Thông tin di động tế bμo lμ một hệ thống thống thông tin số ra đời vμ phát
triển rất mạnh mẽ, đáp ứng đ−ợc nhu cầu ngμy cμng cao của con ng−ời. Trong quá
trình phát triển mạng thông tin di động tế bμo đang phải đối mặt với những thách
thức to lớn. Vấn đề truyền lan đa đ−ờng, ảnh h−ởng của pha-đinh, đ−ợc khắc phục
nhờ sự phát triển của kỹ thuật phân tập không gian thực hiện trên các hệ thống thu
phát đa ăng-ten. Vấn đề suy hao truyền dẫn cũng đang đ−ợc quan tâm, để khắc
phục không chỉ đơn thuần lμ tăng công suất phát vì nó ảnh h−ởng tới yêu cầu nhỏ
gọn, cơ động của các máy cầm tay. Các hệ thống thông tin di động đang phát
triển rất nhanh chóng với nhịp độ trung bình 10 năm lại có một thế hệ thông tin di
động mới ra đời. ở n−ớc ta trong những năm gần đây tình hình phát triển của
thông tin di động cũng rất ngoạn mục với sự tăng tr−ởng rất nhanh của số mạng di
động cũng nh− số thuê bao. Với sự phát triển nhanh chóng của các dịch vụ dữ liệu,
chắc chắn trong t−ơng lai gần các hệ thống vô tuyến di động thế hệ thứ 3 vμ hơn
nữa sẽ xâm nhập vμo Việt Nam. Trong tình hình nh− vậy, việc tìm hiểu sâu về các
mô hình truyền sóng vμ dự đoán tổn hao đ−ờng truyền cho các hệ thống nh− vậy lμ
một việc hết sức cần thiết, có ý nghĩa quan trọng đối với công tác tính toán thiết kế
vô tuyến cho các mạng di động từ 3G trở lên trong t−ơng lai.
Tr−ớc những vấn đề mang tính chất thời sự trên, việc nghiên cứu tìm hiểu về
các mô hình truyền sóng vμ các mô hình dự đoán tổn hao đ−ờng truyền đã đ−ợc
phát triển trong dự án COST 231 của Cộng đồng Châu âu cho các hệ thống vô
tuyến di động từ 3G trở lên, đặc biệt lμ việc đi sâu tìm hiểu một số mô hình truyền
sóng trong dải tần của các hệ thống thông tin di động thế hệ 3 có một ý nghĩa thiết
thực trong xu thế hội nhập công nghệ viễn thông của chúng ta. Xuất phát từ ý
t−ởng trên, tôi quyết định chọn thực hiện luận văn tốt nghiệp: “Một số mô hình
truyền sóng COST 231 cho các thế hệ di động t−ơng lai”.
Mục tiêu của luận văn lμ nghiên cứu tìm hiểu về các mô hình truyền sóng
vμ các mô hình dự đoán tổn hao đ−ờng truyền đã đ−ợc phát triển trong dự án
2
COST 231, tập trung đi sâu tìm hiểu một số mô hình truyền sóng trong dải tần của
các hệ thống thông tin di động thế hệ 3. Luận văn thực hiện theo ph−ơng pháp:
nghiên cứu đặc điểm, cách thức thực hiện trên từng mô hình, trên cơ sở đó phân
tích, so sánh vμ đánh giá lợi thế cũng nh− khả năng ứng dụng của từng mô hình
trong các điều kiện hệ thống thực tế.
Luận văn đ−ợc bố cục thμnh 3 ch−ơng:
Ch−ơng 1: Tổng quan về kênh thông tin vô tuyến di động
Ch−ơng nμy khái quát về lịch sử phát triển của hệ thống thông tin di động.
Nêu ra các đặc điểm truyền sóng trong thông tin di động, một số các kỹ thuật, các
ph−ơng pháp đa truy cập kênh th−ờng sử dụng trong hệ thống di động tế bμo.
Ch−ơng 2: Một số mô hình dự đoán truyền sóng vμ các ứng dụng trong thiết
kế hệ thống vô tuyến di động các thế hệ 1G vμ 2G
Trình bμy những dự đoán suy hao đ−ờng truyền trên địa hình bằng phẳng
cũng nh− đồi núi. Từ đó đ−a ra một số mô hình truyền sóng vμ dự đoán tổn hao
đ−ờng truyền nh− mô hình Lee, mô hình Hata, mô hình Walfisch-Ikegami cho
các thế hệ 1G vμ 2G.
Ch−ơng 3: Một số mô hình dự đoán truyền sóng theo COST 231
Đối với hệ thống thông tin di động thế hệ 3G mô hình phù hợp nhất lμ Cost
231 với dải tần 2 GHz. Trong ch−ơng nμy trình bầy một số mô hình tính toán dự
đoán truyền sóng tiêu biểu đã đ−ợc phát triển trong dự án COTS 231. Chất l−ợng
của các mô hình cũng giới hạn của chúng, đ−ợc phân tích đánh giá chi tiết trong
ch−ơng nμy.
88 trang |
Chia sẻ: lvcdongnoi | Lượt xem: 2700 | Lượt tải: 2
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Đề tài Một số mô hình truyền sóng COST 231 cho các thế hệ di động tương lai, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
¨ng-tenna) ®−îc x¸c ®Þnh b»ng c¸c biÓu thøc sau:
(3.1)
(3.2)
(3.3)
¨ng-ten ngoµi
T−êng trong nhµ, Wi
T−êng ngoµi, We
56
trong ®ã D vµ d hay d’ lµ c¸c kho¶ng c¸ch vu«ng gãc cßn S lµ kho¶ng
c¸ch vËt lý gi÷a ¨ng-ten ngoµi vµ t−êng t¹i mét tÇng thùc tÕ. TÊt c¶ c¸c kho¶ng
c¸ch ®Òu ®o b»ng mÐt, tÇn sè theo GHz. Gãc ®−îc x¸c ®Þnh theo: sin(θ) = D/S.
Tr−êng hîp duy nhÊt θ = 900 lµ khi ¨ng-ten ®−îc l¾p t¹i n¬i cã cïng chiÒu cao
cña tÇng thùc tÕ vµ kho¶ng c¸ch vu«ng gãc víi t−êng D b»ng kho¶ng c¸ch S.
Nh− vËy, θ thay ®æi ®¸ng kÓ theo chiÒu cao tÇng t¹i c¸c kho¶ng c¸ch D ng¾n.
We lµ tæn hao trong t−êng tÝnh b»ng dB khi chiÕu tõ ngoµi vµo víi θ = 900.
WGe lµ tæn hao phô tÝnh b»ng dB trong t−êng ngoµi khi θ = 00. Wi lµ tæn hao
trong t−êng trong cßn p lµ sè c¸c t−êng trong ®−îc xuyªn thÊu (p = 1, 2, 3, ...).
Trong tr−êng hîp kh«ng cã t−êng trong, nh− däc theo kho¶ng c¸ch d’ trªn
h×nh 3.6, tæn hao phô hiÖn cã ®−îc x¸c ®Þnh víi α tÝnh b»ng dB/m. CÇn chó ý
r»ng Γ1 cã thÓ thay ®−îc b»ng βd, víi β tÝnh theo dB/m nÕu tiªu hao t−êng
trong nhµ trung b×nh Wi vµ kho¶ng c¸c trung b×nh gi÷a c¸c t−êng trong nhµ lµ
biÕt tr−íc.
M« h×nh ®· gîi ý nh− thÕ th× gi¶ thiÕt tæn hao ®−êng truyÒn trong kh«ng
gian tù do gi÷a ¨ng-ten ngoµi trêi vµ t−êng ngoµi ®−îc chiÕu x¹ sãng vµ kh«ng
dùa trªn mét møc tæn hao tham chiÕu ngoµi nµo. Gi¶i ph¸p nµy còng cã gi¸ trÞ
víi c¸c ®iÒu kiÖn LOS cã c¸c gãc θ nhá trong c¸c vi tÕ bµo (microcell) ®−êng
phè, thËm chÝ khi tæn hao ®−êng truyÒn cã lín h¬n tæn hao kh«ng gian tù do
t¹i gÇn s¸t mÆt t−êng ngoµi. Ng−êi ta còng thÊy r»ng m« h×nh nµy d−êng nh−
t¹o ra mét tæn hao tæng céng thÝch hîp trong c¸c vi tÕ bµo ®−êng phè víi c¸c
cao èc n»m hai bªn ®−êng phè vµ ngay c¶ khi mÆt t−êng ngoµi cã bÞ che ch¾n
®«i chót bëi c¸c toµ nhµ bªn c¹nh. Trong c¸c vi tÕ bµo ®−êng phè víi c¸c cao
èc n»m c¶ hai bªn ®−êng, cã lÏ kh«ng nªn sö dông kho¶ng c¸ch thùc sù D nÕu
nã rÊt nhá. Do c¸c ph¶n x¹ tõ c¸c bê t−êng bªn mÆt phè ®èi diÖn, D cÇn ®−îc
thay b»ng mét kho¶ng c¸ch lín h¬n, thÝch hîp h¬n, nh− mét nöa ®é réng con
phè ch¼ng h¹n. M« h×nh nµy dùa trªn c¸c phÐp ®o víi tÇn sè trong d¶i 0.9÷1.8
57
GHz vµ c¸c kho¶ng c¸ch lªn tíi 500 m. Cã qu¸ Ýt c¸c ®o l−êng vÒ sù phô
thuéc cña tæng tæn hao vµo chiÒu cao tÇng trong c¸c ®iÒu kiÖn c¸c kho¶ng
c¸ch ng¾n, do vËy tÝnh hîp lÖ cña m« h×nh nµy cho c¸c ®iÒu kiÖn nh− thÕ kh¸
m¬ hå. Víi c¸c kho¶ng c¸ch ng¾n, thÝch hîp h¬n lµ ¸p dông c¸c m« h×nh
truyÒn sãng trong nhµ. CÇn chó ý lµ m« h×nh nµy rÊt khíp víi c¸c th¨ng gi¸ng
th−êng x¶y ra cña tæn hao ®−êng truyÒn trong c¸c ®iÒu kiÖn kh¸c nhau khi
nhiÒu toµ nhµ ®−îc xÐt ®Õn, tuy nhiªn, cã thÓ cã c¸c th¨ng gi¸ng rÊt ®¸ng kÓ
®èi víi mét sè toµ nhµ cô thÓ. C¸c gi¸ trÞ tham sè ®−îc khuyÕn nghÞ sö dông
cho m« h×nh nµy lµ:
We: 4-10 dB (t−êng bª t«ng víi cöa sæ kÝch th−íc b×nh th−êng: 7 dB,
t−êng b»ng gç: 4 dB);
Wi: 4-10dB (c¸c t−êng bª t«ng: 7 dB, t−êng gç vµ v÷a/th¹ch cao: 4 dB);
WGe: kho¶ng 20 dB
α: kho¶ng 0,6 dB/m
§èi víi t−êng ®¬n ®ång nhÊt, tæn hao xuyªn t−êng kh«ng nhÊt thiÕt lµ
tæn hao vËt lý, mµ nã lµ tæn hao phï hîp víi m« h×nh ®−îc øng dông vµ bao
gåm c¶ c¸c tæn hao bëi c¸c ®å vËt trong nhµ nh− tñ b¸t, gi¸ treo… C¸c t−êng
gç hoÆc v÷a máng cã thÓ g©y c¸c tæn hao nhá h¬n 4dB cßn c¸c t−êng bª t«ng
kh«ng cã cöa sæ th× gi¸ trÞ nµy lµ 10 – 20 dB. T¨ng kÝch th−íc cöa sæ sÏ lµm
gi¶m tæn hao vµ ng−îc l¹i. KÝnh cöa sæ ®−îc kim lo¹i ho¸ hoÆc kÝnh ®−îc gia
cè b»ng kim lo¹i cã thÓ lµm t¨ng ®¸ng kÓ tæn hao, h¬n 10 dB. Khã cã thÓ ®−a
ra gi¸ trÞ tuyÖt ®èi, bëi v× ph¶i xem xÐt kÝch cì cöa sæ vµ phÇn c«ng suÊt
xuyªn qua t−êng quanh cöa sæ. Tæ hîp t−êng ®−îc bäc kim vµ kÝnh cöa sæ
®−îc kim lo¹i ho¸ sÏ g©y ra tæn hao rÊt lín.
