Chuong 1 (1) (1).pdf

1
1. Giới thiệu sơ lược về truyền thông
không dây và lịch sử hình thành và phát
triển các mạng không dây cho đến hiện tại.
2. Quá trình lan truyền tín hiệu trong
không gian
trải nghiệm 3. Các mô hình fade và ảnh
hưởng
của chúng 4.
Shadow fade 5. Mô
hình 2 tia tới 6. Fading đa đường: mô
hình Rayleigh và Ricean
Chương 1: Tổng quan về truyền không dây và
hệ thống không dây và môi trường đặc biệt
7. Các kỹ thuật hạn chế ảnh hưởng
của fade
Machine Translated by Google

1.1 Giới thiệu sơ lược về truyền thông không dây và lịch sử hình
thành và phát triển các mạng không dây cho hiện tại.
-Thông tin liên lạc từ tàu tới bờ là một trong những ứng
dụng đầu tiên của điện thoại di động. Dịch vụ thử nghiệm
bắt đầu trên các tàu hơi nước ven biển giữa Boston và
Baltimore ở Hoa Kỳ vào năm 1919; dịch vụ thương mại sử dụng
công nghệ AM ở tần số 4,2 và 8,7 MHz bắt đầu vào năm 1929.
- Đến năm 1934, 5000 xe cảnh sát từ 194 hệ thống cảnh sát
thành phố và 58 ở Hoa Kỳ đã được trang bị và sử dụng thông
tin liên lạc vô tuyến di động. Những hệ thống thông tin di
động đầu tiên này sử dụng băng tần 35 MHz
-Năm 1928, sở cảnh sát Detroit đã giới thiệu thông tin liên lạc di động
trên mặt đất bằng cách sử dụng những chiếc radio nhỏ, chắc chắn.
Hoa Kỳ:

1.1 Giới thiệu sơ lược về truyền thông không dây và lịch sử
hình thành và phát triển các mạng không dây cho đến hiện tại.
-Vì tác động lan truyền có hại và độ ồn cao. Năm
1935, các thử nghiệm lan truyền tiếp theo được
thực hiện ở Boston ở tần số 35 MHz và 150 MHz.
Hiệu ứng đa đường được đặc biệt chú ý vào thời
điểm này. Các thử nghiệm cũng chứng minh rằng khả
năng truyền tải đáng tin cậy có thể sử dụng FM
thay vì công nghệ AM trước đây - Năm 1946, Ủy
ban Truyền
thông Liên bang, FCC, Hoa Kỳ, đã cấp giấy phép
vận hành hệ thống điện thoại di động mặt đất thương
mại đầu tiên ở St Louis . Hệ thống cơ bản sử dụng
truyền dẫn FM ở băng tần 150 MHz, với các tần số
sóng mang hoặc các kênh cách nhau 120 kHz.

-Năm 1949, Hệ thống Bell đã yêu cầu FCC cho phép
chuyển hoạt động điện thoại di động sang băng tần
470–890 MHz để đạt được nhiều kênh hơn và do đó,
dung lượng di động lớn hơn. Tuy nhiên , vào thời
điểm đó, ban nhạc này được dự định sử dụng cho TV
và sự cho phép đã bị từ chối.
-Năm 1958, Hệ thống Bell yêu cầu sử dụng băng tần
764–840 MHz cho thông tin di động, nhưng FCC đã từ
chối thực hiện. Vào thời điểm này, việc đưa khái
niệm di động vào hệ thống di động đã được
thảo luận đầy đủ tại Phòng thí nghiệm Bell.

1.1 Giới thiệu sơ lược về truyền thông không dây và lịch
sử hình thành và phát triển các mạng không dây cho hiện tại.
-Đến năm 1968, FCC đã quyết định phân bổ dung lượng
phổ tần ở khoảng 840 MHz cho điện thoại di động
công nghệ. (Hệ thống được đề xuất này sau
này sẽ phát triển thành AMPS, Dịch vụ Điện
thoại Di động Nâng cao, hệ thống di động
tương tự thế hệ đầu tiên đã đề cập trước đó.)
-Hệ thống Bell phản hồi vào năm 1971, đưa
ra đề xuất về “Cao
Dung lượng Hệ thống Điện thoại Di động,”
bao gồm việc giới thiệu dịch vụ di động

-Cho đến năm 1981, FCC cuối cùng đã đồng ý phân bổ
50 MHz trong băng tần 800-900 MHz cho điện thoại
di động.
-Một thử nghiệm kỹ thuật cho hệ thống AMPS đã được bắt đầu
ở Chicago vào năm 1978, với việc triển khai AMPS thương mại
thực tế đầu tiên diễn ra tại thành phố đó vào năm 1983, sau
khi FCC ra phán quyết ủng hộ việc tiếp tục vào năm 1981.
-Các hệ thống kỹ thuật số thế hệ thứ hai này đi vào hoạt
động ở các thành phố lớn của Mỹ vào cuối
năm 1991 -Hệ thống CDMA này, có nhãn IS-95, được giới
thiệu thương mại ở Mỹ và các nước khác vào năm 1993.

