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

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

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

1.25 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

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

AdjCh Adjacent channel

ATPC Automatic transmit power control

BWA Broadband wireless access CDF Cumulative distribution function CDMA Code division multiple access

CEPT European conference of postal and telecom administration C/I Carrier-to-interference ratio

DRS Data relay satellite

D/U Desired carrier-to-undesired carrier ratio

EIRP Effective isotropic radiated power

ERC European Radiocommunication Committee FBWA Fixed broadband wireless access

FDD Frequency division duplex

FDMA Frequency division multiple access

FH-CDMA Frequency Hopping Code Division Multiple Access FSPL Free space path loss

FWA Fixed wireless access GSO Geostationary orbit HP Horizontal Polarization

IEC International Electrotechnical Commission

IEEE Institute of Electrical and Electronic Engineers I/N nterference-to-thermal noise ratio

ISI Inter-System Interferenc

ISOP nterference scenario occurrence probability ITU International Communication Union IRCI Inter-Cell interference

LMCS Local muitipoint communication service LMDS Local muitipoint communication service

MAN Metropolitan area netwwork MCL Minimum coupling loss

MP-MP Multipoint-to-muitipoint MWS Multimedea wireless system NFD Net filter discrmination OuCh Out channel interference

OFDM Orthogonal frequency division muitiplexing

PCS Personal communication service psd power flux density

PMP PMP point-to-multipoint PTP PTP point-to-point

QAM Quardrature amplitude modulation QPSK Quardrature phase shift kying

TDD Time division duplex

TDMA Time division multiple access

VH Vertical Polarization

XPD Croos-polar discrimination

CHƯƠNG 1

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 β 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:

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]:

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

1.1.2 Nhiễu kênh lân cận (AdjCh)

Nhiễu AdjCh là tín hiệu vô tuyến điện từ các kênh tần số khác, nhưng rất gần với kênh tần số đang sử dụng Nguyên nhân phát sinh nhiễu AdjCh chủ yếu là do những hạn chế của các thành phần trong hệ thống thiết bị thu phát vô tuyến, như độ ổn định tần số phát, băng thông máy thu và các bộ lọc thu phát gây ra Nhiễu AdjCh thường được phân thành nhiễu trong băng (InBand) và nhiễu ngoài băng (Out-Of-Band) Nhiễu trong băng xẩy ra khi tâm của độ rộng tần số gây nhiễu nằm trong băng thông của tín hiệu có ích Nhiễu ngoài băng thuộc trường hợp tâm tần số của băng thông tín hiệu gây nhiễu nằm ngoài băng thông của tín hiệu cần thu

Trong môi trường sóng di động, luôn có sự tương quan chặt chẽ giữa tín hiệu cần thu và tín hiệu kênh lân cận, vì vậy người ta phải dùng một hàm mật độ liên kết (kết hợp) để biểu thị xác suất có điều kiện Pc

Nếu gọi r1 là tín hiệu có ích và r2 là tín hiệu nhiễu, với r2 ≥ α r1, thì ta có thể biểu diễn hàm mật độ xác suất nhiễu kênh lân cận như sau [1]: ∆ω π/ 2 là độ lệch tần số giữa tín hiệu có ích và nhiễu

∆ là trải trễ thời gian

G là mức tăng công suất ở đầu ra bộ lọc thu tín hiệu có ích so với công suất nhiễu kênh lân cận

Cần có nhận xét là, ngay cả trong trường hợp nhiễu AdjCh có độ lớn tương đương mức nhiễu CoCh thì ảnh hưởng nhiễu AdjCh vẫn yếu hơn CoCh nhiều lần

1.2 PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH NHIỄU VÔ TUYẾN ĐIỆN

Một trong những mục tiêu cơ bản của bài toán thiết kế các mạng di động tế bào, các tuyến vệ tinh và vi ba mặt đất là cần đảm bảo dung lượng đường truyền theo yêu cầu, với một mức chỉ tiêu chất lượng truyền dẫn cho trước, vì vậy trong việc phân tích đánh giá nhiễu điều quan trọng là cần xác định được tỷ số C/I hay S/I theo một mức chất lượng truyền dẫn (BER) đã cho Các giá trị này được lấy làm tiêu chí thiết kế mọi mạng vô tuyến, cả di động lẫn có định

Bài toán phân tích nhiễu ở đây bao gồm:

(1) Tính hoặc ước lượng mật độ công suất nhiễu (2) Tính tỷ số C/I

(3) Xác định tương quan giữa C/I (S/I) hoặc xác suất lỗi Pe (4) Xác định tương quan giữa S/I hoặc Pe và các chỉ tiêu hệ thống

(5) Thiết lập các tiêu chuẩn kỹ thuật và mức độ biến động các chỉ tiêu hệ thống so với các chỉ tiêu kỹ thuật trong các mức giới hạn chấp nhận được

(6) Sử dụng C/I như là thước đo để tối ưu hoá vị trí nguồn bức xạ và chất lượng truyền thông tin

(7) Triển khai các giải pháp giảm nhiễu, các phương pháp đo kiểm hiệu chỉnh ảnh hưởng, thông qua các thông số thiết kế hệ thống thiết bị

Hai thông số C/I và S/I là các thước đo chất lượng liên quan đến cấp dịch vụ (GOS) của một hệ thống vô tuyến điện bất kỳ Đối với các mạng không dây các thông số này tương đương:

- Tỷ số C/I và

- Xác suất “khoá” máy thu

1.2.1 Các tín hiệu tương tự

Các tín hiệu tương tự (analog) dùng truyền thông tin là các sóng điện từ biến đổi liên tục theo thời gian, được đặc trưng bởi biên độ, tần số và pha Công suất tín hiệu được thể hiện qua biên độ sóng mang (A) Đối với tín hiệu tương tự, chúng ta có thể tính được tỷ số C/I

Ngược với kỹ thuật tương tự (chỉ cần xác định tỷ số C/I hoặc S/I), trong truyền dẫn số vì áp dụng nhiều loại điều chế khác nhau, nên người ta phải dùng thông số tỷ lệ lỗi Bit (BER) làm thước đo chất lượng truyền dẫn

1.2.2.1 Các hệ thống PSK

Để xác định chất lượng các hệ thống truyền dẫn số người ta cần tìm tỷ số giữa công suất tín hiệu phát và công suất nhiễu sau đó tính BER Đối với điều chế PSK, BER chính là xác suất lệch góc θ ra ngoài vùng quyết định Phân bố góc này tuân theo luật hàm mũ cơ số tự

Trong đó I0 là hàm Bexel cải tiến bậc một δ là phương sai trong phân bố Gauxơ r số đo tín hiệu nhiễu

Tích phân biểu thức trên từ vùng biên (−π/ M) đến ( / Mπ ), có tính đến tính đối xứng của tích phân, ta được:

Trong các hệ thống thông tin di động mặt đất loại tế bào, tỷ số C/I phụ thuộc vào nhiều yếu tố, nên người ta xấp xỉ chúng theo công thức sau[1]:

Trong đó M là số các Ô phục vụ bị nhiễu CoCh

n là thành phần mũ, thể hiện độ suy hao tuyến (n = 2 ÷ 4) D là khoảng cách giữa 2 Ô phục vụ có nhiễu CoCh

1.3 PHÂN TÍCH CAN NHIỄU GIỮA CÁC HỆ THỐNG BFWA 1.3.1 Giới thiệu tổng quan

Chức năng chính của các mạng vô tuyến đa điểm-đa điểm (MP), điểm-đa điểm (PMP) dịch vụ cố định (FS) là cung cấp truy nhập cho mạng công cộng và các mạng riêng (PSTN, PDN…) Vùng dịch mạng có thể rất rộng, bao phủ cả các khu vực thuê bao phân tán Đôi khi, các hệ thống này cũng được dùng như các mạng truy nhập theo kiến trúc đa tế bào cho vùng ngoại ô và nông thôn Các hệ thống vô tuyến điểm-điểm (PTP), dịch vụ cố định (FS) thường được dùng làm đường truyền dẫn hoặc truy nhập cho mạng riêng và mạng công cộng Cũng có thể sử dụng các hệ thống này như một mạng truyền tải hoặc mạng truy nhập tích hợp.

Mục đích của đề tài là đề xuất các phương pháp phối hợp hoạt động giữa các hệ thống kể trên và những hướng dẫn cụ thể trong việc quy hoạch, thiết kế và triển khai mạng, nhằm đảm bảo sự tương thích giữa các hệ thống đó, trong điều kiện các mạng này khai thác trên

cùng một băng tần trong các khu vực gần nhau và ngược lại, vì vậy việc phân tích can nhiễu trong tài liệu này tập trung vào khía cạnh ảnh hưởng lẫn nhau giữa các mạng FBWA Để làm rõ tính ứng dụng của các đề xuất, trong phần này sẽ đưa ra các

phương pháp đánh giá can nhiễu, các thông số tới hạn và các yêu cầu tối thiểu cần đạt, để tạo sự hài hòa, cùng tồn tại và khai thác hiệu quả cho các hệ thống thông tin vô tuyến điện Các hệ thống PMP và PTP đã được ETSI chuẩn hóa, cả hệ thống thiết bị lẫn anten cho các dải tần khác nhau; các phần trình bày dưới đây đều được lấy từ họ các tiêu chuẩn của

Mỗi phương thức truy nhập xác định (TDMA, MC-TDMA, FDMA, DS-CDMA, FH-CDMA, DS-CD/TDMA) đều được quy định rõ trong các tiêu chuẩn TM4 EN của ETSI cho một trong những băng tần số trên

Các tiêu chuẩn TM4 EN về anten PMP được nhóm như sau:

Trong bộ các tiêu chuẩn TM4 EN cho các thiết bị PTP có phân loại hệ thống thiết bị cụ thể, theo khoảng cách kênh, loại điều chế và dung lượng hệ thống, cho các băng tần từ 1 đến 60 GHz.

