BÀI GIẢNG MÔN TRUYỀN SÓNG VÀ ANTEN CHƯƠNG KÊNH TRUYỀN SÓNG VÔ TUYẾN Trang BÀI GIẢNG MÔN TRUYỀN SÓNG VÀ ANTEN NỘI DUNG  Nội dung chương 3: (6) • 3.1 Giới thiệu • 3.2 Đặc tính kênh miền • 3.3 Pha đinh phạm vi hẹp • 3.4 Phân tập • 3.5 Câu hỏi tập Trang BÀI GIẢNG MÔN TRUYỀN SÓNG VÀ ANTEN 3.1 Giới thiệu  Pha đinh biến đổi cường độ tín hiệu sóng mang cao tần anten thu có thay đổi không đồng số khúc xạ khí quyển, phản xạ đất nước đường truyền sóng vô tuyến qua  Đặc tính kênh vô tuyến di động ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng truyền dẫn dung lượng Hình 3.0: Truyền sóng vô tuyến Trang BÀI GIẢNG MÔN TRUYỀN SÓNG VÀ ANTEN 3.1 Giới thiệu  Một số yếu tố hạn chế từ môi trường vô tuyến • Suy hao: Tăng theo khoảng cách, giá trị từ 50 đến 150dB • Che tối: Các vật cản đường truyền làm suy giảm tín hiệu • Phadinh đa đường: Tín hiệu trực tiếp, phản xạ, khúc xạ (sự bẻ cong lệch chiết suất), nhiễu xạ (có xu hướng uốn cong theo vật cản), tán xạ (bị lệch nhiều hướng hướng so với tia tới trực tiếp) giao thoa với gây méo tín hiệu (thay đổi cường độ tín hiệu => Nhiễu giao thoa ký hiệu ISI, InterSymbol Interferrence, phân tán thời gian) • Nhiễu Liên kênh (ICI – InterChannel Interference, nhiễu kênh lân cận), nhiễu đồng kênh (CCI – CoChannel Interference – nhiễu trùng tần số) Trang BÀI GIẢNG MÔN TRUYỀN SÓNG VÀ ANTEN 3.1 Giới thiệu  Một số yếu tố hạn chế từ môi trường vô tuyến • Nhiễu giao thoa ký hiệu ISI (liên ký tự): tín hiệu đa đường, tia phản xạ có thời gian trễ khác khác tia tới trực tiếp => gây biến dạng tín hiệu tổng hợp bên thu => không khôi phục tín hiệu gốc Trang BÀI GIẢNG MÔN TRUYỀN SÓNG VÀ ANTEN 3.1 Giới thiệu  Một số yếu tố hạn chế từ môi trường vô tuyến • Nhiễu liên kênh: gây thiết bị phát kênh kề nhau; tín hiệu truyền kênh vô tuyến bị dịch tần sang kênh lân cận => phải có khoảng bảo vệ dải tần Trang BÀI GIẢNG MÔN TRUYỀN SÓNG VÀ ANTEN 3.1 Giới thiệu  Một số yếu tố hạn chế từ môi trường vô tuyến • Nhiễu đồng kênh: cell phát tần số mạng giao thoa (do để tăng hiệu suất sử dụng phổ cách sử dụng lại tần số), máy thu thu tín hiệu với cường độ khác Trang BÀI GIẢNG MÔN TRUYỀN SÓNG VÀ ANTEN 3.1 Giới thiệu  Một số yếu tố hạn chế từ môi trường vô tuyến • Giải pháp: Thiết kế cell sử dụng nhóm kênh với khoảng cách phù hợp Trang BÀI GIẢNG MÔN TRUYỀN SÓNG VÀ ANTEN 3.1 Giới thiệu  Một số dạng phađinh môi trường vô tuyến • Phađinh phẳng: làm thay đổi tín hiệu sóng mang dải tần số (thay đổi giống tần số dải) Thường gặp hệ thống dung lượng nhỏ vừa, độ rộng băng tín hiệu khác nhỏ Pha đinh phẳng xuất thường xuyên chùm tia sóng truyền bị uốn cong + Fading phẳng truyền dẫn đa đường: hình thành phản xạ chướng ngại vật thay đổi độ khúc xạ khí nên cường đô trường thu đầu thu bị suy giảm dịch pha trình truyền dẫn + Fading phẳng hấp thụ: Là tượng sóng điện từ bị hấp thụ bị tán xạ mưa, tuyết, sưong mù.hay phần tử khác tổn môi trường truyền dẫn nên tín hiệu vào đầu thu bị suy giảm Nói chung tượng fading thay đổi phụ thuộc vào thời gian Trang BÀI GIẢNG MÔN TRUYỀN SÓNG VÀ ANTEN 3.1 Giới thiệu  Một số dạng phađinh môi trường vô tuyến • Pha đinh lựa chọn tần số: làm thay đổi tín hiệu sóng mang với mức thay đổi