Víi d¶i 0.9÷1.8 GHz, c¸c tæn hao tÇng ®iÓn h×nh ®èi víi c¸c toµ nhµ
däc theo mét phè víi gãc l−ít θ nhá trong m«i tr−êng ®« thÞ víi c¸c kho¶ng
c¸ch S lín h¬n 150m n»m trong kho¶ng 27-37 dB vµ th¨ng gi¸ng ph¹m vi lín
t¹i mçi tÇng ®¬n th−êng gÇn víi ph©n bè chuÈn log víi mét ®é lÖch chuÈn
58
kho¶ng 5-10 dB. T¹i c¸c kho¶ng c¸ch ng¾n, tæn hao tÇng cã thÓ thay ®æi ®¸ng
kÓ, ®Æc biÖt khi nã liªn quan tíi tæn hao trªn ®−êng phè ë ®é cao kho¶ng 2 m.
TÝnh chÊt nµy t−¬ng øng víi tÝnh chÊt cña m« h×nh lµ t¹o nªn c¸c th¨ng gi¸ng
do sù phô thuéc vµo gãc vµ kho¶ng c¸ch, θ vµ d.
C¸c tæn hao tÇng ®èi víi tÇng ®¬n trong d¶i tÇn 0.9÷1.8 GHz th× thay
®æi trong kho¶ng 4-37 dB víi ®é lÖch chuÈn cña th¨ng gi¸ng ph¹m vi lín lµ
vµo kho¶ng 5-10 dB. Trong tr−êng hîp nµy, c¸c sai lÖch lín khái ph©n bè
chuÈn- log th−êng x¶y ra. Ng−êi ta còng ®· thÊy møc ph©n t¸n thêi gian trong
c¸c microcell ®−êng phè ®« thÞ chØ t¨ng nhÑ trong toµ nhµ so víi ngoµi phè.
3.4.2 Tæn hao xuyªn thÊu trong c¸c ®iÒu kiÖn kh«ng cã tÇm nh×n th¼ng
(NLOS – Non Line of Sight)
Tæn hao do xuyªn thÊu khi nµy liªn quan tíi tæn hao phÝa ngoµi L1, L2
trong h×nh 3.7 vµ La, Lb trong h×nh 3.8 ë chiÒu cao kho¶ng 2 m so víi mÆt ®Êt.
H×nh 3.7 §iÒu kiÖn NLOS khi ¨ng-ten bªn ngoµi ®Æt cao h¬n
chiÒu cao toµ nhµ. Tæn hao th©m nhËp cã liªn quan tíi L1 hay L2.
C¸c gi¸ trÞ t¨ng Ých chiÒu cao tÇng d−íi ®©y phï hîp khi ®é réng W1
(h×nh 3.7) theo h−íng vÒ phÝa ¨ng-ten vµo kho¶ng 10-50 m. Khi W1 t¨ng, t¨ng
Ých chiÒu cao tÇng sÏ gi¶m.
§èi víi tr−êng hîp tæn hao xuyªn thÊu liªn quan tíi L2, gi¸ trÞ t¨ng Ých
chiÒu cao tÇng sÏ Ýt phô thuéc h¬n vµo bÒ réng W2. Tæn hao tæng céng gi÷a
c¸c ¨ng-ten ®¼ng h−íng liªn quan tíi tæn hao tham chiÕu bªn ngoµi, Loutside,
®−îc x¸c ®Þnh theo c¸c c«ng thøc cho d−íi ®©y [4, 9]:
( ) FH31geeoutside G,maxWWLdB/L −ΓΓ+++= (3.4)
59
d.3 α=Γ (3.5)
⎩⎨
⎧=
h
n
FH G.h
G.n
G (3.6)
We, 1Γ vµ d ®· ®Þnh nghÜa ë phÇn tr−íc ®èi víi c¸c ®iÒu kiÖn cã LOS. Sè
tÇng cho bëi n vµ Gn lµ gi¸ trÞ t¨ng Ých chiÒu cao tÇng tÝnh b»ng dB/tÇng trong
khi Gh lµ t¨ng Ých chiÒu cao tÇng tÝnh b»ng dB/m. Vµ h lµ chiÒu cao tÝnh b»ng
m trªn møc tæn hao ®−êng truyÒn tham chiÕu ngoµi trêi. C¸c tæn hao xuyªn
c¸c t−êng ngoµi th× kh¸c nhau mét c¸ch ®¸ng kÓ do c¸c ph−¬ng ph¸p ®o kh¸c
nhau vµ tÊt nhiªn lµ c¶ do c¸c toµ nhµ kh¸c nhau. Tuy nhiªn, cã thÓ cã mét
c¸ch gi¶i thÝch vËt lý cho sù kh¸c biÖt ®¸ng chó ý mµ nã lý gi¶i th«ng sè Wge
trong m« h×nh, ®· ®−îc ®−a ra nh»m cã ®−îc c¸c tæn hao xuyªn thÊu t−êng c¬
b¶n kh«ng nhËp nh»ng.
C¸c sãng va ch¹m vµo bÒ mÆt ngoµi cña t−êng ®−îc ph©n bè trªn mét
d¶i gi¸ trÞ gãc réng. V× vËy, b»ng c¸ch xÐt tæn hao do xuyªn thÊu phô thuéc
vµo gãc, tæn hao nµy sÏ lín h¬n khi so s¸nh víi tr−êng hîp sãng ®¬n, cã cïng
c«ng suÊt vµ xuyªn thÊu vu«ng gãc qua t−êng. Sù kh¸c biÖt sÏ lín h¬n khi mét
(Roof path: §−êng truyÒn qua nãc nhµ; Street path: §−êng truyÒn theo ®−êng phè)
H×nh 3.8 §iÒu kiÖn kh«ng cã tÇm nh×n th¼ng khi ¨ng-ten bªn ngoµi
®−îc ®Æt thÊp h¬n chiÒu cao toµ nhµ. Trõ c¸c ®−êng phè, toµn bé
khu vùc ®−îc gi¶ sö ®Òu cã c¸c toµ nhµ, mÆc dï chØ toµ nhµ A
vµ B ®−îc vÏ. Tæn hao xuyªn thÊu cã liªn quan tíi La hay Lb.
60
hoÆc vµi sãng tréi tíi víi gãc tíi kh«ng vu«ng hoµn toµn cã thÓ x¶y ra trong
t×nh huèng nµy.
Mét gi¸ trÞ kho¶ng 3-5 dB ®−îc gîi ý cho Wge t¹i tÇn sè 900 MHz. Mét
sè ®o l−êng ®· cho thÊy, so víi tÇn sè 900 MHz, tæn hao xuyªn tÇng ®èi víi
tÇn sè 1800 MHz lín h¬n kho¶ng 2 dB. §iÒu ®ã gîi ý r»ng Wge(1800 MHz) =
Wge(900 MHz) + 2 dB. C¸c gi¸ trÞ cña We vµ Wi ®· cho t¹i phÇn trªn (víi c¸c
®iÒu kiÖn LOS) ®· ®−îc khuyÕn nghÞ lµ cã thÓ ¸p dông ®−îc. Tham sè α vÉn
cßn ch−a ®o ®−îc chÝnh x¸c cho tr−êng hîp nµy. Do vËy, hiÖn nay gi¸ trÞ ®·
®−îc cho ®èi víi ®iÒu kiÖn LOS ®−îc khuyªn dïng, tøc lµ α = 0,6 dB/m. C¸c
gi¸ trÞ cña Gn t¹i tÇn sè 1800 MHz cã thÓ chia thµnh 2 nhãm: 1,5-2 dB/tÇng vµ
4-7 dB/tÇng. Nhãm gi¸ trÞ thø hai cã ®−îc tõ c¸c toµ nhµ víi chiÒu cao mçi
tÇng kho¶ng 4-5 m vµ viÖc sö dông th«ng sè Gh cho c¸c toµ nhµ ®ã lµ thÝch
hîp mµ nã thay ®æi tõ 1,1-1,6 dB/m t¹i tÇn sè 1800 MHz. T¨ng Ých chiÒu cao
tÇng th× thÊp h¬n so víi t¹i tÇn sè 900 MHz song kh¸c biÖt th× kh«ng ®¸ng kÓ.
Tæn hao xuyªn tÇng t¹i 1800 MHz th× còng thay ®æi theo c¸c cao èc kh¸c
nhau t¹i tÇng ®Êt (n = 0), tõ 12-20 dB vµ còng lín h¬n tr−êng hîp 900 MHz
qu·ng 2 dB. Th¨ng gi¸ng ph¹m vi lín th× tu©n theo ph©n bè chuÈn-log víi ®é
lÖch chuÈn qu·ng 4-6 dB nÕu kh«ng cã ®o¹n LOS nµo tíi t−êng ngoµi. §é
lÖch chuÈn nµy th× kh«ng phô thuéc tÇn sè. Tæn hao xuyªn tíi tÇng hÇm vµo
qu·ng 20-30 dB, còng cã thÓ lín h¬n hoÆc nhá h¬n.
3.5 C¸c m« h×nh truyÒn sãng cho c¸c macrocell
3.5.1 M« h×nh kinh nghiÖm vµ b¸n tiÒn ®Þnh cho c¸c vïng néi ®«
Mét kÕt qu¶ quan träng cña COST 231 lµ sù ph¸t triÓn cña c¸c m« h×nh
truyÒn lan ngoµi trêi cho c¸c øng dông ë vïng néi ®« t¹i c¸c d¶i 900 MHz vµ
1800 MHz. Dùa vµo c¸c chiÕn dÞch ®o ®¹c réng lín t¹i c¸c thµnh phè ë ch©u
¢u, COST 231 ®· kh¶o s¸t c¸c m« h×nh ®ang tån t¹i kh¸c nhau vµ t¹o nªn c¸c
61
69,55 26,16.log 13,82.log ( ) (44,9 6,55.log ).logBase Baseb Mobike
h hf dL a h
MHz m m km
= + − − + −
( ) (1,1.log 0,7) (1,56.log 0,8) MobileMobile
hf fa h
MHz m MHz
= − − −
46,3 33,9 log 13,82log ( ) (44,9 6,55log ) logBase Baseb Mobike m
h hf dL a h C
MHz m m km
= + − − + − +
m« h×nh truyÒn sãng míi. C¸c m« h×nh nµy thÝch hîp khi ¸p dông cho ®Þa h×nh
b»ng ph¼ng ®Òu dùa trªn c¸c gi¶i ph¸p cña Walfisch-Bertoni, Ikegami vµ Hata.
3.5.1.1 M« h×nh COST 231- Hata
¦íc l−îng tæn hao ®−êng truyÒn ®−îc thùc hiÖn b»ng c¸c m« h×nh thùc
nghiÖm nÕu vïng phñ chØ biÕt th« (kh«ng râ rµng) vµ c¸c th«ng sè yªu cÇu ®èi
víi c¸c m« h×nh b¸n tiÒn ®Þnh kh«ng thÓ x¸c ®Þnh ®−îc. Bèn th«ng sè ®−îc sö
dông ®Ó −íc l−îng cho tæn hao truyÒn lan b»ng m« h×nh næi tiÕng cña Hata lµ
tÇn sè f, kho¶ng c¸ch d, chiÒu cao vÒ ¨ng-ten tr¹m gèc hBase vµ chiÒu cao cña
¨ng-ten di ®éng hMobile. Trong m« h×nh cña Hata dùa trªn c¸c hµm söa kh¸c
nhau cña Okumura, tæn hao truyÒn dÉn c¬ së, Lb, trong vïng néi ®« lµ:
Trong ®ã:
f: 150-1500 MHz
hBase: 30-200 m
hMobile: 1-10 m
d: 1-20 km
COST 231 ®· më réng m« h×nh cña Hata cho d¶i 1500 ≤ f (MHz) ≤ 2000
b»ng c¸ch ph©n tÝch c¸c ®−êng cong truyÒn sãng cña Okumura ë d¶i tÇn cao h¬n.
Sù kÕt hîp nµy ®−îc gäi lµ m« h×nh COST-Hata:
Trong ®ã: a(hMobile) ®−îc tÝnh theo c«ng thøc (3.8) vµ
(3.7)
(3.8)
(3.9)
62
M« h×nh COST- Hata ®−îc h¹n chÕ cho c¸c d¶i th«ng sè:
f: 1500-2000MHz
hBase: 30-200m
hMobile: 1-10m
d: 1-20km
Nh− vËy, m« h×nh Cost-Hata chØ ®−îc øng dông cho c¸c marco-cell, nã
kh«ng ®−îc ¸p dông víi c¸c microcell, tøc lµ cho c¸c tr¹m gèc cã c¸c ¨ng-ten
cao h¬n chiÒu cao c¸c m¸i nhµ l©n cËn.
