Truyen dan trong moi truong di dong

1. Ch ng 2ươ
September2007
ĐẶC ĐIỂM
TRUYỀN DẪN TRONG
THÔNG TIN DI ĐỘNG

2. N i dungộ
Đ c đi m truy n d n trong thông tin di đ ngặ ể ề ẫ ộ
Các y u t nh h ng đ n ch t l ng truy nế ố ả ưở ế ấ ượ ề
d n vô tuy nẫ ế
T p âm và nhi uạ ễ
Các m ch đi u ch và gi i đi u chạ ề ế ả ề ế
Đ c đi m truy n d n kênh vô tuy n di đ ngặ ể ề ẫ ế ộ
Suy hao đ ng truy nườ ề
Hi n t ng che khu tệ ượ ấ
Fading ..
Các kỹ thuật đa truy nhập

3. Các y u t môi tr ng trong TTDĐế ố ườ
Môi tr ng truy n d n: khí h u, th i ti tườ ề ẫ ậ ờ ế
Đ a hình: m t đ t, đ i núi, nhà c a, …ị ặ ấ ồ ử
Ngu n nhi u trong thiên nhiênồ ễ
Nhi u công nghi pễ ệ
Nhi u t các thi t b vô tuy n khácễ ừ ế ị ế
Đặc điểm truyền dẫn trong thông tin di động

4. Các y u t nh h ng đ n ch t l ngế ố ả ưở ế ấ ượ
truy n d n vô tuy nề ẫ ế
T p âm và nhi uạ ễ
T p âm và can nhi u làm gi i h n r t nhi u d iạ ễ ớ ạ ấ ề ả
ho t đ ng c a các thi t b thông tin vô tuy n.ạ ộ ủ ế ị ế
Đ i v i h th ng TTDĐ, t s tín hi u trên t pố ớ ệ ố ỉ ố ệ ạ
âm hay tín hi u trên nhi u là các thông sệ ễ ố
quan tr ng.ọ
T s trên t p âm ch ph thu c vào ph ngỷ ố ạ ỉ ụ ộ ươ
pháp đi u ch và gi i đi u ch ,ề ế ả ề ế
T s tín hi u trên nhi u l i ph thu c m nh vàoỷ ố ệ ễ ạ ụ ộ ạ
cách th c phân ô t n s s d ng.ứ ầ ố ử ụ
Đặc điểm truyền dẫn trong thông tin di động

5. T p âmạ
T p âm c ng.ạ ộ
C ng ch ng lên tín hi u truy n lan và có biên độ ồ ệ ề ộ
phân b theo phân b chu n Gauss.ố ố ẩ
T p âm khí quy n (ạ ể d i t n d i 20MHz)ả ầ ướ
T p âm vũ tr (ạ ụ d i t n t 15 – 100MHz)ả ầ ừ
T p âm nhân t o (ạ ạ ch nh h ng trongỉ ả ưở
vùng đông dân c )ư
T p âm nhân.ạ
Là quá trình đi u bi n tín hi u b i nhi u.ề ế ệ ở ễ
Đặc điểm truyền dẫn trong thông tin di động

6. Nhi uễ
Nhi u đ ng kênh (CCI).ễ ồ
X y ra khi c hai máy phát trên cùng m t t n sả ả ộ ầ ố
ho c trên cùng m t kênh. CCI th ng có trongặ ộ ườ
các h th ng cellular.ệ ố
Nhi u kênh li n k (ACI).ễ ề ề
X y ra khi sóng vô tuy n đ c đi u ch nh và thuả ế ượ ề ỉ
riêng trên m t kênh C nào đó, song l i ch uộ ạ ị
nhi u t kênh lân c n C – 1 và C + 1ễ ừ ậ
ACI trong cùng m t ô (intracell).ộ
ACI gi a các ô (intercellữ ).
Đặc điểm truyền dẫn trong thông tin di động

7. Các m ch đi u ch và gi i đi u chạ ề ế ả ề ế
Các m ch đi u ch t t nh t là các m ch choạ ề ế ố ấ ạ
l i bit th p v i m c tín hi u thu đ c trên t pỗ ấ ớ ứ ệ ượ ạ
âm th p. M ch đi u ch đ c l a ch n c n cânấ ạ ề ế ượ ự ọ ầ
nh c gi a: t c đ d li u và băng thông.ắ ữ ố ộ ữ ệ
Trong môi tr ng fading Rayleigh và Rice c nườ ầ
l a ch n các m ch đi u ch và gi i đi u ch m tự ọ ạ ề ế ả ề ế ộ
cách th n tr ng. Đ i v i h th ng t bào, nhi uậ ọ ố ớ ệ ố ế ễ
là v n đ quan tr ng nh t, vì v y các m ch đi uấ ề ọ ấ ậ ạ ề
ch ph i có nh ng đ c đi m riêng - nh t là đế ả ữ ặ ể ấ ộ
nh y c a các b tách sóng đ i v i rung phaạ ủ ộ ố ớ
Đặc điểm truyền dẫn trong thông tin di động

