TRUYỀN DẪN TỐC ĐỘ SỐ LIỆU CAO TRONG THÔNG TIN KHÔNG DÂY BĂNG RỘNG

TRUYỀN DẪN TỐC ĐỘ SỐ LIỆU CAO TRONG THÔNG TIN KHÔNG DÂY BĂNG RỘNG. Mục đích chính cuả phát triển 3G và tiến đến 4G là cung cấp các tốc độ số liệu cao hơn cho các người sử dụng đầu cuối so với 3G hiện tại. Điều này không chỉ bao hàm khả năng các tốc độ đỉnh cao hơn mà còn đảm bảo tốc độ cao hơn này trên toàn bộ ô kể cả tại biên ô. Phần đầu cuả chương này trình bày ngắn gọn một số hạn chế cơ bản liên quan đến vấn đề: các tốc độ số liệu nào thực tế đạt được trong các kịch bản khác nhau. Đây là các hiểu biết nền tảng cho các phần sau của chương cũng như các chương khác liên quan đến các phương tiện khác nhau để tăng các tốc độ số liệu khả dụng trong các kịch bản thông tin di động khác nhau.

Chương 2 TRUYỀN DẪN TỐC ĐỘ SỐ LIỆU CAO TRONG THÔNG

TIN KHÔNG DÂY BĂNG RỘNG

Mục đích chính cuả phát triển 3G và tiến đến 4G là cung cấp các tốc độ số

liệu cao hơn cho các người sử dụng đầu cuối so với 3G hiện tại Điều này không

chỉ bao hàm khả năng các tốc độ đỉnh cao hơn mà còn đảm bảo tốc độ cao hơn này trên toàn bộ ô kể cả tại biên ô Phần đầu cuả chương này trình bày ngắn gọn một

số hạn chế cơ bản liên quan đến vấn đề: các tốc độ số liệu nào thực tế đạt được trong các kịch bản khác nhau Đây là các hiểu biết nền tảng cho các phần sau của chương cũng như các chương khác liên quan đến các phương tiện khác nhau để tăng các tốc độ số liệu khả dụng trong các kịch bản thông tin di động khác nhau

2.1 CÁC HẠN CHẾ CƠ BẢN ĐỐI VỚI TRUYỀN DẪN TỐC ĐỘ SỐ

LIỆU CAO

Shannon đã đưa ra công cụ lý thuyết để xác định tốc độ cực đại được gọi là dung lượng cực đại mà thông tin có thể được truyền trên một kênh thông tin cho trước Mặc dù trong trường hợp tổng quát, công cụ này khá phức tạp, tuy nhiên trong trường hợp đặc biệt khi thông tin được truyền trên một kênh (hay một đường truyền vô tuyến) chỉ bị ảnh hưởng của tạp âm Gauss trắng cộng, dung lượng kênh C được xác định bởi một biểu thức khá đơn giản sau:

có thể được biểu diễn là N=N0.Bw, trong đó N0 là mật độ phổ công suất tạp âm đo bằng W/Hz.

Rõ ràng rằng tốc độ thông tin không bao giờ vượt quá dung lượng kênh Dựa trên điều này và kết hợp với biểu thức (2.1) ta được bất đẳng thức sau:

2 1min

Vì thế trong trường hợp các tốc độ số liệu có cùng giá trị hoặc lớn hơn băng thông, mọi sự tăng tốc độ thông tin không kèm theo tăng băng thông khả dụng sẽ dẫn đến tăng tương đối khá lớn công suất tín hiệu thu yêu cầu cực tiểu,

Hình 2.1 E b /N 0 yêu cầu tối thiểu tại máy thu phụ thuộc vào mức độ sử dụng băng thông

2.1.1 Truyền dẫn tốc độ số liệu cao trong các kịch bản bị giới hạn bởi tạp âm

Từ phân tích trên, ta có thể rút ra một số kết luận liên quan đến việc đảm bảo tốc độ số liệu cao trong các hệ thống thông tin di động khi tạp âm là nguồn giảm chất lượng đường truyền vô tuyến chính (kịch bản bị giới hạn bởi tạp âm)