3.5.1.2 M« h×nh COST 231- Walfish-Ikegami
COST 231 ®Ò xuÊt h¬n n÷a mét kÕt hîp gi÷a c¸c m« h×nh walfish vµ
Ikegami. M« h×nh nµy, h×nh thµnh dùa trªn c¸c ®ãng gãp kh¸c nhau cña c¸c
thµnh viªn trong “Nhãm nghiªn cøu c¸c m« h×nh truyÒn sãng cña dù ¸n COST
231”, ®−îc gäi lµ m« h×nh COST-Walfisch-Ikegami (COST-WI). M« h×nh
nµy cho phÐp −íc l−îng tæn hao ®−êng truyÒn kü h¬n th«ng qua viÖc xem xÐt
nhiÒu d÷ liÖu ®Æc t¶ m«i tr−êng ®« thÞ h¬n, bao gåm:
- §é cao cña c¸c toµ nhµ hRoof..
- §é réng cña c¸c con ®−êng w.
- Gi·n c¸ch c¸c toµ nhµ b.
- H−íng ®−êng phè so víi ®−êng truyÒn v« tuyÕn trùc tiÕp ϕ.
C¸c tham sè cña m« h×nh nµy ®−îc ®Þnh nghÜa trªn c¸c h×nh vÏ 3.9 vµ
3.10. Tuy nhiªn m« h×nh nµy chØ lµ m« h×nh thèng kª mµ kh«ng ph¶i lµ m«
h×nh tiÒn ®Þnh v× chØ nh÷ng gi¸ trÞ ®Æc tr−ng míi cã thÓ ®−îc chÌn vµo vµ
kh«ng mét c¬ së d÷ liÖu vÒ ®Þa h×nh cña nh÷ng toµ nhµ nµo ®−îc xÐt ®Õn.
Cm =
0 dB cho thµnh phè cì nhá vµ trung t©m ngo¹i « víi mËt
®é c©y trung b×nh
3 dB cho vïng trung t©m c¸c ®« thÞ sÇm uÊt
63
H×nh 3.9 T×nh tr¹ng truyÒn sãng ®iÓn h×nh ë c¸c khu vùc ®« thÞ vµ ®Þnh nghÜa c¸c
tham sè dïng trong m« h×nh COST-WI vµ c¸c m« h×nh kiÓuWalfisch kh¸c.
M« h×nh COST-Walfisch-Ikegami ph©n biÖt gi÷a c¸c t×nh huèng truyÒn
LOS vµ NLOS. Trong tr−êng hîp LOS (gi÷a c¸c ¨ng-ten tr¹m gèc vµ m¸y di
®éng n»m trong mét hÎm phè), dùa trªn c¸c ®o l−êng ë thµnh phè Stockholm,
mét c«ng thøc tæn hao ®−êng truyÒn ®¬n gi¶n kh¸c víi tæn hao trong kh«ng
gian tù do sÏ ®−îc ¸p dông:
)/log(20)/log(266,42)( MHzfkmddBLb ++= víi md 20≥
trong ®ã, h»ng sè ®Çu tiªn ®−îc x¸c ®Þnh sao cho Lb b»ng tæn hao kh«ng
gian tù do ë d = 20 m. Trong tr−êng hîp NLOS, tæn hao ®−êng truyÒn c¬ b¶n
bao gåm tæn hao kh«ng gian tù do L0, tæn hao do nhiÔu x¹ ®a mµn che Lmsd, vµ
tæn hao t¸n x¹ - nhiÔu x¹ tõ ®Ønh m¸i nhµ xuèng ®−êng phè Lrts
⎩⎨
⎧ ++=
0
0
L
LLL
L msdrtsb 0
0
≤+
>+
msdrts
msdrts
LL
LL
Tæn hao kh«ng gian tù do ®−îc cho bëi:
)/log(20)/log(204,32)(0 MHzfkmddBL ++=
§¹i l−îng Lrts m« t¶ sù tiÕp nèi cña truyÒn lan sãng däc theo ®−êng
truyÒn ®a mµn che xuèng con phè cã m¸y di ®éng. ViÖc x¸c ®Þnh Lrts chñ yÕu
®−îc dùa vµo m« h×nh Ikegami cã tÝnh ®Õn ®é réng vµ h−íng phè. COST 231
tuy vËy l¹i ¸p dông hµm h−íng phè kh¸c víi m« h×nh Ikegami:
rirts Lm
hmobike
MHz
fL 0log20lg109,16 +∆+−−=
(3.10)
víi
víi
(3.11)
(3.12)
(3.13)
64
⎪⎪
⎪⎪
⎩
⎪⎪
⎪⎪
⎨
⎧
⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛ −−
⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛ −+
+−
=
55
deg
114,00,4
35
deg
075,05,2
deg
354,010
0
ϕ
ϕ
ϕ
riL
Roofbasebase
mobikeRoofmobike
hhh
hhh
−=∆
−=∆
C«ng thøc ®iÖn tõ v« h−íng cña nhiÔu x¹ ®a mµn che dÉn ®Õn mét tÝch
ph©n mµ víi tÝch ph©n ®ã Walfisch vµ Bertoni ®· c«ng bè mét lêi gi¶i gÇn
®óng trong tr−êng hîp ¨ng-ten tr¹m gèc cao h¬n c¸c m¸i nhµ. M« h×nh nµy
®−îc më réng bëi COST 231 cho c¸c ®é cao ¨ng-ten tr¹m gèc cã chiÒu cao
thÊp h¬n ®Ønh cña toµ nhµ b»ng c¸ch sö dông hµm sè kinh nghiÖm dùa trªn
c¸c ®o l−êng. ChiÒu cao cña c¸c toµ nhµ vµ ph©n c¸ch kh«ng gian gi÷a chóng
däc theo ®−êng truyÒn sãng radio ®−îc m« h×nh ho¸ bëi nh÷ng mµn hÊp thô
®èi víi viÖc x¸c ®Þnh Lmsd
m
b
MHz
fk
km
dkkLL fdabshmsd log9loglog −+++=
trong ®ã:
⎪⎪⎩
⎪⎪⎨
⎧ ∆+−
=
0
)1log(18
m
h
L
base
bsh
víi 00 350 ≤≤ ϕ
víi 00 5535 ≤≤ ϕ
víi 00 9055 ≤≤ ϕ
víi hbase > hRoof
hbase ≤ hRoof
(3.15)
(3.16)
(3.17)
(3.14)
H×nh 3.10 X¸c ®Þnh gãc h−íng phè ϕ
Sãng tíi
65
⎪⎪
⎪
⎩
⎪⎪
⎪
⎨
⎧
∆−
∆−=
5,0
/.8,054
8,054
54
kmd
h
h
m
hk
Roof
base
base
d
18
18 15 based
Roof
hk
h
⎧⎪ ∆= ⎨ −⎪⎩
⎪⎪
⎪
⎩
⎪⎪
⎪
⎨
⎧
−
−
+−=
)1
925
(5.1
)1
925
(7.0
4
MHz
f
MHz
f
k f
Sè h¹ng ka lµ l−îng t¨ng tæn hao ®−êng truyÒn ®èi víi ¨ng-ten tr¹m gèc
thÊp h¬n ®Ønh m¸i cña c¸c tßa nhµ l©n cËn. C¸c sè h¹ng kd vµ kf ®iÒu chØnh sù
phô thuéc tæn hao nhiÔu x¹ ®a mµn che vµo kho¶ng c¸ch vµ tÇn sè v« tuyÕn
mét c¸ch t−¬ng øng. NÕu d÷ liÖu vÒ cÊu tróc nh÷ng tßa nhµ vµ c¸c ®−êng phè
kh«ng ®−îc biÕt tr−íc thÇãcc gi¸ trÞ mÆc ®Þnh sau ®−îc khuyÕn c¸o:
hRoof = 3 m ×{sè sµn nhµ}+ ChiÒu cao m¸i
⎩⎨
⎧=
m 0
m 3
height -Roof
b = 20 …50 m
2
bw =
ϕ = 900
M« h×nh COST 231-WI ®−îc giíi h¹n cho:
f: 800 ... 2000 MHz
hBase: 4 ... 50 m
hMobile: 1 ... 3 m
víi hbase > hRoof
víi d ≥ 0,5 km vµ hbase ≤ hRoof
víi d < 0,5 km vµ hbase ≤ hRoof
víi hbase > hRoof
víi hbase ≤ hRoof
Nhµ m¸i ch¶y
Nhµ m¸i b»ng
(3.18)
(3.19)
Cho thµnh phè trung b×nh vµ vïng
ngo¹i « víi mËt ®é c©y trung b×nh
Cho trung t©m thµnh phè
(3.20)
ChiÒu cao m¸i
66
2
2s
Base
dd
h
λ= ∆
d: 0.02 ... 5 km
M« h×nh nµy còng ®· ®−îc chÊp nhËn bëi ITU-R vµ cã trong b¸o c¸o
567-4. Sù ®¸nh gi¸ tæn hao ®−êng truyÒn kh¸ phï hîp víi sè liÖu ®o l−êng víi
tr−êng hîp ®Ønh chiÒu cao cña ¨ng-ten tr¹m gèc cao h¬n ®Ønh m¸i nhµ. Sai sè
trung b×nh lµ trong ph¹m vi ±3 dB vµ ®é lÖch chuÈn th−êng lµ 4÷8 dB. Tuy
nhiªn, sai sè dù ®o¸n trë nªn lín khi hBase≈ hRoof so víi t×nh huèng hBase>> hRoof..
Ngoµi ra chÊt l−îng cña m« h×nh nµy lµ thÊp khi hBase<< hRoof, c¸c tham sè b,
w, ϕ kh«ng ®−îc xem xÐt mét c¸ch cã ý nghÜa vÒ mÆt vËt lý cho c¸c vi tÕ bµo.
Do ®ã sai sè trong dù ®o¸n cho c¸c vi tÕ bµo cã thÓ kh¸ lín. M« h×nh kh«ng
xem xÐt ®èi víi truyÒn sãng ®a ®−êng vµ ®é tin cËy cña viÖc ®¸nh gi¸ tæn hao
®−êng truyÒn còng gi¶m nÕu ®Þa thÕ kh«ng b»ng ph¼ng hay vïng phñ sãng
kh«ng ®ång nhÊt.
3.5.2 So víi c¸c m« h×nh kh¸c
Saunders vµ Bonar còng nh− Bertoni vµ Xia ®· c«ng bè c¸c lêi gi¶i d¹ng
t−êng kh¸c ®èi víi Lmsd ®Ó cã thÓ ¸p dông cho tÊt c¶ c¸c gi¸ trÞ chiÒu cao ¨ng-
ten tr¹m gèc.
Tuy nhiªn, nh÷ng kÕt qu¶ kh¸c nhau mét c¸ch ®¸ng kÓ tuú thuéc vµo vÞ
trÝ m« h×nh ®−îc øng dông. VÊn ®Ò nµy cã thÓ ®−îc gi¶i thÝch do sù hîp lÖ cña
c¸c ph−¬ng ph¸p kh¸c nhau. M« h×nh Walfichs-Bertoni gi¶ thiÕt chiÒu cao cña
¨ng-ten tr¹m gèc hBase>hRoof. M« h×nh COST-WI l¹i hîp lÖ víi chiÒu cao ¨ng-
ten BS thÊp h¬n 50 m vµ cho kÕt qu¶ khíp víi nh÷ng gi¸ trÞ ®o ®−îc víi l>ds
(h×nh 3.9), t¹i ®ã ds ®−îc gäi lµ kho¶ng c¸ch “tr−êng tho¶ thuËn” [6]:
trong ®ã, λ lµ b−íc sãng tÝnh theo m. Tr−êng hîp l<ds bao hµm c¶ vïng
bÞ cá che phñ, t¹i ®ã m« h×nh COST-WI cã chÊt l−îng kh«ng tèt. MÆt kh¸c,
m« h×nh-gê-ph¼ng (flat-edge-model) cña Saunder l¹i hîp lÖ víi mäi gãc l−ít
(3.21)
67
chõng nµo ®iÒu kiÖn r>>l cßn tho¶ m·n. H¬n thÕ n÷a, m« h×nh COST-W-I cã
chøa c¸c hiÖu chØnh tÝnh ®Õn h−íng phè gièng nh− víi gi¶i ph¸p do Maciel vµ
c¸c ®ång t¸c gi¶ ®· ®Ò xuÊt.