8. Các m ch ch ng fadingạ ố
Đ i v i môi tr ng truy n d n vô tuy n bi nố ớ ườ ề ẫ ế ế
đ i theo th i gian thì k thu t ch ng fading cóổ ờ ỹ ậ ố
m t v trí đ c bi t quan tr ng. Các ph ng phápộ ị ặ ệ ọ ươ
thu phân t p không gian, th i gian ho c k t h pậ ờ ặ ế ợ
th ng không đ m b o các yêu c u ch t l ngườ ả ả ầ ấ ượ
truy n d n trong môi tr ng phân tán.ề ẫ ườ
C n l a ch n m t ph ng pháp ch ng fadingầ ự ọ ộ ươ ố
phù h p ho c m t ph ng pháp cân b ng nào đóợ ặ ộ ươ ằ
đ gi m nh nh h ng c a nhi u, đ c bi t làể ả ẹ ả ưở ủ ễ ặ ệ
nhi u đ ng kênh CCI.ễ ồ
Đặc điểm truyền dẫn trong thông tin di động

9. Suy hao đ ng truy n - path loss (1)ườ ề
Kho ng không mà trong đó các sóng truy n lanả ề
b suy hao đ c g i làị ượ ọ không gian t do.ự
M c suy hao c a sóng vô tuy n đ c phát đi tứ ủ ế ượ ừ
anten phát đ n anten thu trong môi tr ng t doế ườ ự
(suy hao trong không gian t doự ), không có
ph n x , anten c a MS và BTS trong t m nhìnả ạ ủ ầ
th ng, các anten b c x đ ng h ng:ẳ ứ ạ ẳ ướ
Đặc điểm truyền dẫn trong thông tin di động






=
λ
πd
L
4
log20

10. Suy hao đ ng truy n - path loss (2)ườ ề
Công th c khác tính suy hao đ ng truy nứ ườ ề
trong đi u ki n có s tham gia c a m t đ t. Ph nề ệ ự ủ ặ ấ ả
x m t l n qua m t đ t và anten b c x đ ngạ ộ ầ ặ ấ ứ ạ ẳ
h ng:ướ
d: c ly truy n (m).ự ề
h1: đ cao anten tr m g c BTS.ộ ạ ố
h2: đ cao anten MS.ộ
Đặc điểm truyền dẫn trong thông tin di động






=
21
2
log20
hh
d
L

11. Suy hao đ ng truy n - path loss (3)ườ ề
Do nh h ng c a mépả ưở ủ
dài c a các ch ng ng iủ ướ ạ
v t (ậ theo nguyên t cắ
truy n sóng, các ch ngề ướ
ng i v t làm m c đ suyạ ậ ứ ộ
hao năng l ng ph thu cượ ụ ộ
vào m c đ che khu tứ ộ ấ
c a đ ng truy nủ ườ ề ). Suy
hao nhi u x thông quaễ ạ
thông s V:ố
Đặc điểm truyền dẫn trong thông tin di động
21
21
..
)(2
dd
dd
hV
λ
+
=
RxTx
h
d2d1
Hình 2.1. Nhi u x bễ ạ ờ.

12. Suy hao đ ng truy n - path loss (4)ườ ề
Mô hình Hata – Okamura (1980)
f: t n s sóng mang(150 – 1500 MHz).ầ ố
hb: chi u cao anten tr m g c BTS (30- 200m)ề ạ ố
hm: chi u cao anten tr m di đ ng MS (1 – 20m)ề ạ ộ
d: kho ng cách t BTS đ n MS (1-20)kmả ừ ế
a(hm): h s hi u ch nh anten di đ ng MSệ ố ệ ỉ ộ
Đặc điểm truyền dẫn trong thông tin di động

13. Suy hao đ ng truy n - path loss (5)ườ ề
Mô hình truy n sóng COST 231ề
COST 231 g m m t s v n đ liên quan đ n vôồ ộ ố ấ ề ế
tuy n c a ô và nh ng mô hình truy n sóng. Môế ủ ữ ề
hình này đ c thi t k đ ho t đ ng trong d iượ ế ế ể ạ ộ ả
t n t 1,5 2 GHz đô th ho c ngo i ô:ầ ừ ở ị ặ ạ
Cm = 0 dB đ i v i thành ph c trung bìnhố ớ ố ỡ
= 3dB đ i v i trung tâm đô th .ố ớ ị
Đặc điểm truyền dẫn trong thông tin di động

