Hệ thống thông tin viễn thông

Những phần nhấn mạnh hơn về kiến thức nền và cho phép sinh viên luyện tập về lý thuyến cũng như kỹ thuật được sử dụng trong hệ thống thông tin di động và không dây bằng cách thay đổi các

LỜI NÓI ĐẦU

Lĩnh vực của hệ thống không dây ngày càng mở rộng và phát triển và

đã trở thành chương trình chuẩn của ngành kỹ thuật điện tại các truờng đại học Cuốn sách này chỉ ra sự cần thiết của sinh viên đại học mà ham thích trong việc nghiên cứu về khoa học và kỹ thuật của truyền thông vô tuyến Với quan điểm này mục đích của cuốn sách là để dạy cho sinh viên trong trường đại học bằng cách cung cấp các công cụ phân tích, kiến thức vật lý cơ bản, lý thuyết truyền thông và những vấn đề cần thiết khác

Quyển sách này dựa trên nền của khóa học mà tôi đã học tại trường đại học Drexel Các sinh viên tham gia lớp học dựa trên quyển sách này đã phải học qua khóa giới thiệu về các biến ngẫu nhiên/xác suất và các kỹ thuật điều chế Những khóa học này được dành cho sinh viên năm kế cuối của ngành kỹ thuật điện tại hầu hết các trường và viện đại học Đối với những sinh viên mà chưa co quen với những chủ đề này thì nó sẽ được bổ xung ở phần phụ lục

Nhằm mục đích của sinh viên và người đọc cuối mỗi chương đều có phần tổng hợp Và phần tổng hợp này thì đây đủ chi tiết cho sinh viên và phần hướng dẫn để sinh có thể dễ hiểu hơn khi đọc lại Từ chương 2-6 có những bài tập đã được làm bằng cách sử dụng Matlab Những phần nhấn mạnh hơn về kiến thức nền và cho phép sinh viên luyện tập về lý thuyến cũng như kỹ thuật được sử dụng trong hệ thống thông tin di động và không dây bằng cách thay đổi các thông số và xem xét sự thay đổi kết quả trong tín hiệu, dạng sóng và những đặc tuyến khác của tín hiệu không dây Những bài tập cơ bản này tập trung giúp cho sinh viên có thể tiếp thu những bài giảng bằng phương pháp tương tác Những bài toán này cũng minh họa cái cách

mà hệ thống di động hoạt động, mang lại sắc thái và sự tinh tế của hệ thống

này Từ chương 2-6 cũng bao gồm những ví dụ dùng để minh họa những kiến thức nền đã được thảo luận ở trên Những ví dụ này chủ yếu là tính toán

và phân tích

Tính toàn diện của những cuốn sách này cho phép sinh viên và những người đọc có thể vừa nghiên cứu và tìm tòi những chủ đề trong cuốn sách này

Chương 1 cung cấp cái tổng quan và cái khảo sát ngắn gọn về những đặc điểm của các hệ thống không dây khác nhau trong thực tế

Chương 2 giới thiệu cho sinh viên những vấn đề cơ bản trong truyền dẫn không dây

Chương 3 bao quát về những chủ đề điều chế và giải điều chế trong hệ thống không dây

Chương 4 khái quát về những khía cạnh của thông tin không dây tế bào

Chương 5 ảnh hưởng của nhiễu đa đường trong hệ thống thong tin không dây

Chương 6 các kỹ thuật đa truy cập trong hệ thống không dây

Nhưng do có niều chuẩn cạnh tranh ở trrong nước Mỹ cũng như trên toàn thế giới kèm với yêu cầu chất lượng tốt hơn của một chuẩn này so với chuẩn khác khiến những người dùng khó có thể lựa chọn một cáh khôn ngoan Mặc

dù có nhi6u2 chuẩn cùng tồn tại ở Mỹ ,nhưng ở châu Âu dã nâng lên thành một chuẩn duy nhất và chuần nảy đã được sử dụng bởi phần còn lại của thế giới Thật là cần thiết cho chúng ta hiểu sự phát trỉn tự nhiên của những hệ thống và những chuẩn này để dán giá đầy đủ chúng ta đang ở đâu, từ đâu đến,và chúng ta đã đi được đến đâu ngày hôm nay

Chúng ta sẽ nhìn ngắn gọn về quá trình phát triển và sự triển khai của những hệ thống tế bào trên thế giới bắt đầu là ơ Bắc Mỹ

1.1 Hệ thống tế bào ở Bắc Mỹ

Có một vài hệ thống tế bào hoạt động ở Mỹ.Chúng bao gồm AMPS và

ADCS dựa trên nền Interim standard 54(IS54) và Interim standard 95(IS95)

Ý tưởng thông tin tế bào được hình thành và phát triển ở phòng thí

nghiệm AT&T Bell đó là bước khởi đầu quan trọng mà giờ đây chúng ta xem là kỷ nguyên mới của thông tin không dây,với ý tưởng phân các vùng địa lý thành cá tế bào và tái sử dụng liên tục kênh truyền.Điều này được minh họa với việc dung lượng đường truyền tăng rất lớn Nhận thức về cấu trúc tế bào được minh họa ở hình 1.1 ,ở những khu vực sẫm màu sử dụng và tái sử dụng cùng tần số Cho dù không thêm kênh truyền lới nào vẫn có thể tăng dung lượng và cho pháp các thuê bao có thể di chuyển dễ dàng từ vùng này sang vùng khác và trở thành cái mà chúng ta gọi là thuê bao di

động Điều yêu cầu duy nhất ở đây là khoảng cách giữa các vùng sao cho mức tín hiệu yếu ở các kênh truyền xa vẫnđén được người dùng ở bất kỳ kênh truyền cho sẵn nào.Việc tái sử dụng kênh truyền được xax1 định bởi cái gọi là can nhiễu,gây ra bởi các khu vực sử dụng chung tần số

HÌNH 1.1 Các ký tự khác nhau đáp ứng cho các kênh radio khác nhau Vùng

có bóng sử dụng chung kênh radio Đây là mẫu hình bảy cell tái sử dụng tần

số

Dựa trên nhận thức về tế bào ,AMPS được đề nghị ở Mỹ năm

1983,hai nhà cung cấp chia dải phổ có sẵn trong thương mại cho mỗi

bên.Truyền song công tức là khả năng vừa có thể truyền và nhận cuộc gọi bắng cách chia phổ ra làm hai ,một dải để truyền và dải kia để nhận.Mỗi kênh radio trải 30khz dùng cho một kênh thoại đơn Thông tin hai chiều đạt được thông qua những dải 30khz ở mỗi hướng.Hoạt động song công này sử dụng hai dải đơng công được trình bày ở hình 1.2 Chú ý rằng hệ thống hoạt đoộng ở chế độ tương tự,sử dụng các dạng điều chế tương tự đơn cử như FM dùng cho truyền tín hiệu thoại Như chúng ta thấy sau này bản thân hệ thống tương tự tương thích kém trong việc cung cấp các đặc trưng của điên thoại số,như lá tin nhắn thoại hay là cuộc gọi giữa các tổ chức với nhau Hệ thống tương tự cũng tiệm cận dến giới hạn của nó về dung lượng kênh truyền có sẵn mặc dù vẫn bắt kịp sự phát triển của hệ thống di động

