóm, thái độ nghiên cứu khoa học nghiêm túc, hiệu quả đây là những điều rất cần thiết cho chúng em trong quá trình học tập và công tác sau này Chúng em xin chân thành cảm ơn! TÓM TẮT TIỂU LUẬN <(/(:I*'"763 G0(( Chương 1:<>B(#=E)#(4 ;)(E0#=14*7+J37)(P(=$-1$'EZ (:13(:E)?$["0'4*7+ Chương 2:X$'5" ;)($'(=$-1P1D 15"0'+<*7$(?(=). *\]OS+<F-$'(=$-#7%>?(=KE((1 ^1JKL<M6N1_X<M```aaa+++<+ Chương 3:X(=$-UJKL<M6N b'#0'406GcI /7J$M6N#QMG^d+<37*D %(=$-)(*(HI%JK<LM6N+J /I!S1ID 437+ e4/(: Chương 1 TỔNG QUAN VỀ TRUYỀN SÓNG TRONG THÔNG TIN DI ĐỘNG 1.1.Thông tin di động tế bào: Thông tin di động dạng tế bào là một hệ thống thông tin số ra đời và phát triển rất mạnh mẽ, đáp ứng được nhu cầu ngày càng cao của con người. Trong quá trình phát triển mạng thông tin di động tế bào đang phải đối mặt với những thách thức to lớn. Vấn đề truyền lan đa đường, ảnh hưởng của pha-đinh, được khắc phục nhờ sự phát triển của kỹ thuật phân tập không gian thực hiện trên các hệ thống thu phát đa ăng-ten. Vấn đề suy hao truyền dẫn cũng đang được quan tâm, để khắc phục không chỉ đơn thuần là tăng công suất phát vì nó ảnh hưởng tới yêu cầu nhỏ gọn, cơ động của các máy cầm tay. Các hệ thống thông tin di động đang phát triển rất nhanh chóng với nhịp độ trung bình 10 năm lại có một thế hệ thống tin di động mới ra đời. 1.2 Các đặc điểm truyền sóng trong thông tin di động Do tín hiệu được thực hiện qua kênh vô tuyến nên chất lượng liên lạc phụ thuộc vào hàng loạt yếu tố khác nhau như địa hình, khoảng cách liên lạc, dải tần, khí quyển, tốc độ di chuyển của trạm di động , mật độ thuê bao trên một đơn vị tần số trong một đơn vi diện tích, anten ,công suất phát,, sơ đồ điều chế… về cơ bản ta có thể chia thành các loại: ảnh hưởng của hiệu ứng Doppler, tổn hao đường truyền, pha đinh và trải trễ. 1.2.1 Hiệu ứng Doppler Hiệu ứng Doppler là sự thay đổi tần số của tín hiệu thu được so với tín hiệu phát đi, gây bởi sự chuyển động tương đối giữa máy phát và máy thu trong quá trình truyền sóng. Khi MS di động so với BS hoặc khi các chướng ngại vật di động thì tia sóng tới máy thu MS còn chịu tác động của hiệu ứng Doppler. Khi BS phát sóng mang , không điều chế. Xét tia tới thứ i như hình với góc : ^N+N<D0( Khi đó tín hiệu thu được theo tia sóng thứ i có tần số bi dịch đi 1 lượng dung dịch tần Doppler: = .cos với = (1.1) Tức tần số tín hiệu thu được là: +.cosα= .(1+ cosα) (1.2) Lượng dịch tần Doppler cực đại khi α= hay và càng lớn khi v càng lớn. Hiện tượng này xấu nhất khi MS trên xe chạy trên xa lộ, trong đó các anten trạm gốc được bố trí trên cầu vượt xa lộ và phát dọc theo xa lộ. Khi α phân bố đều, tần số Doppler sẽ có phân bố cosin ngẫu nhiên mật độ phổ công suất S(f) có thể được tính như sau: Công suất tín hiệu tới theo góc dα là công suất Doppler S(f)df trong đó df là vi phân của α theo lượng dịch tần Doppler .cosα dẫn đến việc truyền một sóng mang không điều chế sé được thu như một tín hiệu nhiều