3 Tính độc Nhất Của Môi Trường Vô Tuyến Di động - Tài Liệu Text

1. Trang chủ >
2. Kỹ thuật >
3. Điện - Điện tử - Viễn thông >

3 Tính độc nhất của môi trường vô tuyến di động

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.2 MB, 36 trang )

Hình 2.4 Mô hình truyền sóng vô tuyến di độngvà biểu thức decibel của phương trình (2.3-2a) là(2.3-2b)Khi , ; khi , .40 dB/dec này là quy tắc chung cho môi trường vô tuyến di động và dễ nhớ. Nó cũngdễ so sánh với quy tắc lan truyền trong không gian tự do là 20 dB/dec. Các biểu thứctuyến tính và theo decibel là(không gian tự do)(2.3-3a)và(không gian tự do)(2.3-3b)Trong môi trường vô tuyến di động thực tế, suy hao đường truyền biến đổi theo(2.3-4)thường nằm giữa 2 và 5 phụ thuộc và các điều kiện thực tế. Tất nhiên, không thểthấp hơn 2, khi đó là điều kiện của không gian tự do. Biểu thức theo decibel của (2.34) làPage20(2.3-5)2.3.1.2 Fading lớnBởi vì chiều cao anten của đơn vị lưu động thất hơn các vùng phụ cận điển hình củanó, và bước sóng tần số sóng mang thấp hơn nhiều kích cỡ của các cấu trúc xungquanh, sóng đa hướng đã được tạo ra. Tại đơn vị lưu động, tổng các sóng đa hướnggây ra hiện tượng fading tín hiệu. Tín hiệu dao động trong một phạm vi khoảng 40dB(10 dB phía trên và 30 dB phía dưới mức trung bình). Chúng ta có thể hình dung cácnull của sự biến động ở tần số phát sóng khoảng mỗi nửa bước sóng trong khônggian, nhưng tất cả các null không xảy ra ở mức độ như nhau, như Hình 2.5 chỉ ra.Nếu đơn vị lưu động di chuyển nhanh, tỷ lệ biến động nhanh. Ví dụ, ở 850 MHz,bước sóng là khoảng 0,35 m (1 ft). Nếu tốc độ của đơn vị lưu động là 24 km/h (15dặm/h), hoặc 6,7 m/s, tỷ lệ biến động của việc tiếp nhận tín hiệu ở mức 10 dB dướimức năng lượng trung bình của một tín hiệu fading là 15 null mỗi giây (xem Mục2.3.3).Hình 2.5 Một tín hiệu fading nhận được điển hình khi đơn vị lưu động di chuyển2.3.2 Mô hình của môi trường truyềnMột tín hiệu vô tuyến , được minh họa trong Hình 2.6, có thể được đặc trưng bởi haithành phần nhân tạo m(t) và r0(t) dựa trên hiện tượng vật lý tự nhiên.Page21(2.3-6)Thành phần m(t) được gọi là local mean, fading dài hạn, hoặc fading lognormal vàbiến thể của nó do đường viền địa hình giữa các trạm gốc và các đơn vị lưu động.Nhân tố r0 được gọi là fading đa hướng, fading ngắn hạn, hoặc fading Rayleigh vàbiến thể của nó do sóng phản xạ từ các tòa nhà xung quanh và các cấu trúc khác.Fading dài hạn m(t) có thể thu được từ phương trình (2.3-7a)(2.3-7a)trong đó là khoảng thời gian lấy trung bình . có thể được xác định dựa trên tỉ lệfading của , thông thường từ 40 đến 80 fades. Do đó, là hình bao của như trong Hình2.6a. Phương trình (2.3-7a) cũng có thể được biểu diễn trong phạm vi không giannhư sau(2.3-7b)Chiều dài của được xác định trong khoảng 20 đến 40 bước sóng. Sử dụng 36 hoặclên tới 50 mẫu khoảng thời gian 40 bước sóng là một quá trình trung bình thích hợpcho việc thu thập các local mean.Page22Hình 2.6 Miêu tả fading tín hiệu vô tuyến di động.(a) Một fading tín hiệu di động.(b) Một fading tín hiệu ngắn hạn.Các nhân tố hay cũng được nhận thấy là một phân phối log-normal dựa trên đặcđiểm của nó gây ra bởi các đường viền địa hình. Fading ngắn hạn thu được bởi(2.3-8)như trong Hình 2.6b. Nhân tố tuân theo phân phối Rayleigh, giả định rằng chỉ sóngphản xạ từ môi trường cục bộ xung quanh là nhận được (một tình huống thôngthường đối với môi trường vô tuyến di động). Do đó, thuật ngữ fading Rayleighthường được sử dụng.Page232.3.3 Các đặc điểm fading di độngFading Rayleigh cũng được gọi là fading đa hướng trong môi trường vô tuyến diđộng. Khi các sóng đa hướng này nảy qua lại do các tòa nhà và nhà ở, chúng tạothành nhiều cặp sóng dừng trong không gian, như Hình 2.7. Những cặp sóng dừng đókết hợp lại với nhau và trở thành một cấu trúc sóng fading bất thường. Khi một đơnvị lưu động đang đứng yên, máy thu của nó chỉ nhận được một cường độ tín hiệu ởđó tại chỗ, do đó, một tín hiệu liên tục được quan sát thấy. Khi các đơn vị