HÌNH 1.2 Nhận thức của AMPS và các hệ thống tương tự sử dụng

FDMA.Với mỗi người sử dụng có kênh truyền là 30 KHz, một để thu và một

để phát Với khoảng cách là 45 MHz

Để vượt qua sự thiếu hụt của hệ thống tế bào sẵn có,dịch vụ số Mỹ được thành lập năm 1991.Sự lựa chọn để giới thiệu cuộc cách lạng số đó là công nghệ truy cập phân chia theo thời gian TDMA.Ở dạng này kênh radio được phạn thành các dải có thể ghép hoặc phân chia theo số lượng người dùng.Mỗi khách hang sử dụng một khe thời gian được phân cho mình sao cho băng thông của kênh radio được chia đều cho tất cả người dùng trog một nhóm,như ở hình 1.3 Kỹ thuật số cũng tương thích tự nhiên với sự phát triển của các trạm trong mạng thông tin số

HÌNH 1.3 Nhận thức về TDMA Ba người sử dụng chia sẽ một kênh radio mỗi người sử dụng băng thông tại một thời điểm khác nhau

Chuẩn USDC cho phép nhà cung cấp dịch vụ tế bào dần hòa vào dịch vụ mới từ hệ thống tương tự Điều này là có thể vì băng thông của kênh radio

trong hệ thống tương tự và băng thông của kênh radio là bằng nhau.Thay vì một kênh thoại cho mỗi kênh radio,USDC cho phép ba kênh thoại cùng chia

sẽ một kênh radio sử dụng TDMA.USDC cũng giữ dịch vụ truyền song công của AMPS bằng cách chia hai hướng truyền trên dải tần 45Mhz

Dạng điều chế ở USDC là

4 DQPSK

 

và hình thức đa truy cập là TDMA.Phân chia theo thời gian với dạng giống như ở AMPS.Việc sử dụng

có hịệu quả điều chế số cùng với mã hóa thoại đã làm cho công nghệ này có thể làm tăng dung lượng có sẵn ở USDC so với hệ thống tương tự ở

AMPS.Với nhiều cách mã hóa thoại tiến bộ công nghệ này có thể cung cấp 6 kênh thoại trên 1 đường truyền 30khz.Kỹ thuật số cung cấp một số thuận lợi

so với kỹ thuật tương tự truyền thống:

-Linh hoạt trong truyền tín hiệu,thoại,và dữ liệu trộn

-Tăng dung lượng từ việc mã hóa hiệu quả thoại

-Giảm năng lượng phát và do đó pin sẽ lâu hơn

-Có thể mã hóa số cho mục đích riêng tư

-Dễ dàng thực hiện những quá trình bắt tay như là trợ giúp bắt tay di động

-Một bộ thu phát có thể điều phối nhiều người dùng chia sẽ một kênh radio

- Làm đơn giản bộ dồn kênh vì kênh thu và kênh nhận đã được sắp xếp Các hệ thống số khác đưa ra gần đây dựa trên mã hóa đa truy cập CDMA Ở hệ thống này tất cả người dùng chia cùng một kênh radio nhưng

sử dụng mã khác nhau.Tín hiệu thoại được số hóa được trải sử dụng một mã dài(chuỗi giả ngẫu nhiên)làm tăng băng thông lên 1.25Mhz.Trong khi

AMPS và hệ thống nền IS54 có dung lượng cứng giới hạn ,hệ thống

CDMA(IS95) cho phép ngày càng nhiều người chia sẽ dãi phổ.Khi số lượng người sử dụng tăng,can nhiễu sẽ tăng,nhưng người dùng không quay đi.Bởi

vì một người sử dụng một kênh truye6b2 là không cần thiết,điều mà rất quan trong trong hệ thống AMPS và IS54.Hình thức này cũng cho phép truyền cới tốc độ khác nhau Công nghệ này có thể làm giảm nhiễu đa đường sử dụng

1.2 Hệ thống tế bào PAN châu Âu

Trong lúc những nhà cung cấp ở Bắc Mỹ đang cố gắng để cải thiện khả năng của mình để cung cấp dịch vụ tốt hơn ,dung lượng lớn hơn thì Châu Âu

đã tiến một bước dài trong “cuộc cahc1 mạng số” trong thông tin di

động.Nhiều nước khác nhau ở Châu Âu đang sử dụng những hệ thống và chuẩn hông tương thích với nhau và đang nỗ lực để biến hành một chuẩn đơng thống nhất toàn Châu Âu.kết quả của nỗ lực này là sự ra đời của hệ thống PAN Châu Âu mà được biết đến là GSM,dựa hoàn toàn vào định dạng số.Hệ thống này được dự kiến là cung cấp hệ thống dung lượng động mà hệ th6ng1 tương tự trước kia không có được.Nó được mong đợi rằng sẽ mang lại giá rẽ hơn và hiệu quà sử dụng băng thông cao hơn hệ thống tương tự

Ở GSM kênh radio có băng thông 200khz thì được chia về thời gan cho

8 người dùng.Với tám người dùng này méo dng5 xung dễ xảy ra vì bong mờ

do lựa chọn tần số.Sự xuống cấp này có thể giảm được bằng cahc1 nhảy tần

số thực hiện bởi GSM.Dạng điều chế được sử dụng là một dạng biến điệu của điều chế tần số-số được gọi là GMSK.Điều này cho phép sử dụng hệ thống khuếch đại phi tuyến rẽ tiền điều khiển bằng tay,giảm kích thước và giá thành đơn vị

Mặc dầu ý tưởng ban đầu là hoạt động ở dải tần 900Mhz,định dạng bây giờ đã tương thích với 1800Mhz,được biết như là hê thống DCS 1800 (digital Communication 180)

1.3 Hệ thống tế bào Thái Bình Dương(PDC)

PDC được biết đến là Japenese Digital Cellular(JDC)systemthi2 tương

tự về cơ bản với USDC về mỗi yêu cầu cho dải tần thấp trong băng thông kênh radio ,thay vì băng thông 30khz JDC sử dụng băng thông là 25khz cho

