Luận Văn Giải pháp phối hợp hoạt động để cùng tồn tại giữa các hệ thống FBWA

PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH CAN NHIỄU TRONG CÁC HỆ THỐNG THÔNG TIN VÔ TUYẾN FBWA


1.1 PHÂN LOẠI CAN NHIỄU


Can nhiễu vô tuyến điện là Hiện tượng sóng điện từ dải tần Vô tuyến gây ảnh hưởng đến hệ thống thiết bị vô tuyến đang khai. Có nhiều cách phân loại can nhiễu vô tuyến điện, nhưng thông dụng hơn cả là xết chúng thành 2 dạng: Nhiễu tự nhiên (có tính cố hữu, không thể loại bỏ) và Nhiễu nhân tạo (phần lớn có thể làm suy giảm hoặc kiểm soát được). Mục tiêu của chúng ta là cần xác định được nguồn gốc phát sinh nhiễu, mức độ ảnh hưởng và các phương pháp áp dụng trong thiết kế hệ thống để loại trừ hoặc giảm nhẹ chúng đến mức chấp nhận được, vì vậy trong phần này chúng ta phân can nhiễu theo bản chất ảnh hưởng của chúng trong các mạng truy nhập vô tuyến băng rộng loại cố định (FBWA) cho các dải tần số khác nhau


Trong các hệ thống và mạng thông tin vô tuyến có 5 loại nhiễu cơ bản sau:

- Nhiễu cùng kênh (CoCh)

- Nhiễu kênh lân cận (AdjCh)

- Nhiễu xuyên điều chế (IM)

- Nhiều giao thoa giữa các ký tự (ISI)

- Nhiễu do hiệu ứng “gần-xa” (N-FI)

Vì chúng ta quan tâm đến nhiễu giữa các mạng FBWA, nên trong chương này chỉ cần xét nhiễu cùng kênh (CoCh) và nhiễu kênh lân cận (AdjCh); các loại nhiễu còn lại không thuộc phạm vi của đề tài


1.1.1 Nhiễu cùng kênh (CoCh)


Nhiễu CoCh là tín hiệu vô tuyến điện có cùng tần số với tín hiệu mang thông tin có ích. Trong các mạng di động cấu trúc tế bào (Cellular), để tăng hiệu quả sử dụng phổ tần, các kênh tần số được dùng lại ở nhiều ô phục vụ, vì vậy thường xẩy ra hiện tượng là một trạm gốc (BS hay CRS) có thể thu tín hiệu cùng kênh tần số từ các ô lân cận. Trong các mạng thông tin vô tuyến FBWA điểm-điểm hoặc điểm-đa điểm hoạt động trên cùng tần số tại các vùng kế cận cũng xẩy ra hiện tượng nhiễu cùng kênh.


Để phân tích nhiễu CoCh người ta dùng thước đo Xác suất có điều kiện nhiễu cùng kênh (CCIP), đôi khi gọi là xác suất “khoá” máy thu. Về bản chất, CCIP là xác suất có điều kiện công suất trung bình tín hiệu có hại vượt quá công suất trung bình tín hiệu có ích một mức tương ứng với hệ số phòng vệ nào đó.


Trong thông tin di động, hiệu ứng fađinh biên độ sóng mang thường tuân theo nhiều quy luật khác nhau. Ví dụ, giữa các toà nhà phân bố tín hiệu sóng di động tuân theo luật Rician (LOS); bên trong các toà nhà thì fađinh Reyleigh chiếm ưu thế (non-LOS); đây là trường hợp đặc biệt của phân bố Gausian. Một cách tổng quát, tín hiệu sóng vô tuyến di động là tổng hợp các tín hiệu tuân theo nhiều hàm phân bố khác nhau, được gọi chung là phân bố Nakagami, hay tín hiệu m chiều (m-distribution). Lúc đó số đo CCIP, Pc , được

thể hiện như sau:

(1.1)

Trong đó s là công suất trung bình (LMP) của tín hiệu có ích

Ii là LMP của nhiễu thứ i

là hệ số phòng vệ

k là số lượng tín hiệu nhiễu


Trong thông tin vô tuyến điện, Pc là một hàm toán học phức tạp, vì vậy, để tính Pc người ta cần đơn giản hoá bài toán theo các điều kiện biên nào đó, nhưng vẫn phải đảm bảo thể hiện đầy đủ các tính chất của loại nhiễu xét. Biểu thức tính xác suất nhiễu CoCh gồm k nguồn nhiễu như sau [1]:

