Đánh Giá Hiệu Năng Lựa Chọn Relay và Antenna trong Mạng Khuếch Đại Chuyển Tiếp Hai Chiều

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật viễn thông phân tích hiệu năng lựa chọn relay và antenna trong mạng khuếch đại và chuyển tiếp hai chiều.

• Tác giả: Huỳnh Đức Hoàng
• Người hướng dẫn: TS. Hà Hoàng Kha
• Trường học: Đại học Bách Khoa - ĐHQG TP.HCM
• Chuyên ngành: Kỹ thuật viễn thông
• Đề tài: Đánh Giá Hiệu Năng Relay Và Antenna Trong Mạng Khuếch Đại Chuyển Tiếp Hai Chiều
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2016
• Địa điểm: TP.Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Giới Thiệu Mạng Khuếch Đại Chuyển Tiếp Hai Chiều Two Way Relay

Trong bối cảnh phát triển mạnh mẽ của ngành viễn thông và thông tin di động, các công nghệ kỹ thuật liên tục được đổi mới. Từ 1G đến 4G và đang hướng tới 5G, yêu cầu về tốc độ dữ liệu và hiệu quả sử dụng băng thông ngày càng cao. Điều này dẫn đến việc sử dụng tần số cao hơn, làm giảm vùng phủ sóng. Relay là một giải pháp hiệu quả để mở rộng vùng phủ, tăng dung lượng và nâng cao chất lượng ở các vùng che chắn. Việc lựa chọn, ứng dụng và đánh giá hiệu năng relay trong mạng khuếch đại chuyển tiếp hai chiều là mục tiêu quan trọng. Luận văn này tập trung vào việc phân tích và tối ưu hóa hiệu năng của việc lựa chọn relay và antenna trong môi trường này, sử dụng các phương pháp phân tích, thuật toán, và phương pháp tối ưu bầy đàn (PSO) để đạt hiệu quả cao nhất về tài nguyên, phần cứng và tiết kiệm năng lượng.

1.1. Tổng Quan Về Mạng Chuyển Tiếp Hai Chiều

Mạng chuyển tiếp hai chiều là một giải pháp hiệu quả để tăng cường hiệu suất mạng, đặc biệt trong môi trường thông tin di động. Thay vì truyền tin hai chiều qua bốn khe thời gian như mạng chuyển tiếp một chiều, mạng hai chiều chỉ cần hai khe thời gian. Điều này giúp tăng đáng kể thông lượng mạng (throughput) và giảm độ trễ (latency). Hơn nữa, mạng chuyển tiếp hai chiều còn giúp cải thiện phân tích vùng phủ sóng (coverage analysis) và QoS (Quality of Service). Nghiên cứu này tập trung vào các mô hình mạng chuyển tiếp hai chiều với một nguồn, một đích và nhiều relay khuếch đại và chuyển tiếp, nơi mỗi thiết bị được trang bị một antenna.

1.2. Tầm Quan Trọng Của Việc Đánh Giá Hiệu Năng Relay

Việc đánh giá hiệu năng của relay và antenna trong mạng khuếch đại chuyển tiếp hai chiều là rất quan trọng để tối ưu hóa hệ thống. Các yếu tố như tỷ lệ lỗi bit (BER), công suất truyền dẫn (transmit power), và độ nhạy thu (receive sensitivity) của relay ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất mạng. Phân tích này giúp xác định cấu hình relay và antenna tối ưu, đồng thời đánh giá tác động của các mô hình kênh truyền (channel model) khác nhau. Việc tối ưu hóa này không chỉ cải thiện hiệu suất mà còn giảm thiểu suy hao đường truyền (path loss), fading và interference.