√ Trong các kịch bản này, tốc độ số liệu được cung cấp sẽ luôn luôn bị giới hạn bởi công suất thu khả dụng hay trong trường hợp tổng quát tỷ số tín hiệu thu trên tạp âm Ngoài ra mọi sự tăng tốc độ số liệu khả dụng trong một băng thông cho trước đều đòi hỏi ít nhất là tăng cùng một lượng tương đối công suất tín hiệu thu Đồng thời nếu có thể đảm bảo đủ công suất thu khả dụng, thì (ít nhất là theo lý thuyết) có thể đảm bảo mọi tốc độ số liệu trong một băng thông hạn chế khả dụng

√ Trong trường hợp mức độ sử dụng băng thông thấp, nghĩa là chừng nào tốc

độ số liệu của đường truyền vô tuyến còn thấp hơn băng thông khả dụng, mọi sự tăng tốc độ số liệu đòi hỏi tăng tương đối gần như cùng một lượng công suất thu Trường hợp này đựơc gọi là hoạt động bị giới hạn bởi công suất (ngược với hoạt động bị giới hạn bởi băng thông sẽ xét dưới đây), vì trong trường hợp này, tăng băng thông khả dụng không ảnh hưởng đáng kể lên việc công suất thu cần thiết đối với một tốc độ số liệu cho trước

√ Trái lại, trong trường hợp mức độ sử dụng băng thông cao, nghĩa là trong trường hợp các tốc độ số liệu có cùng giá trị hay lớn hơn băng thông khả

dụng, mọi sự tăng thêm tốc độ số liệu đều đòi hỏi tăng tương đối khá lớn công suất tín hiệu thu trừ phi băng thông được tăng tỷ lệ với tăng tốc độ số liệu Trường hợp này đựơc gọi là hoạt động bị giới hạn bởi băng thông vì trong trường hợp này mọi sự tăng băng thông sẽ giảm công suất tín hiệu thu yêu cầu cho một tốc độ số liệu cho trước.

Vì thế để sử dụng hiệu quả công suất tín hiệu thu hay trong trường hợp tổng quát tỷ số tín hiệu trên tạp âm khả dụng, băng thông truyền dẫn ít nhất phải có cùng giá trị như tốc độ số liệu cần đảm bảo

Giả thiết rằng công suất phát không đổi, công suất tín hiệu thu có thể được tăng lên bằng cách giảm khoảng cách giữa máy phát và máy thu, hay giảm suy hao tín hiệu trên đường truyền từ máy phát đến máy thu Khi này trong kịch bản bị giới hạn bởi công suất, ít nhất về mặt lý thuyết ta có thể tăng tốc độ số liệu khả dụng bằng cách giảm khoảng cách nghĩa là vùng phủ Trong hệ thống thông tin di động điều này tương ứng với giảm kích thước ô và vì thế cần nhiều trạm hơn để bao phủ cùng một diện tích Đặc biệt, việc đảm bảo các tốc độ số liệu với cùng giá trị hay lớn hơn băng thông khả dụng (mức độ sử dung băng thông cao) sẽ đòi hỏi giảm kích thước ô rất lớn Một cách khác là chỉ chấp nhận tốc độ số liệu cao cho các đầu cuối tại tâm ô chứ không phải trên toàn bộ ô

Cách khác để tăng tổng công suất tín hiệu thu cho một công suất phát cho trước là sử dụng nhiều anten tại phía thu (phân tập anten thu) Có thể sử dụng nhiều anten thu tại trạm gốc (cho đường lên) hay nhiều anten thu tại đầu cuối di động (cho đường xuống) Bằng cách kết hợp các tín hiệu thu một cách hợp lý, tỷ

số tín hiệu trên tạp âm có thể được tăng tỷ lệ với số anten thu vì thế cho phép đạt được các tốc độ số liệu cao hơn đối với một khoảng cách phát thu cho trước

Đa anten cũng có thể được áp dụng tại đầu phát, thường tại trạm gốc, và được sử dụng để tập trung toàn bộ công suất phát về phía anten thu (đến đầu cuối

di động đích) Giải pháp này cũng tăng công suất tín hiệu thu và cho phép đạt được các tốc độ số liệu cao đối với một khoảng cách thu phát cho trước