- Năm 1981 Pháp và Đức nghiên cứu phát triển hệ
thống số thế hệ thứ hai.
Châu
Âu: -Hệ thống di động di động đầu tiên được giới
thiệu ở các nước Scandinavi vào năm 1981 và đầu
năm 1982. Tây Ban Nha, Áo, Vương quốc Anh , Hà
Lan, Đức, Ý và Pháp cũng tiếp nối hệ thống của
riêng họ trong giai đoạn 1982–1985. Những hệ
thống này đều là hệ thống tương tự, nhưng vấn
đề là có tới tám hệ thống, tất cả đều khác nhau
và không tương thích.

-Đến năm 1986 đã có quyết định sử dụng công nghệ
TDMA
-Năm 1982, Ủy ban Viễn thông của Hội nghị Quản lý
Bưu chính và Viễn thông Châu Âu (CEPT) đã thành
lập một nhóm nghiên cứu có tên là Groupe Speciale
Mobile (GSM) để phát triển các thông số kỹ thuật
cho hệ thống di động kỹ thuật số thế hệ thứ hai
trên toàn Châu Âu ở băng tần 900 MHz.

-Năm 1987, Cộng đồng Kinh tế Châu Âu đã thông
qua các khuyến nghị ban đầu và phân bổ tần số được
đề xuất, bao gồm các băng tần 25 MHz 890–915 MHz
cho đường lên, thiết bị di động đến trạm gốc, thông
tin liên lạc và 935–960 MHz cho đường xuống, trạm
gốc đến thiết bị di động, thông tin liên lạc.
Ngoài ra, cùng năm đó, theo yêu cầu của Vương quốc
Anh, công việc điều chỉnh GSM cho băng tần 1,8
GHz, DCS1800, đã được bắt đầu.
-Đến năm 1990, các thông số kỹ thuật giai đoạn đầu
của hệ thống tổng hợp được gọi là GSM (cho Hệ thống
thông tin di động toàn cầu hoặc Hệ thống GSM cho
thông tin di động) đã bị đóng băng.

-Hệ thống đó mang 600 kênh song công FM 25
kHz ở hai băng tần 25 MHz trong dải phổ 800
MHz.
-Hệ thống GSM đầu tiên được vận hành vào năm 1991
và bắt đầu hoạt động thương mại vào
năm
1992. Nhật Bản: -Kinh nghiệm của Nhật Bản cũng
tương tự như Bắc Mỹ. NTT, nhà cung cấp dịch vụ
viễn thông thuộc sở hữu của chính phủ Nhật Bản
vào thời điểm đó, đã giới thiệu hệ thống di động
tương tự vào đầu năm 1979.

-Hệ thống di động kỹ thuật số Thái Bình Dương
(PDC), với các đặc điểm tương tự như của D-AMPS, được
giới thiệu vào năm 1993.
Tính đến tháng 5 năm 2003, GSM là hệ thống
thế hệ thứ hai được áp dụng rộng rãi nhất
trên thế giới, phục vụ khoảng 864 triệu thuê
bao trên toàn thế giới, hay 72% tổng số
người dùng di động kỹ thuật số trên toàn thế giới
CDMAOne cũng đã được giới thiệu ở Nhật Bản
-Hệ thống CDMA IS-95, được bán trên thị trường với tên gọi

1.2 Quá trình truyền tín hiệu trong không gian trải nghiệm
Anten phát đa hướng:
12

-Mật độ công suất thu ở khoảng cách dm là:
13
AR : diện tích hiệu
dụng ηR < 1: thông số hiệu suất
-Đầu tiên, hãy xem xét một phần tử ăng-ten bức
xạ đẳng hướng, đa hướng truyền ở mức công suất
PT watt.
-Công suất nhận được PR sau đó được cho bởi