II. Thách Thức Vấn Đề Trong Mạng Khuếch Đại Hai Chiều

Mặc dù mạng khuếch đại chuyển tiếp hai chiều mang lại nhiều lợi ích, nhưng cũng tồn tại một số thách thức và vấn đề cần giải quyết. Một trong những thách thức lớn nhất là lựa chọn relay và antenna phù hợp để tối ưu hóa hiệu suất. Việc lựa chọn không đúng có thể dẫn đến giảm thông lượng (throughput), tăng độ trễ (latency), và ảnh hưởng đến QoS (Quality of Service). Ngoài ra, việc quản lý công suất truyền dẫn (transmit power) của relay và giảm thiểu interference cũng là những vấn đề quan trọng. Cần có các phương pháp và thuật toán hiệu quả để giải quyết các thách thức này và khai thác tối đa tiềm năng của mạng khuếch đại chuyển tiếp hai chiều.

2.1. Các Yếu Tố Ảnh Hưởng Đến Hiệu Năng Mạng Relay

Nhiều yếu tố ảnh hưởng đến hiệu năng của mạng relay. Mô hình kênh truyền (channel model), bao gồm fading, suy hao đường truyền (path loss), và interference, đóng vai trò quan trọng. SNR (Signal-to-Noise Ratio) và SINR (Signal-to-Interference-plus-Noise Ratio) là các chỉ số chính để đánh giá chất lượng tín hiệu. Ngoài ra, các kỹ thuật điều chế (modulation techniques), kỹ thuật mã hóa (coding techniques), và kỹ thuật đa truy cập (multiple access techniques) cũng ảnh hưởng đến hiệu năng của mạng. Việc hiểu rõ các yếu tố này là cần thiết để phát triển các phương pháp tối ưu hóa hiệu quả.

2.2. Khó Khăn Trong Việc Lựa Chọn Relay và Antenna

Việc lựa chọn relay và antenna tối ưu trong mạng khuếch đại chuyển tiếp hai chiều là một bài toán phức tạp. Số lượng relay và antenna, vị trí của chúng, và đặc tính kênh truyền đều ảnh hưởng đến hiệu suất mạng. Các thuật toán lựa chọn cần phải cân nhắc nhiều yếu tố, bao gồm độ lợi (gain) của antenna, hướng tính (directivity), và phân cực (polarization). Hơn nữa, việc lựa chọn phải được thực hiện nhanh chóng và hiệu quả để đáp ứng yêu cầu QoS (Quality of Service) của mạng.

III. Phương Pháp Lựa Chọn Relay Tối Ưu Optimal Relay Selection

Để giải quyết các thách thức trên, cần có các phương pháp lựa chọn relay tối ưu (Optimal Relay Selection) trong mạng khuếch đại chuyển tiếp hai chiều. Phương pháp này tập trung vào việc xác định relay nào sẽ mang lại hiệu suất cao nhất cho mạng. Các thuật toán lựa chọn thường dựa trên các tiêu chí như SNR (Signal-to-Noise Ratio), SINR (Signal-to-Interference-plus-Noise Ratio), và thông lượng (throughput). Phương pháp tối ưu bầy đàn (PSO) là một công cụ mạnh mẽ để tìm kiếm giải pháp tối ưu trong không gian tìm kiếm lớn. PSO cho phép lựa chọn relay một cách hiệu quả và thích ứng với các điều kiện kênh truyền khác nhau.

3.1. Thuật Toán Lựa Chọn Relay Dựa Trên SNR

Một trong những thuật toán đơn giản và hiệu quả để lựa chọn relay là dựa trên SNR (Signal-to-Noise Ratio). Thuật toán này chọn relay có SNR cao nhất giữa nguồn và đích. Tuy nhiên, thuật toán này có thể không tối ưu trong các môi trường có interference cao. Cần có các thuật toán phức tạp hơn để cân nhắc các yếu tố khác như SINR (Signal-to-Interference-plus-Noise Ratio) và interference. Kết quả mô phỏng cho thấy thuật toán lựa chọn dựa trên SNR có thể cải thiện đáng kể hiệu suất so với việc sử dụng relay ngẫu nhiên.