Tuy nhiên việc cung cấp các tốc độ số liệu cao bằng cách sử dụng nhiều anten phát và anten thu chỉ hiệu quả đến một mức độ nhất định, nghĩa là chừng nào các tốc độ số liệu này còn bị giới hạn bởi công suất chứ không phải băng thông Bên ngoài điểm này, các tốc độ số liệu bắt đầu bị bão hòa và mọi sự tăng tiếp số lượng anten phát hay anten thu mặc dù có cải thiện tỷ số tín hiệu trên tạp

âm nhưng sẽ không đảm bảo tăng các tốc độ số liệu Tuy nhiên tình trạng bão hòa tốc độ số liệu này có thể tránh được bằng cách sử dụng đồng thời nhiều anten tại

phía phát và phía thu bằng sơ đồ ghép kênh không gian hay còn được gọi là MIMO (Multi Input Multi Ouput) Các kỹ thuật đa anten bao gồm cả ghép kênh không gian sẽ được xét chi tiết trong chương “Các kỹ thuật đa anten”.

Một giải pháp khác để tăng tỷ số tín hiệu trên tạp âm là giảm công suất tạp

âm hay giảm mật độ phổ công suất tạp âm tại máy thu Phương pháp này có thể đạt được bằng cách thiết kế máy thu tiên tiến để giảm hệ số tạp âm

2.1.2 Truyền dẫn tốc độ số liệu cao trong các kịch bản bị giới hạn bởi nhiễu

Các phân tích trên chỉ xét cho nôi trường thông tin vô tuyến bị ảnh hưởng của tạp âm Tuy nhiên trong các kịch bản thông tin di động thực tế, nhiễu từ các ô lân cận (được gọi là nhiễu giữa các ô) thường gây giảm cấp đường truyền vô tuyến lớn hơn tạp âm, nhất là trong trường hợp ô nhỏ và tải lưu lượng cao Ngoài nhiễu giữa các ô, còn xẩy ra nhiễu từ các truyền dẫn khác trong ô được xét (đựơc gọi là nhiễu nội ô)

Xét về nhiều mặt, ảnh hưởng nhiễu lên đường truyền lên đường truyền vô tuyến cũng tương tự như ảnh hưởng của tạp âm Các nguyên tắc được xét trong các phần trên cũng áp dụng được cho kịch bản trong đó nhiễu là nguốn gây giảm cấp đường truyền vô tuyến chính:

√ Khi cho trước băng thông, tốc độ số liệu cực đại có thể đạt được bị giới hạn bởi tỷ số tín hiệu trên nhiễu

√ Việc cung cấp các tốc độ số liệu lớn hơn băng thông khả dụng (mức độ sử dụng băng thông cao) sẽ tốn kém từ quan điểm cần đảm bảo tỷ số tín hiệu trên nhiễu cao một cách không tương xứng

Tương tự như các kịch bản đối với tạp âm, giảm kích thước ô cũng như các

kỹ thuật đa anten là các biện pháp then chốt để tăng các tốc độ số liệu trong kịch bản bị giới hạn bởi nhiễu:

√ Giảm kích thước ô sẽ giảm số người sử dụng và vì thế sẽ giảm lưu lượng trên một ô Nhờ vậy giảm mức nhiễu tương đối và vì thế cho phép đạt được các tốc độ số liệu cao hơn

√ Kết hợp hợp lý các tín hiệu thu tại nhiều anten sẽ tăng tỷ số tín hiệu trên nhiễu sau kết hợp anten

√ Sử dụng tạo búp băng nhiều anten phát sẽ tập trung công suất phát về phía máy thu đích và dẫn đến giảm nhiễu lên các đường truyền vô

tuyến khác và vì thế cải thiện tổng tỷ số tín hiệu trên nhiễu trong hệ thống.