Các tiêu chuẩn TM4 EN về anten PTP được phân thành 2 nhóm: - Giữa 1 GHz và 3 GHz

- Giữa 3 GHz và 60 GHz

1.3.2 Các giả thiết cho bài toán phân tích nhiễu

Vấn đề phối hợp hoạt động để cùng tồn tại và khai thác hiệu quả các mạng PMP, sử dụng chung một băng tần, trong cùng một khu vực địa lý là rất phức tạp Trong phần này, trước tiên ta xác định tất cả các tổ hợp can nhiễu có thể (các loại nhiễu) giữa các hệ thống PMP, giữa PMP và PTP, sau đó trình bày các phương pháp phân tích, đánh giá mức độ can nhiễu và phương thức phối hợp hoạt động giữa các mạng này

Để phân tích sự phối hợp hoạt động giữa 2 hệ thống PMP chúng ta chấp nhận một số giả thiết sau:

- Hai hệ thống có công suất bức xạ (EIRP) như nhau; - Có sử dụng ATPC cho tuyến tải lên để giảm mức nhiễu;

- Các hệ thống với các kênh tần số có độ rộng giống nhau phối hợp tốt hơn các hệ

- Có sử dụng ATPC cho tuyến tải lên của PMP để giảm mức nhiễu.

Các kết quả phân tích sự phối hợp hoạt động sẽ càng gần với thực tế, nếu ta sử dụng các thông số tới hạn trong bộ tiêu chuẩn EN cho hệ thống này và coi nó là bộ các thông số

Ngoài ra, chúng ta cần đánh giá được hệ số lọc mạng (NFD) giữa các hệ thống khác nhau theo các tiêu chuẩn đã cho, do đó, nhất thiết phải có các thông số sau đây lấy từ các tiêu chuẩn ETSI:

- Mặt nạ phổ phát và - Mặt nạ độ nhạy máy thu

1.3.2.1 Các tình huống triển khai mạnga Các mạng vô tuyến PMP

Các hệ thống PMP hiện đang sử dụng băng tần từ 1 GHz đến 40 GHz, trong tương lai sẽ sử dụng các tần số cao hơn Trong mỗi băng tần được ấn định, các đặc tính truyền lan sóng điện từ, băng thông khả dụng, cũng như các đặc tính hệ thống thiết bị sẽ quyết định năng lực mạng, như dung lượng tải tin, bán kính cực đại vùng phục vụ, các hình loại dịch vụ mạng cung cấp và cấu trúc của chính hệ thống đó Trong nhiều trường hợp, nếu có thiết kế tốt, chất lượng môi trường truyền dẫn mạng PMP có thể tương đương với mạng cáp đồng Để phân tích, đánh giá mức độ tương thích giữa các mạng chúng ta chấp nhận một số giả thiết sau:

1) Có ít nhất 2 nhà khai thác mạng trong một vùng phục vụ Trong các vùng kinh tế hấp dẫn, số lượng nhà khai thác sẽ nhiều hơn

2) Các nhà khai thác hoàn toàn độc lập trong việc lập quy hoạch và triển khai mạng của mình

3) Các dịch vụ do mạng của các nhà khai thác cung cấp có thể khác nhau, và do vậy các hệ thống thiết bị cũng có thể cũng rất khác nhau

4) Các hệ thống PMP có nguồn gốc, xuất sứ, thời gian đưa vào hoạt động không giống nhau

5) Có nhiều phương thức truy nhập được sử dụng, nhưng tất cả đều phù hợp với các khuyến nghị và tiêu chuẩn của ETSI

6) Quy hoạch mạng và Ô phục vụ do từng nhà khai thác mạng đảm nhiệm

7) Cơ quan quản lý nhà nước có trách nhiệm phân bổ băng tần cho các nhà khai thác Trong các nhóm tần số kế cận của nhóm tần số được phân bổ cho các nhà khai thác khác nhau, bằng cách nào đó, cơ quan quản lý phải đảm bảo để các nhà khai thác sử dụng được trong cùng một vùng, tức là các nhà khai thác có khả năng sử dụng và cung cấp một mức GOS cho khách hàng của mình, như trong công bố cam kết chất lượng mạng của họ

8) Vì lý do tương thích, điều này không có nghĩa là không có những yêu cầu bổ sung hoặc một số ràng buộc nào đó đối với các thiết bị thuê bao (TS) và trạm gốc (CRS/BS)

b Các mạng vô tuyến PTP

Các hệ thống vô tuyến PTP hiện đang sử dụng dải tần số từ 1 đến 58 GHz, trong tương lai có thể sử dụng các dải tần số cao hơn Trong mỗi băng tần số được ấn định, băng thông khả dụng do nhà quản lý phân bổ Các đặc tính liên quan đến dải tần số như dung lượng tải tin, độ dài chặng truyền dẫn, các hình loại dịch vụ đều phải được công bố một cách rõ ràng trong hồ sơ kỹ thuật của hệ thống Chất lượng dịch vụ cần được xác định rõ cho cả mục tiêu quy hoạch ngắn hạn và dài hạn Để đánh giá mức độ tương thích giữa các hệ thống, cần chấp nhận một số giả thiết sau:

1) Trong vùng có ít nhất 2 nhà khai thác mạng PMP hoặc PTP

2) Các nhà khai thác lập kế hoạch và triển khai mạng của mình một cách độc lập 3) Các hệ thống PMP hoặc PTP có thể có nguồn gốc, xuất sứ khác nhau Các hệ thống

PTP tuy có độ phân cách kênh tần số, dung lượng và loại thiết bị khác nhau, nhưng đều phải tuân theo các tiêu chuẩn của ETSI

4) Các nhà quản lý có trách nhiệm phân bổ nhóm tần số cho các nhà khai thác Đối với các nhóm tần số kế cận trong cùng một băng tần, thì nhà quản lý có trách nhiệm đảm bảo cho các nhà khai thác sử dụng được trong cùng một vùng, tức là các nhà khai thác có khả năng sử dụng để cung cấp một mức GOS cho khách hàng của mình như trong cam kết chất lượng mạng của họ

5) Điều này không có nghĩa là không có những yêu cầu bổ sung và một số hạn chế nào đó, vì lý do tương thích, đối với các thiết bị TS và CRS

1.3.2.2 Các loại can nhiễu

Trong phần này chỉ xét nhiễu giữa các hệ thống PMP của các nhà khai thác khác nhau trong cùng một vùng và gọi là nhiễu Intercell Interference (IRCI) Ngoài ra, khi quy hoạch các Ô phục vụ cũng cần xét đến nhiễu trong cùng một Ô (Intracell Interference-IACI) Trong các tiêu chuẩn ETSI/TM4 không có chỉ dẫn cụ thể nên dùng kỹ thuật FDD hay TDD, vì mỗi loại đều chế đều có những ưu điểm riêng Các hệ thống FDD thường dễ tương thích hơn TDD, nhất là khi các trạm gốc của các nhà khai thác được đặt cùng một chỗ Tuy nhiên, theo quan điểm sử dụng hiệu quả phổ tần số, các hệ thống TDD lại tốt

hơn, vì chúng chỉ cần một kênh tần số cho tuyến lên (UL) và xuống (DL) và có khả năng phân bổ và điều khiển lưu lượng bất đối xứng một cách mền dẻo Trong tài liệu này nhiễu giữa các hệ thống PTP và PMP được xét cho các nhà khai thác trong cùng một vùng, còn mức nhiễu trong một hệ thống cụ thể thì do từng nhà khai thác tự tính toán và tự quyết định

1.3.2.3 Về truyền lan sóng Vô tuyến điện

Ở đây chúng ta chỉ xét các dịch vụ cố định Các đặc tính truyền sóng điện từ, mô hình kênh truyền lan phụ thuộc vào dải tần số sử dụng, tốc độ Bit truyền trong không gian và khoảng cách giữa 2 kênh tần số lân cận Trong dải tần số từ 2 đến 66 GHz xét ở đây, chúng ta coi các hệ thống PMP đều có tuyến truyền sóng trực xạ (LOS) hoặc gần với trực xạ (NLOS) Trường hợp có các tuyến truyền sóng không trực xạ chỉ có thể áp dụng cho tốc độ Bit từ CRS đến TS nhỏ hơn 2x64 kbit/s và ngược lại, nhưng không vượt quá dải tần số 4 GHz Ở các tốc độ cao hơn và tần số cao hơn chỉ xét điều kiện truyền sóng LOS từ CRS đến TS và coi GOS tổng thể tương đương với chất lượng mạng cáp đồng Chúng ta chỉ xét đến fadinh do mưa ở dải tần trên 10 GHz, bằng cách bổ sung thêm một mức suy hao trong mưa cho các tuyến truyền dẫn

1.3.3 Các tình huống nhiễu

1.3.3.1 Tổ hợp PMP FDD/FDD

Có 2 cách bố trí kênh vô tuyến cho 2 hệ thống FDD PMP:

1) Cả hai hệ thống dùng chung một băng tần số con (SB) cho các tuyến xuống (CRS→TS) và do đó cũng chung cho tuyến lên (TS→CRS);

2) Hai hệ thống dùng các băng tần con SB khác nhau cho tuyến lên và xuống, như trên hình 1.3.1

Thông thường, chỉ có trường hợp 1, vì mỗi nhà quản lý mạng đã xác định trước các băng con (SB) cho các luồng tải lên và tải xuống Trường hợp 2 chỉ xảy ra khi ranh giới của 2 khu vực sử dụng các băng con (SB) khác nhau.