3.6 C¸c m« h×nh truyÒn lan cho c¸c tÕ bµo nhá vµ vi tÕ bµo
ViÖc thiÕt kÕ vµ thùc hiÖn c¸c hÖ thèng th«ng tin c¸ nh©n ®ßi hái dù
®o¸n vÒ truyÒn lan sãng liªn quan tíi tÝnh tû sè tÝn hiÖu trªn t¹p ©m vµ tû sè tÝn
hiÖu trªn nhiÔu trong mét hÖ thèng tÕ bµo. C¸c cÊu h×nh m¹ng tÕ bµo nhá - ®Æc
biÖt lµ c¸c lo¹i vi tÕ bµo (microcell) vµ siªu vi tÕ bµo (picocell) lµ mèi quan
t©m chñ yÕu ®èi víi c¸c m«i tr−êng ®« thÞ, trong ®ã vÊn ®Ò truyÒn dÉn ®a
®−êng lµ rÊt tiªu biÓu do vÊn ®Ò chiÒu cao ¨ng-ten tr¹m gèc vµ sù tån t¹i cña
nhiÒu vËt che ch¾n sãng còng nh− vËt ph¶n x¹ (c¸c t−êng, m¸i nhµ hay c¸c cét
®Ìn…). C¸c tiªu chuÈn sö dông réng r·i ®Ó x¸c ®Þnh mét vi tÕ bµo ®Òu liªn
quan tíi chiÒu cao ¨ng-ten tr¹m gèc. C¸c ¨ng-ten tr¹m gèc vi tÕ bµo th−êng
®−îc bè trÝ thÊp h¬n hoÆc gÇn ngang c¸c m¸i nhµ xung quanh, dÉn ®Õn b¸n
kÝnh tÕ bµo vµo qu·ng 250-500 m. Tuy nhiªn viÖc dù ®o¸n truyÒn sãng cÇn
ph¶i xÐt ®Õn cù ly lªn tíi qu·ng vµi km nh»m phôc vô viÖc tÝnh to¸n nhiÔu
gi÷a c¸c tÕ bµo. §èi víi c¸c picocell, ¨ng-ten tr¹m gèc th−êng ®−îc ®Æt bªn
trong c¸c cao èc nh»m phñ sãng bªn trong vµ ®«i chót bªn ngoµi toµ nhµ.
C¸c m« h×nh truyÒn sãng ®−îc COST 231 ph¸t triÓn ®Òu dùa trªn c¸c
gi¶i ph¸p lý thuyÕt vµ kinh nghiÖm. C¸c ph−¬ng ph¸p quang h×nh tia hoÆc víi
nh÷ng lêi gi¶i gi¶i tÝch ®¬n gi¶n ho¸ hay víi c¸c kü thuËt b¸m tia thuÇn tuý ®·
®−îc ®Ò xuÊt, tËn dông c¸c c¬ së d÷ liÖu ®Þa h×nh ®· thu thËp ®−îc.
3.6.1 Mét vµi m« h×nh hai chiÒu truyÒn sãng thÊp h¬n d−íi c¸c m¸i nhµ
3.6.1.1 M« h×nh UNI-LUND
Dù ®o¸n tæn hao ®−êng truyÒn vi tÕ bµo ®−îc thùc hiÖn bëi 2 m« h×nh
riªng biÖt ®èi víi c¸c ®−êng truyÒn LOS vµ NLOS. C¶ hai m« h×nh ®Òu dùa
trªn c¸c tÝnh chÊt truyÒn sãng trong kh«ng gian tù do, mäi tham sè ®Òu nhËn ®−îc
68
theo lèi kinh nghiÖm.
M« h×nh LOS m« t¶ ph¶n øng ®é dèc kÐp cña tæn hao ®−êng truyÒn,
trong ®ã ®o¹n ®Çu tiªn lµ mét hµm luü thõa (hÖ sè suy gi¶m 2≈n ) cña kho¶ng
c¸ch ph¸t-thu d. Tõ kho¶ng c¸ch øng víi ®iÓm g·y dB, luü thõa suy gi¶m t¨ng
lªn (hÖ sè suy gi¶m 4≈n ). C¸c chØ sè luü thõa suy gi¶m t−¬ng øng 1n vµ 2n
phô thuéc vµo m«i tr−êng ®« thÞ, v× thÕ chóng ph¶i cã ®−îc bëi c¸c phÐp ®o
tæn hao ®−êng truyÒn ®−îc thùc hiÖn theo khu vùc dù ®o¸n. §èi víi truyÒn lan
NLOS, m« h×nh dùa trªn sù quan s¸t mét kho¶ng c¸ch ng¾n ë gãc mµ t¹i ®ã
møc tÝn hiÖu vÉn cßn cã cïng c−êng ®é nh− ë truyÒn lan LOS. Däc theo con
phè sÏ cã sù t¨ng nhanh chãng tæn hao cho tíi cuèi cïng th× c−êng ®é tÝn hiÖu
gi¶m t−¬ng øng víi hÖ sè suy gi¶m 0.35.2 ÷≈n .
3.6.1.2 M« h×nh vi tÕ bµo Ericsson
M« h×nh nµy dùa trªn mét ph−¬ng ph¸p dù ®o¸n tæn hao ®−êng truyÒn
®Ö quy, thuËn nghÞch, ®¬n gi¶n vµ hiÖu qu¶ vÒ thêi gian tÝnh to¸n. Tæn hao
®−îc x¸c ®Þnh däc theo c¸c ®−êng truyÒn sãng theo c¸c phè kh¸c nhau, v× thÕ
ph−¬ng ph¸p nµy thÝch hîp ®èi víi c¸c kü thuËt b¸m vÕt tia (ray-tracing).
Ph−¬ng ph¸p nµy kh«ng bÞ h¹n chÕ bëi c¸c ng· t− ®−êng phè vu«ng gãc. Nã
cã thÓ xö lý gãc bÊt kú cña c¸c ®−êng phè giao nhau còng nh− c¸c ®−êng phè
cong chøa c¸c ®o¹n th¼ng. Gi¶i ph¸p m« h×nh nµy dùa trªn biÓu thøc ®· biÕt
®èi víi tæn hao ®−êng truyÒn gi÷a 2 ¨ng-ten ®¼ng h−íng, trong ®ã kho¶ng
c¸ch vËt lý ®−îc thay thÕ bëi mét kho¶ng c¸ch ¶o ®−îc x¸c ®Þnh bëi mét biÓu
thøc ®Ö quy nh− mét hµm cña sè l−îng c¸c ®iÓm nót vµ c¸c gãc h−íng phè
t−¬ng øng cña ®−êng truyÒn gi÷a m¸y ph¸t vµ m¸y thu. §é dèc kÐp phô thuéc
vµo kho¶ng c¸ch cña tæn hao ®−êng truyÒn còng ®−îc tÝnh ®Õn trong m« h×nh
®· ®Ò xuÊt. Ngoµi ra, sù phô thuéc kho¶ng c¸ch cña m« h×nh COST-WI ®−îc
¸p dông ®Ó xem xÐt truyÒn lan qua c¸c nãc nhµ trong tr−êng hîp NLOS.
3.6.1.3 M« h×nh t×m vÕt tia vi tÕ bµo cña Swiss Telecom PTT
C¸c m«i tr−êng vi tÕ bµo ®−îc m« t¶ bëi mét b¶n vÏ 2 chiÒu cña c¸c cao
69
èc ®ù¬c cho theo ch−¬ng tr×nh phÇn mÒm th«ng qua c¸c vÐc-t¬ x¸c ®Þnh
nh÷ng bøc t−êng toµ nhµ. D¹ng h×nh häc cña toµ nhµ 2 chiÒu bÊt kú ®Òu cã thÓ
xö lý ®−îc. Ngoµi ra, nÕu nh− cã thÓ ®−îc th× h»ng sè ®iÖn m«i vµ ®iÖn dÉn
cña mçi bøc t−êng toµ nhµ còng cã thÓ ®−îc xÐt ®Õn. Trong thao t¸c thùc tÕ,
c¸c ®Æc tÝnh ®iÖn th−êng lÊy gièng nhau ®èi víi tÊt c¶ c¸c toµ nhµ thuéc mét
khu vùc ®· cho. Ph¶n x¹ g−¬ng vµ nhiÔu x¹ lµ c¸c hiÖn t−îng truyÒn lan ®−îc
tÝnh ®Õn. Ph¶n x¹ ®Êt, t¸n x¹ vµ truyÒn lan trªn nãc nhµ cã thÓ thÊy tr−íc ®−îc
lµ rÊt hay gÆp t¹i c¸c vïng xa m¸y ph¸t sÏ ®−îc bá qua. PhÇn mÒm chØ tÝnh tÊt
c¶ nh÷ng tia ph¶n x¹ vµ nhiÔu x¹ cho tíi mét bËc ®· ®Þnh tr−íc nµo ®ã. §iÒu
nµy ®−îc thùc hiÖn theo mét sù thùc hiÖn hiÖu qu¶ lý thuyÕt ¶nh víi −u ®iÓm
vÒ gi¶ thiÕt c¸c tia kh«ng ®i c¾t qua c¸c toµ nhµ ®−îc. §Ó tÝnh ®Õn c¸c t¸c
®éng nhiÔu x¹, c¸c nguån ¶o ®−îc ®Æt t¹i tÊt c¶ c¸c gãc nhµ mµ c¸c ¶nh vµ c¸c
nguån ¶o kh¸c tr«ng thÊy ®−îc. TÊt c¶ c¸c ¶nh vµ c¸c nguån ®iÓm ¶o ®−îc t¹o
ra tíi mét bËc ®· tÝnh tõ nguån gèc ®Æt t¹i vÞ trÝ ¨ng-ten tr¹m gèc. Sau ®ã, h×nh
¶nh vµ c¸c nguån ¶o ®−îc sö dông theo tÊt c¶ nh÷ng sù kÕt hîp cña c¸c tia
ph¶n x¹ vµ nhiÔu x¹. Tæn hao ®−êng truyÒn nhËn ®−îc b»ng c¸ch xÕp chång
tÊt c¶ c¸c tia ë vÞ trÝ m¸y thu. Mét lùa chän kh¸c lµ ®¸p øng xung cña kªnh cã
thÓ ®¸nh gi¸ ®−îc th«ng qua viÖc xÐt c−êng ®é, pha vµ ®é trÔ cña tõng tia.
3.6.2 Mét vµi m« h×nh hai chiÒu cho truyÒn sãng qua c¸c nãc nhµ
M« h×nh COST-Walfisch-Ikegami ®· tr×nh bµy ë môc 3.5.1.2 cã thÓ sö
dông ®−îc cho dù ®o¸n truyÒn sãng qua c¸c nãc nhµ. Ngoµi ra, COTS 231 cßn
ph¸t triÓn thªm mét sè m« h×nh kh¸c.
3.6.2.1 M« h×nh Uni-Valencia
Gi¶i ph¸p c¬ b¶n lµ t¸ch c¸c ¶nh h−ëng truyÒn lan thµnh “truyÒn sãng
qua c¸c nãc nhµ” vµ “c¸c t¸c ®éng ®a ®−êng 3D t¹i l©n cËn m¸y di ®éng”. Mét
m« h×nh Walfisch-Bertoni söa ®æi ®Ó m« t¶ vÒ truyÒn lan bªn trªn nãc nhµ
®−îc ¸p dông. Giíi h¹n ®èi víi gãc tíi vµ gãc “nhiÔu x¹ tõ toµ nhµ cuèi cïng”
®· ®−îc lo¹i trõ. Gãc nhiÔu x¹ tõ toµ nhµ cuçi cïng cã ®−îc theo lèi kinh
70
nghiÖm, tuy nhiªn gi¸ trÞ cña nã lµ rÊt gÇn víi lêi gi¶i lý thuyÕt cho mét h×nh
nªm 900 (dùng ®øng). Gi¶i ph¸p kinh nghiÖm lµ do vÒ thùc tÕ c¸c b¶n ®å sè
hay c¸c d÷ liÖu vÐc-t¬ toµ nhµ (c¸c t−êng) kh«ng cung cÊp th«ng tin liªn quan
tíi h×nh d¹ng nãc nhµ, v× thÕ mét biÓu thøc lý thuyÕt kh«ng thÓ ¸p dông ®−îc.