Một điểm khác biệt quan trọng giữa nhiễu và tạp âm là khác với tạp âm, nhiễu thường có cấu trúc nhất định vì thế ở một mức độ nhất định có thể dự báo được nhiễu và có thể lọai bỏ một phần hay hoàn toàn nó Chẳng hạn một tín hiệu nhiễu lớn có thể đến từ một phương xác định vì thế nếu sử dụng xử lý không gian bằng nhiều anten tại phiá thu ta có thể loại bỏ nó một phần hay toàn bộ (sẽ xét trong chương kỹ thuật đa anten) Ngoài ra cũng có thể sử dụng các khác biệt về phổ giữa tín hiệu đích và tín hiệu nhiễu để loại nhiễu và giảm tổng nhiễu

2.2 TRUYỀN DẪN TỐC ĐỘ SỐ LIỆU CAO TRONG BĂNG THÔNG HẠN CHẾ VÀ ĐIỀU CHẾ BẬC CAO

Như phân tích trong phần trước, cung cấp các tốc độ số liệu cao hơn băng thông khả dụng là không kinh tế từ quan điểm là nó đòi hỏi tỷ số tín hiệu trên tạp

âm và tỷ số tín hiệu trên nhiễu cao một cách không tương xứng tại máy thu Tuy vậy băng thông thường là một tài nguyên khan hiếm và đắt tiền và trong một số trường hợp có thể đảm bảo tỷ số tín hiệu trên tạp âm hay tín hiệu trên nhiễu cao, chẳng hạn trong các môi trường ô nhỏ với lưu lượng thấp Các hệ thống thông tin

di động tương lai (phát triển của 3G và 4G) phải được thiết kế để tận dụng được các kịch bản này, nghĩa là phải có khả năng cung cấp số liệu cao trong một băng thông có hạn khi các điều kiện vô tuyến cho phép

Giải pháp đơn giản nhất để cung cấp các tốc độ số liệu cao trong băng thông truyền dẫn cho trước là sử dụng điều chế bậc cao, nghã là mở rộng bảng chữ cái điều chế để bao gồm nhiều cách truyền tín hiệu hơn nhằm cho phép truyền nhiều bit thông tin hơn trên một ký hiệu điều chế

Trong trường hợp điều chế QPSK (sơ đồ điều chế này được sử dụng cho đường xuống của WCDMA và cdma2000), bảng chữ cái điều chế bao gồm bốn cách truyền tín hiệu khác nhau Bốn cách truyền tín hiệu này được mô tả bằng bốn điểm khác nhau trên một mặt phẳng hai chiều (hình 2.2a) Bằng bốn cách truyền tín hiệu khác nhau, QPSK cho phép truyền hai bit thông tin trên một ký hiệu điều chế Nếu mở rộng đến điều chế 16QAM (hình 2.2b) 4 bit thông tin có thể được truyền trên một ký hiệu điều chế Mở rộng tiếp đến 64QAM, 6 bit thông tin có thể được truyền trên một ký hiệu đuuề chế (hình 2.2c) Đồng thời, băng thông cuả tín hiệu được phát không phụ thuộc vào kích thước của bảng chữ cái điều chế mà chỉ phụ thuộc vào tốc độ điều chế nghĩa là vào số ký hiệu điều chế được truyền trong

một giây Như vây mức độ sử dụng băng thông cực đại (đo bằng bit/s/Hz) của 16QAM và 64QAM gấp hai và ba lần mức độ sử dụng băng thông của QPSK.

Cần nhấn mạnh rằng có rất nhiều sơ đồ điều chế có thể sử dụng được khác so với các sơ đồ trên hình 2.2 Chằng hạn sơ đồ 8PSK bao gồm 8 cách truyền tin và cho phép 3 bit thông tin truyền đồng thời trên một ký hiệu điều chế

Hình 2.2 Các chùm tín hiệu đối với: (a) QPSK, (b) 16QAM và (c) 64QAM

Việc sử dụng sơ đồ điều chế bậc cao cung cấp khả năng đạt được mức độ

sử dụng băng thông cao hơn, nghĩa là cung cấp các tốc độ số liệu cao hơn trong một băng thông cho trước Tuy nhiên mức độ sử dụng băng thông cao hơn phải trả giá bằng khả năng chịu tạp âm và nhiễu kém hơn Nói một cách khác, các sơ đồ điều chế 16QAM và 64 QAM đòi hỏi Eb/N0 tại máy thu cao hơn so với QPSK đối với xác suất lỗi bit cho trước Điều này hoàn toàn phù hợp với phân tích trong phần trước, trong đó đã kết luận rằng mức độ sử dụng băng thông cao hơn đòi hỏi