phụ thuộc vào tần số, pha đinh ảnh hưởng lớn đến tuyến vi ba số dung lượng cao, băng thông rộng + Pha đinh nhiều đường khí quyển: Khí với mật độ khác => chùm tia sóng bị lệch hướng (do ảnh hưởng đến ts khác nhau) => tới anten thu nhiều đường khác => sóng thu khác pha + Pha đinh nhiều tia phản xạ từ mặt đất: Sự phản xạ từ mặt đất tạo thành nhiều đường tia sóng => sóng thu không pha • Phađinh chậm: phađinh xảy khoảng cách lớn, thời gian dài, tốc độ làm thay đổi tín hiệu chậm Xuất suy hao đường truyền che tối (hiệu ứng bóng râm) • Phađinh nhanh: phađinh xảy khoảng cách ngắn, tín hiệu bị thay đồi nhanh Thường hiệu ứng Doppler đa đường Trang 10 BÀI GIẢNG MÔN TRUYỀN SÓNG VÀ ANTEN 3.2 Đặc tính kênh miền  Tổng kết đặc tính kênh Bảng 3.1 Các đặc tính kênh ba miền Miền không gian Thông số Nhược điểm Giải pháp Mục đích d; Thăng nhiên Miền tần số fd; giáng ngẫu Chọn lọc không gian MIMO Lợi dụng đa đường Bc ≈ 50σ τ Chọn lọc tần số OFDM Phađinh phẳng (T≥στ) Chú thích Miền thời gian σ τ; Tc ≈ fd Chọn lọc thời gian Thích ứng Phađinh chậm (BS>>fd) d: khoảng cách thu phát; MIMO: Multile Input Multiple Output; f d: trải Doppler; BC: độ rộng băng quán kênh xét cho tương quan lớn 90%; T: chu kỳ ký hiệu; στ: trải  OFDM: điều chếtrường đa hợp sóng mang trực giao (Orthogonal frequencytrễ trung bình quân phương; TC: thời gian quán kênh; division multiplexing) B : độ rộng băng tín hiệu phát S Trang 22 BÀI GIẢNG MÔN TRUYỀN SÓNG VÀ ANTEN 3.3 Phadinh phạm vi hẹp  Phân loại phadinh phạm vi hẹp • Trải trễ đa đường + Là thông số miền thời gian, làm méo tín hiệu trễ phadinh chọn lọc tần số (ảnh hưởng lên đặc tính kênh miền tần số) - Phadinh phẳng - Phadinh chọn lọc tần số • Trải doppler + Là thông số miền tần số, dẫn đến tán tần phadinh chọn lọc thời gian (ảnh hưởng lên đặc tính kênh miền thời gian) - Phadinh chậm - Phadinh nhanh • Ý nghĩa + Điều kiện phadinh phụ thuộc thông số kênh trải trễ đa đường băng thông quán, phụ thuộc đặc điểm tín hiệu bao gồm chu kỳ ký hiệu độ rộng băng tần + Lựa chọn tín hiệu phù hợp cải thiện hiệu truyền dẫn Trang 23 BÀI GIẢNG MÔN TRUYỀN SÓNG VÀ ANTEN 3.3 Phadinh phạm vi hẹp  Phân loại phadinh phạm vi hẹp Bảng 3.2 Các loại phađinh phạm vi hẹp Cơ sở phân loại Trải trễ đa đường Trải Doppler Loại Phađinh Điều kiện Phađinh phẳng B[...]... Trang 12 BÀI GIẢNG MÔN TRUYỀN SÓNG VÀ ANTEN 3.1 Giới thiệu  Ảnh hưởng phạm vi rộng • Suy hao đường truyền và che tối Trang 13 BÀI GIẢNG MÔN TRUYỀN SÓNG VÀ ANTEN Ảnh hưởng phạm vi hẹp 3.1 Giới thiệu + Trải trễ: số đo trễ truyền sóng tương đối giữa các đường truyền sóng không trực tiếp và tia tới trực tiếp + Trải góc: số đo về dịch góc giữa các đường truyền sóng không trực tiếp và tia tới trực tiếp +...BÀI GIẢNG MÔN TRUYỀN SÓNG VÀ ANTEN 3.1 Giới thiệu  Một số dạng phađinh trong môi trường vô tuyến Phân loại dựa trên chu kỳ và băng thông của tín hiệu Trang 11 BÀI GIẢNG MÔN TRUYỀN SÓNG VÀ ANTEN 3.1 Giới thiệu  Phân loại kênh vô tuyến • Theo phạm vi không gian + Phadinh phạm vi rộng - Khoảng cách đánh giá kênh lớn (vài km), phađinh xảy ra trong thời gian dài, tốc... đo về tốc độ thay đổi kênh gây ra do sự chuyển động của phát và máy thu Trang 14 BÀI GIẢNG MÔN TRUYỀN