14. Suy hao đ ng truy n - path loss (5)ườ ề
Mô hình truy n sóng Sakagamikubolề
Đây là mô hình đ c phát tri n d a trên k t quượ ể ự ế ả
c a mô hình Okamura. K t qu là có đ c m tủ ế ả ượ ộ
mô hình đáng quan tâm vì nh ng lý do sau:ữ
Đ a ra nhi u tham s cho môi tr ng đô th .ư ề ố ườ ị
Có th đáp ng đ c trên ph m vi t n s tể ứ ượ ạ ầ ố ừ
450 - 2200MHz.
Đ a ra quy đ nh h p l đ i v i đ cao c aư ị ợ ệ ố ớ ộ ủ
anten BTS th p h n đ nh toà nhà, t o ra môấ ơ ỉ ạ
hình h u ích cho ng d ng c a micro cell.ữ ứ ụ ủ
Đặc điểm truyền dẫn trong thông tin di động

15. Suy hao đ ng truy n - path loss (6)ườ ề
Mô hình truy n sóng Sakagamikubol.ề
W: b r ng c a đ ng t i đi m thu(5-50m)ề ộ ủ ườ ạ ể
:góc gi a tr c c a đ ng v i đ ng th ng n iữ ụ ủ ườ ớ ườ ẳ ố
t anten BTS đ n MS.ừ ế
hs: đ cao toà nhà có đ t anten BTS thu (5-80m)ộ ặ
Đặc điểm truyền dẫn trong thông tin di động
φ

16. Hi n t ng che khu t - shadowingệ ượ ấ
Suy hao đ ng truy n đ c trình bày trên chườ ề ượ ở ỉ
bi u th các đ c tính truy n d n đ c l y trungể ị ặ ề ẫ ượ ấ
bình. Ng i ta th ng g i m c thăng giáng nàyườ ườ ọ ứ
là thay đ i m c tín hi u di n r ngổ ứ ệ ệ ộ hay hi nệ
t ng che khu tượ ấ .
Bi n đ i tín hi u r ng cũng đ c g i làế ổ ệ ộ ượ ọ fading
loga chu nẩ vì hàm m t đ phân b xác su t c aậ ộ ố ấ ủ
nó đ c bi u th theo quy lu t hàm mũ:ượ ể ị ậ
Đặc điểm truyền dẫn trong thông tin di động

17. Hi n t ng che khu t (2)ệ ượ ấ
- X = 10lg(x) [dBm], v i x là m c tín hi uớ ứ ệ
th c thu đ c [mW].ự ượ
- Xm là m c tín hi u trung bình trong vùngứ ệ
[dBm].
- 0 là đ l ch chu n tính theo dB. Đ l chộ ệ ẩ ộ ệ
chu n ph thu c m nh vào môi tr ng vùngẩ ụ ộ ạ ườ
ph c v . Thông th ng đ i v i h th ng ngoàiụ ụ ườ ố ớ ệ ố
nhà, giá tr này c 6-10dB. Đ i v i các hị ỡ ố ớ ệ
th ng vùng r ng nó có th l n h n 10dB.ố ộ ể ớ ơ
Đặc điểm truyền dẫn trong thông tin di động
σ

18. Fading (1)
Fading là hi n t ng c ng đ tín hi u t iệ ượ ườ ộ ệ ạ
đi m thu thăng giáng m t cách ng u nhiên (cóể ộ ẫ
th đ c tăng c ng ho c suy gi m v biên đ ).ể ượ ườ ặ ả ề ộ
Vùng gi m tín hi u đ c g i làả ệ ượ ọ ch trũngỗ
fading. Th i gian gi a hai trũng fading ph thu cờ ữ ụ ộ
vào vMS và t n s phátầ ố .
Trong các h th ng TTDĐ, các tuy n truy n lanệ ố ế ề
đ c xem là NLOS. Khi đó, máy thu MS thu cácượ
thành ph n tín hi u c a các tia khúc x , ph n xầ ệ ủ ạ ả ạ
và nhi u x do ch ng ng i v t gây ra.ễ ạ ướ ạ ậ
Đặc điểm truyền dẫn trong thông tin di động

19. Fading (2)
Đặc điểm truyền dẫn trong thông tin di động

20. Hi u ng Dopplerệ ứ
S di chuy n t ng đ i gi a máy phát và máyự ể ươ ố ữ
thu gây ra hi u ng Dopplerệ ứ . S tán x trên cácự ạ
ch ng ng i v t làm cho đ d ch chuy n Dopplerướ ạ ậ ộ ị ể
thay đ i trên m t kho ng nào đóổ ộ ả  ph Dopplerổ .
v: t c đ di chuy n c a MSố ộ ể ủ [m/s]
f: t n s sóng mangầ ố [Hz]
c: t c đ ánh sángố ộ [m/s]
fd: đ d ch chuy n Doppler c c đ iộ ị ể ự ạ [Hz]
Đặc điểm truyền dẫn trong thông tin di động