Eb/N0 thu cao hơn

2.2.1 Điều chế bậc cao kết hợp với mã hóa kênh

Các sơ đồ điều chế bậc cao như 16QAM và 64QAM đòi hỏi tỷ lệ Eb/N0 cao hơn so với QPSK đối với một tỷ số lỗi cho trước Tuy nhiên khi kết hợp với mã hóa kênh, việc sử dụng sơ đồ điều chế bậc cao sẽ trở nên hiệu quả hơn trong một

số trường hợp, nghĩa là nó đòi hỏi Eb/N0 thu thấp hơn so với sơ đồ điều chế bậc thấp QPSK đối với một tỷ số lỗi cho trước Chẳng hạn điều này có thể xẩy ra khi mức độ sử dụng băng thông yêu cầu có thể đạt được bằng điều chế bậc thấp với không sử dụng hoặc sử dụng mã hóa kênh rất ít Trong trường hợp này mã hóa kênh bổ sung có thể áp dụng bằng cách sử dụng sơ đồ đồ điều chế bậc cao như

16QAM có thể cho phép đạt được tổng độ lợi hiệu suất sử dụng công suất so với

sử dụng QPSK

Ta xét thí dụ sau, nếu yêu cầu mức độ sử dụng băng thông gần bằng hai bit thông tin trên một ký hiệu, thì sơ đồ QPSK chỉ cho phép mã hóa kênh rất hạn chế (tỷ lệ mã gần bằng một) Mặt khác, sử dụng điều chế 16QAM cho phép sử dụng tỷ

lệ mã vào khoảng một phần hai Tương tự nếu đòi mức độ sử dụng băng tần bằng

4 bit thông tin trên một ký hiệu, thì việc sử dụng 64QAM có thể hiệu quả hơn 16QAM vì nó cho phép sử dụng tỷ lệ mã hóa kênh thấp hơn và vì thế nhận được

độ lợi mã hóa bổ sung

Từ phân tích trên ta thấy rằng đối với một tỷ số tín hiệu trên tạp âm/nhiễu cho trước, tồn tại một sự kết hợp tối ưu giữa sơ đồ điều chế và tỷ lệ mã hóa kênh theo đó thông tin đựơc truyền với mức độ sử dụng băng thông cao nhất (tốc độ số liệu cao nhất đối với băng thông cho trước)

2.2.2 Thay đổi của công suất phát tức thời

Nhược điểm chung của các sơ đồ điều chế bậc cao như 16QAM và 64QAM

là thông tin không chỉ được mang bởi pha mà còn cả bởi biên độ của sóng mang (xem hình 2.2b và 2.2c) dẫn đến tín hiệu sau điều chế có các thay đổi rất lớn và các giá trị đỉnh lớn trong công suất tức thời

Các giá trị đỉnh lớn trong công suất tín hiệu tức thời đòi hỏi phải tăng khoảng lùi trong bộ khuyếch đại công suất để dịch chuyển điểm công tác vào vùng tuyến tính dẫn đến hiệu suất nguồn của bộ khuyếch đại công suất thấp và làm tăng công tiêu thu công suất (hình 2.3) Ngoài ra do phải sử dụng các bộ khuyếch đại công suất mạnh hơn nên giá thành bộ khuyếch đại công suất cũng cao hơn Một giải pháp khắc phục yếu điểm nay là giảm công suất phát trung bình, nghĩa là giảm dải động đối với một tốc độ số liệu cho trước Hiệu suất của bộ khuyếch đại công suất đặc biệt quan trọng đối với đầu cuối di động (đường lên) do đầu cuối di động phải tiêu thụ công suất thấp và có giá rẻ Đối với máy phát trạm gốc (đường xuống) điều này ít quan trọng hơn vì thế điều chế bậc cao thích hợp hơn đối với đường xuống so với đường lên

IBO: khoảng lùi đầu vào

OBO: Khỏang lùi đầu ra

Hình 2.3 Đặc tuyến bộ khuyếch đại công suất điển hình.