3 kênh thoai sử dụng cũng không khác so với USDC

1.4 Hệ thống thông tin di động tổng quát/hệ thống thông tin di động quốc tế 2000(IMT2000)

Có những nổ lực đã được thực hiện để thiết kế hệ thông thông tin để cung cấp đường truy cập tổng quát đối cới dịch vụ không dây có dung lượng động để phát và thu một dải rộng các dịch vụ bao gồm cả đa phương

tiện.Kết quả của những nổ lực này là sự phát triển song song của kỹ tuật ở Bắc Mỹ và nhiều nước trên thế giới cùng với phần mở đầu và triễn khai của CDMA2000 ở Bắc Mỹ và Wide Band CDMA trên phần còn lại của thế giới Dặc điểm mấu chốt của những hệ thống này là khả năng truyền dữ liệu với tốc độ khác nhau với những song mang khác nhau và băng thông khác nhau( băng hẹp hơn đối với CDMA2000 và so với băng rộng hơn ở

WCDMA)những hệ thống này hoạt động ở mọi nơi trong nhà cũng như ngoài trời ở môi trường động củng như tĩnh ,hoạt động ở tần số 1,9-2Ghz

1.5 Các thành phần của hệ thống tế bào

Các hệ thống tế bào cho dù là Bắc Mỹ, Châu Âu hay Thái Bình Dương đều có những thành phần chung cơ bản Những thành phần cần thiết của bất

kỳ hệ thống tế bào nào là trạm di động, trạm gốc và trung tâm chuyển mạch

di động Một trạm di dộng thường được đề cập đến như là một đơn vị di

động (MU), hay là một đơn vị có thể di chuyển được (PU) hay là một máy

cầm tay Một trung tâm chuyển mạch di động (MSC) thường được đề cập là một văn phòng chuyển mạch điện thoại di động (MTSO)

Một đơn vị di động được mang bởi một thuê bao, cụm từ “mobile” được dùng để chỉ ra rằng thuê bao không cần phải đứng yên Một nhóm các đơn vị

di động được sử dụng ngày nay là hệ thống số tế bào trình bày ở hình 1.4

Anten nhận tín hiệu từ trạm gốc và phát tín hiệu từ thuê bao Một đơn vị

điển hình có một bộ tách luồng để tách thành tần số phát và thu Một nhóm các bộ tách luồng được trình bày ở hình 1.5 Bộ tách luồn tách ra hai dải tần khác nhau một dải tần phát và một dải tần thu

HÌNH 1.4 Một đơn vị di động

HÌNH 1.5 Một bộ tách luồng Dùng hai bộ lọc để tách 2 kênh

Một trạm gốc là một đơn vị cố định trong hệ thống tế bào mà giao tiếp với đơn vị di động trong khuôn khổ một tế bào Nó được đặt ở trung tâm hay

là bìa của tế bào và có một anten phát và thu được gắn trên một tháp Một trạm gốc điển hình được trình bày ở hình 1.6 Chú ý rằng một anten thu thứ hai được thêm vào để cung cấp sự đa dạng (khả năng nhận nhiều bản khác nhau của cùng một tín hiệu, điều này có thể làm giảm hiệu ứng nhiễu đa đường) Trạm gốc thực hiện chức năng liên kết giữa một đơn vị di động với MSC và cung cấp kết nối đến hệ thống chuyển mạch điện thoại công cộng (PSTN) Chú ý rằng một MSC sẽ làm việc với một số trạm gốc Điều này được trình bày ở hình 1.7

HÌNH 1.6 Một loại trạm gốc

HÌNH 1.7 Tổng quan về hệ thống tế bào Một trạm gốc có một anten và tất

cả trạm gốc được nối đến mạng chuyển mạch di động mà cung cấp kết nối đến mạng cố định

Một số cụm từ khác thường được dùng trong hệ thống thông tin di động:

Tế bào: là một khu vực nhỏ nhất bao phủ bởi một trạm gốc, một khu vực địa lý thường bao gồm nhiều tế bào, một kênh truyền giống nhau sẽ được sử dụng trong một tế bào và sẽ được tái sử dụng trong một tế bào khác hay ở những tế bào mà tách biệt với những tế bào này

Kênh điều khiển: là những tín hiệu radio sử dụng cho truyền dẫn, thiết lập, yêu cầu cuộc gọi, bắt đầu cuộc gọi và những mục đích điều khiển khác

Hệ thống song công: là hệ thống cho phép đồng thời thông tin hai chiều

Hệ thống bán song công: cho phép thông tin hai chiều, tại một thời điểm người dùng chỉ có thể phát hoặc thu tại một tần số nào đó nhưng không diễn

ra đồng thời

Kênh xuống: là một kênh radio sử dụng cho phát từ một trạm gốc tới một đơn vị di động

Liên kết xuống: là kết nối từ một trạm gốc đến đơn vị di động

Bắt tay: là quá trình khi đơn vị di động chuyển từ kênh này sang kênh khác hay từ trạm này sang trạm khác

Trạm di động (đơn vị di động): một đơn vị di động được mang bởi thuê bao

Nó được cầm tay hay gắn trên xe

Trạm chuyển mạch di động: những trạm gốc trong một khu vực rộng được kết nối đến MSC để cung cấp kết nối với hệ thống điện thoại cố định hay chuyển cuộc gọi từ hệ thống cố định đến một đơn vị di động Ở một số

hệ thống MSC quy định về bắt tay, mức tín hiệu của máy cầm tay và những yêu cầu khác

Kênh lên: là một kênh radio sử dụng cho truyền tín hiệu từ đơn vị di động đến trạm gốc

Liên kết lên là liên kết từ đơn vị di động đến trạm gốc

Hệ thống đơn công: chỉ cho phép liên kết thông tin một chiều

1.6 TỔNG KẾT

Chương này chỉ cho một cách nhìn ngắn gọn về sự phát triển của thông tin di động Việc chuyển đổi công nghệ từ việc chỉ một nhóm người sử dụng độc quyền sang người sử dụng hàng loạt đã đạt được trong một thời gian ngắn

CHƯƠNG II ĐẶC ĐIỂM TRUYỀN DẪN CỦA CÁC KÊNH

KHÔNG DÂY

2.0 GIỚI THIỆU

Giới hạn chính của chất lượng thông tin di động là sự suy giảm của tín hiệu khi nó đi từ máy phát đến máy thu phải là tầm nhìn thẳng như ở hình 2.1 thì sự mất mát của tín hiệu không quá nghiêm trọng

