Tải bản đầy đủ - 78 (trang)
2 Đo khoảng cách sử dụng độ mạnh của tín hiệu

2 Đo khoảng cách sử dụng độ mạnh của tín hiệu

Tải bản đầy đủ - 78trang

Luận văn cao học



35



4.2.1 Mô hinh truyền không có vật cản (LOS)

̀

Mục đích của mô hình này là tính toán sự mất mát truyền sóng trên địa

hình có đường truyền xuyên suốt tầm nhìn ( line of sight) giữa BTS và MS.

Khi những điều kiện này thỏa mãn, mô hình tính toán khoảng cách theo độ

mạnh tín hiệu sẽ là:

(4.1)

Ở đây



là sự thay đổi độ mạnh tín hiệu từ nơi phát cho tới nơi thu, còn f là



tần số sóng mang đơn vị là Hz, c là tốc độ ánh sáng đơn vị là m/s, d là khoảng

cách đơn vị đo là m.

Mô hình này sử dụng một hệ số tần số α và hệ số địa hình β và đưa các

hệ số này vào tính toán. Các hệ số không đổi này được chọn lựa theo kinh

nghiệm và thực nghiệm. Công thức dưới đây cho phép đo chính xác (biến số x

dB) có dạng:

(4.2)

Từ phương trình này có thể rút ra phân bố xác suất đối với khoảng cách được

đo.



4.2.2 Mô hình Hata.

Mô hình Hata là một công thức hợp theo các đường cong Okumura có

giá trị từ 150-1500MHz ứng dụng trong vùng đô thị. Công thức tiêu chuẩn là:

(dB)=69,55+26,16logfc-13,82loghte-a(hre)+(44,9-6,55loghte)logd (4.3)

Trong đó fc là tần số sóng mang (MHz) từ 150-1500(MHz), hte là độ

cao anten phát tính theo m (từ 30-200m), hre là chiều cao anten di động (từ 110m), d là khoảng cách T-R tính theo km, a(hre) là nhân tử hiệu chỉnh chiều

cao anten di động hiệu dụng là hàm của kích thước vùng che phủ. Đối với

thành phố kích thước nhỏ và trung bình, số hiệu chỉnh anten máy di động là:

a(hre)=(1,1logfc -0,7)hre-(1,56logfc-0,8) dB



Trần Chí Nam 12/2007



(4.4)



Luận văn cao học



36



Đối với thành phố lớn:

a(hre)=8,29(log1,54hre)2-1,1 dB

a(hre)=3,2(log11,75hre)2-4,97 dB



với fc<300MHz



(4.5)



với fc>300MHz



Để nhận được mất mát trong vùng đô thị nhỏ công thức được sửa lại thành:

(dB)=L50(urban)-2[log(fc/28)]2-5,4



(4.6)



Đối với vùng nông thôn:

(dB)=L50(urban)-4,78(logfc)2-18,33logfc-40,98



(4.7)



Mặc dù các công thức Hata không có sự hiệu chỉnh đường truyền cụ thể

như ở mô hình Okumura, song các biểu thức trên có giá trị thực tế cao. Khi

d>1km các giá trị dự đoán ở mô hình Hata rất gần mô hình Okumura. Mô

hình này thích hợp với hệ di động tế bào lớn song không thích hợp với hệ

thông tin cá nhân (PCS) có tế bào cỡ 1km. Kết quả đo chính xác của mô hình

được xác định bởi công thức sau:

(4.8)



Khi cho chiều cao của trạm BTS = 50m thì mô hình này có thể được sử

dụng để đo khoảng cách.

Mô hình lan truyền này tính đến các địa hình mặt đất khác nhau các

vùng đồng bằng đồi núi hay các đô thị có nhiều tòa nhà cao. Mặc dù khác

nhau về phương pháp, độ phức tạp, độ chính xác nhưng đa số các mô hình

này đều dựa trên việc giải thích có hệ thống các dữ liệu đo nhận được trong

một vùng dịch vụ.



4.2.3 Sự suy giảm trong nhà

Đối với các tra ̣m di đô ̣ng ở trong tòa nhà thì độ mạnh của tín hiệu bị

suy giảm theo kích cỡ và các loa ̣i cấ u trúc xây dựng của các toà nhà bảng

dưới đây chỉ ra ảnh hưởng đố i với các các c ấu trúc cu ̣ thể đó.



Trần Chí Nam 12/2007



Luận văn cao học



37



Bảng 4.1: Ảnh hưởng trong các cấu trúc khác nhau

Các môi trường xây dựng



Sự suy giảm

Độ lệch

(dB)

tiêu chuẩ n (dB)



Bề mă ̣t là các bức tưòng bê tông



7



1



Môi trường là gỗ và tường ga ̣ch



3



0,5



Bề mă ̣t là nhôm



2



0,5



Tường nhôm



12



4



Ảnh hướng qua các rừng cây (dB/m)



1



0,3



Rõ ràng chiều cao của thiết bị di động trong tòa nhà cũng đóng một vai

trò quan trọng trong mức độ tín hiệu thu được. Hình 4.1 chỉ ra sự suy giảm

trên đường phố và các tầng nhà cao hơn, kết quả của phương pháp đo đạc này

được thực hiện tại thành phố Washington DC.