SÓNG VÀ ANTEN 3.1 Giới thiệu  Minh họa đặc tính của kênh Các kênh vô tuyến là các kênh mang tính ngẫu nhiên, có thể thay đổi từ các đường truyền thẳng đến các đường bị che chắn ảnh hưởng với các vị trí khác nhau Do đó trong miền không gian (kênh chọn lọc không gian), đặc tính kênh khác nhau (về biên... MÔN TRUYỀN SÓNG VÀ ANTEN 3.4 Các phân bố Rayleigh và Rice  Phân bố phadinh Rice • Phân bố Rice thường được mô tả bằng thừa số K K= C«ng suÊt trong ®­êng v­ît tréi C«ng suÊt trong c¸c ®­êng t¸n x¹ = A 2σ (3.14) 2 K  0: Suy thoái thành kênh Rayleigh K  ∞: Kênh chỉ có đường trực tiếp Trang 28 BÀI GIẢNG MÔN TRUYỀN SÓNG VÀ ANTEN 3.5 Mô hình kênh  Mô hình kênh trong miền thời gian • Nguyên tắc: + Kênh. .. tổn hao đường truyền Trang 16 BÀI GIẢNG MÔN TRUYỀN SÓNG VÀ ANTEN 3.2 Đặc tính kênh trong các miền  Kênh truyền sóng trong miền tần số • Điều biến tần số + Gây ra do hiệu ứng Doppler: Dịch tần số doppler, xảy ra do sự di chuyển tương đối của máy phát và máy thu f= ν λ cos α = ν c fc cos α = fd cos α (3.3) v : Tốc độ máy di động (MS) λ: Bước sóng α: Góc giữa phương chuyển động của MS và sóng tới fd:... Thời gian nhất quán, Tc + Là thời gian ở đó kênh tương quan rất mạnh với tín hiệu thu + Tc xác định tính tĩnh của kênh, các ký hiệu truyền qua kênh chịu ảnh hưởng của phadinh như nhau (kênh phađinh chậm) Ký hiệu truyền bên ngoài thời gian nhất quán bị ảnh hưởng phađinh khác nhau (kênh phađinh nhanh) Trang 20 BÀI GIẢNG MÔN TRUYỀN SÓNG VÀ ANTEN 3.2 Đặc tính kênh trong các miền  Quan hệ các thông số trong... pha, băng thông …) Ngoài ra, đặc tính kênh cũng thay đổi theo tần số và thời gian (Chọn lọc tần số, chọn lọc thời gian) Hình 3.1 Hình 3.2 Hình 3.3 Hình 3.1; 3.2; 3.3: Tính chất kênh trong miền không gian, miền tần số, miền thời gian Trang 15 BÀI GIẢNG MÔN TRUYỀN SÓNG VÀ ANTEN 3.2 Đặc tính kênh trong các miền  Kênh truyền sóng trong miền không gian • Tổn hao đường truyền: PL (Path Loss) hay Lp + Là hàm... lọc tuyến tính thay đổi theo thời gian (đường trễ) + Kênh đặc trưng bằng đáp ứng xung kim kênh h( τ; t ) = L −1 ∑ β l ( t )e i$ l ( t ) δ ( τ − τl (t ) ) , l = 0, 1, , L − 1 (3.15) l= 0 + Tín hiệu đầu ra bằng tích chập tín hiệu đầu vào kênh với đáp ứng xung kim kênh ∞ y ( t ) = x ( τ)h( t , τ) dτ = x ( t ) ⊗ h( t , τ) ∫ −∞ Trang 29 BÀI GIẢNG MÔN TRUYỀN SÓNG VÀ ANTEN 3.5 Mô hình kênh  Mô hình kênh. .. L- 2 QL- 1 ∑ ∑ ∑ y(t) Hình 3.6 Mô hình kênh vô tuyến di động bằng đường trễ đa nhánh Trang 30 BÀI GIẢNG MÔN TRUYỀN SÓNG VÀ ANTEN 3.5 Mô hình kênh  Mô hình kênh trong miền tần số • Nguyên tắc: + Sự thay đổi thời gian trễ τ dẫn đến thay đổi tần số f’, nghĩa là tán thời của kênh khiến kênh mang tính chọn lọc tần số + Thực hiện biến đổi fourier đáp ứng xung kim kênh trong miền thời gian h(f ', t ) = ∞... TRUYỀN SÓNG VÀ ANTEN 3.2 Đặc tính kênh trong các miền  Miền thời gian + Các kênh vô tuyến thay đổi theo thời gian (phadinh chọn lọc thời gian) + Biểu diễn tín hiệu thu ∞ y(t) = ∫ x ( τ)h(t, τ)dτ = x(t ) ⊗ h(t, τ) (3.4) −∞ x(t): Tín hiệu phát τ: thời gian trễ của một đường truyền đa đường (Trễ đa đường) h(t,τ): Đáp ứng xung kim kênh vô tuyến + Ảnh hưởng đa đường kênh vô tuyến là trải trễ (phân tán thời