C¸c c¬ chÕ truyÒn sãng bËc nhÊt vµ bËc hai ®−îc xem xÐt cho mét tuyÕn
Tx-Rx (Tx: Transmitter - m¸y ph¸t, Rx: Receiver - m¸y thu), gi¶ sö r»ng c¸c
tia tíi ë Rx ®−îc t¸n x¹ tõ c¸c phÇn tö (t−êng, vËt h×nh nªm...) n»m trªn ®−êng
LOS tíi Rx. C¸c phÇn tö g©y ra t¸n x¹ n»m l©n cËn Rx nµy ®−îc x¸c ®Þnh
b»ng c¸ch ¸p dông mét thuËt to¸n t×m vÕt tia ®¬n gi¶n. C¸c tr−êng tíi ë c¸c
phÇn tö ®ã ®−îc tÝnh bëi m« h×nh 2D ®· ®Ò cËp tr−íc ®©y. Ba tham sè ®−îc sö
dông ®Ó m« t¶ c¸c ®Æc tÝnh cña nh÷ng phÇn tö t¸n x¹ lµ: tû lÖ phÇn tr¨m bÒ
mÆt ph¼ng, kho¶ng c¸ch t−¬ng quan, ®é lÖch chuÈn cña ®é gå ghÒ; c¸c gi¸ trÞ
mÆc ®Þnh cña chóng lÇn l−ît lµ 60%, 3 m vµ 40 cm.
§èi víi nh÷ng øng dông ë c¸c m«i tr−êng vi tÕ bµo, thuËt to¸n t×m vÕt
tia ®èi víi m« h×nh 3D ®−îc söa ®æi ®Ó xem xÐt thªm chÝ Ýt lµ c¸c ®ãng gãp
bËc ba. Trong tr−êng hîp Tx thÊp h¬n møc trung b×nh cña c¸c nãc nhµ, mét
phÇn thø ba cña m« h×nh xuÊt hiÖn, ®−îc m« t¶ ®¬n gi¶n nh− mét tæn hao
nhiÔu x¹ bæ xung (ph−¬ng ph¸p 2D) vµ/hoÆc bëi viÖc ¸p dông m« h×nh ®a
®−êng 3D ë trªn ®èi víi vïng l©n cËn Tx. TÊt nhiªn, tæn hao nhiÔu x¹ tr¹m
gèc bæ xung vµ c¸c sè h¹ng ®a ®−êng phô thuéc vµo vÞ trÝ Rx.
3.6.2.2 M« h×nh truyÒn sãng qua c¸c nãc nhµ cña Swiss Telecom PPT
Mét phÇn mÒm dù ®o¸n tæn hao ®−êng truyÒn thiÕt kÕ cho c¸c khu vùc
®« thÞ ®ång b»ng hay ®åi nói ®· ®−îc Swiss Telecom PPT ph¸t triÓn. PhÇn
mÒm nµy (gäi lµ MCOR) thùc hiÖn nh÷ng tÝnh to¸n truyÒn sãng nhiÒu sèng
dao theo c¸c tia ph¸t x¹ tõ tr¹m gèc.
M« h×nh truyÒn sãng nµy dùa trªn xÊp xØ cña Deygout ®Ó tÝnh to¸n
nhiÔu x¹ nhiÒu sèng dao. Ph−¬ng ph¸p Deygout ®−îc söa ®æi theo nh÷ng kh¸i
niÖm do VODAFONE tr×nh bµy. Sù söa ®æi nµy lµm gi¶m nhÑ sù t¨ng tuyÕn
71
tÝnh cña tæn hao ®−êng truyÒn do nhiÔu x¹ nhiÒu lÇn trong ph−¬ng ph¸p
Deygout nguyªn gèc. ThuËt to¸n ®Ò xuÊt bëi VODAFONE gi¶m bít nh÷ng
¶nh h−ëng cña nhiÔu x¹ b»ng c¸ch gi¶m c¸c hÖ sè nhiÔu x¹ liªn tiÕp tÝnh theo
dB ®i 1/2, 1/4 vµ 1/8. Tõ ý t−ëng nµy, m« h×nh nµy gi¶m c¸c t¸c ®éng cña
nhiÔu x¹ mçi bªn cña c¸c sèng dao chÝnh ®¬n gi¶n lµ nhê gi¶m c¸c hÖ sè
nhiÔu x¹ tÝnh theo dB bëi (1/2)n, trong ®ã n lµ bËc cña c¸c gê chÝnh theo
ph−¬ng ph¸p Deygout. §èi víi nh÷ng kÕt qu¶ tr×nh bµy ë ®©y, møc tèi ®a
®−îc h¹n chÕ lµ 4 (n lín nhÊt lµ 3), v× thÕ cã tèi ®a 15 nhiÔu x¹ ®−îc tÝnh. HÖ
sè nhiÔu x¹ ®· chän ®−îc tÝnh theo c«ng thøc ®¬n gi¶n cña CCIR (b¸o c¸o
567-4 cña CCIR, nay lµ ITU-R). Mét sù söa ®æi kh¸c lµ sö dông mét m« h×nh
®é dèc kÐp cho tæn hao ®−êng truyÒn tham chiÕu. §èi víi c¸c kÕt qu¶ tr×nh
bµy ë ®©y, c¸c tham sè cña m« h×nh ®é dèc kÐp ®· ®−îc khíp tõ 10 ®iÓm hiÖu
chuÈn cho däc theo mét tuyÕn ®o cô thÓ. C¸c toµ nhµ ®· ®−îc biÓu diÔn b»ng
mét sèng dao ®¬n ®Æt ë gi÷a mçi toµ nhµ, ®−îc x¸c ®Þnh khi x©y dùng c¸c
profile däc theo c¸c h−íng chiÕu x¹.
3.6.3 M« h×nh ba chiÒu cho c¸c chiÒu cao tr¹m gèc bÊt kú - 3D-MICRO-URBAN
Mét lo¹t c¸c m« h×nh truyÒn sãng liªn quan tíi viÖc m« t¶ ba chiÒu c¸c
toµ nhµ ®· ®−îc ph¸t triÓn trong qu¸ tr×nh thùc hiÖn dù ¸n COST 231, thÝch
hîp cho viÖc dù ®o¸n truyÒn sãng còng nh− x¸c ®Þnh ®¸p øng xung kªnh v«
tuyÕn di ®éng trong m«i tr−êng vi tÕ bµo ®« thÞ. C¸c m« h×nh tiªu biÓu lµ M«
h×nh chiÕu tia (ray launching model) cña CNET (Central National de Electric
et Telecommunications, Ph¸p), M« h×nh vi tÕ bµo ASCOM-ETH, M« h×nh
VGL (cña Villa Grinoffone Lab), M« h×nh vi tÕ bµo 3-D cña §¹i häc Stuttgart,
M« h×nh 3D-MICRO-URBAN cña ®¹i häc Karlsruhe… Do khu«n khæ cña
luËn v¨n cã h¹n, ë ®©y chØ tr×nh bµy m« h×nh 3D-MICRO-URBAN do tÝnh ®éc
®¸o cña nã vµ kh¶ n¨ng øng dông tèt cho m« pháng.
M« h×nh 3D-MICRO-URBAN cña ®¹i häc Karlsruhe cho phÐp m«
pháng truyÒn sãng trong c¶ c¸c tr−êng hîp vi tÕ bµo lÉn tÕ bµo lín, trong ®ã
72
c¸c tr¹m gèc ë trªn còng nh− thÊp h¬n chiÒu cao c¸c toµ nhµ xung quanh ®Òu
cã thÓ xem xÐt ®−îc. M« h×nh nµy cã thÓ sö dông hoÆc c¸c d÷ liÖu (pixel) l−íi
« vu«ng hoÆc lµ d÷ liÖu kiÓu vÐc-t¬ chøa h×nh d¹ng vµ chiÒu cao toµ nhµ. §èi
víi d÷ liÖu l−íi, mét ®é ph©n gi¶i ngang hîp lý lµ kho¶ng 5-15 m, phô thuéc
vµo vi cÊu tróc ®« thÞ vµ xÊp xØ mong muèn c¸c h×nh d¹ng toµ nhµ. C¸c chiÒu
cao toµ nhµ ®−îc xÊp xØ th«ng qua sè c¸c tÇng vµ chiÒu cao tÇng t−¬ng øng.
Tõ v« sè ®−êng truyÒn tõ m¸y ph¸t tíi m¸y thu, c¸c ®−êng cã ¶nh
h−ëng tréi nhÊt ®−îc chän ®Ó cã ®−îc tæn hao ®−êng truyÒn tæng céng. C¸c
®−êng nhiÔu x¹ nãc nhµ ®−îc tÝnh ®Õn theo gi¶i ph¸p mÆt ph¼ng th¼ng ®øng,
trong khi ®ã c¸c ®−êng nhiÔu x¹ toµ nhµ xung quanh ®−îc m« h×nh ho¸ trong
gi¶i ph¸p mÆt ph¼ng n»m ngang nh− ®−îc vÏ trªn h×nh 3.11. TruyÒn lan ë c¶
mÆt ph¼ng ®øng vµ mÆt ph¼ng ngang ®−îc xem xÐt theo c¸ch nh×n hai chiÒu.
Tuy nhiªn, sù x¸c ®Þnh c¸c gãc toµ nhµ trong mÆt ph¼ng truyÒn ngang kh«ng
nhÊt thiÕt thùc hiÖn trong cïng mét mÆt ph¼ng n»m ngang.
H×nh 3.11 T×m vÕt tia trong c¸c mÆt ph¼ng Tx-Rx ngang vµ ®øng
C¸c qu¸ tr×nh nhiÔu x¹ qua nhiÒu vËt h×nh nªm ®−îc ®¸nh gi¸ b»ng c¸ch
tÝnh to¸n lÇn l−ît nhiÔu x¹ vËt h×nh nªm ®¬n dùa vµo lý thuyÕt nhiÔu x¹ ®ång
d¹ng UTD. C¸c ®−êng truyÒn lan 3D thªm vµo th«ng qua t¸n x¹ mÆt ®Êt vµ t¹i
c¸c bøc t−êng toµ nhµ ®−îc xem xÐt riªng rÏ. Mét ph−¬ng ph¸p Kirchhoff söa
Chó gi¶i:
3D- ray representing bistatic
scattering: M« t¶ tia ba chiÒu
t¸n x¹ song tÜnh
Transverse propagation plane:
MÆt ph¼ng truyÒn lan ngang
Vertical propagation plane:
MÆt ph¼ng truyÒn lan ®øng
73
®æi víi xÊp xØ v« h−íng ®−îc ¸p dông cho c¸c tÝnh to¸n t¸n x¹ bÒ mÆt. GÇn
®©y, m« h×nh nµy ®· ®−îc më réng cho c¸c vÞ trÝ m¸y thu bªn trong c¸c toµ
nhµ ®Ó cho phÐp dù ®o¸n phñ sãng trong nhµ víi c¸c tr¹m gèc ngoµi trêi.
3.6.4 ChÊt l−îng cña c¸c m« h×nh
Mét chiÕn dÞch ®o tæn hao ®−êng truyÒn víi nhiÒu ®é cao ¨ng-ten tr¹m
gèc ë nhiÒu vÞ trÝ kh¸c nhau t¹i khu trung t©m Munich (§øc) ®· ®−îc c«ng ty
®iÖn tho¹i di ®éng GSM Mannesmann Mobilfunk (MM GmbH) ®øng ra thùc
hiÖn. NhiÒu kÕt qu¶ tÝnh to¸n theo nhiÒu m« h×nh, víi c¸c d÷ liÖu ®Þnh d¹ng
vÐc-t¬ vÒ c¸c toµ nhµ trªn mét khu vùc réng kho¶ng 2.4×3.4 km2 cung cÊp bëi
MM GmbH, ®· ®−îc so s¸nh víi c¸c kÕt qu¶ ®o thùc tÕ. C¸c ®o l−êng ®· ®−îc
tiÕn hµnh theo ba tuyÕn METRO 200, 201 vµ 202 cña thµnh phè Munich. Do
khu vùc ®o kiÓm tra cã ®Þa h×nh kh¸ b»ng ph¼ng nªn chØ c¸c b¶n vÏ mÆt b»ng
c¸c toµ nhµ ®−îc sö dông cho c¸c m« h×nh dù ®o¸n víi sè liÖu chiÒu cao c¸c
toµ nhµ ®−îc cho trong c¬ së d÷ liÖu. Mét lo¹t tæ chøc ®· tham gia vµo nghiªn
cøu nµy nh»m ®¸nh gi¸ chÊt l−îng cña c¸c m« h×nh dù ®o¸n truyÒn sãng ®·
®−îc ®Ò xuÊt trong khu«n khæ dù ¸n COST 231. Cã thÓ kÓ ra ë ®©y mét sè tæ
chøc chÝnh: CNET (Ph¸p), CSELT (ý), Ericsson (Thuþ ®iÓn), Swiss PTT (Thuþ
sü), §¹i häc Karlsruhe (§øc)… Do thùc tÕ thiÕt bÞ lóc ®ã cña hÖ thèng GSM-
900 cña MM GmbH, c¸c phÐp ®o míi chØ ®−îc tiÕn hµnh ë tÇn sè 947 MHz.