Tuy nhiên trong một khu vực đô thị thì đường truyền giữa máy phát

và máy thu không phải là trực tiếp và tín hiệu đến máy thu thông qua các quá trình phản xạ, tán xạ, nhiễu xạ từ các cao ốc, các cấu trúc tự nhiên và những chướng ngại vật khác trên đường đi Những cách truyền dẫn này của tín hiệu là ví dụ của việc truyền tín hiệu non-line-of-sight (N-LOS) Sự phản xạ xảy ra khi một tín hiệu điện từ gặp phải một vật mà có kích thước lớn hơn nhiều bước sóng Điều này xảy ra khi một tín hiệu gặp phải một tòa nhà Phản xạ xảy ra tại bức tường của cao ốc như ở hình 2.2 Chú ý rằng phụ thuộc vào góc và trở kháng của bức tường Phản xạ có thể có hoặc không đi kèm với giao thoa

Khúc xạ xảy ra khi gặp phải bề mặt không bằng phẳng như là cái cạnh của tòa nhà Điều này làm sóng bị bẻ cong và giúp cho máy thu vẫn thu được tín hiệu khi tầm nhìn bị che khuất và điều này được trình bày ở hình 2.3

Tán xạ xảy ra khi môi trường truyền dẫn của sóng điện từ có nhiều vật thể nhỏ hơn bước sóng Sóng sẽ bị tán xạ theo mọi hướng như ở hình 2.4 Điều này xảy ra khi sóng điện từ đi qua những môi trường có thực vật, mây, hay là biển báo

HÌNH 2.1 Đường đi thẳng giữa hai anten

HÌNH 2.2 Phản xạ của sóng điện từ tại biên

HÌNH 2.3 Khúc xạ của trường điện từ tại cạnh của nhà

HÌNH 2.4 Tán xạ của trường điện từ

Ở những điều kiện (N-LOS) (phản xạ, tán xạ hay là khúc xạ) sẽ chỉ ra hầu hết đặc điểm của truyền dẫn di động Do đó mẫu lan truyền trong

không gian tự do không thích hợp cho việc tính toán suy giảm của tín hiệu thu Công suất phát hiện bởi máy thu được trình bày ở hình 2.5

Quan sát năng lượng ở khoảng cách vài km chúng ta thấy được sự

giảm ổn định trong năng lượng Đây là sự suy giảm đơn giản của năng

lượng Tuy nhiên điều này chưa cho biết toàn bộ vấn đề Nếu chung ta

phóng to ra ở khoảng cách vài cây số chúng ta sẽ thấy được năng lượng dao động xung quanh giá trị trung bình và sự dao động này diễn ra trong thời gian dài, hiện tượng này được xem là long-term fading hay là large-scale fading như chúng ta thấy sau này điều này được mô tả như là phân bố lognormal Nếu chúng ta phóng to hơn và kiểm tra công suất ở khoảng

cách vài trăm mét chúng ta thấy rằng năng lượng nó còn dao động nhanh hơn Hiện tượng gia tăng dao động này được gọi là short-term fading hay

HÌNH 2.5 Mất mát năng lượng dưới ba hiệu ứng chính: suy hao, long-term

và short term fading

small-scale fading mà chúng ta sẽ thấy sau này được gọi là phân bố

Rayleigh Do đó chúng ta thấy rằng tín hiệu thu được một cách tự nhiên thì phức tạp hơn một cách diễn tả đơn giản chỉ dựa trên suy giảm tín hiệu Bây giờ chúng ta sẽ xem xét ba hiện tượng này cùng với sự lan truyền của tín hiệu không dây một cách chi tiết hơn

2.1 SUY HAO

Giả sử một trường hợp đơn giản khi có một đường truyền trực tiếp giữa máy phát và máy thu như hình 2.6 Khi không có những chướng ngại vật đáng kể trên đường đi của tín hiệu thì năng lượng thu được P r sẽ tuân theo quy luật ngược bình phương:

2

r

HÌNH 2.6 Lan truyên sóng trong không gian tự do

Với d là khoảng cách giữa máy phát và máy thu, năng lượng thu được thường được biểu diễn như sau:

Công suất phát Pt theo mW thành phần PtGt được xem là thành phần công suất phát đẳng hướng (EIRP) các thông số khác là độ mất mát tự do

Biểu thức cho EIRP có thể được dùng để ước lượng công suất nhận tại bất cứ vị trí nào từ máy phát sử dụng phương trình 2.2

2 ef ef

10

/ 20log

4

free

c f L

Hay là -31.5 dBm và bây giờ sử dụng phương trình 2.4 thì công suất tại

khoảng cách 2km là -57.5dBm Sử dụng phương trình 2.6 suy hao là 97.5dB

Do đó công suất nhận được là 40-97.5=-57.5dBm

Trong trường hợp sóng truyền trong không gian tự do ở trên dĩ nhiên chỉ là điều kiện lý tưởng và công suất thường suy hao với tốc độ nhanh hơn

nhiều dự đoán bằng luật bình phương nghịch Do đó suy hao ở trong hầu hết các trường hợp sẽ được xem xét là cao hơn Có thể khảo sát công suất tiêu hao theo hàm mũ với bậc cao hơn là  và do đó công suất nhận được P r có thể biểu diễn là:

v r

Với thông số suy hao v có giá trị tối thiểu là 2 trong không gian tự do và lớn

hơn 2 khi truyền trong điều kiện không phải là tự do Công suất nhận được dưới điều kiện N-L-O-S có thể được viết kết hợp giữa phương trình 2.4 và 2.8 như sau

Với d ref là khoảng cách tham khảo 100m Đồ thị của công suất thu được với

một vài giá trị của v được biểu diễn ở hình 2.7 cho thấy rằng suy hao có xu hướng tăng khi gặp phải điều kiện N-L-O-S Những giá trị cao hơn của v đáp ứng trong khu vực thành phố và đô thị, giá trị thấp hơn của v đáp ứng với

những nơi khu vực cận thành thị và nông thôn

-64dBm vói v =2.5

-70.5dBm với v = 3

-83.5dBm với v = 4

HÌNH 2.7 Năng lượng thu được với hệ số mất mát v(v=2 đáp ứng trong mối trường không gian tự do) Mất mát tăng khi v tăng

Một vài mô hình đã được đưa ra để tiên đoán sự suy hao của tín hiệu khi nó đi đến máy thu Những mô hình suy hao này kết hợp với kinh nghiệm