Phân tích trong phần 2.1 cho thấy truyền dẫn với mức độ sử dụng băng tần cao là không hiệu quả về mặt công suất vì nó đòi hỏi phải tăng một cách không tương xứng tỷ số tín hiệu trên tạp âm và tỷ số tín hiệu trên nhiễu đối với một tốc

độ số liệu cho trước Chỉ có thể sử dụng các sơ đồ điều chế bậc cao để cung cấp các tốc độ số liệu cao trong một băng thông hạn chế khi các tỷ số tín hiệu trên tạp

âm và tín hiệu trên nhiễu khá cao, chẳng hạn trong các môi trường ô nhỏ với tải lưu lượng thấp hay đối với các đầu cuối gần trạm gốc

Ngoài ra để cung cấp các tốc độ số liệu cao một cách hiệu quả nhất xét từ quan điểm tỷ số tín hiệu trên tạp âm và tỷ số tín hiệu trên nhiễu (hay vùng phủ tốt nhất), ta cần đảm bảo băng thông tối thiểu phải bằng tốc độ số liệu

Tuy nhiên tồn tại nhiều vấn đề quan trọng liên quan đến việc sử dụng băng thông rộng hơn trong các hệ thống thông tin di động:

√ Phổ tần thường là tài nguyên khan hiếm và đắt tiền và thường rất khó tìm được các cấp phát phổ đủ lớn để đảm bảo truyền dẫn băng rộng, đặc biệt là tại các băng tần thấp

√ Sử dụng các băng thông phát và thu rộng hơn gây ảnh hưởng lên độ phức tạp của thiết bị vô tuyến kể cả ở tram gốc lẫn ở đầu cuối di động Chẳng hạn, băng thông truyền dẫn rộng hơn sẽ ảnh hưởng lên tốc độ lấy mẫu tại máy phát và tại máy thu và vì thể ảnh hưởng lên độ phức tạp và tiêu thụ nguồn của các bộ biến đổi số vào tương tự và tương tự vào số cũng như xử

lý số của tầng đầu Ngoài ra các phần tử vô tuyến cũng có thiết kế phức tạp hơn và đắt tiền hơn khi truyền dẫn băng rộng.

2.3 ẢNH HƯỞNG CỦA MÔI TRƯỜNG TRUYỀN SÓNG LÊN TRUYỀN DẪN KHÔNG DÂY BĂNG RỘNG

Ngoài hai vấn đề trên, một vấn đề rất quan trọng ảnh hưởng lên truyền dẫn không dây băng rộng là môi trường truyền sóng hay kênh vô tuyến (trong chương này ta chỉ xét vấn đề này) Phađinh đa đường trên kênh vô tuyến dẫn đến tán thời

và chọn lọc tần số làm hỏng tín hiệu thu Tán thời và chọn lọc tần số xẩy ra khi tín hiệu phát truyền đến máy thu qua nhiều đường truyền với trễ khác nhau (hình 2.4a)

Hình 2.4 Truyền sóng đa đường (a) gây ra tán thời (b) và chọn lọc tần số (c)

Cần lưu ý rằng các hình 2.4b và 2.4c chỉ thể hiện một lần “chớp chụp” đáp ứng miền thời gian và miền tần số của kênh vô tuyến tán thời Khi đầu cuối di động di chuyển, cấu trúc truyền sóng đa đường thay đổi và cấu trúc cuả các đáp ứng này cũng sẽ thay đổi

Trong miền thời gian khi trạm gốc (đầu vào kênh vô tuyến tán thời) phát đi một xung kim thì đầu ra là một dẫy xung có trễ và biên độ khác nhau (hình 2.4b)

được đặc trưng bằng ba thông số: (1) trải trễ trung bình quân phương (RDS: Root Mean Squared Delay Spread): στ, (2) trễ trội trung bình τ và (3) trễ trội max τmax