Hình 1.3.1 Cách bố trí kênh vô tuyến cho 2 FDD PMP

Để xét tất cả các tổ hợp nhiễu có thể giữa 2 hệ thống FDD, cần xác định 4 loại nhiễu, phân tách theo từng đôi: Nguồn gây nhiễu và Đích nhiễu:

Nhiễu loại A1 (down/down adjacency): Nguồn nhiễu từ máy phát CRS (hệ thống

gây nhiễu) và đích nhiễu là máy thu TS (bị hại)

Nhiễu loại A2 (up/up adjacency): Nguồn nhiễu từ máy phát TS (hệ thống gây

nhiễu) và đích nhiều là máy thu CRS (bị hại)

Nhiễu loại A3 (down/up adjacency): Nguồn nhiễu từ máy phát CRS (hệ thống gây

nhiễu) và đích nhiễu là máy thu CRS (bị hại)

Nhiễu loại A4 (up/down adjacency): Nguồn nhiễu từ máy phát TS (hệ thống gây

nhiễu) và đích nhiễu là máy thu TS (bị hại)

Hai hệ thống FDD PMP khác nhau được liệt kê trong bảng 1.3.1 là nhiễu chiếm ưu thế (theo dòng) và máy thu bị hại chiếm ưu thế (theo cột):

- thứ nhất (DL trong SB1) có tuyến xuống (tuyến lên) trong SB1 (2) - thứ hai (DL trong SB2) có tuyến lên ( xuống) trong SB2 (1).

Trong bảng 1.3.1 có sự phân biệt giữa tuyến xuống (DL) và tuyến lên (UL) Số “0” trong bảng thể hiện trạng thái không có nhiễu với giả thiết rằng truyền dẫn trong một băng tần con SB có thể gây nhiễu cho máy thu trong cùng băng tần đó, nhưng có khoảng cách ghép tần số song công đủ lớn, vì vậy có khả năng loại bỏ nhiễu khỏi các kênh truyền dẫn trong các băng tần con khác Bảng 1.3.1 tóm tắt tất cả các tình huống nhiễu có thể

Bảng 1.3.1 Các trường hợp nhiễu giữa 2 hệ thống PMP FDD

Có 2 cách bố trí kênh vô tuyến trong hệ thống FDD PMP và TDD PMP: 1) Hệ thống TDD có kênh gần kênh tuyến xuống FDD;

2) Hệ thống TDD có kênh gần kênh tuyến lên FDD, như trên hình 1.3.2

Hình 1.3.2 Cách bố trí kênh vô tuyến cho FDD PMP và TDD PMP

Trong trường hợp này cũng có 4 loại nhiễu kể trên Các trường hợp nhiễu chiếm ưu thế được cho trong bảng 1.3.2, khi mà cả 2 hệ thống FDD và TDD được coi vừa là nguồn nhiễu vừa là bị hại Đối với các hệ thống FDD sử dụng băng con SB Các phần tử khác “0” biểu diễn tổng 2 loại nhiễu khác nhau , do hệ thống TDD dùng cùng một kênh vô tuyến cho cả tuyến lên và xuống

1.3.3.3 Tổ hợp PMP TDD/TDD

Chỉ có một cách bố trí kênh vô tuyến duy nhất cho 2 hệ thống PMP TDD, vì mỗi hệ thống chỉ dùng một kênh tần số cho cả tuyến lên và tuyến xuống Ở đây, có 2 trường hợp cần xét là hệ thống được đồng bộ và không được đồng bộ

1) Các hệ thống TDD được đồng bộ: Hệ thống TDD tương ứng với tuyến lên và xuống của cả 2 hệ thống, cần xét nhiễu loại A1 và A2

2) Các hệ thống TDD không được đồng bộ: Tất cả các loại nhiễu (A1, A2, A3 và A4) cần được phân tích, đánh giá

Bảng 1.3.2 Các trường hợp nhiễu ưu thế giữa FDD PMP và TDD PMP

Có 2 cách bố trí kênh vô tuyến cho FDD PMP và PTP:

1) Kênh PTP được phân bổ gần với kênh tần số tuyến lên FDD;

2) Kênh PTP được phân bổ gần với kênh tần số tuyến xuống FDD, (hình 1.3.3)

Hình 1.3.3 Bố trí kênh vô tuyến cho FDD PMP và PTP

Để xét đủ các tổ hợp nhiễu có thể giữa một hệ thống PMP và một hệ thống PTP chúng ta

cần xác định 4 loại nhiễu cho các cặp nguồn nhiễu và đích nhiễu khác nhau:

Nhiễu loại B1 (down/PTP Rx adjacency): Nguồn nhiễu từ CRS của PMP và đích

của nhiễu là máy thu của hệ thống bị hại PTP.

Nhiễu loại B2 (PTP Tx/up adjacency): Nguồn nhiễu từ máy phát của PTP và đích

của nhiễu là CRS của hệ bị hại PMP.

Nhiễu loại B3 (up/PTP Tx adjacency): Nguồn nhiễu từ TS của PMP và đích của

nhiễu là máy thu của hệ thống bị hại PTP.

Nhiễu loại B4 (PTP Tx/down adjacency): Nguồn nhiễu từ máy phát của PTP và

đích của nhiễu là TS của hệ bị hại PMP

Bảng 1.3.3 tóm tắt tất cả các trường hợp nhiễu có thể Đới với hệ thống PTP kể trên, các băng tần số con của các kênh được dùng để phát (khi PTP gây nhiễu) và để thu (khi PTP bị hại) Khi xét một hệ thống PMP TDD chúng ta cũng thu được các tình huống tương tự như trong bảng 1.3.3 Khác biệt duy nhất là luôn có một cặp trạng thái (B1+B2 hoặc B3+B4) cần xét, do có cùng một kênh tần số cho cả tuyến lên và tuyến xuống.

1.3.4 Nhiễu giữa các hệ thống vô tuyến PMP (Nhiễu loại A)

1.3.4.1 Các giả thiết và đối tượng nghiên cứu

Để đánh giá mức độ ảnh hưởng nhiễu loại A (A1, A2, A3 và A4) giữa 2 hệ thống PMP hoạt động trong các kênh tần số kế cận nhau (cùng phân cực), chúng ta xét tình huống đơn giản, nhưng chung nhất, với các giả thiết sau:

- Chỉ xét một Ô phục vụ của hệ thống gây nhiễu và hệ thống bị nhiễu 2 CRS được phân bố cách xa nhau một khoảng d, khoảng cách này có thể thay đổi được, khi cần đánh giá nhiễu tổng trong các điều kiện hình học khác nhau Việc phân tích được mở rộng từ d = 0 (2 Ô chồng nhau) đến d lớn hơn kích thước của Ô lớn nhất - Đối với cả 2 hệ thống, vùng phục vụ bao phủ toàn bộ trạm gốc CRS và anten sử

dụng là đẳng hướng với độ tăng ích xác định Theo giả thiết này tính kế cận của kênh vô tuyến được xét cho toàn vùng Điều này cũng đúng cho cả anten hình rẻ quạt (độ khuếch đại anten khác nhau)

- Tất cả các tuyến truyền dẫn vô tuyến, cả tuyến bị hại lẫn tuyến gây nhiễu, đều là trực xạ (LOS) và ta chỉ xét trường hợp xấu nhất, bỏ qua các tuyến NLOS

1.3.4.2 Phương pháp phân tích nhiễua Hệ số lọc mạng (Hệ số phân cách mạng)

Hiện tượng nhiễu giữa 2 hệ thống hoạt động trên các kênh kế cận được biểu diễn bằng phần phổ bức xạ của hệ thống gây nhiễu (I), nằm trong băng tần bộ lọc thu của hệ thống bị hại (U) Trạng thái này được mô tả trên hình 1.3.4, trên đó biểu thị cả phổ bức xạ cao tần của các kênh tương ứng (CH U và CH I) Vùng màu xám biểu thị phần phổ cao tần tín hiệu phát rơi vào bộ lọc thu, tạo ra mức nhiễu có hại

Có thể đánh giá nhiễu tổng bằng hệ số lọc mạng (NFD) Đó là tỷ số giữa công suất phát của hệ thống gây nhiễu và phần công suất của nó lọt qua bộ lọc máy thu:

Hình 1.3.4 Biểu diễn nhiễu kênh lân cận

b Nhiễu loại A1

Đó là nhiễu từ CRS của hệ thống gây nhiễu sang TS của hệ thống bị hại Tình huống chung được cho trên hình 1.3.5

Vì khoảng cách của tuyến có lợi là d nên tín hiệu có ích là:1

là tăng ích anten CRS của hệ thống bị hại G là tăng ích anten TS, λ là độ dài bước sóng TS

mang (cùng đơn vị vớid ).1

Hình 1.3.5 Tình huống nhiễu A1

Chung nhất, ta coi tăng ích anten CRS có 2 giá trị khác nhau (xét cho anten rẻ quạt)

tu

P là công suất phát danh định của hệ thống U cho một kênh đơn Giá trị này sẽ khác nhau

đối với các phương thức truy nhập khác nhau: Đối với hệ thống TDMA, t

P là công suất gắn với mỗi khe thời gian, tương ứng với

công suất đỉnh

Đối với thống CDMA, P là công suất gắn với mỗi mã ut

Đối với hệ thống FDMA, tu

P là công suất gắn với mỗi sóng mang phụ.