(1.2)

Trong đó ms là công suất trung bình tín hiệu có ích trong vùng xét

R là bán kính Ô có tuyến truyền dẫn hữu ích

Ri là bán kính Ô có chứa nguồn nhiễu thứ i

Di là khoảng cách từ nguồn nhiễu thứ i đến Ô khảo sát


Để đảm bảo độ khả dụng của một mạng thông tin vô tuyến điện, chúng ta cần duy trì xác suất có điều kiện nhiễu cùng kênh, hay xác suất “khoá” máy thu dưới mức 2 % , với điều kiện là chất lượng truyền dẫn phải đảm bảo trên 90 % thời gian sử dụng


Giải pháp phối hợp hoạt động để cùng tồn tại giữa các hệ thống FBWA

0. THUẬT NGỮ VÀ CHỮ VIẾT TẮT


1. CÁC THUẬT NGỮ


1.1 Băng thông cấp phép (Authorized band)

Dải các tần số nhà khai thác được phép thu và phát sóng Vô tuyến điện

1.2 Băng rộng (Broadband)

Băng thông lớn hơn 1MHz, hỗ trợ tốc độ dự liệu lớn hơn 1,5 Mbit/s

1.3 Bức xạ ngoài nhóm (Out-of-block emissions-OOS)

Các bức xạ ở rìa băng thông cấp phép tính đến 200 % băng thông chiếm dụng, tính từ biên của băng thông cấp phép, cho cả biên trên và dưới

1.4 Bức xạ giả (Spuriuos emissions)

Bức xạ lớn hơn 200 % băng thông chiếm dụng, tính từ biên băng thông cấp phép

1.5 Bức xạ không muốn/Bức xạ có hại (Unwanted emissions)

Các bức xạ ngoài băng, các bức xạ giả, và các hài bậc cao

1.6 Đa điểm (Muitipoint-MP)

Thuật ngữ chung cho các hệ thống điểm-đa điểm, đa điểm-đa điểm hoặc các kết hợp cả hai hệ thống này. Đa điểm là Tôpô không dây, trong đó hệ thống cung cấp dịch vụ ghép đường theo phân bố địa lý các trạm thuê bao. Việc chia sẻ tài nguyên gồm cả trong miền tần số lẫn thời gian, hoặc cả hai.

1.7 Điểm- đa điểm (Point-to-muitipoint-PMP)

Trong các hệ thống không dây, Tôpô mạng trong đó trạm các trạm thuê bao riêng rẽ và mỗi trạm thuê bao chỉ liên kết với một trạm gốc

1.8 Điểm-điểm (Point-to-point)

Tôpô mạng trong đó tuyến vô tuyến được duy trì giữa 2 trạm

1.9 Điều khiển tự động công suất phát (Automatic transmit power control-ATPC)

Phương pháp dùng trong các hệ thống BWA để điều chỉnh thích ứng công suất máy phát, nhằm duy trì mức tín hiệu thu trong dải mong muốn.

1.10 Độ phân cực (Cross-polar discrimination-XPD)

Độ phân cực của Anten (XPD) theo một hướng xác định. Đây là độ lệch, tính theo dB, giữa mức khuyếch đại đồng cực và khuyếch đại trực giao của anten theo hướng đã cho

1.11 Độ rộng băng thông chiếm dụng (Occupied bandwith)

Đối với một sóng mang băng thông chiếm dụng Bo là độ rộng của băng tần, sao cho dưới mức giới hạn thấp nhất của nó và trên mức giới hạn cao nhất của nó thì công suất trung bình bức xạ chỉ bằng 5 % tổng công suất bức xạ. Điều này có nghĩa là 99% công suất bức xạ nằm trong băng thông

Các hệ thống truyền dẫn đa sóng mang dùng nhiều tầng khuếch đại, vì vậy độ rộng băng thông chiếm dụng được xác định như sau:

Bom = Bou + Bol + (Fou - Fol)

Trong đó:

Bom - Độ rộng băng thông chiếm dụng cho hệ thống đa kênh

Bou-Băng thông chiếm dụng của một sóng mang của sóng mang cao nhất

Bol- Băng thông chiếm dụng của một sóng mang cho sóng mang thấp nhất

Fou-Tần số trung tâm của sóng mang con cao nhất

Fol -Tần số trung tâm của sóng mang con thấp nhất

1.12 Đường bao mẫu bức xạ (Radiation pattern envelope-RPE)