3.2. Ứng Dụng Phương Pháp Tối Ưu Bầy Đàn PSO Để Lựa Chọn Relay

Phương pháp tối ưu bầy đàn (PSO) là một thuật toán metaheuristic mạnh mẽ có thể được sử dụng để lựa chọn relay tối ưu. PSO mô phỏng hành vi xã hội của các loài chim hoặc cá để tìm kiếm giải pháp tối ưu. Trong bối cảnh mạng relay, mỗi “con chim” đại diện cho một cấu hình relay khác nhau. Thuật toán PSO sẽ tìm kiếm cấu hình relay tốt nhất bằng cách di chuyển các “con chim” trong không gian tìm kiếm dựa trên kinh nghiệm của chúng và kinh nghiệm của các “con chim” khác. PSO có thể tìm ra giải pháp gần tối ưu trong thời gian ngắn.

IV. Tối Ưu Hóa Công Suất Relay Bằng Thuật Toán PSO Power Allocation

Ngoài việc lựa chọn relay, việc tối ưu hóa công suất truyền dẫn (transmit power) của relay cũng là một yếu tố quan trọng để cải thiện hiệu suất. Thuật toán PSO có thể được sử dụng để phân bổ công suất một cách tối ưu cho các relay. Mục tiêu là tối đa hóa thông lượng (throughput) hoặc giảm thiểu tỷ lệ lỗi bit (BER) trong khi tuân thủ các ràng buộc về công suất. PSO có thể thích ứng với các điều kiện kênh truyền khác nhau và tìm ra phân bổ công suất tối ưu để đạt được hiệu suất cao nhất. Hiệu quả sử dụng năng lượng (energy efficiency) là một yếu tố quan trọng cần xem xét.

4.1. Mô Hình Hóa Bài Toán Tối Ưu Công Suất

Bài toán tối ưu hóa công suất có thể được mô hình hóa bằng cách xác định hàm mục tiêu và các ràng buộc. Hàm mục tiêu có thể là tối đa hóa thông lượng (throughput) hoặc giảm thiểu tỷ lệ lỗi bit (BER). Các ràng buộc có thể bao gồm giới hạn về tổng công suất truyền dẫn (transmit power) của tất cả các relay. Sau khi mô hình hóa bài toán, thuật toán PSO có thể được sử dụng để tìm ra phân bổ công suất tối ưu thỏa mãn các ràng buộc và tối ưu hóa hàm mục tiêu.

4.2. So Sánh PSO Với Các Phương Pháp Phân Bổ Công Suất Khác

Thuật toán PSO có thể được so sánh với các phương pháp phân bổ công suất khác, chẳng hạn như phân bổ công suất đồng đều (EPA). EPA phân bổ công suất bằng nhau cho tất cả các relay. PSO thường mang lại hiệu suất tốt hơn so với EPA vì nó có thể thích ứng với các điều kiện kênh truyền khác nhau. Các kết quả mô phỏng cho thấy PSO có thể cải thiện đáng kể thông lượng (throughput) và giảm tỷ lệ lỗi bit (BER) so với EPA.

V. Ứng Dụng Thực Tiễn Kết Quả Nghiên Cứu Mạng Khuếch Đại

Các kết quả nghiên cứu về mạng khuếch đại chuyển tiếp hai chiều có thể được áp dụng trong nhiều lĩnh vực, bao gồm 5G relay, LTE relay, IoT relay, và wireless sensor networks (WSN). Ưu điểm (advantages) của mạng relay song hướng bao gồm tăng cường phân tích vùng phủ sóng (coverage analysis), cải thiện QoS (Quality of Service), và giảm tiêu thụ năng lượng. Tuy nhiên, cũng có những nhược điểm (disadvantages) cần xem xét, chẳng hạn như chi phí triển khai và độ phức tạp của thuật toán. Việc so sánh hiệu năng (performance comparison) giữa mạng relay và các công nghệ khác là cần thiết để đánh giá tính khả thi của việc triển khai.

5.1. Triển Khai Mạng Relay Trong Mạng 5G và LTE

Mạng relay đóng vai trò quan trọng trong việc mở rộng vùng phủ sóng và tăng dung lượng của mạng 5G và LTE. Relay có thể được sử dụng để kết nối các khu vực có tín hiệu yếu hoặc bị che khuất, hoặc để tăng thông lượng (throughput) ở các khu vực có mật độ người dùng cao. Các giao thức (protocols) hỗ trợ relay đang được phát triển để đảm bảo tính tương thích và hiệu quả. Việc phân tích hiệu năng (performance analysis) của các hệ thống 5G relay và LTE relay là rất quan trọng để tối ưu hóa thiết kế mạng.