Tương tự, công suất nhiễu được tính theo công thức:

G là độ khuếch đại anten

CRS của hệ thống gây nhiễu I, GTS( )θ là khuếch đại anten với góc phân cách (góc lệch) θ độ và NFD là hệ số lọc mạng, được tính theo công thức (1.12).

Ở đây, ti

P là tổng công suất bức xạ bởi hệ thống gây nhiễu trong các điều kiện tải cực đại:

Khi tất cả các khe thời gian trong TDMA được dùng hoặc khi tất cả các mã PN trong CDMA được dùng, hoặc khi tất cả các sóng mang phụ trong FDMA được dùng.

Kết hợp với các đẳng thức trước đó, chúng ta có thể tính tỷ số C/I cho một TS bất kỳ trong Tỷ số này phụ thuộc vào các thông số của hệ thống và khoảng cách d giữa chúng.

Một công thức khác thu được từ (1.15) khi cho d = 0, tức là khi 2 CRS trùng nhau: Vì d = 1 d và θ = 0, tức là khi 2 trạm gốc CRS đặt tại một chỗ, thì tổng nhiễu tuyến 2 xuống bằng nhau cho mọi TS trong vùng xét

c Nhiễu loại A2

Đó là trường hợp nhiễu từ một TS của hệ thống gây nhiễu tới CRS của hệ thống bị nhiễu Tình huống chung để phân tích tuyến lên như trên hình 1.3.6

Chúng ta xét các hệ thống PMP có điều khiển công suất từ xa (RTPC) để duy trì các chức năng của hệ thống Lúc đó công suất có lợi thu được sẽ là:

Pu =Puth+Mu (1.17) với, th

P là độ nhạy máy thu CRS (mức ngưỡng) với BER cực đại và tải lớn nhất, Mu là dự phòng công suất cho mức ngưỡng Biểu thức này đúng cả khi không có RTPC Tương tự công suất thu được trên CRSi là th

G là độ khuếch đại anten, GTSii là độ khuếch đại anten

TSi, d1 là khoảng cách từ TSi tới CRSi Nếu không có RTPC thì P = TSiti

P , đây là biên bên

trên của đẳng thức trước đó

Gọi công suất do TSi phát là P , lúc đó công suất nhiễu do máy thu CRSu thu được là:TSi

Kết hợp với các công thức trước, có thể tính được tỷ số sóng mang trên nhiễu cho một vị trí TSi như sau: cho một hệ thống gây nhiễu không có RTPC

Với cách làm tương tự, có thể tính tỷ số C/I cho 2 CRS đặt tại 1 vị trí như sau: Cho một hệ thống gây nhiễu không có RTPC

Trường hợp cuối, tỷ số C/I của 2 CRS cùng chỗ không như nhau, mà phụ thuộc vào khoảng cách d của TSi gây nhiễu.2

d Nhiễu loại A3

Đây là trường hợp nhiễu từ CRS của hệ thống gây nhiễu sang CRS của hệ thống bị hại (hình 1.3.7) Tín hiệu có lợi nhận được tại CRSu (do TS phát) là:

Tỷ số này chỉ phụ thuộc vào khoảng cách giữa hai CRSvà không phụ thuộc vào vị trí của TS Trong trường hợp này cần có khoảng cách nhỏ nhất giữa hai CRS để đảm bảo tỷ số sóng mang trên nhiễu nhỏ nhất, (C/I)min, cho hệ thống sử dụng

Có thể tính khoảng cách này theo công thức:

Nhiễu từ một TS của hệ thống gây nhiễu sang một TS của hệ thống bị hại Tình huống nhiễu được mô tả trên hình 1.3.8

Công suất có lợi thu được bởi TSu là:

cho hệ thống gây nhiễu không có RTPC

Trong cả hai trường hợp C/I phụ thuộc chủ yếu vào vị trí tương đối của các trạm đầu cuối (nguồn phát và nguồn thu nhiễu) do có độ lệch góc lớn giữa các anten định hướng TS Có thể dùng các công thức (1.30) và (1.31) để đánh giá nhiễu do một nguồn đơn gây ra (TSi) trên cả vùng phục vụ

1.3.4.3 Phân tích nhiễu cho trường hợp xấu nhất

Khi xét ảnh hưởng nhiễu trong toàn vùng phục vụ cho 4 trạng thái nhiễu khác nhau, nhất thiết phải phân tích tình huống khi nguồn gây nhiễu và máy thu bị hại ở trong các điều kiện truyền lan sóng điện từ “xấu nhất” Tình huống này đúng cho cả 4 loại nhiễu kể trên và được mô tả trên hình 1.3.9, trong đó A là CRS (hoặc TS) và A’ là TS (hoặc CRS) của hệ thống bị hại (hữu ích) và B là CRS (hoặc TS) của hệ thống gây nhiễu Cụ thể, đáp ứng giữa A, A’, B và tương ứng với (hữu ích hoặc nhiễu) CRS hoặc TS được cho trong bảng 1.3.4 cho các loại nhiễu khác nhau

Trong mỗi hàng của bảng 1.3.4: A biểu thị phần tử bị hại bởi nhiễu, B biểu thị nguồn gây nhiễu

Hình 1.3.9 Tình huống chung cho các phần tử A,A’ và B , trưòng hợp xấu nhất

Như trên hình 1.3.9 tất cả các phần tử A, A’ và B được xếp thẳng hàng, đó là “điều kiện hình học xấu nhất”, vì anten thu có độ khuyếch đại cao nhất theo hướng nguồn nhiễu Hơn nữa, nguồn phát và thu nhiễu (A và B) lại rất gần nhau (khoảng cách d nhỏ), trong khi đó các phần tử khác (B) thì rất xa (D>>d) Trong điều kiện truyền sóng xấu nhất (có fandinh hoặc tăng suy hao) có thể sinh ra một tín hiệu có ích trong phần tử A bằng mức độ nhạy thu (C=P ), trong khi đó tín hiệu nhiễu, do d ngắn, sẽ là: Ath

Trong đó,P là công suất bức xạ bởi B, GBt B và GA là độ khuếch đại anten của các phần tử B và A Kết hợp với các công thức trước đó ta có thể tính được tỷ số C/I: Tỷ số này phải lớn hơn (C/I)min cho phép của máy thu A Có thể đánh giá khoảng cách d nhỏ nhất, giữa A và B, để có C/I mong muốn theo các thông số của hệ thống Đây là công thức chung dùng cho cả 4 loại nhiễu, đã được phân tích trong phần trên và chỉ

các thông số GB và GA (độ khuếch đại anten CRS hoặc TS) được thay đổi phù hợp với bảng 1.3.4 Bảng 1.3.5 cho ta các trường hợp có thể trong tình huống xấu nhất Để có một đánh giá định tính cho các trường hợp này ta cần mở rộng vùng bị nhiễu, mà ở đó có đặt nguồn nhiễu và có các tuyến truyền sóng tầm nhìn thẳng (LOS)

Bảng 1.3.5 cho thấy các trường hợp xảy ra đối với A1 và A2 là như nhau, vì các phần tử gồm cả TS và CRS và một trường hợp do TS của một nhà khai thác gần CRS của nhà khai thác khác (các Ô chồng lên nhau) Do đó, khoảng cách nhỏ nhất theo công thức (24) chỉ đúng cho vài TS gần CRS như trên hình 1.3.9

Từ đây ta có:

Nhiễu A3 cần một khoảng cách nhỏ nhất giữa 2 CRS, vì các CRS được đặt trên tháp cao nên luôn có tuyến truyền sóng trực xạ

Nhiễu A4 (nhiều trường hợp) gồm 2 TS có xác suất xẩy ra thấp, vì khó có tuyến LOS

Bảng 1.3.5 Các trường hợp nhiễu có thể trong điều kiện xấu nhất

A1 TS từ CRS nhỏ (quanhCRS) 1 điểm (CRSi) lớn một số A2 CRS từ TS 1 điểm (CRSu) nhỏ (quanh CRSu) lớn một số A3 CRS từ CRS 1 điểm (CRSu) 1 điểm (CRSi) rất lớn 1