đo đạc ở nhiều thành phố và một số mô hình vật lý để tính toán cho nhiều hình thức khác nhau mà tín hiệu sóng radio truyền đi Như đã đề cập trước đây tín hiệu bị phản xạ, tán xạ, nhiễu xạ và khúc xạ và bị hấp thụ bởi môi trường địa lý như là nhà cao tầng thực vật và những hiệu ứng khác, trước khi chúng đến được máy thu Những hiện tượng vật lý khác nhau kết hợp lại gây

ra sự suy hao đáng kể đối với tín hiệu Sự suy hao của năng lượng thường đi kèm với sự dao động xung quanh giá trị trung bình của năng lượng thu được khiến cho sự tiên đoán năng lượng thu được trở nên khó khăn hơn Một vài

mô hình khác nhau trong việc truyền và thu tín hiệu không dây được trình bày ở hình 2.8, 2.9 và 2.10

HÌNH 2.8 Tính hiệu đến được máy thu qua đường phản xạ và khúc xạ

HÌNH 2.9 Tín hiệu đến được máy thu thông qua phản xạ tán xạ hoặc trực tiếp

HÌNH 2.10 Trường hợp tổng quát nhất trong việc thu tín hiệu bao gồm

đường trực tiếp phản xạ, tán xạ và khúc xạ

Ở hình 2.8 tín hiệu từ BS có thể đến MU thông qua quá trình khúc xạ

và phản xạ Đây là một cách thông thường trong việc truyền dẫn tín hiệu diễn ra trong thành phố có nhiều nhà cao tầng Ở hình 2.9 tín hiệu từ BS theo

ba hướng khác nhau để đến MU Cùng với đường nhìn thẳng một đường khác được sinh ra do việc phản xạ từ mặt đất và đường còn lại sinh ra bởi tán xạ từ nha cao tầng Tình huống tổng quát nhất được trình bày ở hình 2.10 Ở trường hợp này tín hiệu đến MU sau khi trải qua hiện tượng phản xạ, tán xạ, nhiễu xạ và khúc xạ sau khi tương tác với những vật cấu trúc khác nhau trên đường đi, cai mà chúng ta gọi là hiệu ứng phụ thuộc vao địa hình

Kết hợp tất cả những cách khác nhau ở trên mà tín hiệu có thể đến máy thu, Okumura và đồng nghiệp của mình đã đề suất một mô hình để dự đoán mức suy hao trung bình dưa trên đo đạc thực hiên ở trong và xung quanh Tokyo (Okum 1968) Mô hình thì dựa trên giả thuyết có khả năng để tính toán sự suy hao trong không gian tự do giữa trạm gốc cao 200m và đơn

vị di động cao 3m, kèm theo những thông số hiệu chỉnh để tính toán theo địa hình Những thông số hiệu chỉnh thêm vào có thể bao gồm để tính toán cho những thông số khác như là sự định hướng trên đường phố Những thông số hiệu chỉnh dùng để tính toán những đặc điểm sau:

Chiều dài của anten và tần số phát

Không gian cận đô thị và tương tự như không gian tự do, địa hình đồi…

Sự suy hao do khúc xạ gây ra bởi núi

Ao hồ

Dạng đường phố

Mặc dầu những mô hình này rất là hợp lý trong việc dự đoán suy hao tín hiệu, nhưng nó không thể dễ dàng để sử dụng do các thông số hiệu chỉnh phải được kèm với mỗi chuỗi sự kiện được hình thành trong tương lai hoặc kết quả phải được ngoại suy Để vượt qua một số trong những vấn đề trên Hata đã đưa ra một mô hình đơn giản và hợp lý mà phù hợp với kết quả về mặc địa lý của Okamura Một mẫu khác đưa ra sự suy hao của đường dẫn là

mô hinh Lee

Chú ý rằng mô hình Hata và Lee chỉ đơn thuần cung cấp công thức cho sự suy hao đường truyền phụ thuộc vào khoảng cách Nhưng suy hao do đường truyền thì một mình nó không đủ để chỉ ra những đặc điểm của kênh truyền mà tín hiệu truyền qua Một đường truyền suy hao điển hình được quan sát cho thấy hiệu ứng fading vừa long term và short term

Trước khi xem xét mối quan hệ giữa suy hao và fading chúng ta sẽ xem xét mô hình Hata cũng như mô hình Lee trong việc tính toán suy hao do

su sự truyền sóng chúng ta cũng sẽ xem xét sự khác nhau giữa sự lan truyền trong nhà cũng như ngoài trời và kiểm tra các mô hình khác nhau và việc tính toán suy hao của sự truyền dẫn trong nhà

2.1.1 MÔ HÌNH HATA

Mô hình hata (hata 1980) là một sự tiến bộ lớn so với mô hình

Okumura cho việc ước tính suy hao do truyền sóng Sự truyền sóng trong những khu địa lý khác nhau được xem xét kỹ sử dụng các thông số hiệu chỉnh mà được lấy từ thực nghiệm Điểm khởi đầu trong ước tính suy hao là

sự truyền sóng trong khu vực đô thị Các mô hình suy hao nói chung dựa vào mô hình trung điểm hơn là trung bình Sự suy hao được tính theo hiệu ứng chiều cao (h b) của anten BS và chiều cao của MU (h mu) Phương pháp ước tính hiệu ứng chiều cao của anten BS được trình bày ở hình 2.11 Thông thường anten BS được đặt trên đỉnh của các nhà cao tầng hoặt những cấu trúc cao Giữa 3-15km từ trạm gốc đến MU, hiệu ứng chiều cao được ước tính nằm trên mức trung bình của địa hình, được trình bay ở hình trên

HÌNH 2.11 Hiệu ứng chiều cao của anten BS

Trong mô hình Hata suy hao trung bình,L dB p( )ở khu vực thành thị

h chiều cao của anten đơn vị di động (m)

a(h mu) hệ số hiệu chỉnh cho chiều cao của anten đơn vị di động

Đối với khu vực thành phố lớn hệ số hiệu chỉnh được cho bởi:

Với L plà suy hao trong khu vực thành phố vừa và nhỏ Đối với khu vực

nông thôn suy hao trung điểm L được cho bởi

Mô hình Hata cũng có thể được sử dụng để ước tính giá trị của thông

số suy hao v công suất thu được P d r( )(dBm) cho khoảng cách d giữa MU và

BS được biểu diễn là:

v r

Với v là hệ số suy hao đường truyền

Suy hao giữa hai khoảng cách d rf và d (> 1km) có thể được biễu diễn

Đạt được từ phương trình 2.2

HÌNH 2.12 Tính toán mất mát dựa trên mô hình Hata đối với bốn mối

trường khác nhau Tần số sóng mang là 900MHz anten BS 150 m, anten

MU 1,5 m

VÍ DỤ 2.3

Tìm giá trị xấp xỉ của thông số suy hao v sử dụng mô hình Hata cho bốn khu

vực địa lý: thành phố lớn vừa và nhỏ, ngoại ô, và nông thôn

Đáp án: sử dụng hình 2.12 giá trị suy hao ở khoảng cách 5 km là 131.36dB, 131.34dB, 121.4dB và 102.8dB lần lượt vói các khu vực trên Sử dụng

phương trình 2.19 giá trị ước tính của v là 4.05, 4.04, 3.3 và 2.11 Chú ý rằng

những giá trị này là xấp xỉ và khoảng cách d phải lớn hơn hoặc bằng 2km để

giá trị v là ổn định

Sự mở rộng cho mô hình Hata đối với PCS Mô hình suy hao đưa ra bởi

Hata có thê mở rộng cho môi trường PCS Suy hao trung điểm ở khu vực đô thị, Lp theo dB được biễu diễn sau:

46.3 33.93log 13.82 log ( ) 44.9 6.55log log or

Với Corr là thông số hiệu chỉnh thêm vào được cho bởi biễu thức:

Corr = 0 dB đối với thành phố tầm trung và khu vực cận đô thị Corr = 3 dB đối với trung tâm thành phố

Mô hình Hata chỉ được áp dụng cho khoảng cách lón hơn 1km và do

đó không thể sử dụng cho mô hình vi tế bào (chương 4), khi mà khoảng cách giữa máy phát và máy thu chỉ vài trăm mét Những mô hình mới (the Har, Xia, và Bertni; và Walfisch-Ikegami) được dung cho việc ước lượng suy hao trong tầm ngắn và được trình bày ở phần 2 trong phụ lục C

2.1.2 MÔ HÌNH LEE

Một mô hình khác có sẵn cho việc ước tính suy hao đường truyền là mô hình của Lee Dựa trên đo đạc tại ba thành phố trong đó có Philadelphia, mô hình này đưa ra sự suy hao tính hiệu dựa trên khu vực này so với khu vực khác Những giá trị suy hao này sau này được sử dụng như là những giá trị ban đầu để ước tính sự suy hao điểm - điểm Suy hao trung điểm (giữa khu vực với khu vực) ở khoảng cách d (km), L(d) được biểu diễn như sau:

( )( ) 10 log ( ) c

L d dB L  v d   (2.23)

Với L0là suy hao tại 1km, v là hệ số suy hao và clà hệ số hiệu chỉnh Sự ước tính đã được thực hiện với sóng mang tần số 900MHz, với một anten phát cao 30.5m và một anten thu cao 3m Hệ số hiệu chỉnh cđược thêm vào

để tính toán cho bất kỳ sự thay đổi nào trong thông số chuẩn được sử dụng trong hình và được biểu diễn như sau

HÌNH 2.13 Nhận thức về h (a) Anten MU trên mặt đất (b) Anten MU eff

phía trên mặt đất

Chú ý rằng mô hình Hata thì dễ hơn so với hầu hết các mô hình khác trong việc ước tính suy hao do truyền sóng và sẽ được sử dụng để tính toán bán kính của tế bào ở chương 4

2.2 MÔ HÌNH TRUYỀN SÓNG TRONG NHÀ

Các mô hình được thảo luận cho đến bây giờ có thể được sử dụng để ước tính độ mạnh của tín hiệu ở ngoài trời nhưng không đủ để ước tính tin hiệu trong nhà Ví dụ điển hình của truyền sóng trong nhà là ở trung tâm mua sắm, tòa nhà văn phòng có nhiều tầng và nhiều phòng Có nhiều vật khác nhau mà làm phản xa, tán xạ và khúc xạ tín hiệu không dây bao gồm cả các hình thức khác nhau của trần nhà trong các cấu trúc này, các hình thức hiển thị khác nhau và các loại đồ đạc khác nhau Một mô hình mà có thể ước tính

suy hao của tín hiệu phải có những đặc điểm khác nhau này trong tính toán Một tòa nhà có thể có một phòng rất rộng không có vách ngăn và có rất ít chướng ngại vật hay một phòng rất rộng có nhiều chướng ngại vật lớn Cũng

có khả năng với những ngôi nhà có cùng điều kiện trong các phòng nhỏ Số lượng các chướng ngại vật không chỉ là nhân tố duy nhất đến việc xác định suy hao tín hiệu Các vất liệu được sử dụng để làm vách ngăn trong nhà cũng ảnh hưởng đến độ mạnh của tín hiệu khi đến người dùng di động Điều này đặt ra những thách thức đối với những mô hình nói chung mà ước tính suy hao tín hiệu dưới những điều kiện trên Phương pháp tốt nhất cho mô hình hóa truyền sóng trong nhà là phân loại những môi trường khác nhau thành các khu vực có cấu trúc khác nhau Những cấu trúc này dựa trên vị trí của trạm gốc và cái cách trạm gốc điều khiển giao thông và dựa trên vị trí của trạm gốc nằm trong hay là ngoài các tòa nhà

2.1.1 Khu vực vô cùng lớn

Trong các khu vực vô cùng lớn có một trạm gốc nằm ngoài những tòa nhà mà điều khiển giao thông ở trong các tòa nhà Tình huống này là lý tưởng đối với một khu vực mà có nhiều văn phòng nhỏ hay cửa hàng trong cùng một tòa nhà như ở hình 2.14a

HÌNH 2.14 (a) khu vực vô cùng lớn Một anten đơn BS được đặt phía ngoài tòa nhà (b) Khu vực lớn trạm gốc được đặt trong tòa nhà

Vì anten phát của BS được đặt bên ngoài tòa nhà và tín hiệu sẽ gặp hiệu ứng phụ thuộc vào đường đi cũng như bị phụ thuộc vào môi trường đi qua bởi vì tín hiệu trước tiên phải đi ngang qua đường bao của các ngôi nhà

và sau đó xuyên qua các tầng khác nhau cũng như tường của các tòa nhà để đến được đơn vị di động Suy hao trung điểm tại một khoảng cách d từ máy phát đến khu vực rộng lớn này có thể biểu diễn như sau