5.2. Ứng Dụng Trong Mạng Cảm Biến Không Dây WSN và IoT

Mạng relay cũng có thể được sử dụng trong wireless sensor networks (WSN) và IoT để mở rộng phạm vi hoạt động và cải thiện độ tin cậy của mạng. Relay có thể được sử dụng để truyền dữ liệu từ các cảm biến ở xa hoặc các khu vực khó tiếp cận về trung tâm xử lý. Điều này đặc biệt hữu ích trong các ứng dụng như giám sát môi trường, nông nghiệp thông minh, và tự động hóa công nghiệp. Hiệu quả sử dụng năng lượng (energy efficiency) là một yếu tố quan trọng trong các ứng dụng (applications) này.

VI. Kết Luận Hướng Phát Triển Mạng Relay Hai Chiều Tương Lai

Nghiên cứu về mạng khuếch đại chuyển tiếp hai chiều đã mang lại nhiều kết quả quan trọng về hiệu suất, tối ưu hóa relay và antenna, và ứng dụng thực tế. Các kỹ thuật beamforming và MIMO (Multiple-Input Multiple-Output) có thể được kết hợp với relay để cải thiện hơn nữa hiệu suất mạng. Trong tương lai, nghiên cứu có thể tập trung vào việc phát triển các thuật toán cooperative relaying hiệu quả hơn, giảm thiểu interference, và tối ưu hóa hiệu quả sử dụng năng lượng (energy efficiency). Decode-and-forward (DF), Amplify-and-forward (AF) và Compress-and-forward (CF) là những hướng nghiên cứu đáng chú ý.

6.1. Tối Ưu Hóa Cooperative Relaying và Beamforming

Cooperative relaying là một kỹ thuật trong đó nhiều relay hợp tác để truyền dữ liệu. Kỹ thuật này có thể cải thiện đáng kể độ tin cậy và hiệu suất của mạng. Beamforming là một kỹ thuật trong đó antenna được điều chỉnh để tập trung tín hiệu vào một hướng cụ thể. Kết hợp cooperative relaying và beamforming có thể mang lại hiệu suất vượt trội trong mạng relay.

6.2. Nghiên Cứu Về Các Giao Thức và Kỹ Thuật Mới

Nghiên cứu có thể tập trung vào việc phát triển các giao thức (protocols) và kỹ thuật mới để cải thiện hiệu suất của mạng relay. Các kỹ thuật như cognitive radio, spectrum sensing, và energy harvesting có thể được sử dụng để tối ưu hóa việc sử dụng tài nguyên và giảm thiểu tiêu thụ năng lượng. Nghiên cứu về các mô hình kênh truyền (channel model) phức tạp hơn và các kỹ thuật điều chế (modulation techniques) mới cũng có thể mang lại những cải tiến đáng kể.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1. Tổng Quan: Chương này sẽ nêu ra vấn đề về cần cải thiện vùng phủ và nâng cao chất lượng mạng thông tin di động hiện nay, từ đó đề xuất giải pháp sử dụng mạng khuếch đại chuyển tiếp hai chiều để nâng cao chất lượng hệ thống và cải thiện vùng phủ. Cơ sở lý thuyết: Trong chương này trình bày các lý thuyết liên quan đến nội dung luận văn: > Trinh bay lý thuyết chung về kênh truyền vô tuyến và các yếu tố lien quan > Trình bày mô hình mạng chuyên tiếp (relay network): Phân loại relay, giới thiệu mạng khuếch đại chuyển tiếp hai chiều, trình bày một số mô hình mạng khuếch đại chuyên tiếp hai chiều và mạng chuyên tiếp MIMO. > Trinh bay vé ly thuyết chung của phương pháp tối ưu bầy đàn.