14
Anten phát có độ lợi:
AT : diện tích bức xạ
hiệu dụng của anten phát.

-Phương trình công suất nhận trong không gian trống:
15

1.3 Các mô hình mờ dần và ảnh hưởng của chúng
Khi một thiết bị đầu cuối di chuyển, thay đổi
điều kiện thu sóng ở một trong hai đầu, biên độ
tín hiệu sẽ dao động ngẫu nhiên, dẫn đến cái gọi
là tín hiệu bị mờ dần.
16

a
17

18
Như

một
19

một
20

một
21

Fading quy mô lớn: thay đổi trong thời gian tương đối dài
22
khoảng cách.
khoảng biến thiên 1/d4
-Tổn thất đường truyền: thông thường, công suất trung bình của trường
xa, được đo trên khoảng cách có nhiều bước sóng, giảm tỷ lệ nghịch
với khoảng cách với tốc độ lớn hơn d 2
,
-

-Shadow fade: Công suất thực tế nhận được, một lần nữa được đo trên
khoảng cách tương đối dài với nhiều bước sóng, được phát hiện là
thay đổi ngẫu nhiên về công suất trung bình này.
23

24
Fading quy mô nhỏ: Ở khoảng cách nhỏ hơn nhiều,
tín hiệu nhận được quy cho
là ĐẾN
giao thoa pha phá hủy/tăng cường của nhiều
- Fading đa đường: Một biến thể quy mô nhỏ của
được gọi là pha đinh đa đường.
đường dẫn tín hiệu nhận được. Hiện tượng như vậy là
của tín hiệu.
được đo bằng bước sóng, có sự khác biệt lớn

-Đối với các hệ thống có các ô tương đối lớn, được
gọi là hệ thống tế bào vĩ mô, biên độ đo được của
tín hiệu thu được do đa đường thường được mô hình
hóa dưới dạng thay đổi ngẫu nhiên theo phân bố
Rayleigh.
-Trong các tế bào nhỏ hơn nhiều của hệ thống vi mô,
phân bố Ricean thường gần đúng với các biến thể tín
hiệu ngẫu nhiên ở quy mô nhỏ khá tốt.
25

Công suất nhận trung bình là:
26
Kết hợp ba hiện tượng này lại với nhau, công
suất tín hiệu thu thay đổi thống kê PR có thể
được mô hình hóa, đối với các hệ thống không
dây di động, theo phương trình sau:

- Trong không gian trống số hạng g(d) sẽ chỉ là 1/d2
- Tổng quát hơn, ta có thể có:
- Đối với vi tế bào, g(d) cho bởi:
27
thường được sử dụng trong việc đánh giá hiệu suất
của hệ thống tế bào vĩ mô

28
- Bóng đổ chủ yếu do địa hình và
các tòa nhà
1.4 Bóng mờ dần
- Công suất tín hiệu thu được đo bằng dB có thể
được xấp xỉ khá tốt bằng biến ngẫu nhiên
gaussian
- Loại Fading này biến đổi tương đối chậm, biểu hiện
trên khoảng cách tương đối dài (nhiều bước sóng).

29
2 phương sai σ
Thuật ngữ này cung cấp sự thay đổi thống kê được đo về
công suất thu trung bình dB hoặc công suất trung bình
theo khu vực
-
- Biến ngẫu nhiên độ mờ bóng x tính bằng
dB được lấy là biến ngẫu nhiên gaussian
trung bình bằng 0 với

- Hàm mật độ xác suất của pdB được viết như sau
30

31
- Mô hình truyền sóng hai tia là mô hình đơn giản nhất có thể
áp dụng để chứng minh ảnh hưởng của công suất thu trung bình
của nhiều tia do phản xạ, nhiễu xạ, tán xạ tác động lên máy thu.
1.5 Model 2 tia tới

- Bây giờ chúng ta thảo luận về số hạng truyền
công suất trung bình g(d), tập trung vào mô
hình truyền hai tia phổ biến mà người ta tìm
thấy, một cách đơn giản
32

33
biên độ ET :
với
- Công suất truyền tải PT là:
- Sóng trực tiếp chạm vào anten thu là:
c
- Điện trường xuất hiện ở trường xa của máy phát
là sóng hình sin có tần số f

34
- Tổng trường em nhận được là tổng của hai
pha này:
- Sóng gián tiếp thu được, giả sử phản xạ
hoàn hảo tại mặt đất, có dạng tương tự:

- Công suất thu trung bình PR tỷ lệ thuận
với bình phương độ lớn của điện trường.
Công suất thu trung bình của anten định
hướng có độ lợi là:
35