ChiÒu cao cña ¨ng-ten tr¹m gèc trong phÐp ®o ®Ó so s¸nh víi c¸c kÕt qu¶ cña
c¸c m« h×nh dù ®o¸n truyÒn sãng kh¸c nhau (do c¸c tæ chøc tham gia ®¸nh gi¸
chÊt l−îng c¸c m« h×nh thùc hiÖn) lµ 13 m cßn chiÒu cao ¨ng-ten thu lµ 1.5 m.
Víi môc ®Ých hiÖu chuÈn, mäi thµnh viªn tham gia ®¸nh gi¸ chØ nhËn ®−îc sè
liÖu tæn hao ®−êng truyÒn ®o ®−îc t¹i 11 vÞ trÝ Rx chän trªn tuyÕn METRO
200 mµ kh«ng mét th«ng tin nµo kh¸c ngoµi th«ng tin d¹ng vÐc-t¬ vÒ c¸c toµ
nhµ ®−îc cÊp, dÉn ®Õn hÇu nh− mét “phÐp kiÓm tra mï” ®èi víi c¸c m« h×nh
dù b¸o truyÒn sãng cña dù ¸n COST 231.
74
C¸c kÕt qu¶ ®−îc tr×nh bµy ë h×nh 3.12-3.14, trong ®ã thÓ hiÖn nh÷ng
dù ®o¸n theo c¸c m« h×nh vµ tæn hao ®−êng truyÒn ®o ®−îc theo c¸c vÞ trÝ Rx
cña 3 tuyÕn (tæng chiÒu dµi kho¶ng 25 km). §Ó thÊy ®−îc dÔ dµng chÊt l−îng
cña c¸c kÕt qu¶ dù ®o¸n, c¸c ®−êng cong cña c¸c m« h×nh CNET, TLM,
MCOR, Griffone vµ Uni-Karlsruhe ®· ®−îc vÏ tr¬n ®Ó bá ®i nh÷ng th¨ng gi¸ng
m¹nh vµ do ®ã t¹o ra c¸c ®−êng cong ®¬n cã thÓ ph©n biÖt tèt h¬n. V× chiÒu cao
¨ng-ten ph¸t ht lµ 13 m cao h¬n mÆt ®Êt, nã thÊp h¬n hÇu hÕt nãc c¸c toµ nhµ
bªn trong vïng thö nghiÖm, hÇu nh− tÊt c¶ c¸c vÞ trÝ Rx lµ ë t×nh tr¹ng NLOS,
trõ mét sè c¸c ®Ønh ®å thÞ râ rµng cã liªn quan ®Õn truyÒn lan LOS.
Däc theo c¸c tuyÕn METRO200 (h×nh 3.12) vµ METRO202 (h×nh
3.14), chÊt l−îng cña m« h×nh MCOR cña Swiss PTT vµ m« h×nh t×m vÕt tia
Uni-Karlsruhe (c¶ hai ®Òu tÝnh ®Õn truyÒn lan trªn nãc nhµ) vµ m« h×nh CNET
vµ Ericsson (c¶ hai ®Òu xÐt viÖc truyÒn lan xung quanh vµ trªn toµ nhµ theo
h−íng kÝnh) ®Òu kh¸ tèt, víi ®é lÖch chuÈn cña sai sè dù ®o¸n trong kho¶ng
5.6 - 8.6 dB (xem b¶ng 3.1), mÆc dï c¸c ®−êng truyÒn sãng kh¸c nhau c¸c m«
h×nh nµy ®−îc tÝnh ®Õn. C¸c kÕt qu¶ nµy chØ ra r»ng c¸c ®ãng gãp tr−êng cña
c¶ truyÒn lan trªn nãc lÉn xung quanh toµ nhµ, trong mét sè tr−êng hîp, lµ
cïng bËc víi c−êng ®é ë m¸y thu.
M« h×nh kiÓu Walfisch – Bertoni cña ®¹i häc Valencia lµ mét sù më
réng cña m« h×nh COST-Walfisch-Ikegami, do ®ã xÐt ®Õn truyÒn sãng qua
c¸c nãc nhµ. Do ®ã, c¶ hai kÕt qu¶ cho thÊy c¸c ph¶n øng t−¬ng tù nhau ngo¹i
trõ cã chªnh lÖch 10 dB vµ tÊt nhiªn lµ m« h×nh Uni-Valencia cã chÊt l−îng
tèt h¬n nhiÒu t¹i c¸c t×nh thÕ cã LOS. §èi víi m« h×nh COST-WI, c¸c tham sè
m« t¶ cÊu tróc c«ng tr×nh x©y dùng ®−îc ®¸nh gi¸ lÇn l−ît lµ hRoof = 20 m, w =
13 m vµ b = 26 m. V× ®ã lµ mét m« h×nh kinh nghiÖm, c¸c tham sè m« h×nh
cÇn ®−îc ®iÒu chØnh ®óng ®¾n ®Ó gi¶m sai sè trung b×nh lµ 10-17 dB. Tuy
nhiªn, ®é lÖch chuÈn cña sai sè dù ®o¸n n»m trong kho¶ng 6-8 dB, kh¸ tèt ®èi
víi ph−¬ng ph¸p dù ®o¸n nhanh vµ ®¬n gi¶n nµy. ChiÒu h−íng chung lµ cã
75
mét sù phï hîp kh¸ tèt gi÷a c¸c kÕt qu¶ ®èi víi m« h×nh b¸m vÕt tia cña PTT.
Tuy nhiªn, ®èi víi nhiÒu vÞ trÝ Rx kh«ng x¸c ®Þnh ®−îc ®−êng tia, nh− cã thÓ
thÊy ®−îc trªn h×nh 3.12, do m« h×nh bÞ h¹n chÕ chØ xö lý ®−îc tèi ®a 4 lÇn
ph¶n x¹ hay 3 ph¶n x¹ vµ 1 nhiÔu x¹ trªn mét tia. ViÖc ¸p dông ma trËn ®−êng
th¼ng truyÒn ®èi víi viÖc m« h×nh ho¸ truyÒn sãng dÉn ®Õn c¸c sai sè lín h¬n
so víi c¸c m« h×nh kh¸c. Do ®©y lµ mét ph−¬ng ph¸p rÊt míi (sö dông ma trËn
®−êng th¼ng truyÒn) nªn cho ®Õn lóc kÕt thóc dù ¸n COST 231 c¸c nguyªn
nh©n cña vÊn ®Ò nµy vÉn cßn ch−a ®−îc ph©n tÝch mét c¸ch chi tiÕt. ViÖc ¸p
dông c¸c m« h×nh 3 chiÒu nh− VGL vµ Uni-Karlsruhe th× ®Æc biÖt tèt h¬n c¸c
m« h×nh kh¸c ®èi víi hoµn c¶nh ®o vµ ®Þa h×nh nh− ®· m« t¶ do ®ã ®óng lµ
hoµn c¶nh mµ c¸c m« h×nh nµy ®· theo ®ã mµ ph¸t triÓn (cho bÊt kú ®é cao
¨ng-ten nh− thÕ nµo so víi m¸i c¸c nhµ xung quanh, thÕ mµ ë ®©y chiÒu cao
¨ng-ten l¹i thÊp h¬n h¼n so víi chiÒu cao trung b×nh c¸c cao èc trong vïng thö
nghiÖm). §ã cã lÏ còng lµ lý do lµm cho m« h×nh cña CSELT (ý) kÐm thÝch
hîp v× nã dùa trªn gi¶i ph¸p ®a nhiÔu x¹ qua c¸c nãc nhµ cña Deygout. M«
h×nh cña CSELT ®· ®−îc chøng minh lµ chÝnh x¸c h¬n trong ®iÒu kiÖn ¨ng-ten
tr¹m gèc ®−îc ®Æt cao h¬n c¸c m¸i nhµ xung quanh.
ChÊt l−îng cña c¸c m« h×nh thö nghiÖm ®−îc tæng kÕt ë b¶ng 3.1, trong
®ã cho c¸c sai sè dù ®o¸n trung b×nh vµ c¸c ®é lÖch chuÈn t−¬ng øng. Chó ý
r»ng kh«ng m« h×nh nµo xÐt ®Õn ¶nh h−ëng cña c©y cèi. Mét kÕt qu¶ m«
pháng thó vÞ lµ truyÒn lan qua nãc nhµ vµ truyÒn lan quanh toµ nhµ lµ ngang
nhau xÐt vÒ bËc cña ®é lín. Nh÷ng kh¸c biÖt gi÷a phÐp ®o vµ m« pháng cã thÓ
lµ do c¬ së d÷ liÖu vÒ c¸c cao kh«ng hoµn toµn ®óng vµ tÊt nhiªn lµ do viÖc bÊt
chÊp c¸c chi tiÕt h¬n n÷a cña m«i tr−êng thùc tÕ nh− c¸c xe cé, c¸c cét ®Ìn,
lo¹i nãc nhµ, c¸c ban c«ng... Tuy nhiªn, c¸c kÕt qu¶ ®¹t ®−îc lµ rÊt høa hÑn
®èi víi c¶ c¸c m« h×nh truyÒn sãng dùa trªn kinh nghiÖm còng nh− c¸c m«
h×nh hoµn toµn tiÒn ®Þnh.
76
Measurement: §−êng kÕt qu¶ ®o (®−êng mê)
Path loss(dB): Tæn hao ®−êng truyÒn (dB)
Measurement location number: Sè l−îng vÞ trÝ ®o
COST_WI 20/13/26; U_Valencia; PTT(MCOR); Griffone/Bologna;
Uni Karlsruhe; Ericsson; CNET; PTT(RT); PTT(TLM); CSELT
H×nh 3.12 Sù so s¸nh gi÷a tæn hao ®−êng truyÒn dù ®o¸n
vµ ®o ®−îc theo tuyÕn METRO200; ht = 13 m.
77
Measurement: §−êng kÕt qu¶ ®o (®−êng mê)
Path loss(dB): Tæn hao ®−êng truyÒn (dB)
Measurement location number: Sè l−îng vÞ trÝ ®o
COST_WI 20/13/26; U_Valencia; PTT(MCOR); Griffone;
Uni-Karlsruhe; Ericsson; CNET; PTT(RT); PTT(TLM); CSELT
H×nh 3.13 Sù so s¸nh gi÷a tæn hao ®−êng truyÒn dù ®o¸n
vµ ®o ®−îc theo tuyÕn METRO201; ht = 13 m.
78
Measurement: §é ®o
Path loss(dB): Tæn hao ®−êng truyÒn (dB)
Measurement location number: Sè l−îng vÞ trÝ ®o
COST_WI 20/13/26; U_Valencia; PTT(MCOR); Griffone/Bologna;
Uni Karlsruhe; Ericsson; CNET; PTT(RT); PTT(TLM); CSELT
H×nh 3.14 Sù so s¸nh gi÷a tæn hao ®−êng truyÒn dù ®o¸n
vµ ®o ®−îc theo tuyÕn METRO202; ht = 13 m.