Phân tích giải thuật lựa chọn Relay trong mạng khuếch đại chuyên tiếp hai chiều. Dùng phương pháp tối ưu bầy đàn (PSO) để tối ưu công suất phát của các relay. Mô phỏng Monte Carlo để kiểm chứng kết qua. Phân tích giải thuật lựa chọn Antenna trong mạng khuếch đại chuyên tiếp hai chiều.

Dùng phương pháp tối ưu bầy đàn (PSO) để tối ưu công suất phát của các Antenna tại hai nguồn phát. Mô phỏng Monte Carlo để kiêm chứng kết quả. Kết luận: Dua ra các kết quả đạt được và những tồn tại của luận văn, đề xuất các hướng nghiên cứu tiếp theo. HÀ HOÀNG KHA Trang 13 HVTH: HUYNH DUC HOANG ĐÁNH GIÁ HIỆU NĂNG LỰA CHỌN RELAY VÀ ANTENNA TRONG MẠNG KHUÉCH DAI VA CHUYEN TIEP HAI CHIEU CHUONG 2: CO SO LY THUYET Chương này sẽ đưa ra các cơ sở lý thuyết về kênh truyền vô tuyến, cơ sở về mạng chuyên tiếp (relay network).

Giới thiệu một số mô hình về mạng chuyên tiếp hai chiều cũng như giới thiệu lý thuyết cơ bản về toán tối ưu và tối ưu bầy đàn (PSO).1 Kênh truyền vô tuyến ` - - Trong nội dung đê tài, mô hình kênh truyện fading phang phan bô Rayleigh được sử dụng để phân tích các mô hình mạng chuyên tiếp, do đó ta cần xem xét mô hình kênh truyền vô tuyến và các yếu tố ảnh hưởng.1 Kênh truyền vô tuyến và các vẫn đề ảnh hưởng đến kênh truyền vô tuyến Trong các hệ thống thông tin di động, chất lượng của các hệ thống thông tin di động như độ tin cậy, tốc độ truyền tín hiệu phụ thuộc nhiều vào kênh truyền, nơi mà tín hiệu được truyền từ máy phát đến máy thu. Không giống như kênh truyền hữu tuyến là ôn định và có thê dự đoán được, kênh truyền vô tuyến là hoàn toàn ngẫu nhiên và không hề dễ dàng trong việc phân tích. Tín hiệu được phát đi, qua kênh truyền vô tuyến, gặp toà nhà, núi non, cây cối, mưa .v, bị phản xạ, tán xạ, nhiễu xạ, các hiện tượng này được gọi chung là fading (như hình 2.1) hay cụ thé hơn là hiện tượng đa đường, fading đa đường này sẽ tác động trực tiếp lên kênh truyền, làm ảnh hưởng đến độ tin cậy cũng như tốc độ truyền dữ liệu [5]. Do đó việc nắm được những đặc tính của kênh truyền vô tuyến giúp chúng ta lựa chọn được cấu trúc, thành phần hệ thống cũng như các thông số tối ưu hệ thống.

HÀ HOÀNG KHA Trang 14 HVTH: HUYNH DUC HOANG ĐÁNH GIÁ HIỆU NĂNG LỰA CHỌN RELAY VÀ ANTENNA TRONG MẠNG KHUÉCH DAI VA CHUYEN TIEP HAI CHIEU 2.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến kênh truyền vô tuyến: > Hiện tượng đa đường ( Multipath ) > Hiéu ung Doppler > Suy hao trên đường truyền ( Pathloss ) > Hiệu ứng che khuất (Shadowing ) 2.2 Hiện tượng đa đường (Multipath) Trong hệ thống thông tin vô tuyến, tín hiệu truyền từ nguồn phát đến nguồn thu thường không truyền trực tiếp do môi trường truyền giữa nguôồn phát và thu có nhiều vật cản như nhà cửa , cây cối , đôi núi. Do đó, tín hiệu nhận được ở đầu thu là sự chồng lắn của các nguồn tín hiệu đến từ các hướng khác nhau bởi các hiện tượng phản xạ, tán xạ, khúc xạ [5, 6], như hình 2. Hiện tượng này gọi là truyền sóng đa đường (multipath propagation). Đối với hiện tượng đa đường, tín hiệu thu được là tổng hợp của các bản sao đến từ tín hiệu phát.