- Bây giờ chúng ta sử dụng Hình 2.6 và một số
đại số đơn giản để chứng minh rằng d1 + d2 có
thể được viết lại theo khoảng cách máy phát-
máy thu d và chiều cao anten ht và hr
36

- Giả sử:
37

- Trong các hệ thống không dây tế bào vĩ mô, mô
hình Fading đa đường Rayleigh thường là mô hình
khá chính xác
Rayleigh:
- Với thống kê Rayleigh, hàm mật độ xác suất
của biến ngẫu nhiên α
1.6 Fading đa đường: mô hình Rayleigh và Ricean
- Mômen thứ hai của phân bố Rayleigh
là:
39

40
G

Phân bố xác suất của công suất
tức thời PR là.
41

- Phân bố của người Rice là:
-I0(z) là hàm Bessel sửa đổi loại một và bậc 0,
được định nghĩa là
Gạo:
42

Giới thiệu
43

Trong môi trường vi tế bào cho thấy K nằm
trong khoảng 6 dB–30 dB
44
-Phân bố xác suất của công suất tức thời PR

ảnh hưởng của việc làm mờ tín hiệu là:
Ba kỹ thuật khác được sử dụng để giảm thiểu chống lại
1.7 Các kỹ thuật hạn chế ảnh hưởng của fade
-Bộ thu RAKE
- Kỹ thuật cân bằng
-Kỹ thuật đa dạng
45

Kỹ thuật cân bằng: -Mục
đích của bộ cân bằng là loại bỏ nhiễu giữa các
ký hiệu nếu có thể, hoặc ít nhất là giảm bớt nó.
-Việc cân bằng được thực hiện ở băng tần cơ sở,
tín hiệu bị méo nhận được trước tiên được giải
điều chế xuống mức đó ở dải tần số mang thông
tin.
-Để loại bỏ nhiễu giữa các ký hiệu trên một kênh
như kênh không dây, cần ước tính và mô hình hóa
kênh
46

Øg
47

Øg
48

-Được sử dụng để giảm thiểu ảnh hưởng của pha
đinh trong việc truyền tín hiệu số: nhiều mẫu
tín hiệu số độc lập được truyền và/hoặc nhận ở
mỗi khoảng ký hiệu và được sử dụng để giảm xác
suất xảy ra lỗi khi phát hiện tín hiệu được
truyền khoảng thời gian đó
Tiếp nhận đa dạng:
- Phân tập tần số: truyền qua nhiều kênh tần số
49
- Phân tập không gian: có thể thu được nhiều mẫu
tín hiệu bằng cách sử dụng nhiều anten

- Phân tập phân cực: một tín hiệu sẽ được truyền
đồng thời trên mỗi hướng trong số hai hướng
phân cực trực giao. Nhiều ăng-ten có thể được
đặt ở máy thu, ở máy phát hoặc ở cả hai.
- Phân tập góc: sử dụng anten thu định hướng,
hướng về các hướng khác nhau và thu tín hiệu
phân tán độc lập từ các hướng đó.
50
- Phân tập thời gian: bằng cách thu nhiều mẫu theo
thời gian của một tín hiệu nhất định

- Một kỹ thuật tổng quát hơn để khắc phục tình
trạng pha đinh và nhiễu tín hiệu khác, liên
quan đến việc sử dụng nhiều ăng-ten ở cả máy
phát và máy thu, và được gọi chung là thu MIMO
(nhiều vào/nhiều ra) đã được đón nhận rất tích
cực trong những năm gần đây vì tiềm năng của
nó trong việc cung cấp những cải tiến lớn
trong việc thu tín hiệu.
51

Kết hợp tuyến tính đa dạng:
52

Có ba cách chung để kết hợp tuyến tính N tín
hiệu phân tập: Kết hợp lựa chọn
Kết hợp mức tăng bằng nhau
Kết hợp tỷ lệ tối đa.
53

54
Máy thu RAKE:
- Bộ thu RAKE có thể cung cấp sự cải thiện đáng kể
về hiệu suất của các hệ thống không dây băng rộng
như đa truy nhập phân chia theo mã, CDMA

Chuong 1 (1) (1).pdf

Recommended

Recommended

More Related Content

Similar to Chuong 1 (1) (1).pdf

Similar to Chuong 1 (1) (1).pdf (20)

Recently uploaded

Recently uploaded (7)

Chuong 1 (1) (1).pdf