79
M« h×nh
dù ®o¸n
METRO200
(970 ®iÓm)
METRO201
(355 ®iÓm)
METRO202
(1031 ®iÓm)
Trung
b×nh
§é lÖch
chuÈn
(dB)
Gi¸ trÞ
trung b×nh
(dB)
§é lÖch
chuÈn
(dB)
Gi¸ trÞ
trung b×nh
(dB)
§é lÖch
chuÈn
(dB)
Gi¸ trÞ
trung b×nh
(dB)
§é lÖch
chuÈn
(dB)
Ericsson 6.7 0.3 7.1 2.3 7.5 1.4 7.1
CNET 6.9 -2.1 9.5 -3.6 5.6 -0.2 7.3
PTT(RT) 14.61) -6.11) 15.52) -6.72) 12.33) -1.13) 14.1
PTT(TLM) 13.8 0.8 21.7 6.7 12.9 6.5 16.1
COST-WI4) 7.7 10.8 5.9 15.4 7.3 16.3 7.0
Uni-Valencia5) 8.7 0.2 7.0 -6.6 10.3 -7.4 8.7
CSELT 10.4 21.8 12.3 16.1 13.3 20.6 12.0
PTT(MCOR) 7.0 -3.3 6.2 -0.1 7.6 -1.1 6.9
VGL 6.3 -1.7 10.9 -6.3 6.8 -5.5 8.0
Uni-Karlsruhe 8.56) -4.36) 9.1 2.4 8.66) -1.06) 8.7
1) C¸c tÝnh to¸n chØ t¹i 425 ®iÓm; 2) C¸c tÝnh to¸n chØ t¹i 264 ®iÓm; 3) C¸c tÝnh to¸n
chØ t¹i 774 ®iÓm; 4) c¸c tham sè ®Þa h×nh ®−îc gi¶ sö: chiÒu cao toµ nhµ: 20 m; ®é
réng ®−êng phè: 13 m, ph©n c¸ch c¸c toµ nhµ: 26 m; 5) kh«ng xÐt c¸c t¸c ®éng 3D;
6) chØ xÐt mÆt ph¼ng truyÒn ®øng – 2D
B¶ng 3.1 ChÊt l−îng cña c¸c m« h×nh truyÒn sãng t¹i 947 MHz;
®é lÖch chuÈn vµ gi¸ trÞ trung b×nh (kÕt qu¶ dù ®o¸n - ®o l−êng)
3.7 C¸c m« h×nh truyÒn sãng trong nhµ
Dù ®o¸n c¸c ®Æc tr−ng truyÒn sãng gi÷a hai ¨ng-ten bªn trong toµ nhµ lµ
®Æc biÖt quan träng ®èi víi viÖc thiÕt kÕ c¸c hÖ thèng ®iÖn tho¹i kh«ng d©y vµ
c¸c WLAN (Wireless Local Area Network - m¹ng néi bé v« tuyÕn). ViÖc thiÕt
kÕ c¸c hÖ thèng tÕ bµo víi c¸c tr¹m thu-ph¸t gèc trong nhµ còng bao hµm viÖc
sö dông c¸c m« h×nh truyÒn sãng trong nhµ.
Kªnh truyÒn sãng trong nhµ kh¸c biÖt ®¸ng kÓ so víi kªnh truyÒn sãng
ngoµi trêi. Kho¶ng c¸ch gi÷a m¸y ph¸t vµ m¸y thu bÞ rót ng¾n h¬n do suy hao
lín g©y bëi c¸c bøc t−êng vµ ®å ®¹c bªn trong toµ nhµ vµ còng cßn do c«ng
suÊt cña m¸y ph¸t thÊp h¬n. Kho¶ng c¸ch ng¾n dÉn tíi thêi gian trÔ c¸c “tiÕng
väng” (ph¶n x¹) ng¾n h¬n vµ hÖ qu¶ lµ l−îng tr¶i trÔ còng thÊp h¬n. Møc ®é
th¨ng gi¸ng tøc thêi cña kªnh còng thÊp h¬n so víi tr−êng hîp m¸y di ®éng
®Æt trªn « t« nh− m«i tr−êng ngoµi trêi.
80
2
1
1
i
i
k bI k
FS C W i W i f f
i
L L L k L k L
⎡ ⎤+ −⎢ ⎥+⎣ ⎦
=
= + + +∑
VÊn ®Ò dù ®o¸n truyÒn sãng trong nhµ ®· ®−îc ®Ó cËp ®Õn tõ l©u vµ ®·
®−îc tãm t¾t mét c¸ch hÕt søc hÖ thèng lÇn ®Çu bëi Hashemi trong bµi b¸o
“Prolog to the Indoor Radio Propagation Channel”, Proceedings of the IEEE,
th¸ng b¶y n¨m 1993. C¸c ®o l−êng thö nghiÖm còng nh− c¸c m« h×nh dù b¸o
truyÒn sãng cho ®Õn lóc ®ã nãi chung cßn th« s¬ vµ chñ yÕu ®−îc thùc hiÖn ë
d¶i tÇn sè d−íi 1 GHz. Nh»m phôc vô viÖc ph¸t triÓn c¸c hÖ thèng v« tuyÕn di
®éng thÕ hÖ sau (3G, 4G vµ h¬n n÷a), nhiÒu m« h×nh truyÒn sãng trong nhµ ®·
®−îc c¸c bªn tham gia dù ¸n COST ph¸t triÓn víi d¶i sãng 2 GHz. Do khu«n
khæ luËn v¨n cã h¹n, ë ®©y chØ tr×nh bµy hai m« h×nh kinh nghiÖm, mét víi
tr−êng hîp b¨ng hÑp vµ mét víi tr−êng hîp b¨ng réng.
3.7.1 M« h×nh kinh nghiÖm b¨ng hÑp ®a t−êng ng¨n (Multi-Wall Model)
M« h×nh ®a t−êng ng¨n (MWM) cho tæn hao ®−êng truyÒn nh− tæn hao
truyÒn trong kh«ng gian tù do ®−îc céng thªm víi c¸c tæn hao nh− xuyªn thÊu
c¸c bøc t−êng, c¸c sµn ch¾n gi÷a ®−êng truyÒn trùc tiÕp tõ m¸y ph¸t ®Õn m¸y
thu. Tæng tæn hao xuyªn thÊu sµn ®· ®−îc thÊy lµ mét hµm phi tuyÕn theo sè
sµn. TÝnh chÊt nµy ®−îc tÝnh ®Õn khi ®−a ra mét hÖ sè thùc nghiÖm b [11]. M«
h×nh MWM cã thÓ biÓu diÔn ®−îc theo:
trong ®ã:
LFS: tæn hao truyÒn sãng trong kh«ng gian tù do gi÷a m¸y ph¸t vµ m¸y thu
LC: tæn hao h»ng sè
kWi: sè c¸c bøc t−êng bÞ xuyªn thÊu cña lo¹i i
kf: sè c¸c sµn bÞ xuyªn thÊu
Lwi: tæn hao cña t−êng lo¹i i
Lf: tæn hao gi÷a hai sµn liÒn kÒ
b: tham sè thùc nghiÖm
I: sè c¸c lo¹i t−êng.
(3.22)
81
Tæn hao kh«ng ®æi trong (3.22) lµ sè h¹ng hiÖu chØnh sinh ra khi c¸c
tæn hao t−êng ®−îc x¸c ®Þnh tõ c¸c kÕt qu¶ ®o b»ng c¸ch sö dông nhiÒu lÇn
ph−¬ng ph¸p håi quy tuyÕn tÝnh. Th«ng th−êng nã gÇn b»ng 0. Sè h¹ng thø 3
trong (3.22) miªu t¶ tæng tæn hao xuyªn thÊu t−êng nh− mét tæng c¸c tæn hao
cña c¸c bøc t−êng gi÷a m¸y ph¸t vµ m¸y thu. Do nh÷ng lý do tõ thùc tÕ nªn sè
c¸c lo¹i t−êng kh¸c nhau ph¶i bÐ. NÕu kh«ng th× sù kh¸c nhau gi÷a c¸c lo¹i
t−êng l¹i nhá vµ ý nghÜa cña chóng trong m« h×nh trë nªn kh«ng râ rÖt.
M« h×nh ®a t−êng (multi-wall model) M«i tr−êng
LW1 [dB] LW2 [dB] Lf [dB] b
1 tÇng
2 tÇng
nhiÒu tÇng
3.4 1)
6.9 1)
18.3 2)
0.46 3)
Më 3.4 1) 6.9 1) 18.3 2) 0.46 3)
Lín 3.4 1) 6.9 1) 18.3 2) 0.46 3)
Hµnh lang 3.4 1) 6.9 1) 18.3 2) 0.46 3)
C¸c tæ chøc cung cÊp kÕt qu¶ ®o:
1), 2) Alcatel, CNET, VTT Information Technology (PhÇn lan); 3) Ericsson, VTT
B¶ng 3.2 C¸c kÕt qu¶ ®èi víi c¸c hÖ sè m« h×nh cho c¸c m« h×nh tæn hao
truyÒn sãng t¹i 1800 MHz. Nh÷ng diÔn ®¹t “mét tÇng”, “hai tÇng”, vµ “nhiÒu
tÇng” cã nghÜa lµ m¸y ph¸t vµ m¸y thu ®· n»m trong cïng tÇng, trong hai tÇng
liÒn kÒ hay c¸ch nhau nhiÒu h¬n hai tÇng.
Mét chó ý quan träng lµ c¸c hÖ sè tæn hao trong (3.22) kh«ng ph¶i lµ
tæn hao t−êng vËt lý mµ lµ c¸c hÖ sè m« h×nh ®−îc tèi −u ho¸ theo c¸c d÷ liÖu
tæn hao ®−êng truyÒn ®o ®−îc. V× vËy, c¸c hÖ sè tæn hao bao gåm t¸c ®éng
cña ®å ®¹c còng nh− t¸c ®éng cña c¸c ®−êng truyÒn tÝn hiÖu dÉn theo c¸c
hµnh lang. C¸c hÖ sè m« h×nh ®· ®−îc tèi −u ho¸ ®èi víi t×nh huèng ®o víi c¸c
t−êng vµ sµn ken dµy (“dense”). Tuy nhiªn, nã còng cã thÓ ®−îc sö dông trong
c¸c m«i tr−êng kh¸c cã sè l−îng t−êng nhá vµ m« h×nh ®a t−êng cã c¸c kÕt
qu¶ gÇn víi c¸c gi¸ trÞ truyÒn sãng trong kh«ng gian tù do.
82
3.7.2 M« h×nh kinh nghiÖm b¨ng réng
Cã thÓ ®o¸n ®−îc lµ ®èi víi c¸c hÖ thèng b¨ng réng, viÖc dù ®o¸n tæn
hao truyÒn sãng còng kh«ng kh¸c mÊy so víi c¸c hÖ thèng b¨ng hÑp. §èi víi
c¸c hÖ thèng b¨ng réng, c¸c tham sè ®Æc tr−ng truyÒn sãng quan träng lµ
profile trÔ c«ng suÊt hoÆc l−îng tr¶i trÔ. §iÒu nµy lµ do víi c¸c hÖ thèng víi
tèc ®é d÷ liÖu lín (b¨ng réng), tr¶i trÔ qu¸ møc cã thÓ dÉn ®Õn hiÖn t−îng
xuyªn nhiÔu gi÷a c¸c dÊu ISI (InterSymbol Interference).
M« h×nh kinh nghiÖm b¨ng réng ®−îc xem nh− mét c«ng cô ®Ó ®¸nh
gi¸ tr¶i trÔ vµ profile trÔ c«ng suÊt PDP (Power Delay Profile). Mét trong hai
yÕu tè nµy cïng víi c¸c ®Æc tr−ng Doppler cña kªnh th−êng cÇn ®Õn nh− c¸c
d÷ liÖu lèi vµo cho m« pháng hÖ thèng. C¸c kÕt qu¶ tÝnh trung b×nh trªn mçi
kiÓu m«i tr−êng víi c¸c ®o l−êng b¨ng réng ®−îc cho trong b¶ng 3.3. Nh− cã
thÓ thÊy tr−íc, tr¶i trÔ cã gi¸ trÞ nhá nhÊt trong m«i tr−êng ken dµy (“dense”)
c¸c ch−íng ng¹i cã c¸c gi¸ trÞ lín h¬n trong c¸c m«i tr−êng tho¸ng (“open”)
vµ réng r·i (“large”). Sù phô thuéc cña tr¶i trÔ vµo c¸c kÝch th−íc m«i tr−êng
cã thÓ ®−îc tËn dông trong viÖc dù ®o¸n phñ sãng.
