LÝ THUYẾT KÊNH TRUYỀN VÔ TUYẾN MIMO
Lý thuyết về đặc tính kênh truyền vô tuyến
Trong hệ thống thông tin di động, kênh truyền vô tuyến đóng vai trò quan trọng, vì nó ảnh hưởng lớn đến hoạt động của hệ thống Đặc tính ngẫu nhiên của kênh truyền theo thời gian và không gian yêu cầu chúng ta phải hiểu rõ để giảm thiểu tác động tiêu cực Việc mô hình hóa kênh truyền một cách hợp lý sẽ giúp thiết kế hệ thống với các thông số tối ưu, từ đó nâng cao hiệu suất truyền thông.
Trong quá trình truyền tín hiệu vô tuyến, tín hiệu sẽ yếu dần theo khoảng cách do sóng lan tỏa ra, dẫn đến sự suy giảm mật độ công suất Trong không gian tự do, sóng vô tuyến lan truyền theo dạng hình cầu, khiến mật độ công suất giảm theo tỷ lệ với diện tích bề mặt của hình cầu đó.
Công suất tại phía thu trong không gian tự do là
Trong đó PT là công suất phía phát (W)
PR là công suất thu được (W)
GT là độ lợi anten phát
GR là độ lợi anten thu
là bước sóng của sóng mang
1.1.2 Hiệu ứng đa đường Multipath-Fading Đa đường trong kênh truyền di động tạo ra kết quả Fading diện hẹp Tín hiệu đến phía thu từ nhiều đường khác nhau, mỗi đường là một bản sao của tín hiệu gốc.Tín hiệu trên mỗi đường này có độ trải trễ khác nhau và độ lợi khác nhau Sự trải trễ này làm cho tín hiệu từ mỗi đường bị dich pha so với tín hiệu gốc Ở phía thu sẽ tổng hợp các tín hiệu từ các đường này, kết quả là phía thu sẽ có biên độ và đa đường cùng pha với nhau làm tăng cường độ tín hiệu ở bên thu, cũng có thể gây ra triệt tiêu các tín hiệu đa đường khi ngược pha nhau tạo thành hiện tường Fading sâu [1]
Máy phát Tx Máy thu
Hình 1.1-Mô hình kênh truyền Fading đa đường
Trong đó: L là độ lợi đường thứ L
T độ trễ đường thứ L là một yếu tố quan trọng trong việc so sánh tính chất của kênh truyền Các thông số tán xạ thời gian như trễ vượt mức, trễ trung bình vượt mức và trễ hiệu dụng được sử dụng để đánh giá hiệu suất của kênh Những thông số này có thể được tính toán từ đặc tính của bộ thu trong các thành phần đa đường, được thể hiện qua power delay profile Power delay profile này được đo bằng phương pháp thực nghiệm.
Khi nguồn tín hiệu và bên thu chuyển động tương đối, tần số tín hiệu thu sẽ khác với tần số phát Nếu chúng di chuyển cùng chiều (hướng về nhau), tần số nhận được sẽ cao hơn tần số phát Ngược lại, khi chúng di chuyển ra xa, tần số tín hiệu thu sẽ giảm Hiện tượng này được gọi là hiệu ứng Doppler.
Vật di chuyển với vận tốc v
Khi đó sự thay đổi về pha giữa 2 điểm X và Y là:
Độ lệch dịch tần số là:
Dịch Doppler cực đại fm (BD):
Trong đó, fc , 𝜆, c là lần lượt là tần số sóng mang, bước sóng sóng mang và vận tốc ánh sáng
Thời gian kết hợp TC có tính đối ngẫu trong miền thời gian của trải Doppler, dùng để mô tả sự tán xạ tần số và bản chất thay đổi theo thời gian của kênh truyền Thời gian kết hợp tỷ lệ nghịch với trải Doppler cực đại fm.
Thời gian kết hợp là khoảng thời gian mà đáp ứng xung kênh truyền không thay đổi, trong đó hai tín hiệu có sự tương quan về biên độ.
Với hàm tương quan lớn hơn 50%
Người ta phân loại các kênh truyền Fading diện hẹp như sau:
Phân loại Điều kiện Fading
B W >B c ; T s
