Truyen song trong TTDD

Pha đinh - Fading Là hiện tượng tín hiệu tại điểm thu thay đổi ngẫu nhiên theo thời gian về cường độ, pha hoặc thành phần tần số.. Pha đinh xảy ra do sự dịch chuyển tương đối tại một kho

B môn: K thu t Thông tin B môn: K thu t Thông tin ộ ộ ỹ ỹ ậ ậ

Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội

Khoa Điện tử - Viễn thông

ξ3 Truy n Truy n ề ề sóng trong thông tin

di đ ng ộ

di đ ng ộ

1 Website của tạp chí bưu chính viễn thông, địa chỉ:

http://www.tapchibcvt.gov.vn/

- Phổ câập kiến thức BCVT

- An toàn bức xạ điêận tư

2 Lý thuyết về kênh vô tuyến - Thầy Nguyễn Văn Đức

Khái ni m kênh vô tuy n ệ ế

Khái ni m kênh vô tuy n ệ ế

Các ph ươ ng th c truy n tin song công ứ ề

Các ph ươ ng th c truy n tin song công ứ ề

gi a MS và BS ữ

gi a MS và BS ữ

● Phân chia theo t n s Phân chia theo t n s ầ ầ ố ố

FDD: Frequency Division Duplex

● Phân chia theo th i gian Phân chia theo th i gian ờ ờ

TDD: Time Division Duplex

Truy n song công phân chia theo t n s - FDD ề ầ ố

Truy n song công phân chia theo t n s - FDD ề ầ ố

● FDD: Frequency Division Duplex

Base Station

B

Mobile Station M

Forward Channel Reverse Channel

Hướng xuống: Downlink ~ Hướng thuận:Forward Channel Hướng lên: Uplink ~ hướng ngược : Reverse Channel

Phương thức FDD sử dụng kênh tần số ở hai băng tần

khác nhau để mang thông tin theo hai hướng.

Truy n song công phân chia theo th i gian - TDD ề ờ

Truy n song công phân chia theo th i gian - TDD ề ờ

● TDD: Time Division Duplex

Base Station

B

Mobile Station M

Phương thức TDD sử dụng cùng một kênh tần số để mang thông tin theo hai hướng tại các khe thời gian luân phiên.

Quy định cấp phát kênh trong hệ thống GSM

1 2

Quy định băng tần GSM900

1 2

n f UL max = 915 MHz

1 2

Băng tần EGSM

1 2

n f UL max = 915 MHz

1 2

Băng tần DCS1800

1 2

n f UL max = 1785 MHz

1 2

Băng tần PCS1900

1 2

n f UL max = 1910 MHz

1 2

Mô hình truy n sóng vô tuy n ề ế

Mô hình truy n sóng vô tuy n ề ế

Đ c tính truy n sóng - Propagation Characteristics ặ ề

Đ c tính truy n sóng - Propagation Characteristics ặ ề

● Pha đinh ph m vi r ng ( Large-scale Fading ) Pha đinh ph m vi r ng ( Large-scale Fading ) ạ ạ ộ ộ

● Suy hao đ Suy hao đ ườ ườ ng truy n - Path Loss ng truy n - Path Loss ề ề

● Che khu t - Shadowing (due to obstructions) Che khu t - Shadowing (due to obstructions) ấ ấ

● Pha đinh ph m vi h p ( Small-scale Fading ) Pha đinh ph m vi h p ( Small-scale Fading ) ạ ạ ẹ ẹ

● Pha đinh nhi u đ Pha đinh nhi u đ ề ề ườ ườ ng - Multipath Fading ng - Multipath Fading

Pha đinh - Fading

● Pha đinh ph m vi h p ( Small-scale Fading ) Pha đinh ph m vi h p ( Small-scale Fading ) ạ ạ ẹ ẹ

● Pha đinh nhanh ( Fast Fading) - Pha đinh chậm ( Slow Fading) gây nên do hiệu ứng Doppler ( frequency dispersion )

● Pha đinh không lựa chọn tần số ( Flat Fading) - Pha đinh lựa

chọn tần số ( Frequency Selective Fading ), gây nên do hiện

tượng trễ tín hiệu ( time dispersion - delay spread ).

● Pha đinh Rayleigh ( không tồn tại đường truyền LOS ) - Pha đinh Rician ( tín hiệu thu bao hàm cả đường truyền LOS)

Pha đinh - Fading

Là hiện tượng tín hiệu tại điểm thu thay đổi ngẫu nhiên theo thời gian về cường độ, pha hoặc thành phần tần số.