1.3.4.4 Các thông số đánh giá mức độ can nhiễu trong mạng PMP

Bây giờ chúng ta cần xác định 2 loại thông số quan trọng liên quan đến bài toán phân tích mức độ phối hợp hoạt động giữa các hệ thống:

- Loại thông số đầu tiên là các điều kiện biên, bao gồm tất cả các thông số đã được xác định trong các tình huống nhiễu

- Loại thông số thứ 2 bao gồm tất cả các thông số cần thiết để đánh giá mức độ phối hợp hoạt động giữa 2 hệ thống

a Các điều kiện biên

1) Dải tần số và bố trí kênh tần số

Dải tần số công tác là thông số cơ bản cần được xác định từ tiêu các chuẩn ETSI để chọn các thông số hệ thống và đánh giá mức suy hao trong không gian truyền lan sóng điện từ Cách bố trí kênh tần số (khoảng cách kênh và kế cận tần số giữa 2 hệ thống) cho ta lựa chọn loại nhiễu (A1, A2, A3 hoặc A4)

2) Độ nhạy thu, mức suy giảm độ nhạy và nhiễu trong hệ thống

Cần phân tích nhiễu trong cùng một Ô giữa các hệ thống của 2 nhà khai thác (intra-system) và nhiễu trong chính hệ thống đó (inter-(intra-system) do việc quy hoạch Ô phủ sóng gây ra Cách đơn giản nhất thực hiện như sau:

Trong các chuẩn của ETSI cho suy giảm mức ngưỡng tối thiểu 1 dB (tương ứng với độ nhạy thu mức BER= 6

10− ), chúng ta gán mức suy giảm này cho nhiễu giữa 2 hệ thống Vì vậy, coi độ nhạy máy thu bị giảm 1 dB và lấy tỷ số C/I tương ứng này để phân tích sự phối hợp hoạt động Phần còn lại (cỡ 3 dB, như trong ETSI) nhà khai thác có thể dùng cho quy hoạch mạng tế bào của mình Nói một cách khác, phần tối thiểu suy giảm độ nhạy được dành cho nhiễu giữa 2 hệ thống, phần còn lại dành cho nhiễu trong hệ thống

của nhà khai thác

3) Mức dự phòng độ nhạy thu

Trong bước quy hoạch mạng cần xét đến độ dự phòng tuyến, M theo 2 cách::th

1) Mức dự phòng công suất dùng trong phân tích đúng bằng mức dùng trong quy hoạch Đây là bài toán phân tích nhiễu trong các điều kiện truyền sóng bình thường 2) Mức dự phòng công suất dùng trong hệ thống bằng 0, trong khi đó mức dự phòng cho nhiễu hệ thống bằng 1 dùng trong quy hoạch Ô phục vụ Đây là bài toán phân tích nhiễu trong điều kiện truyền sóng xấu nhất

4) Bán kính Ô phục vụ

Bán kính Ô xác định vùng phục vụ, trong đó ta cần đánh giá mức nhiễu hoặc nguồn nhiễu, vì vậy, khi đã có các thông số hệ thống và độ dự phòng tuyến chúng ta cần tính bán kính cực đại vùng phục vụ

5) Mẫu bức xạ và độ tăng ích anten

Các thông số anten có vai trò quan trọng trong phân tích, đánh giá mức nhiễu Nếu không có các giá trị thực của mẫu bức xạ anten, thì dùng các tiêu chuẩn của ETSI về anten cho hệ thống PMP Tốt nhất là có được số liệu thực về độ tăng ích anten (độ khuếch đại)

b Các thông số đánh giá nhiễu loại A1) Nhiễu loại A1 (Nhiễu A1)

Thông số đơn giản nhưng rất quan trọng là phương trình khoảng cách nhỏ nhất giữa TS có ích và CRS gây nhiễu, trong điều kiện truyền sóng xấu nhất Khoảng cách này

càng nhỏ thì độ phối hợp hoạt động càng tốt Một thông số đánh giá khác là độ lệch tỷ số giữa sóng mang và nhiễu,∆[C I/ ], theo công thức (1.16) và (C/I)min của hệ thống bị hại Độ lệch này càng lớn thì hệ thống phối hợp càng tốt (nhưng chỉ đúng cho tần số dưới 10 GHz)

Bảng 1.3.6 thể hiện mức độ phối hợp cho các độ lệch C/I khác nhau

Các thông số đánh giá tiếp theo là phần trăm diện tích Ô phục vụ (% KO) trong đó có tỷ số C/I nhỏ hơn giá trị cho phép tối thiểu Cá biệt, khi đã cho 2 hệ thống, chúng ta nên xác định giá trị % KO lớn nhất, theo khoảng cách của CRS (d) mở rộng từ 0 đến 200 % bán kính Ô Theo cách này, ta có phần trăm lớn nhất của vùng (kéo theo là số người dùng) có thể bị nhiễu Khi giá trị này càng nhỏ thì độ phối hợp càng tốt Thông số đánh giá % KO rất quan trọng, vì nó cho phép đánh giá nhiễu trên thực tế.

Bảng 1.3.6 Mức độ phối hợp theo ∆[C/I]

< 0 Không thể phối hợp trong cùng một vùng (cần có phân cách không gian )

[0, 5] Có thế, nhưng bị tới hạn, nếu CRS cùng chỗ

[5, 10] Có thể, nếu CRS cùng chỗ Có thể, tới hạn, với khoảng cách d giữa các CRS nhỏ hơn bán kính Ô và , d<<R

[10, 20] Có thể, nhưng tới hạn, cho khoảng cách d giữa các CRS tới bán kính Ô, nói cách khác CRS có thể đặt mọi nơi

[20, 30] Có thế cho khoảng cách d giữa CRS tới bán kính Ô, nói cách khác CRS có thể đặt mọi nơi

> 30 Đầy đủ, không có nhiễu đặc biệt nào

2) Nhiễu loại A2 (Nhiễu A2)

Do tính đối xứng các thông số của loại nhiễu này tương tự như loại A1

3) Nhiễu loại A3 (Nhiễu A3)

Đó là nhiễu giữa các CRSs và chỉ có một thông số để đánh giá mức độ phối hợp hoạt động Đó là khoảng cách tối thiểu giữa các CRSs theo biểu thức (1.24) hoặc (1.33) và nó phụ thuộc hoàn toàn vào các điều kiện truyền sóng xét đến ở đây

4) Nhiễu loại A4 (Nhiễu A4)

Thông số đánh giá đơn giản nhất là phương trình khoảng cách nhỏ nhất (1.35) giữa TS có ích và TS gây nhiễu trong điều kiện truyền lan xấu nhất Nhiễu A4 ít quan trong so với nhiễu A1, A2 và A3, vì trong trường hợp này xác suất có tuyến TS-TS trực xạ rất thấp Tuy nhiên, ở đây cần xét số lượng TS cho cả hệ thống gây nhiễu và bị hại Để đánh giá nhiễu này tốt nhất là dùng chỉ số % KO cực đại (như A1 và A2) theo công thức (20) và (21), với các khoảng cách khác nhau giữa các CRS (mở rộng từ 0 đến 200 % bán kính Ô) và cho các vị trí TS gây nhiễu khác nhau.

1.3.5 Can nhiễu giữa 2 hệ thống PMP và PTP (Nhiễu loại B)

1.3.5.1 Một số giả thiết và đối tượng nghiên cứu

Để đánh giá ảnh hưởng nhiễu loại B (B1, B2, B3 và B4) của một hệ thống PMP đến một hệ thống PTP và ngược lại, hoạt động trên các kênh kế cận nhau (cùng phân cực sóng) trên toàn bộ vùng phục vụ, chúng ta chấp nhận một số giả thiết sau:.

- Đối với hệ thống PMP, chỉ xét một Ô phục vụ Đối với hệ thống PTP chỉ xét một tuyến truyền dẫn và chỉ một trạm gần nhất với Ô xét của PMP CRS của hệ thống PMP và trạm PTP được phân cách bởi khoảng cách d; có thể thay đổi khoảng cách này để đánh giá nhiễu trong các iều kiện hình học khác nhau

- Đối với hệ thống PMP, Ô phục vụ xét bao chùm toàn bộ CRS, bằng anten đẳng hướng có độ tăng ích xác định Với giả thiết này tính kế cận các kênh tần số được xét cho toàn vùng Ngoài ra, cần xét các thông số tăng ích anten cả dạng bức xạ hình rẻ quạt, nhưng không coi đó là một kỹ thuật giảm nhiễu

- Hệ thống PTP dùng các anten định hướng đến các trạm khác có độ phân cách góc với CRS của PMP là θ độ Góc lệch này cũng được thay đổi, khi đánh giá nhiễu trong các điều kiện hình học khác nhau

- Tất cả các kênh vô tuyến, cả có ích lẫn gây hại là LOS Từ đó chúng ta xét trường hợp xấu nhất; bỏ qua suy hao nhiễu các tuyến không trực xạ

1.3.5.2 Phương pháp phân tích nhiễu loại Ba Hệ số lọc mạng

Tương tự như mục 1.3.4.2

b Nhiễu loại B1 (Nhiễu B1)

Đây là trường hợp nhiễu từ PMP CRS sang PTP (hình 1.3.10)