lưu động dichuyển, cấu trúc fading của sóng trong không gian được ghi nhận. Đó là một fadingđa hướng. Fading ghi lại được trở nên nhanh khi phương tiện di chuyển nhanh hơn.Hình 2.7. Môi trường vô tuyến di động với 2 phần (a) suy hao lan truyền(b) fading đa hướngPage242.3.3.1 Bán kính vùng tán xạ truy nhậpFading đa hướng vô tuyến di động trong Hình 2.7 lí giải cơ chế fading. Bán kínhvùng tán xạ truy nhập ở 80 MHz có thể thu được một cách gián tiếp như trong Tàiliệu tham khảo 7. Bán kính xấp xỉ khoảng 100 bước sóng. Vùng tán xạ truy nhập luônluôn di chuyển với đơn vị lưu động như là trung tâm của nó. Có nghĩa là một số ngôinhà bị là các tán xạ không truy nhập và trở thành truy nhập khi đơn vị lưu động tiếngần chúng; một số ngôi nhà là các tán xạ truy nhập và trở thành không truy nhập khiđơn vị lưu động ra xa chúng.2.3.3.2 Biểu thức sóng dừng tuyến tính và theo LogaritĐầu tiên chúng ta giới thiệu sóng sin theo logarit.(2.3-9)Một đồ thị theo logarit của sóng sin theo phương trình. (2.3-9) được mô tả trong Hình2.8a. Biểu thức tuyến tính của phương trình. (2.3-9) được mô tả trong Hình 2.8b.Dạng sóng đối xứng trong đồ thị theo logarit trở thành dạng sóng không đối xứng khivẽ theo tuyến tính. Nó chỉ ra rằng dạng sóng của sóng sin theo logarit trở thành mộtdạng sóng hoàn toàn khác biệt khi biểu diễn theo tuyến tính và ngược lại. Hai sóngsin, sóng tới dọc theo trục x (hướng sang bên trái) và sóng phản xạ đi theo hướngngược lại, có thể được biểu diễn như sau(2.3-10)vàtrong đó(2.3-11)tần số gócsố lượng sóng trong một khoảng cách nhất địnhlà pha thời gian của theo tạiHai sóng hình thành một mô hình sóng dừng.(2.3-12)Page25Hình 2.8 Đồ thị tuyến tính (a) và đồ thị theo logarit (b) của sóng sintrong đó là góc pha của hai sóng tại , và biên độ trở thành(2.3-13)Page26Chúng ta vẽ đồ thị hai trường hợp và giả sử .Trường hợp 1. , ; theo đó hệ số phản xạ ,Hệ số sóng dừng (SWR)và(2.3-14)Trường hợp 2. , ; theo đó hệ số phản xạ , SWR và(2.3-15)Biểu thức tuyến tính của phương trình (2.3-14) và (2.3-15) được minh họa trong Hình2.9a. Biểu thức theo logarit của phương trình (2.3-14) và (2.3-15) được minh họatrong Hình 2.9b. Dạng sóng của Hình 2.9b là dấu hiệu đầu tiên của tín hiệu fading,tương tự với tín hiệu fading thực tế trong Hình 2.5.2.3.3.3 Thống kê bậc nhất và bậc hai của FadingFading xảy ra tại thu tín hiệu khi đơn vị lưu động di chuyển. Thống kê bậc nhất, nhưlà khả năng phân phối tích lũy năng lượng trung bình (CDF) và tỷ lệ lỗi bit, độc lậpvới thời gian. Thống kê bậc hai, chẳng hạn như tỷ lệ qua mức (level crossing rate),thời gian trung bình mất dần, và tỷ lệ lỗi từ, là những chức năng thời gian hoặc cácchức năng liên quan đến vận tốc. Định dạng tín hiệu dữ liệu dựa trên các đặc điểmnày. Mô tả về đặc điểm fading có thể được tìm thấy chi tiết trong hai cuốn sách, tàiliệu tham khảo 4 và 5.Một vài dữ liệu có thể được tìm thấy từ Hình 2.10a, chức năng phân phối tíchlũy (CDF – cumulative distribution function), và Hình 2.10b, tỷ lệ qua mức. TrongHình 2.10a, phương trình CDF cho fading Rayleigh được dùng như sau:(2.3-16)và(2.3-17)trong đó và tương ứng là giá trị bình phương trung bình và năng lượng trung bình.Trong Hình 2.10a, khoảng 9% của tổng số tín hiệu dước mức –10 dB theo nănglượng trung bình. Trong Hình 2.10b, tỉ lệ qua mức (lcr) tại mức là(2.3-18)Page27Page28Hình 2.9 Đồ thị tuyến tính (a) và đồ thị theo logarit (b) của sóng đứngtrong đó là lcr được chuẩn hóa không phụ thuộc vào bước sóng và tốc độ ô tô. Ởmức –10 dB, có thể được nhận thấy ở Hình 2.10b. Giả thiết rằng một tín hiệu ở 850MHz được nhận tại một đơn vị lưu động với vận tốc 24 km/h (15 dặm/h). Khi đóvàPage29Hình 2.10 Các đặc tính fading. (a) CDF (Theo Lee, Tài liệu tham khảo 8, trang 30)Page30

Xem Thêm

Tài liệu liên quan

• Xu hướng di động không dây
  • 36
  • 254
  • 3

Tải bản đầy đủ (.docx) (36 trang)

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

(1.2 MB) - Xu hướng di động không dây-36 (trang) Tải bản đầy đủ ngay ×