L d : suy hao do các tòa nhà tại khoảng cách d = d0

v : hệ số suy hao do truyên sóng phụ thuộc vào khoảng cách

v : hằng số suy hao do các tòa nhà

B

A : hệ số suy hao do di qua các tòa nhà

Chú ý rằng giá trị L d d( 0)và L d B( 0)được xác định bởi mật độ các

chướng ngại vật có trên đường đi cũng như sự phụ thuộc của suy hao vào tần

số Thông số suy hao phụ thuộc vào khoảng cách v d khoảng bằng 2 nếu chỉ

có một vài chướng ngại vật, và nếu có sự tán xạ v d có thể ở tầm 3 – 6 được

mô tả ở phần 2.1 Thông số v B thường trong tầm từ 0.5 – 1.5.A B phụ thuộc vào sự chênh lệch giữa chiều cao của anten phát và anten thu cũng như vật liệu có ở trong các tòa nhà

2.1.2 Khu vực lớn

Ở khu vực lớn, các tòa nhà rất là lớn nhưng không có tập trung Đối với sự phân loại này môt trạm gốc thì được đặt ở trong các tòa nhà Ở tình huống này thì được minh họa ở hình 2.14b

Suy hao trung điểm ở trong hệ thống khu vực lớn, có thể được biểu diễn bằng cách đơn giản hóa phương trình 2.28 như sau:

2

0 10

4 ( )( ) 10 log ( ) W( )k k ( )

W( )d là suy hao do tường

k số lượng bức tường trên đường đi

HÌNH 2.15 Khu vực vừa Một trạm gốc được đặt trong kiến trúc để phục vụ cho các MU ở trong một phần các khu vực này Một trạm gốc tương tự được đặt ở trong một khu vực khác của tòa nhà

2.2.4 Khu vực nhỏ và siêu nhỏ

Một tòa nhà có thể có nhiều bức tường, sự xuyên qua của tín hiệu phụ thuộc mạnh vào cái vật liệu của bức tường và vách ngăn đó Điều này yêu cầu cung cấp một trạm gốc cho mỗi phòng trong tòa nhà đó Mô hình suy hao cho khu vực nhỏ có thể đạt được bằng cách sử dụng kết quả cho khu vực lớn

bằng cách kết hợp những giá trị thích hợp của thông số suy hao v, dựa trên

số lượng và loại chướng ngại giữa máy phát và máy thu Nếu điều kiện LOS

v sẽ bằng 2 với điều kiện NLOS thì v sẽ gần bằng 3.5

Ở những điều kiện của tòa nhà trên sẽ dễ có nghẽn mạng trong mỗi phòng và điều này yêu cầu sử dụng một vài trạm gốc trong một phòng Việc tính toán suy hao do đường đi với khu vực siêu nhỏ có thể được thực hiên tương tự đối với khu vực nhỏ bằng cách sử dụng giá trị của thông số suy hao nhỏ hơn một chút

2.2 FADING

Như đã đề cập trước đây đặc tuyến truyền dẫn không chỉ xác định bởi suy hao Sự mất mát hay suy hao quan sát được cũng có thể dao động phụ thuộc vào không gian và thời gian và điều này được gọi là fading

Khi một tín hiệu từ anten phát nó bị phản xạ, tán xạ, khúc xạ và nhiễu

xạ bởi những cấu trúc khác nhau trên kênh truyền Chúng ta cũng có thể quan sát rằng sự suy hao do truyền dẫn dao động xung quanh giá trị trung

bình hoặc trung điểm Khía cạnh này của đường suy hao do truyền dẫn, ở đó tín hiệu thu được mất đi những đặc điểm biết trước của mình và trở thành tín hiệu ngẫu nhiên theo không gian và thời gian, được mô tả là fading Nói cách khác fading là quá trình mô tả sự dao động của tín hiệu thu khi tín hiệu đến được anten thu Fading có thể được miêu tả do những nguyên nhân cơ bản (đa đường hày là Dopler) sự phân bố của đường bao tín hiệu thu được, khoảng thời gian fading (long term hoặc short term) cũng như fast fading so vói low fading Chúng ta sẽ nhìn nhận sự khác biệt này của fading để hiểu được nguồn gốc của chúng và những kết quả của chúng Chúng ta cũng sẽ nhìn vào những hình thức khác nhau của fading để thiết lập mối quan hệ giữa chúng với nhau

2.3.1 Fading đa đường

Fading đa đường xảy ra do sự tồn tại của nhiều đường tín hiệu từ máy phát máy thu Khi một tín hiệu rời máy phát nó có thể theo một số đường để đến máy thu như ở hình 2.16

HÌNH 2.16 Nhận thức về đa đường

Đơn vị di đông nhận được những thành phần tín hiệu này mà đã bị tán xạ, nhiễu xạ, khúc xạ bởi những tòa nhà, bởi những cấu trúc nhân tạo cũng như

tự nhiên, tạo ra các đường đi khác nhau

Chúng ta giả sử rằng những thành phần tín hiệu bị tán xạ bởi những cấu trúc khác nhau này đến được máy thu độc lập với nhau như trình bày ở 2.17 Dưới những điều kiện này tín hiệu thu được có thể biểu diễn là vectơ tổng của những thành phần đến từ những cấu trúc này

Chúng ta giả sử rằng máy thu là tĩnh theo thời gian Tín hiệu thu được có thể được biểu diễn như là tổng của các thành phần bị trì hoãn:

Với a ilà biên độ của thành phần tán xạ p(t) là dạng xung phát và t i là thời gian để xung từ máy phát đến máy thu N là số lượng đường khác nhau của tín hiệu đến máy thu Chú ý rằng chúng ta cũng giả sử rằng không có sự phản xạ trực tiếp giữa anten phát và anten thu Thay vì viết biên độ của tín hiệu thu như là tổng của các thành phần tri hoãn chúng ta có thể dùng pha để thay thế cho tín hiệu thu

0 1

phương trình 2.31 Chúng ta sẽ trở lại phương trình 2.31 sau

Phương trình 2.32 có thể viết lại theo thành phần cùng pha và vuông pha

HÌNH 2.17 Điểm đầu tiên của đa đường giữa máy phát và máy thu

Với thành phần tổng ban đầu được định nghĩa là cùng pha và thành phần sau được định nghĩa là vuông pha

Nếu vị trí của các cấu trúc là hoàn toàn ngẫu nhiên thì một thành phần

có thể giả sử rằng pha i có phân bố từ 0 - 2 Với điều kiện là N lớn thì biên độ của tín hiệu thu có thể biểu diễn là

AWGN Điều này là kết quả của việc tồn tại đa đường và sự ngẫu nhiên của pha Fading đa đường do đó dẫn đến sự dao động của tín hiệu thu khi MU đi

từ nơi này đến nơi khác Chú ý rằng chúng ta không tín đến MU di chuyển với bất kỳ tốc độ nào

HÌNH 2.18 Hàm phân bố mật độ đường bao Rayleigh và phân bố công suất hàm mũ

HÌNH 2.19 Tín hiệu Rayleigh fading và công suất của nó Đồ thị được suất phát từ 11 đường Đường bao đạt được bằng giải điều chế tín hiệu rf