Pha đinh xảy ra do sự dịch chuyển tương đối tại một khoảng cách xác định gây nên sự biến đổi đường truyền giữa trạm gốc BS và trạm di động MS

Fading

Fading is caused by movement over distance to produce variations in the overall path between the BS and MS In a received signal, the time variation of the amplitude or the relative phase, or both, of one or more of the frequency components of the signal is known as fading.

Fading is caused by changes in the characteristics of the propagation path with time

Đ c tính truy n sóng - Propagation Characteristics ặ ề

Đ c tính truy n sóng - Propagation Characteristics ặ ề

Pha đinh - Fading

Pha đinh ph m vi r ng ạ ộ Pha đinh ph m vi r ng ạ ộ

Các thuật ngữ tiếng Anh

* Large-scale Fading * Long-term Fading

● - Cường độ tín hiệu thu trung bình cục bộ giảm dần khi MS di chuyển ra xa trạm gốc BS gây nên do suy hao đường truyền.

● - Công suất thu trung bình cục bộ được tính toán thông qua việc xác định mức trung bình tín hiệu đo đạc sau một khoảng cách di chuyển từ 5λ đến 40λ (GSM: 1,6 m ÷ 12 m).

● - Các mô hình tính toán suy hao đường truyền (large-scale propagation models) cho phép ước đoán cường độ tín hiệu trung bình giữa BS và MS tại một khoảng cách xác định Các mô hình này có ý nghĩa trong việc tính toán thiết kế và quy hoạch vùng phủ sóng.

Các thuật ngữ tiếng Anh

* Large-scale Fading * Long-term Fading

● - Cường độ tín hiệu thu trung bình cục bộ giảm dần khi MS di chuyển ra xa trạm gốc BS gây nên do suy hao đường truyền.

● - Công suất thu trung bình cục bộ được tính toán thông qua việc xác định mức trung bình tín hiệu đo đạc sau một khoảng cách di chuyển từ 5λ đến 40λ (GSM: 1,6 m ÷ 12 m).

● - Các mô hình tính toán suy hao đường truyền (large-scale propagation models) cho phép ước đoán cường độ tín hiệu trung bình giữa BS và MS tại một khoảng cách xác định Các mô hình này có ý nghĩa trong việc tính toán thiết kế và quy hoạch vùng phủ sóng.

Pha đinh ph m vi h p ạ ẹ Pha đinh ph m vi h p ạ ẹ

Các thuật ngữ tiếng Anh

* Small-scale Fading * Short-term Fading

● - Cường độ tín hiệu thu dao động nhanh khi MS dịch chuyển một khoảng cách nhỏ.

● - Nguyên nhân gây pha đinh nhanh là do tín hiệu thu là tổng hợp của nhiều thành phần đền từ nhiều hướng khác nhau với cường

độ, pha hoặc tần số khác nhau, ngẫu nhiên theo thời gian.

● - Với pha đinh nhanh, công suất tín hiệu thu có thể biến thiên từ

30 dB đến 40 dB khi MS dịch chuyển một khoảng λ/n (a fraction

of the wavelength).

Các thuật ngữ tiếng Anh

* Small-scale Fading * Short-term Fading

● - Cường độ tín hiệu thu dao động nhanh khi MS dịch chuyển một khoảng cách nhỏ.

● - Nguyên nhân gây pha đinh nhanh là do tín hiệu thu là tổng hợp của nhiều thành phần đền từ nhiều hướng khác nhau với cường

độ, pha hoặc tần số khác nhau, ngẫu nhiên theo thời gian.

● - Với pha đinh nhanh, công suất tín hiệu thu có thể biến thiên từ

30 dB đến 40 dB khi MS dịch chuyển một khoảng λ/n (a fraction

of the wavelength).