Chó gi¶i: nomalized receive power: C«ng suÊt thu chuÈn ho¸; excess delay: trÔ qu¸ møc
H×nh 3.15 C¸c profile trÔ c«ng suÊt trung b×nh toµn bé trong 3 tr−êng hîp
(kÕt qu¶ ®o l−êng cña §¹i häc Lund, Thôy §iÓn)
83
MÆc dÇu c¸c gi¸ trÞ tøc thêi vµ c¸c gi¸ trÞ trung b×nh côc bé cña PDP cã
thÓ bao gåm nhiÒu chi tiÕt phô thuéc m«i tr−êng, PDP trung b×nh toµn bé cã
d¹ng hoµn toµn th«ng th−êng. Nh− thÊy ®−îc trong b¶ng 3.3, PDP trong m«i
tr−êng ken dµy ®· thÊy ®−îc lµ tu©n theo luËt hµm luü thõa (sù suy gi¶m tu©n
theo luËt logarithm trªn thang chia dB) hay hµm mò (sù suy gi¶m theo ®−êng
th¼ng trªn thang chia dB). Trong m«i tr−êng më, PDP tu©n theo hµm luü thõa
nhÊt bëi t¸c ®éng m¹nh cña ®−êng truyÒn trùc tiÕp. C¸c profile trÔ c«ng suÊt
trung b×nh tiªu biÓu trong c¸c ®iÒu kiÖn cã tia nh×n th¼ng LOS, kh«ng cã tia
nh×n th¼ng NLOS vµ tia nh×n th¼ng h¬i bÞ trë ng¹i OLOS (Obstructed-Line-
Of-Sight) ®−îc thÓ hiÖn trªn h×nh vÏ 3.15.
M«i tr−êng Tr¶i trÔ rms
trung b×nh [ns]
Kh¶ n¨ng thay ®æi
cña tr¶i trÔ rms [ns]
D¹ng profile tiªu biÓu
“Dense”
Lund
VTV
TUW
Trung b×nh
22.5
15.3
20.0
19.3
5-401)
3.42)
8-313)
Hµm luü thõa/hµm mò
Hµm mò
Kh«ng ®o
“Open”
Lund
VTT
ETH
Trung b×nh
35.0
17.7
30.5
27.7
5-951)
3.12)
4.12)
Hµm luü thõa
Hµm luü thõa
Hµm mò
“Large”
VTT
ETH
Trung b×nh
55.4
79.4
67.4
27.22)
4.32)
Hµm mò
Hµm mò
1) Tr¶i trÔ tøc thêi ®Ønh-®Ønh, 2) §é lÖch chuÈn cña c¸c trÞ trung b×nh côc bé tr¶i trÔ,
3) TrÞ trung b×nh côc bé tr¶i trÔ ®Ønh-®Ønh.
C¸c tæ chøc cung cÊp sè liÖu:
VTT: VTT Information Technology (PhÇn Lan), Lund: §¹i häc Lund (Thôy §iÓn), TUW:
Technical University of Wien (§H kü thuËt Viªn, ¸o), ETH: ETHZ Thôy Sü.
B¶ng 3.3 Tr¶i trÔ vµ d¹ng PDP trong c¸c m«i tr−êng kh¸c nhau
3.8 KÕt luËn
Trong ch−¬ng 3, chóng ta ®· xem xÐt vµ nghiªn cøu vÒ c¸c th«ng tin ®Þa
84
h×nh, øng dông c¸c d÷ liÖu nµy cho m« h×nh ho¸ ®−êng truyÒn sãng. Th«ng
qua viÖc nghiªn cøu c¸c c¬ chÕ truyÒn sãng, sù xuyªn thÊu cña bÒ mÆt sãng,
tõ ®ã tr×nh bµy mét sè m« h×nh truyÒn sãng ®−îc ph¸t triÓn trong dù ¸n COST
231 ¸p dông cho thÕ hÖ di ®éng 3G nh−: M« h×nh thùc nghiÖm vµ b¸n tiÒn
®Þnh cho c¸c vïng néi ®« COST 231- Walfish-Ikegami, COST 231-Hata; m«
h×nh truyÒn sãng ngoµi trêi; m« h×nh truyÒn sãng trong nhµ. Trong ch−¬ng
nµy ®· tr×nh bµy vÒ chÊt l−îng cña c¸c m« h×nh còng giíi h¹n cña chóng.
Nh÷ng vÊn ®Ò cßn l¹i ch−a ®−îc nghiªn cøu chi tiÕt nh− c¸c m« h×nh truyÒn
sãng cho c¸c m«i tr−êng nh− ®−êng hÇm, hµnh lang, ®−êng ray xe löa, tÇu tèc
hµnh vµ mét sè c¸c m«i tr−êng ®Æc biÖt kh¸c.
85
KÕt luËn
Sau mét thêi gian lµm viÖc, víi sù nç lùc cña b¶n th©n vµ ®−îc sù h−íng
dÉn cña c¸c thÇy, t«i ®· hoµn thµnh b¶n luËn v¨n cña m×nh. Néi dung chñ yÕu
cña luËn v¨n nghiªn cøu c¸c m« h×nh truyÒn sãng trong dù ¸n COST 321.
LuËn v¨n ®· tr×nh bµy ®−îc kh¸i qu¸t vÒ lÞch sö ph¸t triÓn cña th«ng tin di
®éng, ®−a ra c¸c ®Æc ®iÓm truyÒn sãng, c¸c ph−ong ph¸p ®a truy cËp th«ng
th−êng sö dông trong hÖ thèng di ®éng tÕ bµo. C¸c vÊn ®Ò vÒ dù ®o¸n tæn hao
truyÒn cho ®Õn c¸c thÕ hÖ 2G trªn c¸c lo¹i ®Þa h×nh ®−îc tr×nh bµy trong
ch−¬ng 2. Mét sè m« h×nh truyÒn sãng vµ dù ®o¸n tæn hao ®−êng truyÒn nh−
m« h×nh Lee, m« h×nh Hata, m« h×nh Walfisch-Ikegami… ®· ®−îc ®Ò cËp.
Mçi mét m« h×nh truyÒn sãng vµ dù ®o¸n tæn hao ®−êng truyÒn kh¸c nhau cho
ta c¸c kÕt qu¶ kh¸c nhau, phï hîp víi c¸c cÊu h×nh hÖ thèng kh¸c nhau.
C¸c m« h×nh truyÒn sãng vµ dù ®o¸n truyÒn sãng ®ang ¸p dông cho c¸c
thÕ hÖ 1G, 2G, tuy vËy kh«ng thÓ sö dông ®−îc cho c¸c hÖ thèng 3G. Th«ng
qua dù ¸n COST 231 c¸c m« h×nh nµy ®· ®−îc ph¸t triÓn ®Ó phï hîp cho c¸c
thÕ hÖ th«ng tin di ®éng tõ 3G, ®©y lµ c¸c vÊn ®Ò ®· ®−îc tr×nh bµy trong
ch−¬ng 3 cña luËn v¨n. Trong ch−¬ng 3, chóng ta ®· xem xÐt vµ nghiªn cøu vÒ
c¸c th«ng tin ®Þa h×nh, th«ng qua ®ã ®Ó øng dông c¸c d÷ liÖu nµy cho m« h×nh
ho¸ ®−êng truyÒn. Th«ng qua viÖc nghiªn cøu c¸c c¬ chÕ truyÒn sãng, sù
xuyªn thÊu cña bÒ mÆt sãng, luËn v¨n ®· tr×nh bµy mét sè m« h×nh truyÒn
sãng ®· ®−îc ph¸t triÓn trong dù ¸n COST 231 cho c¸c hÖ thèng th«ng tin di
®éng thÕ hÖ 3G nh−: m« h×nh thùc nghiÖm vµ b¸n tiÒn ®Þnh cho c¸c vïng néi
®« COST 231- WI, COST 231-Hata; m« h×nh truyÒn sãng ngoµi trêi; m« h×nh
truyÒn sãng trong nhµ. Trªn c¬ së ®ã, luËn v¨n ®· ph©n tÝch, ®¸nh gi¸ vÒ chÊt
l−îng cña c¸c m« h×nh còng nh− c¸c giíi h¹n cña chóng. H−íng nghiªn cøu
tiÕp theo lµ trªn c¬ së c¸c ph©n tÝch rót ra tõ luËn v¨n, t¸c gi¶ sÏ nghiªn cøu
86
kh¶ n¨ng ¸p dông c¸c m« h×nh vµo c¸c hÖ thèng viÔn th«ng di ®éng cña n−íc
ta nh»m c¶i thiÖn chÊt l−îng hÖ thèng.
C¸c vÊn ®Ò tr×nh bµy trong luËn v¨n cã lÏ lµ kh¸ míi vµ lµ nh÷ng vÊn ®Ò
®ang ®−îc quan t©m, v× vËy tµi liÖu nµy cã thÓ xem nh− mét tµi liÖu tham kh¶o
cho nh÷ng ai quan t©m ®Õn lÜnh vùc nµy.
ViÖc thùc hiÖn luËn v¨n nµy ®· gióp t«i cñng cè kiÕn thøc chuyªn m«n,
n©ng cao kh¶ n¨ng lµm viÖc tr−íc nh÷ng vÊn ®Ò míi mang tÝnh chÊt thêi sù.
MÆc dï ®· cè g¾ng hÕt m×nh, song ®©y lµ mét vÊn ®Ò kh¸ míi, tµi liÖu chñ yÕu
lµ tiÕng n−íc ngoµi, thêi gian lµm viÖc ch−a nhiÒu, chñ yÕu lµ t×m hiÓu lý
thuyÕt nªn luËn v¨n kh«ng tr¸nh khái nh÷ng bÊt cËp.
Mét lÇn n÷a t«i xin tr©n träng c¶m ¬n thÇy gi¸o PGS - TS NguyÔn Quèc
B×nh, c¸c thÇy trong Khoa VT§T - Häc viÖn KTQS vµ c¸c ®ång nghiÖp ®· hÕt
lßng gióp t«i hoµn thµnh luËn v¨n nµy./.
87
Tµi liÖu tham kh¶o
TiÕng ViÖt
1. NguyÔn Quèc B×nh (2001), Kü thuËt truyÒn dÉn sè, Nxb Qu©n ®éi nh©n
d©n, Hµ Néi.
2. NguyÔn Quèc B×nh (2002), Tæng quan vÒ th«ng tin di ®éng vµ hÖ thèng
GSM, Nxb Qu©n ®éi nh©n d©n, Hµ Néi.
3. NguyÔn Ph¹m Anh Dòng (2002), Th«ng tin di ®éng thÕ hÖ thø ba, Häc viÖn
c«ng nghÖ B−u chÝnh viÔn th«ng, Hµ Néi.
4. NguyÔn Ph¹m Anh Dòng (2002), Th«ng tin di ®éng, Nxb B−u ®iÖn, Hµ Néi.
5. TrÇn Hång Qu©n, NguyÔn BÝch L©n, Lª Xu©n C«ng, Ph¹m Hång Kú (2001),
Th«ng tin di ®éng, Nxb Khoa häc vµ kü thuËt, Hµ Néi.
6. Vò §øc Thä (2001), TÝnh to¸n m¹ng th«ng tin di ®éng sè cellular, Nxb
Gi¸o dôc, Hµ Néi.
TiÕng Anh
7. Beg J. E. (1996), "Angle-dependent buiding penetration loss along LOS
street microcells", COST 231 TD (96) 6.
8. Cichon D. J., Becker T.C., Wiesbeck W. (January 1994), "A ray launching
approach for indoor and outdoor applications", COST 231 TD(94)32.
9. European Communities (1999), COST 231- Digital Mobile Radio Towards
Future Generation Systems Final Report.
10. Gahleitner R. (1993), "Wave Propagation into Urban Buildings at 900 and
1800 MHz," COST-231 TD (93) 92.
11. Gschwendtner B. E. (1994), "Practical investigation using ray optical
prediction techniques in microcells", COST 231 TD (94) 127.
88
12. Jakoby R., Liebenow U. (1995), "Modelling of radiowave propagation in
microcells", Proc. Intern. Conference on ¨ng-tennas and Propagation
ICAP´95, pp. 377-380.
13. Keller J. B. (1962), " Geometrical Theory of Diffraction", J. Opt. Soc.
Am., vol. 52, pp. 116-130.
14. Löw K. (1992), "Comparison of urban propagation models with CW-
measurements", Proc. Vehicular Technology Conference VTC´92, pp.
936-942.
15. Raymond S. (1992), Mobile Radio Communications, Pentech Press.
16. Sandén M. (1990), "Building penetration loss measurements in the small
cell environment", COST-231 TD(90)122.
17. Theodore S. R. (1996), Wireless Communications, Prentice Hall.
18. Törnevik C., Berg J. E., Lotse F. (1993), "900 MHz propagation
measurements and path loss models for different indoor environments",
Proc. IEEE VTC´93.
19. William C. Y. (1995), Mobile Cellular Telecommunications, McGraw Hill.
Các file đính kèm theo tài liệu này:
- Một số mô hình truyền sóng COST 231 cho các thế hệ di động tương lai.pdf