Để hiểu hơn về sự dao động trong năng lượng máy thu chúng ta giả sử với những giả thuyết sau Nếu mày thu được thiết kế để hoạt động chỉ tại một ngưỡng tối thiểu nào đó Máy thu sẽ không hoạt động được khi tín hiệu xuống dưới mức ngưỡng này Ở hình 2.19 chúng ta có thể thấy rõ hệ thống không hoạt động nếu mức ngưỡng được đặt là 20 dB Xác suất không hoạt động có thể được tín toán như sau

Với P0 là năng lượng trung bình bằng 2

2  Một trong những hệ quả bất lơi của fading là sự tồn tại của ngưỡng không hoạt động Khi sự không hoạt động này diễn ra thì chất lượng của hệ thống trở nên không chấp nhận được

VÍ DỤ 2.4

Xét một trường hợp kênh truyền Rayleigh-fading Nếu công suất trung bình nhận được là 100uW, với công suất nhận được nhỏ hơn 50uW thì xác suất nhận được sẽ là bao nhiêu?

Answer sử dụng công thức (2.40), xác suất là [1- exp(50/100)] =0.3935

VÍ DỤ 2.5

Nếu công suất yêu cầu nhỏ nhất với chất lượng có thể chấp nhận được là 25uW Cũng kênh truyền Rayleigh với công suất trung bình nhận được là 100uW thì xác suất sẽ là bao nhiêu

Answer Sử dụng công thức (2.40), xác suất ngắn là [1-

exp(-25/100)]=0.2212, hay 22.1%

2.3.2 Vài tính chất của kênh truyền tán sắc

Sự tăng giảm công suất nhận không chỉ bị ảnh hưởng bởi fading fading cũng ảnh hưởng đến xung tín hiệu khi nó được truyền trên kênh truyền Xét biểu đồ nhiễu đa đường được biểu diễn trên hình 2.20, tương ứng với

phương trình 2.31 Chỉ có bốn đường phân biệt được biểu diễn, những

đường khác sẽ chiểm và thay thế những xung truớc nó tại bốn thời điểm khác nhau Nếu những xung này không nhận dạng được, thì là do nhiễu đa đường đã tạo ra một xung rộng là đường bao của các xung đã chồng lấp lên nhau Trong những trường hợp khác thì nhiễu đa đường có thể ảnh hưởng đến xung phát mở rộng, tạo nhiễu giữa các ký hiệu (ISI) ( xem mục B.6, phụ lục B)

Trường hợp trên được chỉ ra ở hình 2.20 bằng mô phỏng Matlab Cho kết quả ở hình 2.21 Một xung có phân bố Gaussian với độ rộng

d

 =14.14ms được phát đi trên đường truyền không dây Mười đường khác nhau đã được chọn để thay thế với diễn tiến đã mô tả ở phần trước Mỗi xung có thời gian trễ khác nhau, lựa chọn ngẫu nhiên và do đó máy thu sẽ thu được các công suất ngẫu nhiên Một xung đơn thì tương tự như một trong những đường được biểu diễn trên hình 2.21a

HÌNH 2.20 (a) Xung phát (b) Đa xung nhận được nguyên nhân là do nhiễu

đa đường mang đến ở những thời điểm và các công suất khác nhau, sự vượt pha dẫn đến tạo thành một xung có độ rông lớn

HÌNH 2.21 Lựa chọn tần số fading trên kênh truyền sử dung mô phỏng

Matlab;

HÌNH 2.22 Đáp ứng xung của hai kênh truyền (a) khu vực nông thôn (b)

khu vực thành thị

xung này đơn giản chỉ là một phần của xung phát được làm trễ Ngoài những xung không tồn tại thì xung còn lại có độ rộng giống như xung phát Hình 2.21b, c và d cho ta thấy xung nhận được ( tổng của 10 thành phần nhiễu ) cho ba mô phỏng khác nhau Với công suất định mức cho mỗi xung là như nhau Độ lệch chuẩn của mỗi xung cũng được chỉ thị Và dĩ nhiên là những xung này có độ rộng Đây là những gì đã chứng minh bởi độ rộng xung nhận được tăng hơn so với xung phát (Hình 2.21a) Hình 2.20b đã được làm rõ hơn thông qua các hình 2.21b,c và d

Để xử lý kênh truyền tán sắc này có thể mô tả một cách định tính trong phương pháp sau ( Còn để hiểu rõ hơn lý do xử lý kênh truyền tán sắc này sẽ được làm rõ sau.) Xét sự truyền dẫn của một xung rất hẹp (hàm

đenta) Những xung này thì tương tự như nhiễu đa đường đến tại máy thu tại những thời điểm khác nhau với lượng công suất khác nhau tùy thuộc vào sự tán xạ/ sự phản xạ/ độ khúc xạ/ sự nhiễu xạ những điều này chính là nguyên nhân tạo ra những thành phần đặc biệt Những xung của tín hiệu đến với những công suất khác nhau có thể được dùng để xác định đáp ứng xung của kênh truyền như hình 2.22 Ví dụ ở nông thôn thì những xung này hầu như chắc chắn sẽ đến cùng một lúc, và cũng là thời gian ngắn nhất để đến được máy thu Nguyên nhân thực sự là do ở đây có rất ít những kiến trúc cao lớn

và thành ra những đường này sẽ rất gần nhau ( Hình 2.22a ) Điều này có

nghĩa là giữa những thời điểm đến khác nhau của thông tin khi nhận được ở máy thu sẽ trở nên quá nhỏ để có thể quan sát hay đo lường Ở những vùng khác như là khu vực thành thị (Hình 2.22b), các xung sẽ trở nên đa dạng hơn

và xung nhận được sẽ bị rải ra nhiều hơn (Bult 1983, Hash 1993, Akai 1994, Hanz 1994) Dưới những điều kiện này thì thông tin được mang đến dưới dạng xung có kích thước hữu hạn sẽ chồng lấp lên nhau và kết quả là tạo ra một xung rộng như hình 2.21

Bây giờ chúng ta có thể tính biểu thức trung bình thời gian một xung đến máy thu Đáp ứng xung được cho ở hình 2.23 Thời gian trễ trung bình

là τ, ta có công thức của kênh truyền như sau:

1

1

N

i i i N i i

p p

HÌNH 2.23 Đáp ứng xung của kênh truyền không dây

Trong đó:  2 là trung bình bình phương thời gian trễ:

N

i i i

p p

1

1 2

1 5

c

B