Hình 1.3.10 Tình huống nhiễu B1

Trạm PTP được xem là bị nhiễu, trong khi PTP’ được vẽ chỉ để hiểu thêm về θ Thực tế PTP’ thường rất xa so với Ô xét, nếu PTP là trạm gần CRS nhất

Tín hiệu có ích do PTP thu được là: th

C P= +M (1.36) Trong đó: P là độ nhạy thu PTP (ngưỡng) và MppttPP là độ dự phòng ngưỡng

Công suất nhiễu do CRS tạo ra là:

G θ là độ khuếch đại anten PTP tại θ độ, λ là độ dài sóng mang và NFD là hệ số lọc

mạng của hệ thống PTP theo phổ bức xạ của PMP PPMP là tổng công suất bức xạ bởi hệ

thống PMP trong điều kiện tải lớn nhất Đó là các trường hợp: trong TDMA mọi khe thời gian (TDMA), mọi mã PN (CDMA), hoặc mọi sóng mang phụ (FDMA) đều được sử dụng Kết hợp với các công thức trên ta có thể tính được tỷ số C/I là: Tỷ số này phụ thuộc vào các thông số của hệ thống, khoảng cách d và góc lệch θ giữa CRS và PTP Do đó, có thể đánh giá khoảng cách d nhỏ nhất, cần thiết để thu đựơc tỷ số C/I lớn hơn tỷ số (C/I)min:

Đây là trường hợp nhiễu từ hệ thống PTP sang PMP CRS Tình huống nhiễu được mô tả trong hình 1.3.11, với các thông số hình học d và θ

Trong đó: Pth

PMP +MPMP là công suất có ích nhận được, G là độ khuếch đại anten TS gây TS

nhiễu, GCRSlà độ khuếch đại anten CRS và d là khoảng cách từ TS tới CRS Nếu không 2

dùng RTPC thì PTS= Pt

TS, và đó là cận trên của công thức trước, với Pt

TS là công suất danh

định TS cho một kênh đơn Giá trị này khác nhau cho các phương thức truy nhập khác

nhau Đối với hệ thống TDMA thì Pt

TS là năng lượng có ích gắn với mỗi khe thời gian và

tương ứng với công suất đỉnh Đối với các hệ thống CDMA Pt

TS là công suất gắn với mỗi

mã Đối với hệ thống FDMA PtTS là công suất gắn với mỗi sóng mang con

Tín hiệu có ích nhỏ nhất nhận được bởi CRS (từ TS xa nhất) hoàn toàn độc lập với việc có Trong đó NFD là hệ số lọc mạng nhận được CRS, tuỳ theo phổ phát của PTP Kết hợp với các công thức trước ta có thể thu được tỷ số C/I như sau: Trong trường hợp này, như loại nhiễu B1, có thể đánh giá khoảng cách d nhỏ nhất cần thiết để thu được tỷ số C/I lớn hơn tỷ số (C/I)min:

Đây là hàm số của biến số θ.

d Nhiễu loại B3 (Nhiễu B3)

Đây là trường hợp nhiễu từ TS của hệ thống PMP sang hệ thống PTP Trên hình 1.3.12 ngoài các thông số hình học chung d và θ còn có 2 góc lệch α và β giữa TS và PTP

P +M là cppng suất có ích nhận được, GTS là độ khuếch đại anten TS gây nhiễu, GCRS là độ khuếch đại anten CRS và d2 là khoảng cách từ TS đến CRS Nếu không dùng RTPC thì PTS = PTSt, và đó là cận trên của công thức trước Đối với hệ thống TDMA thì PTSt là năng lượng có ích gắn với mỗi khe thời gian và tương ứng với công suất danh định Đoois với hệ thống CDMA nó là công suất gắn với mỗi mã Đối với FDMA đó là công suất của mỗi sóng mang con.

Trong cả 2 trường hợp công suất nhiễu tại trạm PTP là: Trong đó, NFD là hệ số lọc thu của P-P theo phổ phát TS và d là khoảng cách giữa TS và 1 P-P Kết hợp với các công thức trước ta thu đựơc tỷ số sóng mang trên nhiễu cho tình huống hình học với vị trí của TS như sau:

Đối với loại nhiễu này người ta không tính khoảng cách tối thiểu ngăn nhiễu, vì người dùng (nguồn nhiễu) phân bố khắp nơi trong Ô phục vụ Công thức (1.46) và (1.47) được dùng để đánh giá nhiễu, nếu thực sự có một số người dùng có thể tạo ra nhiễu, khi đã biết vị trí CRS và PTP (các thông số d và θ).

e Nhiễu loại B4 (Nhiễu B4)

Đây là trường hợp nhiễu từ hệ thống PTP sang PMP TS (hình 1.3.13) Ở đây ngoài các thông số d và θ, còn có 2 thông số góc α và β giữa TS và PTP.

PMP là công suất danh định bức xạ bởi một kênh đơn, và nó khác nhau cho các

phương thức truy nhập khác nhau Đối với hệ thống TDMA, thì Pt

TS là công suất có ích gắn

với mỗi khe thời gian và tương ứng với năng lượng đỉnh Đối với hệ thống CDMA, PtTS là

công suất gắn với mỗi mã Đối với hệ thống FDMA, Pt

TS là công suất gắn với mỗi sóng

PP là công suất ra danh định của hệ thống PTP và NFD là hệ số lọc mạng của máy thu TS theo phổ phát PTP

Kết hợp với các công thức trên ta thu được tỷ số C/I: Có thể dùng biểu thức này để đánh giá nhiễu TS (trên toàn vùng PMP) có tỷ số C/I nhỏ hơn giá trị C/Imean Công thức này đúng cho mọi vị trí của CRS

1.3.5.4 Các thông số đánh giá mức nhiễu trong hệ thống PTP

Có 2 loại thông số quan trọng cần được xác định để phân tích mức độ phối hợp của 2 hệ thống PMP và PTP Loại đầu tiên là các điều kiện biên, bao gồm tất cả các thông số đã được xác định cho các tình huống nhiễu Loại thông số thứ hai là các thông số đánh giá mức độ phối hợp hoạt động giữa 2 hệ thống.

a Các điều kiện biên

1) Dải tần số và bố trí kênh vô tuyến

Dải tần hoạt động là thông số chính quyết định dùng tiêu chuẩn nào của ETSI để lựa chọn các thông số hệ thống và đánh giá suy hao sóng điện từ trong không gian tự do Cần biết cách sắp xếp kênh (khoảng cách kênh và tần số lân cận giữa 2 hệ thống) để chọn loại nhiễu (B1, B2, B3 và B4)

2) Độ nhạy thu, mức giảm độ nhạy và nhiễu trong mạng

Cần phân tích nhiễu giữa 2 hệ thống PTP và PMP, cũng như nhiễu trong hệ thống (do lập kế hoạch Ô cho PMP và đường truyền cho PTP) Cách đơn giản nhất để phân tích là: - Với điều kiện là trong các tiêu chuẩn ETSI độ giảm ngưỡng tối thiểu 1 dB đã xác định và gắn độ giảm này cho nhiễu giữa 2 hệ thống Vì vậy, coi độ nhạy máy thu giảm 1 dB và nó tương ứng với tỷ số C/I để phân tích phối hợp hoạt động, - Phần còn lại của độ giảm (cỡ 3 dB như trong ETSI) dành cho nhà khai thác trong việc lập kế hoạch cho mạng tế bào hoặc mạng PTP của họ.

3) Mức dự phòng cho độ nhạy thu

Trong bước quy hoạch mạng cần tính đến dự phòng tuyến, MPMP.Có 2 cách tính thông

số này:

1) Lấy mức dự phòng công suất dùng trong phân tích nhiễu bằng mức như dùng trong quy hoạch (điều kiện truyền sóng bình thường)

2) Mức dự phòng công suất dùng trong hệ thống bằng 0, trong khi đó mức dự phòng cho nhiễu hệ thống bằng 1, dùng trong quy hoạch Ô (điều kiện truyền sóng xấu nhất)

Độ dự phòng cho máy thu PTP (M ) là độ dự phòng cho tuyến để đạt mục tiêu chất PP

lượng và độ khả dụng đã cho Có 3 cách đánh giá thông số này:

1) Độ dự phòng của PTP bằng 0 (nhiễu trong điều kiện truyền sóng xấu nhất) 2) Độ dự phòng bằng độ dự phòng tuyến (khảo sát nhiễu trong điều kiện thời tiết tốt cho hệ thống không có RTPC).

3) Độ dự phòng bằng độ dự phòng của tuyến và được giảm theo RTPC (trong điều kiện thời tiết tốt cho hệ thống có RTPC).