Mô hình không gian t do ự

Mô hình không gian t do ự

Free Space (LOS) Model

Lp(dB) = 32,5 + 20 log f (MHz) + 20 log d (km)

Ví d 1 ụ

Ví d 1 ụ

Trong 1 cell, 1 MS đang liên l c v i BTS t i t n s ạ ớ ạ ầ ố

Trong 1 cell, 1 MS đang liên l c v i BTS t i t n s ạ ớ ạ ầ ố

936 MHz Hãy cho bi t: ế

936 MHz Hãy cho bi t: ế

a Suy hao đ ườ ng truy n khi MS cách BTS 3 km ề

a Suy hao đ ườ ng truy n khi MS cách BTS 3 km ề

b Gi s công su t BTS đang phát sóng là 20 W, ả ử ấ

b Gi s công su t BTS đang phát sóng là 20 W, ả ử ấ

hãy cho bi t MS có liên l c đ ế ạ ượ ớ c v i BTS đó

hãy cho bi t MS có liên l c đ ế ạ ượ ớ c v i BTS đó

không khi đ nh y thu là -102 dBm ? ộ ạ

không khi đ nh y thu là -102 dBm ? ộ ạ

* Pt = 20 W ~ 43 dBm Pr( dBm) = Pt (dBm) - L(dB) = 43 - 101.46

Pr = - 58.46 (dBm )

Mô hình hai đ ườ ng

Mô hình hai đ ườ ng

Two ray or PLANE-EARTH Model

h h

=

Ví d 2 ụ

Ví d 2 ụ

Hãy th c hi n l i ví d 1 khi đ cao anten BTS là ự ệ ạ ụ ộ

Hãy th c hi n l i ví d 1 khi đ cao anten BTS là ự ệ ạ ụ ộ

30 mét và đ cao trung bình c a anten MS là 1,5 mét ộ ủ

30 mét và đ cao trung bình c a anten MS là 1,5 mét ộ ủ

a Suy hao đ ng truy n khi MS cách BTS 3 km ? ườ ề

a Suy hao đ ng truy n khi MS cách BTS 3 km ? ườ ề

b Gi s công su t BTS đang phát sóng là 20 W, hãy ả ử ấ

b Gi s công su t BTS đang phát sóng là 20 W, hãy ả ử ấ

cho bi t MS có liên l c đ c v i BTS đó không khi ế ạ ượ ớ

cho bi t MS có liên l c đ c v i BTS đó không khi ế ạ ượ ớ

đ nh y máy thu là -102 dBm ? ộ ạ

đ nh y máy thu là -102 dBm ? ộ ạ

h h

=

Mô hình th ng kê Hata ố

Mô hình th ng kê Hata ố

Nông thôn

HATA MODEL

Tầần sốố làm việệc f: 150 – 1500 MHz

Đốệ cao anten củủa BS hb: 30 – 200 m

Đốệ cao anten củủa MS hm: 1 – 10 m

Mô hình tính toán suy hao đường truyền HATA

Lp (urb) = 69.55 + 26.16 * log( f ) - 13.82*log( h b ) -a( h m ) +

Tại vùng ngoại ô - SUBURBAN :

Lp(sub) = Lp(urb) – 2 *( log(f/28)) 2 - 5.4 (dB)

Lp(open) = Lp(urb) – 4.78 *(log(f)) 2 + 18.33*log(f) - 40.94 (dB)

a Suy hao đường truyền khi MS cách BTS 3 km ?

b Giả sử công suất BTS đang phát sóng là 20 W, hãy cho biết MS có liên lạc được với BTS đó không khi độ nhạy máy thu là -102 dBm ?

Ví d 3 ụ

Ví d 3 ụ

Tại vùng ngoại ô - SUBURBAN :

Lp(sub) = Lp(urb) - 2 *( log(f/28))2 - 5.4

≈ 108.76 - 2 * ( log ( 936 / 28 ) )2 – 5.4 ≈ 108.76 - 2 * ( log ( 936 / 28 ) )2 – 5.4 ≈ 108.76 - 2 * 2.3229 – 5.4

Lp(sub) ≈ 98.71 ( dB)

* Pt = 20 W ~ 43 dBm

Pr( dBm) = Pt (dBm) - L(dB) = 43 - 98.71

Pr = - 55.71 (dBm )

Lp(urb) = 46.3 + 33.9*log(f) – 13.82*log(hb) – a(hm) + [44.9 – 6.55*log(hb)]*log(d) + Cm (dB)

với:

a(hm) = [1.1*log(f) – 0.7]*hm – [1.56*log(f) – 0.8]

Tại thành phố cỡ trung bình hoặc trung tâm ngoại ô

Kho ng cách chân tr i - Radio Horizon - D ả ờ

Kho ng cách chân tr i - Radio Horizon - D ả ờ hrz

h b = height a.s.l of BTS’s antenna in metres

h m = height a.s.l of MS’s antenna in metres a.s.l = above sea level

Suy hao do nhi u x - Diffraction loss ễ ạ Suy hao do nhi u x - Diffraction loss ễ ạ

