Trang chủ Diễn đàn Mô hình hoá việc truyền sóng cho khu vực thưa dân

Mô hình hoá việc truyền sóng cho khu vực thưa dân

Sự phát triển của các ứng dụng không dây dường như không bao giờ là có điểm kết. Chắc chắn thập kỷ qua đã cho thấy sự bùng nổ trong phát triển các ứng dụng và số lượng hệ thống cũng rất lớn. Bằng chứng là sự ứng dụng của điện thoại di động, mà ngày nay cạnh tranh gay gắt với điện thoại cố định về số lượng ứng dụng. Việc mô hình hoá quá trình truyền song vô tuyến là rất quan trọng với bất kỳ nhà mạng hay những nhà nghiên cứu trong lĩnh vực vô tuyến. Bài báo này trình bày về việc sử dụng phần mềm Wireless Insite cho bài toán truyền sóng khu vực thưa dân.

Hình 1. Bản đồ địa hình

1. Giới thiệu
Cho đến nay thuật ngữ không dây (wireless) được sử dụng đồng nghĩa với vô tuyến (radio). Ngày nay các ứng dụng của thông tin vô tuyến bao gồm không chỉ các đài phát thanh AM (điều biên), FM (điều tần) và truyền hình, mà còn rất nhiều các ứng dụng khác của vô tuyến như điện thoại kéo dài (cordless phone), điện thoại di động tế bào (cell phone), điều khiển từ xa TV và VCR, khóa xe hơi từ xa, mở của gara ...vv.
Radio, hay vô tuyến truyền thanh là thiết bị kỹ thuật ứng dụng sự chuyển giao thông tin không dây dùng cách biến điệu sóng điện từ có tần số thấp hơn tần số của ánh sáng, đó là sóng radio. Sóng radio có tần số trong khoảng từ 3Hz (dải tần ELF) đến 300GHz (dải tần EHF). Tuy nhiên, từ dải tần SHF đến EHF, tức là từ tần số 3GHZ đến 300GHz, bức xạ điện từ này thường gọi là sóng vi ba.
Ngày nay, sau hơn 40 năm, Southworth đã có thể làm cho danh sách các ứng dụng vô tuyến của mình dài ra thêm nữa. Các ứng dụng mới sẽ bao gồm thiết bị mở cửa gara, các vệ tinh định vị toàn cầu GPS, điện thoại tế bào (cell phone), mạng máy tính không dây (Wireless LAN), các ứng dụng radar như đo tốc độ, dẫn đường tàu thủy và máy bay, do thám quân sự, dẫn đường vũ khí, kiểm soát không lưu và các hệ thống ngăn ngừa va chạm cho ô tô. Phổ tần cho các thiết bị không dây thực tế bắt đầu từ 535 kHz và điều khiển tivi mở rộng tới dải hồng ngoại.

Tần số radio

2. Lý thuyết đường truyền
Xét ở nhiều khía cạnh lý thuyết đường truyền làm cầu nối cho sự cách biệt giữa phép phân tích
trường và lý thuyết mạch cơ sở, và vì vậy nó rất quan trọng trong phân tích mạch siêu cao tần.
Như chúng ta sẽ thấy, hiện tượng lan truyền sóng trên các đường dây có thể được tiếp cận từ việc mở rộng lý thuyết mạch, hoặc từ sự biến đổi đặc biệt các phương trình Maxwell; Trong khuôn khổ của chương trình chúng ta sẽ chỉ trình bày cách tiếp cận từ quan điểm lý thuyết mạch cơ sở và chỉ ra sự truyền lan sóng này được mô tả bởi các phương trình rất giống các phương trình sóng cho truyền lan sóng phẳng như thế nào.
Khi khoảng cách từ nguồn đến tải của một mạch điện có chiều dài so sánh được với bước sóng hoặc lớn hơn nhiều lần so với bước sóng thì tín hiệu được phát đi từ nguồn phải mất một khoảng thời gian (một vài chu kỳ) để lan truyền đến tải. Ta gọi đó là hiện tượng truyền song trên đường dây.
Truyền sóng siêu cao tần trên đường dây có các hệ quả sau:
• Có sự trễ pha của tín hiệu tại điểm thu so với tín hiệu tại điểm phát.
• Có sự suy hao biên độ tín hiệu khi lan truyền
• Có sự phản xạ sóng trên tải và trên nguồn. Điều này dẫn đến hiện tượng sóng đứng trên
đường dây.

Hình 2. Mô hình nhà cửa

3. Mô hình hoá dùng Wireless Insite
Chọn đối tượng là khu vực giáp Hà nội, bài toán mô phỏng được thực hiện khi chúng ta có:
3.1 Lớp 1: Bản đồ địa hình
Hình 1 mô tả bản đồ địa hình khu vực, có thể thấy các vị trí có độ cao hơn các điểm khác trên bản đồ. Chúng ta có thể xác định độ cao tại vị trí bất kì bằng cách trỏ chuột tới vị trí đó trong Wireless Insite.

3.2 Lớp 2: Mô hình nhà cửa
Lớp 2 được nằm trên lớp 1. Hình 2 mô tả một số nhà cao tầng (nằm thưa thớt) trong khu vực

Hình 3. Ănten định hướng: phát (trái) và thu (phải)

3.3 Ănten
Hình 3 mô tả 2 mẫu anten phát và thu được sử dụng trong bài toán này. Ănten phát đặt ở độ cao 60m còn ănten thu đặt ở độ cao 11m.
3.4 Mô hình truyền sóng: Hata
Do đặc điểm truyền sóng không ổn định, nên các mô hình truyền sóng đều mang tính thực nghiệm. Dưới đây ta xét hai mô hình truyền sóng được sử dụng rộng rãi là mô hình Hata – Okumura.
Các biểu thức toán học được sử dụng trong mô hình Hata-Okumura để xác định tổn hao trung bình L:

Hình 4. Phân bố công suất

Ltb= 69,55 + 26,16lgfc – 13,82lghb – a(hm) + (44,9 – 6,55lghb)lgr     dB    
trong đó: fc: tần số hoạt động (MHz); Ltb: tổn hao trung bình
hb: độ cao anten trạm gốc (m); hm:  độ cao anten trạm di động (m)
r : bán kính cell (khoảng cách từ trạm gốc) (km)
a(hm): hệ số hiệu chỉnh cho độ cao anten di động (dB)
4. Kết quả
Hình 4 là kết quả phân bố công suất nhận trên khu vực phủ sóng
Từ đó có thể tính toán để phủ song cho toàn bộ khu vực xác định sẽ cần lắp đặt bao nhiêu trạm cơ sở BS. Có thể thấy rằng Wireless Insite thực sự là một công cụ mạnh và hữu ích cho việc nghiên cứu và triển khai mạng.

Khánh Linh

Số 112 (1+2/2010)♦Tạp chí tự động hóa ngày nay


Tin mới hơn:
Tin cũ hơn:

 

Tìm kiếm

Quảng cáo&Liên kết




 



 

 

Mới cập nhật