4) Bán kính Ô phục vụ

Bán kính Ô phục vụ của hệ thống PMP quyết định vùng trong Ô có nhiễu cần xét, hoặc có nguồn nhiễu phân bố, do đó, khi đã có các thông số hệ thống cần tính bán kính Ô lớn nhất

5) Mẫu bức xạ và độ tăng ích anten

Các thông số anten có tần quan trọng đặc biệt trong việc đánh giá nhiễu Nếu không có các giá trị thực của mẫu bức xạ , thì có thể dùng các mặt nạ bức xạ trong các tiêu chuẩn của ETSI cho anten PMP Trên thực tế để đánh giá nhiễu cần biết độ khuyếch đại thực của anten sử dụng

1.3.5.5 Các thông số đánh giá mức nhiễua Nhiễu loại B1 (nhiễu B1)

Trong trường hợp CRS gây nhiễu sang hệ thống PTP thì dùng công thức (28) để tính khoảng cách tối thiểu cần thiết giữa CRS và PTP Khoảng cách này càng nhỏ, độ phối hợp càng tốt

b Nhiễu loại B2 (nhiễu B2)

Trong trường hợp hệ thống PTP gây nhiễu sang CRS thuộc hệ thống PMP có thể dùng công thức (32) để xác định khoảng cách cần thiết nhỏ nhất giữa CRS và PTP Các khoảng cách nhỏ hơn sẽ cho độ phối hợp tốt hơn.

c Nhiễu loại B3 (nhiễu B3)

Trong trường hợp khi nguồn nhiễu (hướng đến hệ thống PTP) là từ TS thuộc hệ thống PMP, thì dùng công thức (36) và (37) để tính tỷ số C/I cho TS, nếu biết các điều kiện hình học của PTP và CRS Ở đây nên xác định % KO nơi có TS tạo ra tỷ số C/I thấp hơn (C/I) min theo các thông số hình học đã cho; phần trăm này càng nhỏ thì có độ phối hợp càng tốt

d Nhiễu loại B4 (nhiễu B4)

Trong trường hợp hệ thống PTP gây nhiễu sang TS thuộc hệ thống PMP, công thức (40) cho ta tính tỷ số C/I thấp hơn (C/I)min, , trong phạm vi % KO Rõ ràng với cấu trúc hình học đã cho, % OK thấp cho ta mức độ phối hợp cao.

1.3.6 Đánh giá mức độ phối hợp hoạt động giữa các hệ thống PMP

Mục này trình bày một số kết luận về các nguyên tắc cùng tồn tại cho các hệ thống PMP Các nguyên tắc này được đúc rút từ các phương pháp luận trong mục 1.3.4 Một số nguyên tắc được nêu trong phần ví dụ cụ thể

1.3.6.1 Các xem xét liên quan đến nhiễu

a Nhiều A1: Nhiễu từ CRS thuộc hệ thống gây nhiễu sang TS thuộc hệ thống có ích

Dễ dàng chứng minh rằng có thể dùng chung điểm đặt trạm gốc và đây là điều kiện thuận lợi để thực hiện tốt việc phối hợp hoạt động, vì các tuyến gây nhiễu và có ích luôn giống nhau, không có sự chênh lệch về suy hao truyền sóng Trong một số trường hợp, việc dùng chung vị trí trạm vẫn đảm bảo độ phối hợp, ngay cả khi không có các kênh bảo vệ giữa 2

hệ thống Trong trường hợp này cho phép đặt các trạm gốc gần nhau Nhưng vì chúng ta xét hệ thống hoạt động trong cùng dải tần (khả năng bao phủ như nhau) và cùng vùng phục vụ (suy giảm vùng do các công trình xây dựng, đồi núi), nên các điều kiện này có thể không phải lúc nào cũng đúng Ngược lại, nếu không thể đặt trạm gốc cùng chỗ hoặc gần nhau thì cần phải dành ít nhất một kênh bảo vệ để khắc phục khả năng chồng lấn Ô (TS bị nhiễu gần CRS gây nhiễu hơn so với CRS có lợi) Trong trường hợp này luôn tồn tại vùng bị nhiễu quanh CRS gây nhiễu

b Nhiễu A2: Nhiễu từ TS của hệ thống gây nhiễu sang CRS của hệ thống có ích

Do tính đối xứng với loại nhiễu A1 có thể dùng mục 1.3.6.1 (a) cho nhiễu A2

c Nhiễu A3: Nhiễu từ CRS của hệ thống gây nhiễu sang CRS của hệ thống có ích

Trong trường hợp này cần có một khoảng cách tối thiểu giữa hai CRS theo công thức (16), do đó không thể đặt trạm gốc cùng một chỗ Ngoài ra, để giảm khoảng cách cần thiết xuống khoảng vài trăm mét (mức độ phối hợp thấp và gần vị trí đặt trạm) cần có một băng tần bảo vệ giữa 2 hệ thống Ngược lại, mức độ phối hợp cần thiết không được chấp nhận, nếu khoảng cách giữa các CRS có cùng kích cỡ với bán kính Ô.

d Nhiễu A4: Nhiễu từ TS của hệ thống gây nhiễu sang TS của hệ thống có ích

Trong trường hợp này có thể dùng chung vị trí trạm gốc mà không ảnh hưởng đến sự phối hợp Để kiểm soát nhiễu giữa các TS nên có băng tần bảo vệ để giảm khoảng cách

tối thiểu, tính theo công thức (24), xuống còn vài trăm mét Tuy nhiên, khả năng có nhiễu giữa các TS không thấp, hoặc bị giới hạn trong vùng riêng biệt, do có quá nhiều TS gây nhiễu và TS bị hại Trong trường hợp này các nhà khai thác mạng có thể gặp phải tình huống là mức nhiễu luôn thay đổi khi triển khai mở rộng mạng Ví dụ, khi hai TS của 2 nhà khai thác đặt trên cùng một mái nhà

1.3.6.2 Các nguyên tắc chung thực hiện phối hợp hoạt động

Mục này đưa ra một số nguyên tắc chung (không gắn trực tiếp với một loại nhiễu nào) để thực hiện việc phối hợp hoạt động, trong đó, một mục liên quan đến các thông số hệ thống, các mục còn lại liên quan đến các nguyên tắc triển khai, sao cho dễ dàng thực hiện phối hợp hoạt động trên cùng một vùng, với lãng phí phổ nhỏ nhất.

a Các nguyên tắc liên quan đến thông số hệ thống

Từ mục 1.3.4 ta có:

- NFD càng nhỏ thì băng thông bảo vệ cần thiết càng lớn Nguyên tắc này được áp dụng cho mọi loại nhiễu Do đó, đề tránh lãng phí phổ tần số, các giá trị NFD lấy từ EN được dùng để đánh giá băng tần số bảo vệ cần thiết, phải gần với các thông số của hệ thống thực

- Để giảm nhiễu A1, EIRP của 2 CRS, được xác định như là tổng công suất danh định ở đầu ra cao tần và độ tăng ích anten CRS, phải như nhau.

- Để giảm nhiễu A2 và A4, Sử dụng RTPC cho các TS, vì vậy giảm được băng tần số bảo vệ

- Khi xét các khoảng cách kênh tần số bằng nhau, tương tự như độ nhạy Máy thu giảm, cần thiết có băng thông bảo vệ cho nhiễu A2 Điều kiện này dẫn đến việc có bán kính tế bào như nhau cho hai hệ thống, vì băng tần giống nhau và công suất ra

giống nhau Như vậy, chỉ một CRS gây nhiễu trên Ô có ích và do đó vùng nhiễu chỉ giới hạn xung quanh CRS đó Ngược lại, vùng bị nhiễu là tổng 2 hoặc nhiều Ô phục vụ

1.3.6.3 Các nguyên tắc triển khai mạng

Đây là nguyên tắc triển khai phối hợp giữa hai hệ thống FDD PMP trên cùng một vùng với một hoặc hai cặp băng tần con, ấn định cho các tuyến lên và xuống Ở đây chỉ cần xét các loại nhiễu A1 và A2 Vì cả 2 loại nhiễu cho phép dùng chung vị trí trạm CRS hoặc đặt cạnh nhau (có thể không có băng tần bảo vệ) nên có vùng nhiễu dư, vùng nhiễu giới hạn, nếu không trùng vị trí trạm

Một nguyên tắc hữu ích nữa là bố trí các hệ thống có kênh kế cận với khoảng cách kênh giống nhau, vì kênh tần số bảo vệ yêu cầu thường bằng khoảng cách kênh lớn nhất Bằng cách đó cũng tiết kiệm được phổ tần số Cuối cùng, khi một trong 2 hệ thống PMP dùng kỹ thuật TDD thì cần xét nhiễu A3 Trong trường hợp này, ít nhất là cần dùng một kênh tần số bảo vệ (thường là 2) cho trường hợp 2 trạm gần nhau

1.3.7 Đánh giá mức độ phối hợp hoạt động giữa PMP và PTP

1.3.7.1 Các loại nhiễu điển hình

Mục này cho ta một số nhận định về mức độ phối hợp giữa các hệ thống PMP và PTP khi chỉ có một loại nhiễu được xét, các vấn đề về dùng chung vị trí, khoảng cách an toàn, góc phân cách (góc lệch) và nhiễu ưu thế.

a Nhiễu B1: Nhiễu từ CRS thuộc hệ thống PMP sang hệ thống PTP

Nhiễu này chỉ liên quan đến 2 trạm và có thể xét như sự phối hợp PTP/PTP (vì chỉ yêu cầu khoảng cách và vùng phối hợp).

b Nhiễu B2: Nhiễu từ hệ thống PTP sang CRS thuộc hệ thống PMP

Do tính đối xứng hình học loại loại B1 được áp dụng cho loại B2 Cần xác định một khoảng cách tối thiểu giữa CRS và PTP, để tránh nhiễu

c Nhiễu B3: Nhiễu từ PMP TS sang hệ thống PTP

Dùng chung vị trí trạm là trạng thái xấu nhất Ở đây cần có sự phân cách tần số rộng nhất Nhìn chung, thậm chí không có chung vị trí đặt trạm, nếu không có khả năng tách biệt tần số tốt và nếu tuyến PTP nằm dọc theo vùng phục vụ PMP, thì luôn luôn có một vùng nhiễu ưu thế của TS đối với tuyến PTP Trạng thái này (thậm chí cả khi vùng phục vụ nhỏ) không thể chấp nhận được, vì chỉ cần một TS trong vùng đó cũng làm giảm chất lượng tuyến PTP mỗi khi thiết lập kết nối.

d Nhiễu B4: Nhiễu từ hệ thống PTP sang PMP TS

Do tính đối xứng hình học với loại B3 nên có thể áp dụng cho loại B4, tức là cần một băng tần bảo vệ rộng, để ngăn ngừa nhiễu trên TS thuộc PMP đặt trên tuyến PTP.