Hình 4.1: Ảnh hưởng của các tầng khác nhau trong tòa nhà.



4.2.4 Các bản đồ đo của Latapy

Sự phức tạp của việc đo đạc khoảng cách giữa BTS – MS do sự suy

giảm khác nhau giữa các địa hình và cả tòa nhà (nếu máy di động ở trong

nhà), và vì vậy cần đề xuất một mô hình mới để tính toán khoảng cách. Kế

hoạch đề xuất này dựa trên cơ sở xây dựng một biểu đồ đo đạc cho mỗi trạm

cơ sở bằng cách đo tại khoảng cách nào đó theo 8 hướng, và lưu trữ vào

Trần Chí Nam 12/2007



Luận văn cao học



38



trường vị trí MS. Sau đó khoảng cách từ máy MS tới trạm cơ sở có thể được

tính bằng cách so sánh độ mạnh tín hiệu với độ mạnh tín hiệu đã được lưu trữ

cho trạm cơ sở đó. Một ví dụ của bản đồ đo đạc được cho trong hình 4.2 dưới

đây:



Hình 4.2: Ví dụ về bản đồ kết quả đo cường độ tín hiệu



4.2.5 Xây dựng các bản đồ đo

Latapy đề xuất 16 hoặc hơn các phép đo độ mạnh của tín hiệu cho mỗi

trạm cơ sở, để xây dựng bản đồ mà các thông số được dùng để so sánh. Tuy

nhiên đây là một cách tiếp không khả thi, khi mà một mạng có thể bao gồm

hàng chục hàng trăm trạm cơ sở, và việc đo độ mạnh của tín hiệu tại những

điểm cố định thường cho kết quả không đúng trong địa hình phức tạp, phương

pháp này về sau được sủa đổi với việc khảo sát tự động. Công việc khảo sát sẽ

bao gồm một trạm cơ sở thông thường với một thiết bị dò GPS đính kèm. Dựa

theo yêu cầu, MS sẽ báo cáo vị trí của nó tới các phần tử mạng là BTS. Thông

tin về tọa độ của phần tử này cùng với tín hiệu đo được từ MS, sẽ được lưu

trữ trong cơ sở dữ liệu. Để tạo ra một bản đồ đo đạc hoàn chỉnh có thể, sự

nghiên cứu khảo sát phải được tiến hành trên toàn mạng. Điều này đã được



Trần Chí Nam 12/2007



Luận văn cao học



39



thực hiện ví dụ như hệ thống dịch vụ bưu điện, trên otô hoặc các dịch vụ

taxis.

Một vấn đề của cách tiếp cận này là sai số lớn của bản đồ đo, lý do là

sự không chính xác trong các hệ thống định vị GPS với điều kiện thời tiết

khác nhau. Sự không chính xác này trong hệ định vị GPS có thể được khắc

phục bằng cách sử dụng GPS vi sai, mặc dù thiết bị sẽ phức tạp hơn. Điều

kiện thời tiết khác nhau có thể được khắc phục bằng cách so sánh với các giá

trị khác so với giá trị lưu trữ. Các giá trị này sẽ được gửi khi mà điều kiện

thời tiết không bình thường (ví dụ như khi có tuyết rơi).



4.2.6 Xác suất phép đo độ lớn của tín hiệu

Phân bố xác suất kết quả đo cường độ tín hiệu được tính là tổng của

phân bố trong kênh vô tuyến và lỗi đo được trong MS. Phân bố xác suất thu

được từ kết quả đo cường độ tín hiệu được chỉ ra trong hình 4.3 dưới dây:



Hình 4.3: Sự phân bố mức tín hiệu thu được



4.3 Đo khoảng cách sử dụng phƣơng pháp Timing

advance (TA)

Khái niệm của timing advance TA đã được giải thích trong mục trước.

Phép đo dùng TA có thể được sử dụng để tính toán khoảng cách trực tiếp. Khi

mà 1 bit của TA biểu diễn một sự sai khác 3,70 microsecond của tín hiệu



Trần Chí Nam 12/2007



Luận văn cao học



40



truyền từ BTS-MS-BTS, và mức độ khúc xạ trong không khí được ước lượng

là 1 khi đó thì khoảng cách trên bit của TA là:

(4.9)

Do TA được quy tròn cho chu kỳ bít gần nhất trong khi tính toán,

khoảng cách đo được từ BTS đến MS đo được là:

(4.10)

0 <= d < 225, TA = 0



(4.11)



TA được tính toán theo đường truyền tới đầu tiên (nếu có tín hệu đa

đường) có mức công suất nhận được là đáng kể, mà không tính theo mức

công suất nhận được cực đại. Vì thế chúng ta có thể giả thiết rằng TA biểu

diễn tín hiệu nhìn thẳng ( line of sight) trong hầu hết các trường hợp.



Hình 4.4: Sự phân bố nỗi thời gian truyền TA.

Trần Chí Nam 12/2007



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

2 Đo khoảng cách sử dụng độ mạnh của tín hiệu

Tải bản đầy đủ ngay(78 tr)

×