Trễ trội là một khái niệm được sử dụng để biểu thị trễ của môt đường truyền so với đường truyền đến sớm nhất (thường là LOS: đường truyền trực tiếp) Một thông số thời gian quan trọng của tán thời là trải trễ trung bình quân phương (RDS: Root Mean Squared Delay Spread): căn bậc hai môment trung tâm của lý lịch trễ công suất RDS là một số đo thích hợp cho trải đa đường của kênh Ta có thể sử dụng nó để đánh giá ảnh hưởng của nhiễu giao thoa giữa các ký hiệu (ISI)

τ τ

( )( )

k k k

PP

k k

k k

k

PP

trong đó P(τk) là công suất trung bình đa đường tại thời điểm τk

Trong miền tần số kênh vô tuyến tán thời tương ứng với đáp ứng kênh tần

số thay đổi theo tần số (2.4c) Tán thời trong miền thời gian và tính chọn lọc trong miền tần số của kênh sẽ làm hỏng cấu trúc tín hiệu phát trong miền thời gian và miền tần số dẫn đến tỷ số lỗi cao hơn Tất cả các kênh vô tuyến đều bị chọn lọc tần

số ở một mức độ nhất định Tuy nhiên mức độ ảnh hường này càng lớn khi băng thông truyền dẫn càng lớn Ngoài ra mức độ chọn lọc tần số cũng phụ thuộc vào môi trường, chẳng hạn chọn lọc tần số ít hơn trong môi trường ô nhỏ (ít tán thời hơn) và các môi trường có ít vật tán xạ và phản xạ sóng hơn như môi trường nông thôn Tương tự như các thông số trải trễ trong miền thời gian, ta có thể sử dụng băng thông nhất quán để đặc trưng kênh trong miền tần số Trải trễ trung bình quân phương tỷ lệ nghịch với băng thông nhất quán và ngược lại, mặc dù quan hệ chính xác cuả chúng là một hàm phụ thuộc vào cấu trúc đa đường Ta ký hiệu băng thông nhất quán là BC và trải trễ trung bình quân phương là στ Khi hàm

tương quan tần số lớn hơn 0,90 băng thông nhất quán có quan hệ sau đây với trải trễ trung bình quân phương:

C

B

τ

≈ σ

αn là góc hợp bởi phương tới của sóng tới thứ n và phương chuyển động của máy

di động như thấy ở hình 2.10, thì góc này sẽ xác định tần số Doppler (dịch Doppler) cuả sóng tới theo biểu thức sau:

2 2

os

v t c

v.f1

Hình 2.5 Góc tới α của sóng tới minh hoạ hiệu ứng Doppler

Thời gian nhất quán chịu ảnh hưởng trực tiếp của dịch Doppler, nó là thông số kênh trong miền thời gian đối ngẫu với trải Doppler Trải Doppler và thời gian nhất quán là hai thông số tỷ lệ nghịch với nhau Nghiã là

≈ C D

T

f

1

(2.11)Khi thiết kế hệ thống ta chỉ cần xét một trong hai thông số nói trên

Phụ thuộc vào quan hệ giữa các thông số tín hiệu (độ rộng băng tần, chu kỳ

ký hiệu,…) và các thông số kênh (trải trễ trung bình quân phương, trải Doppler,

…), ta có thể phân loại phađinh phạm vi hẹp dưa trên hai đặc tính: trải trễ đa đường và phađinh chọn lọc tần số Trải trễ đa đường là một thông số trong miền thời gian, trong khi đó việc kênh là phađinh phẳng hay chọn lọc tần số lại tương ứng với miền tần số Vì thế thông số miền thời gian, trải trễ đa đường, ảnh hưởng lên đặc tính kênh trong miền tần số Trải Doppler dẫn đến tán tần và phađinh chọn lọc thời gian, vì thế liên quan đến trải Doppler ta có thể phân loại phađinh phạm vi hẹp thành phađinh nhanh và phađinh chậm Trải Doppler là một thông số trong miền tần số trong khi đó hiện tượng kênh thay đổi nhanh hay chậm lại thuộc miền thời gian Vậy trong trường hợp này, trải Doppler, thông số trong miền tần số, ảnh