21. Fading ph ng (1)ẳ
Fading ph ng làm thay đ i đ u tín hi u sóngẳ ổ ề ệ
mang trong m t d i t n s .ộ ả ầ ố
Fading nhanh (fading th i h n ng n)ờ ạ ắ
hay fading Rayleigh.
Xu t hi n trong đi u ki n đ ng truy n NLOS.ấ ệ ề ệ ườ ề
Đây là lo i fading r t nhanh (ạ ấ kho ng cách đ nh –ả ỉ
đ nh làỉ λ/2) x y ra khi anten c a MS nh n tínả ủ ậ
hi u g m nhi u tia ph n x . Tín hi u nh n đ cệ ồ ề ả ạ ệ ậ ượ
g m nhi u sóng có biên đ và pha khác nhau nênồ ề ộ
biên đ có s thay đ i l n (th m chí b ng 0).ộ ự ổ ớ ậ ằ
Đặc điểm truyền dẫn trong thông tin di động

22. Fading ph ng (2)ẳ
Fading Rician.
Xu t hi n trong đi u ki n đ ng truy n LOS. Khiấ ệ ề ệ ườ ề
thành ph n tr c ti p m nh h n cùng v iầ ự ế ạ ơ ớ
nh ng tín hi u không tr c ti p y u h n cùngữ ệ ự ế ế ơ
t i máy thu thì t i đây,ớ ạ fading nhanh v n cònẫ
x y ra, nên tín hi u v n không s c nét. Đ ngả ệ ẫ ắ ườ
bao fading này có d ng phân b Rician. D ngạ ố ạ
fading này x y ra ph n l n môi tr ng nôngả ầ ớ ở ườ
thôn, microcell hay picocell.
Đặc điểm truyền dẫn trong thông tin di động

23. Fading ph ng (3)ẳ
Fading ch m (fading th i h n dài).ậ ờ ạ
Do hi u ng che khu t b i các v t ch n c a đ aệ ứ ấ ở ậ ắ ủ ị
hình xung quanh gây nên.
Có phân b chu n xung quanh m t giá tr trungố ẩ ộ ị
bình n u ta l y logarit c ng đ tín hi u. Doế ấ ườ ộ ệ
v y, ng i ta còn g i làậ ườ ọ fading chu n logaẩ .
nh h ng c a fading này là làm gi m khẢ ưở ủ ả ả
năng ph sóng c a máy phát.ủ ủ
Đặc điểm truyền dẫn trong thông tin di động

24. Fading l a ch n t n sự ọ ầ ố
Fading l a ch n t n s làm thay đ i tín hi uự ọ ầ ố ổ ệ
sóng mang v i m c thay đ i ph thu c vào f.ớ ứ ổ ụ ộ
Khi xét đ c tính c a fading ph ng, khác bi tặ ủ ẳ ệ
th i gian t i gi a các tuy n là nh và có th bờ ớ ữ ế ỏ ể ỏ
qua. Tuy nhiên, khi băng t n c a tín hi u phátầ ủ ệ
quá r ng thì không th b qua, đ c bi t là khi sộ ể ỏ ặ ệ ự
khác bi t này x p x b ng đ r ng 1 ký t phát.ệ ấ ỉ ằ ộ ộ ự
Ngoài vi c làm thăng giáng c ng đ tín hi uệ ườ ộ ệ
thu, fading đa tia còn gây ra s phân tán th iự ờ
gian d n đ n nhi u giao thoa gi a các ký hi u ISI.ẫ ế ễ ữ ệ
Đặc điểm truyền dẫn trong thông tin di động

25. Các bi n pháp ch ng fadingệ ố
Mã hoá kênh ch ng l i k t h p v i càiố ỗ ế ợ ớ
xen tín hi u.ệ
S d ng nhi u sóng mang.ử ụ ề
Phân t p.ậ
Phân t p không gian.ậ
Phân t p t n s .ậ ầ ố
Phân t p gócậ
Phân t p th i gian.ậ ờ
Phân t p phân c c.ậ ự
Đặc điểm truyền dẫn trong thông tin di động

26. K thu t đa truy nh p vô tuy nỹ ậ ậ ế
FDMA (Frequency Division Mutiple Access).
TDMA (Time Division Mutiple Access).
CDMA (Code Division Mutiple Access).
SDMA (Space Division Mutiple Access).
OFDMA (Orthogonal Frequency Division
Multiple Access).
Đặc điểm truyền dẫn trong thông tin di động