Mô hình nhiễu xạ đơn

(single) knife edge diffraction

Suy hao do nhiễu xạ được tổng hợp với suy hao không gian tự

do theo đơn vị dB được tính xấp xỉ như sau:

Suy hao đường truyền

Suy hao đ ng truy n ườ ề

● Mô hìnhd suy hao đ Mô hìnhd suy hao đ ườ ườ ng truy n ph thu c vào v trí c a anten thu Ví ng truy n ph thu c vào v trí c a anten thu Ví ề ề ụ ụ ộ ộ ị ị ủ ủ

● V trí 1, suy hao không gian t do cho phép V trí 1, suy hao không gian t do cho phép ị ị ự ự ướ ướ c đoán chính xác suy hao c đoán chính xác suy hao

● Ví trí 2, t n t i đ Ví trí 2, t n t i đ ồ ạ ườ ồ ạ ườ ng truy n tín hi u ch y u LOS, tuy nhiên tín hi u ng truy n tín hi u ch y u LOS, tuy nhiên tín hi u ề ề ệ ệ ủ ế ủ ế ệ ệ

● V trí 3, suy hao hai đ V trí 3, suy hao hai đ ị ị ườ ườ ng c n đ ng c n đ ầ ầ ượ ượ c hi u ch nh do nh h c hi u ch nh do nh h ệ ệ ỉ ỉ ả ả ưở ưở ng c a ng c a ủ ủ

● Ví trí 4, mô hình nhi u x đ n đ Ví trí 4, mô hình nhi u x đ n đ ễ ễ ạ ơ ạ ơ ượ ử ụ ượ ử ụ c s d ng cho phép c s d ng cho phép ướ ướ c đoán chính c đoán chính

● Ví trí 5, vi c Ví trí 5, vi c ệ ướ ệ ướ c đoán suy hao đ c đoán suy hao đ ườ ườ ng truy n khá khó khăn và khó tin ng truy n khá khó khăn và khó tin ề ề

● Mô hìnhd suy hao đ Mô hìnhd suy hao đ ườ ườ ng truy n ph thu c vào v trí c a anten thu Ví ng truy n ph thu c vào v trí c a anten thu Ví ề ề ụ ụ ộ ộ ị ị ủ ủ

● V trí 1, suy hao không gian t do cho phép V trí 1, suy hao không gian t do cho phép ị ị ự ự ướ ướ c đoán chính xác suy hao c đoán chính xác suy hao

● Ví trí 2, t n t i đ Ví trí 2, t n t i đ ồ ạ ườ ồ ạ ườ ng truy n tín hi u ch y u LOS, tuy nhiên tín hi u ng truy n tín hi u ch y u LOS, tuy nhiên tín hi u ề ề ệ ệ ủ ế ủ ế ệ ệ

● V trí 3, suy hao hai đ V trí 3, suy hao hai đ ị ị ườ ườ ng c n đ ng c n đ ầ ầ ượ ượ c hi u ch nh do nh h c hi u ch nh do nh h ệ ệ ỉ ỉ ả ả ưở ưở ng c a ng c a ủ ủ

● Ví trí 4, mô hình nhi u x đ n đ Ví trí 4, mô hình nhi u x đ n đ ễ ễ ạ ơ ạ ơ ượ ử ụ ượ ử ụ c s d ng cho phép c s d ng cho phép ướ ướ c đoán chính c đoán chính

● Ví trí 5, vi c Ví trí 5, vi c ệ ướ ệ ướ c đoán suy hao đ c đoán suy hao đ ườ ườ ng truy n khá khó khăn và khó tin ng truy n khá khó khăn và khó tin ề ề

Môn h c: ọ

Môn h c: ọ Thông tin di đ ng Thông tin di đ ng ộ ộ

( Mobile Communications )

Hà Nội, 8 - 2006

Gi ng viên: Đ Tr ng Tu n Gi ng viên: Đ Tr ng Tu n ả ả ỗ ọ ỗ ọ ấ ấ

B môn: K thu t Thông tin B môn: K thu t Thông tin ộ ộ ỹ ỹ ậ ậ

Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội

Khoa Điện tử - Viễn thông