tia , có phổ không còn là một tần số đơn nữa mà là 1 phổ bao gồm các tần số thuộc (± ) ^N+Mf>g/U$E=(4 Tổng quát, nếu tín hiệu là một sóng mang có điều chế thì phổ thu được của một MS có tốc độ cụ thể dạng : • S(f)= (1.3) • A: là hằng số • : phụ thuộc vào tích của v và tần số truyền. • ^N+Mf>g/U$E=(4 1.2.2 Tổn hao đường truyền Tổn hao đường truyền là hiện tượng suy giảm mức điện thu với mức điện phát. Trong không gian truyền sóng tự do, mức điện trung bình của tín hiệu thu giảm dần theo bình phương khoảng cách từ máy phát tới máy thu do công suất tín hiệu trên một đơn vị diện tích của mặt cầu sóng giảm dần theo bình phương khoảng cách giữa các anten thu và phát. Tổn hao đường truyền phụ thuộc tần số bức xạ, địa hình, tính chất môi trường, mức độ di động của các chướng ngại, độ cao anten, loại anten…. Về nguyên tắc tổn hao đường truyền hạn chế kích thước tế bào và cự li liên lạc, song trong nhiều trường hợp ta có thể sử dụng tính chất của tổn hao đường truyền để phân chia hiệu quả của tế bào, cho phép tái dụng tần số một cách hữu hiệu làm tăng hiệu quả sử dụng tần số. 1.2.3 Pha – đinh Khi khoảng cách MS-BS tăng mức điện thu trung bình giảm .Qua những khoảng cách tương đối ngắn ,mức điện thu trung bình là không đổi song mức tín hiệu thu tức thời có thể thay đổi nhanh chóng với những lượng tiêu biểu 40dB. Những thay đổi nhanh chóng này được gọi là pha- đinh nhanh. • ^N+6^0I 1.2.3 Pha – đinh: h;()V$%/U=($-#(4?iQ9!1R(9!#79!F!jk 7lIC/7k?iN+mj+ hTn?I3Q 1EXLWFW#7E-!+g$-XLU =(?E(#74( 7/:(*D0((I$8-oi**/U$o(V7:99( p/U-!V qi9jriN+mj fhIC/7]4(-9Q(# o sE)+∀ ∈ ^N+m^7:99( p/U [...]... tin liên lạc như hiện nay Mô hình Cost 231 nghiên cứu truyền thông di động, với trọng tâm là hệ thống thông tin di động cá nhân cái mà trong tương lai gần sẽ cung cấp cho đàm thoại và dữ liệu COST 231, tập trung đi sâu tìm hiểu một số mô hình truyền sóng trong dải tần của các hệ thống thông tin di động thế hệ 3 3.2 Thông số kĩ thuật của mô hình COST 231 Mô hình COST 231 là mô hình tính toán suy hao được... đa anten 3.5 Ứng dụng của COST 231 COST 231 là mô hình mạng không dậy phổ biến được ứng dụng rộng rãi trong truyền sóng và thông tin di động + Mô hình COST 231 được ứng dụng trong thiết kế hệ thống vô tuyến di động thế hệ 1G, 2G, 3G Đặc biệt mô hình này phù hợp nhất với hệ thống thông tin di động thế hệ 3G (nhất là cost 231 với dải tần 2Ghz) + Đây là mô hình mở rộng của mô hình hata cho phép tính cường... trên các đóng góp khác nhau của các thành viên trong “Nhóm nghiên cứu các mô hình truyền sóng của dự án COST 231 , được gọi là mô hình COST- Walfish-Ikegami (COST- WI) Mô hình này cho phép ước lượng tổn hao đường truyền kĩ hơn thông qua việc xem xét nhiều dữ liệu đặc tả môi trường đo thị hơn 2.3.2 Thông số kĩ thuật Mô hình Hình 2.3 Mô hình Walfish-Ikegami Trong đó: - Độ cao của các tòa nhà - Độ rộng của... 4,78(log)^2 + 18,33 log - 40,49 [dB] Hình 2.1 Tổn hao đường truyền