Các bản sao này bị suy hao, trễ, dịch pha, dịch tần và có ảnh hưởng lẫn nhau. Tùy vào pha của từng thành phần mà tín hiệu thu được từ hiện tượng đa đường có thê được khôi phục hoặc không thê khôi phục. ea Lip ty _ Phan Xa 2 LOS Hình 2.2: Hiện tượng đa đường GVHD: TS. HÀ HOÀNG KHA Trang 15 HVTH: HUYNH DUC HOANG ĐÁNH GIÁ HIỆU NĂNG LỰA CHỌN RELAY VÀ ANTENNA TRONG MẠNG KHUÉCH DAI VA CHUYEN TIEP HAI CHIEU 2.3 Hiện ứng Doppler Hiệu ứng Doppler gây ra do sự chuyên động tương đối giữa máy phát và máy thu.

Bản chất của hiện tượng này là phổ của tín hiệu thu được bị xê dịch đi so với tần số trung tâm một khoảng Af gọi là tần số Doppler [5, 6]. Trạm phát Vật phản xạ Hình 2.3 : Hiệu ứng Doppler Giả sử góc tới của tín hiéu x(t) so với chuyên động của máy thu là on , khi đó tần số Doppler là : (2.1) So, = ” fy cos(@,,) " Cc với fo; v; c là tần số sóng mang, vận tốc chuyển động tương đối của máy thu so với máy phát và vận tốc ánh sáng. Nếu on =0, thì tần số Doppler lớn nhất sẽ là: f2 = (2.4 Suy hao trên đường truyền (Path Loss) Suy hao trên đường truyền là một khái niệm mô tả sự suy giảm công suất từ máy phát đến máy thu. Sự suy hao trên đường truyền xảy ra như một phần tất yếu khi truyền tín hiệu qua kênh truyền, hiện tượng che chắn cũng góp phần làm suy giảm công suất.

Tuy nhiên suy hao có thê khắc phục bằng cách điều khiển công suất dé bù vào phần công suất bị suy hao. Có rất nhiều mô hình được đưa ra để tính toán suy hao trong từng trường hợp cụ thể: GVHD: TS. HÀ HOÀNG KHA Trang 16 HVTH: HUYNH DUC HOANG ĐÁNH GIÁ HIỆU NĂNG LỰA CHỌN RELAY VÀ ANTENNA TRONG MẠNG KHUÉCH DAI VA CHUYEN TIEP HAI CHIEU 2 “ee M6 hinh Maxwell Mô hình suy hao trong không gian tự do Mô hình Ray tracing Mô hình Empirical Mô hình hai tia. “ee 2 “ee 2 “ee 2 “ee 2.5 Hiệu ứng che khuất (Shadow) Trong quá trình truyền tín hiệu từ máy phát đến máy thu, do ảnh hưởng các vật thể trên đường truyền như: nhà cao tầng, cây cối, đồi núi, v.

làm cho biên độ tín hiệu bị suy giảm, được gọi là hiện tượng che khuất. Hiện tượng này chỉ xảy ra trong khoảng cách lớn và tốc độ biến thiên chậm [5, 6].2 Phân loại kênh truyền: Tùy theo băng thông tín hiệu và đáp ứng của kênh truyền ta phân loại kênh truyền theo hai loại: e _ Kênh truyền chọn lọc tần số và kênh truyền không chọn lọc tần số. © _ Kênh truyền chọn lọc thời gian và kênh truyền không chọn lọc tan sé.1 Kênh truyền chọn lọc tần số và không chọn lọc tần số: Khi kênh truyền vô tuyến tồn tại một khoảng tần số mà ở đó đáp ứng tần số của kênh truyền là gần như nhau tại mọi tần số (có thể xem là phẳng về mặt tần số), khoảng tần số này được gọi là coherence bandwidth (băng thông kết hợp) [5, 6], được ký hiệu là fo trong hình 2. tín hiệu mật truyền — „ độ.