Đồ thị thể hiện các mức cực đại của búp anten trong băng tần xác định

1.13 Đường xuống (Downlink)

Hướng từ trạm gốc đến trạm thuê bao

1.14 Hệ thống đa sóng mang (Muiticarrier system)

Hệ thống dùng hai hoặc nhiều sóng mang để cung cấp dịch vụ từ một máy phát

1.15 Hỗn hợp/lưới (Mesh)

Tôpô mạng không dây Đa điểm-Đa điểm, trong đó số trạm thuê bao trong một vùng địa lý được kết nối và làm việc như các trạm lặp. Điều này cho phép thay đổi định tuyến giữa mạng lõi và và trạm thuê bao. Theo ngữ cảnh thông thường, các hệ thống lưới không có các trạm gốc.

1.16 Kênh bảo vệ (Guard Band Channel)

Phần không dùng trong phổ tần giữa hai sóng mang gần nhau nhất của hai nhà khai thác mạng khác nhau.

1.17 Khoảng tần 1 (Frequency range 1)

Trong tài liệu này khoảng tần 1 từ 10 đến 23,5 GHz

1.18 Khoảng tần 2 (Frequency range 2)

Trong tài liệu này khoảng tần 2 từ 23,5 đến 43,5 GHz

1.19 Khoảng tần 3 (Frequency range 3)

Trong tài liệu này khoảng tần 3 từ 43,5 đến 66 GHz

1.20 Mật độ thông lượng phổ công suất (Power spectral flux density-psfd)

Thông lượng phổ công suất bức xạ trên một đơn vị băng thông và diện tích

1.21 Nhiễu loại A (Class A Interference)

Nhiễu (và các lớp con dưới nó A1, A2, A3 và A4) giữa hai hệ thống P-MP của 2 nhà khai thác mạng khác nhau.

1.22 Nhiễu loại B (Class B Interference)

Nhiễu (và các lớp con dưới nó B1,B2, B3 và B4) giữa một hệ thống P-MP và một hệ thống P-P của 2 nhà khai thác khác nhau

1.23 Nhóm/cụm tần số (Frequency block)

Phần gần kề của phổ tần, nằm trong băng tần con hoặc cả băng tần, thường được ấn định cho một nhà khai thác

Chú ý: Tập các nhóm tần có thể hình thành băng tần con hoặc một băng tần

1.24 Nhóm tần số (Frequency Block)

Băng thông tần số do cơ quan quản lý ấn định cho một nhà khai thác hệ thống P-MP trong một vùng dịch vụ xác định

1.25 Song công theo tần số (Frequency division dupplex)

Các mạch song công, trong đó tuyến lên và xuống dùng các tần số khác nhau và thường dùng đồng thời

1.26 Song công theo thời gian (Time-division dupplex-TDD)

Mạch song công, trong đó truyền dẫn lên và xuống tại các thời điểm khác nhau, nhưng chung một tần số

1.27 Trạm gốc (Base station-BS)

Tập hợp các thiết bị cung cấp khả năng kết nối, quản lý và điều khiển trạm thuê bao

1.28 Trạm lặp (Repeater station-RS)

Trạm khác với BS, có các thiết bị thông tin quay về 2 hoặc nhiều hướng biệt lập khác

nhau. Lưu lượng thu được từ một hướng có thể được phát lại từng phần hoặc toàn bộ theo hướng khác. Lưu lượng có thể kết thúc hay bắt đầu ở trạm lặp khác

1.29 Trạm thuê bao (Subsriber station-SS)

Tập hợp các thiết bị cho phép thiết bị thuê bao đấu nối với trạm gốc

1.30 Truy nhập không dây băng rộng (Broadband wireless access-BWA)

Truy nhập bằng phương thức vô tuyến, trong đó dung lượng kết nối là băng rộng

1.31 Truy nhập không dây cố định (Fixed wireless access)

Một ứng dụng truy nhập vô tuyến trong đó trạm gốc và trạm thuê bao ở vị trí cố định khi khai thác

1.32 Vùng phục vụ (Service area)

Vùng địa lý trong đó nhà khai thác có quyền phát sóng

1.33 Vùng % KO (% KO Area)

Phần trăm của Ô phục vụ trong mạng P-MP, tại đó nhiễu có thể làm tê liệt máy thu