tín hiệu trong mô hình Hata Hình biểu thị tổn hao đương truyền được tính theo mô hình HataCác giá trị tính theo mô hình Hata(ở các thành phố lớn) ở hình vẽ trên với độ cao anten trạm gốc là 70m, độ cao anten di động là 1,5m, tần số sóng mang là 900 MHz 2.1.4 Ứng dụng Tổn hao đường truyền được mô hình hóa ở đây là đối với vùng ngoại... Bắc Mỹ Mô hình này được xây dựng dựa trên suy hao đường truyền của các anten isotropic Trong mô hình Hata không thể xét kiệu chỉnh cho đương truyền cụ thể như trong mô hình Okumura Mô hình này chỉ tập trung chủ yếu ở các vùng dân cư thành phố lớn 2.2 Mô hình Okumura 2.2.1 Giới thiệu Mục đích của mô hình Okumura là miêu tả sự suy hao và sự thay đổi cường độ trường điên từ theo sự thay đổi của đia hình. .. nghiệm và không có một luận giải lí thuyết nào cho mô hình này Nó đã trở thành mô hình chuẩn được áp dụng trong việc xây dựng các hệ thống vô tuyến ở Nhật Bản Khuyết điểm lớn nhất của mô hình này là không áp dụng được cho khu vực nông thôn Độ lệch trung bình giữa mô hình và thực tế rơi trong khoảng từ 10 dB đến 14 dB 2.3 Mô hình COST 231- Walfish-Ikegami: 2.3.1 Giới thiệu Mô hình này dựa trên các đóng... Hata 2.1.1 Giới thiệu Mô hình Hata dựa trên các thông số đo lường thu được tại thành phố Tokyo Mô hình này có thể phân chia theo các cấu trúc nhân tạo Mô hình Hata chuyển đổi các thông tin về suy hao đường truyền có tính hình học của mô hình Okumura sang công thức toán học Địa hình trong mô hình được giả thiết là khá bằng phẳng, không có bất thường 2.1.2 Thông số kĩ thuật • : tần số sóng mang 150≤ ≤1500... suy hao được sử dụng phổ biến cho mạng di động với dải tần từ 1.5 GHz tới 2 GHz tuy nhiên vẫn hoàn toàn có khả năngdự đoán suy hao ở băng tần 3.5 GHz Hai mô hình COST 231 thường dùng là COST2 31 Hata và COST 231 Walfish-Ikegami 3.2.1 Mô hình COST 231 Hata Công thức suy hao Lp= 46,3 + 33,9log f −13,82loghb −a(hm) + (44,9 − 6,55loghb)logd +C m(2.13) Trong đó Lp là giá trị suy hao, tính theo dB f là tần... giá trị được sử dụng cho mô hình COST 231 Hata+ Dải tần 1500 ~ 2000 MHz, tuy nhiên có thể sử dụng cho băng tần 2500 MHz + Tần số hoạt động 2500 MHz + Độ cao anten trạm gốc 60 m (đồ thị Lp-1) + Độ cao anten trạm gốc 40 m (đồ thị Lp-2) + Độ cao anten trạm di động 1,5 m + Khoảng cách truyền sóng 100 m . F@&)1SUB(4.C%0=7(/(:V WX$'(=$-JKL<M6N403/Y+ Mục tiêu của tiểu luận là nghiên cứu tìm hiểu về các mô hình truyền sóng và các mô hình dự đoán tổn hao đường truyền đã được phát triển trong dự án COST 231, tập trung đi sâu tìm. dB. 2.3. Mô hình COST 231- Walfish-Ikegami: 2.3.1 Giới thiệu Mô hình này dựa trên các đóng góp khác nhau của các thành viên trong “Nhóm nghiên cứu các mô hình truyền sóng của dự án COST 231 , được. kiện hệ thống thực tế. Chúng em xin cảm ơn thầy Phạm Duy Phong đã giao cho chúng em tìm hiểu bài tiểu luận này, nhờ thầy mà chúng em tiếp thu được nhiều kiến thức bổ ích mà còn học được tinh thần