F Ww fo phô vy đáp ứng tần số của kênh truyền Hình 2.4: Kênh truyền chọn lọc tần số ‹ Trong ví dụ hình 2.4 trên, ta thây răng băng thông kênh truyền fo nho hon băng thông tín hiệu phát. Do đó, tại một số tần số kênh truyền sẽ cho tín hiệu đi qua, nhưng những thành phần tần số khác của tín hiệu khi qua kênh truyền sẽ chịu sự suy giảm về GVHD: TS. HÀ HOÀNG KHA Trang 17 HVTH: HUYNH DUC HOANG ĐÁNH GIÁ HIỆU NĂNG LỰA CHỌN RELAY VÀ ANTENNA TRONG MẠNG KHUÉCH DAI VA CHUYEN TIEP HAI CHIEU biên độ cũng như dịch pha khác nhau. Kênh truyền như thế được gọi là kênh truyền chọn lọc tần số.

mật đáp ứng tản số độ. của kênh truyền phô tín hiệu truyền Ww f Joga el Hinh 2.5: Kénh truyén fading phang Trong ví dụ hình 2.5 trên, băng thông kênh truyền lớn hơn băng thông tín hiệu, do đó mọi tần số khi qua kênh truyền đều chịu sự tác động là như nhau. Kênh truyền này được gọi là kênh truyền không chọn lọc tần số hay kênh truyền fading phẳng.2 Kênh truyền chọn lọc thời gian và không chọn lọc thời gian Khi tín hiệu truyền qua kênh truyền, các thành phần trên kênh truyền có thể thay đổi liên tục, sóng điện từ lan truyền bị phản xạ, tán xạ cũng thay đổi biên độ, hướng, góc pha theo thời gian. Tính chất này được mô tả qua tham số thời gian kết hợp (cohenrence time), là khoảng thời gian mà đáp ứng thời gian của kênh truyền thay đôi rất ít (có thé xem la phang vé mat thoi gian) [5, 6].

Khi tín hiệu truyền qua kênh truyền có chu kỳ tín hiệu (symbol duration) rất lớn so với thời gian kết hợp (cohenrence time), kênh truyền đó được gọi là kênh truyền chọn lọc thời gian, ngược lại gọi là kênh truyền không chọn lọc thời gian.3 Hiện tượng Fading 2.1 Định nghĩa fading Fading là hiện tượng làm sai lêch tín hiệu thu một cách bất thường khi truyền trong các kênh truyền vô truyền do tác động của môi trường truyền, nó là nguyên nhân gây ra hiện tượng méo tín hiệu. Các yếu tố có thé gây ra fading đối với hệ thống vô truyền mặt đất: “_ Sự tăng giảm cua tang điện ly đối với hệ thống sóng ngắn GVHD: TS. HÀ HOÀNG KHA Trang 18 HVTH: HUYNH DUC HOANG ĐÁNH GIÁ HIỆU NĂNG LỰA CHỌN RELAY VÀ ANTENNA TRONG MẠNG KHUÉCH DAI VA CHUYEN TIEP HAI CHIEU " Su hap thụ sóng vô tuyến bởi các thành phần như khí, hơi nước, mưa, tuyết. Sự hấp thụ này phụ thuộc vào dải tần số, đặt biệt là đải tần số cao tần.

"_ Sự khúc xạ gây ra bởi sự phân bố không đồng đều của mật độ không khí. = Su phan xa song điện từ của bề mặt trái đất = Sy phan xa, tan xạ, nhiễu xạ từ các chướng ngại vật trên đường truyền.2 Phân loại Fading Hiện tượng fading thông hệ thống thông tin được phân thành hai loại: Fading tam rong (large — scale fading) và fading tầm hẹp (small — scale fading) Hiện tượng fading có thể được phân loại [6] như sau: Fading channel Large-scale fading Small-scale fading E————I Path loss Shadowing Multi-path fading Time variance Frequency-selective Flat fading Fast fading Slow fading fading Hinh 2.6: Phan loai cac loai kénh Fading.4 Các phân bố kênh truyền cơ bản 2.