1.3.7.2 Các nguyên tắc chung để phối hợp hoạt động

Mục này nêu ra một số nguyên tắc chung (không gắn trực tiếp tới một loại nhiễu cụ thể nào) để thực hiện phối hợp hoạt động Một phần liên quan đến các thông số hệ thống,

phần còn lại liên quan đến các nguyên tắc triển khai chung để thực hiện phối hợp trên cùng một vùng với độ lãng phí phổ tần số nhỏ nhất.

a Các nguyên tắc liên quan đến các thông số hệ thống

Các nguyên tắc sau đây nhận được từ các phân tích trên:

- NFD càng lớn thì băng thông bảo vệ cần thiết, hoặc khoảng cách tối thiểu càng nhỏ Nguyên tắc này áp dụng cho mọi loại nhiễu Do đó, các giá trị NFD cho cả 2 hệ thống PMP và PTP trong EN phải càng gần với các giá trị thực của hệ thống.

- Để có độ phân cách góc cực đại (loại B1 và B2) các mẫu bức xạ anten PTP phải tuân thủ các mặt nạ của các lớp cao hơn (được xác định trong ETSI EN 302 085 hoặc EN 300 833 ) Nếu tuyến PTP được triển khai trong một vùng nhiễu dày đặc, thì nên đặt CRS của hệ thống PMP xa với vị trí trạm PTP, tuỳ theo mẫu bức xạ anten của tuyến PTP.

b Các nguyên tắc triển khai mạng

Cần xét 2 tình huống triển khai khác nhau: thứ nhất, chỉ một vị trí PTP trong khu vực triển khai của hệ thống PMP (vùng ngoại ô), thứ hai là toàn bộ tuyến PTP (tất cả các

trạm) trong khu vực triển khai của hệ thống PMP

Hình 1.3.14 Sự sắp xếp kênh tín hiệu có ích

Có thể áp dụng 2 nguyên tắc sau cho 2 tình huống kể trên:

1) Một trạm PTP: Vì chỉ một hướng của tuyến PTP được dùng cho tính toán (xem hình 1.3.14) Theo cách này chỉ loại nhiễu B1 và B2, và sự kết hợp hợp lý giữa koảng cách tối thiểu, góc phân cách, ăng tần bảo vệ sẽ cho phép triệt tiêu nhiễu 2) Toàn tuyến PTP: Trong trường hợp này có 4 loại nhiễu liên quan đến mọi kiểu sắp xếp kênh (chúng ta chỉ quan tâm đến các kênh kế cận) Như vậy, do có nhiễu B3 và B4 nên cần băng tần bảo rộng hơn, phục vụ cho việc phối hợp tuyến PTP với mọi vùng PMP đã triển khai

1.4 KẾT LUẬN

Nhiễu vô tuyến điện rất đa dạng và phức tạp Trong dải tần 2-66 GHz, một dải tần có nhiều hứa hẹn cho các công nghệ truy nhập vô tuyến băng rộng, vấn đề can nhiễu giữa các hệ thống đang được nghiên cứu tích cực Cho đến thời điểm hiện nay, do trình độ phát triển công nghệ truyền thông trong dải tần này còn chậm và nhiều hệ thống thiết bị còn đang

trong giai đoạn thử nghiệm, vì vậy hàng loạt các vấn đề nghiên cứu về nhiễu liên quan đến mạng FBWA vẫn còn bỏ ngỏ

Trong chương 1 chúng ta đã xét bài toán nhiễu theo khía cạnh ảnh hưởng qua lại giữa các mạng FBWA của các nhà khai thác khác nhau, trong điều kiện các nhà khai thác dùng các kênh tần số kế cận nhau trong cùng một vùng hoặc dùng cùng dải tần số trong các vùng lân cận Trên thực tế điều này thường xuyên tồn tại, đặc biệt là trong các thành phố lớn, các khu công nghiệp, khu đông dân cư, bến cảng…Bài toán tránh nhiễu và nén nhiễu CoCh và AdjCh cho các hệ thống, mạng thông tin vô tuyến là vấn đề quan trọng nhất trong việc thực hiện phối hợp hoạt động để cùng tồn tại

Trong chương này chúng ta đã xét tất cả các tình huống nhiễu có thể xẩy ra, phương pháp phân tích, đánh giá định lượng và quan trọng hơn cả là xác lập được quan hệ giữa khoảng cách an toàn (về không gian) và các thông số hệ thống thiết bị, dựa trên chỉ tiêu chất lượng thu tin C/I Các biểu thức toán học (1.27), (1.35), (1.39), (1.43) thể hiện sự phụ thuộc khoảng cách an toàn vào các thông số hệ thống được dùng đêt tính toán hệ số lọc mạng NFD là rất quang trọng trong thiết kế hệ thống thực

Ngoài ra, trong chương này cũng sơ bộ đề xuất một số nguyên tắc và giải pháp triển khai mạng vô tuyến điểm-đa-điểm, điểm-điểm, các chỉ tiêu kỹ thuật cần quan tâm trong quá thực hiện phối hợp hoạt động giữa các mạng truy nhập vô tuyến băng rộng Các kết quả của chương này sẽ là sở cứ lý luận để xây dựng các nguyên tắc, các khuyến

nghị triển khai mạng FBWA loại WiMax trong chương 2

CHƯƠNG 2

NGUYÊN TẮC PHỐI HỢP HOẠT ĐỘNG ĐỂ CÙNG TỒN TẠI CHO CÁC HỆ THỐNG FBWA LOẠI WIMAX

2.1 GIỚI THIỆU

Trong chương một chúng ta đã giới thiệu lý thuyết chung về can nhiễu, các phương pháp phân tích nhiễu và các biện pháp phòng chống nhiễu cho các hệ thống FBWA Chương này sẽ cụ thể hoá các phương pháp chống nhiễu nêu trên cho các hệ thống thiết bị FBWA theo tiêu chuẩn IEEE 802.16d, nhằm:

- Kiểm soát và giảm thiểu can nhiễu giữa các hệ thống WiMax của các nhà khai thác cùng hoạt động trong một vùng với các băng tần kế cận hay cùng dùng chung băng tần số vô tuyến trong các vùng gần nhau.

- Đảm bảo cùng tồn tại và cùng khai thác hiệu quả cho các hệ thống WiMax và các hệ thống vô tuyến khác đang hoạt động trong vùng

Do có sự khác biệt về tính chất vật lý của các dải tần số sử dụng, nên trong chương này các nguyên tắc phối hợp hoạt động cho các hệ thống được xét riêng cho 3 băng tần cơ bản:

- Các hệ thống FBWA PMP dải tần 23,5-43,5 GHz - Các hệ thống FBWA PMP dải tần 2-11 GHz

- Các hệ thống FBWA PMP và PTP dải tần 23,5-43,5 GHz Nội dung của chương 2 bao gồm:

- Tóm tắt các khuyến nghị và các hướng dẫn áp dụng khuyến nghị - Tổng quan về cấu trúc hệ thống và môi trường truyền lan sóng điện từ - Các thông số thiết kế cho hệ thống, thiết bị

- Phương pháp triển khai và phối hợp hoạt động giữa các hệ thống

- Các kỹ thuật giảm nhiễu CoCh, AdjCh giữa các hệ thống đang khai thác trong các vùng kế cận và mức tín hiệu có hại do các hiện tượng tự nhiên khác gây ra

Điều cốt lõi trong chương này là định lượng được các thông số thiết kế cho thiết bị và các khuyến nghị thực tiễn triển khai các mạng FBWA, dựa trên việc phân tích, mô

phỏng hệ thống, kinh nghiệm của các nhà khai thác mạng FBWA Một khi các nhà chế tạo và nhà khai thác tuân thủ các khuyến nghị này thì các hệ thống của họ hoàn toàn có thể hoạt động tốt trong một môi trường chung với mức can nhiễu tương hỗ chấp nhận được

2 2 TỔNG QUAN VỀ CAN NHIỄU GIỮA CÁC HỆ THỐNG FBWA

FBWA thuộc loại các hệ thống vô tuyến cố định phục vụ cho việc tải các dịch vụ băng

rộng giữa các khu nhà thuê bao và các mạng lõi Khái niện “băng rộng” ở đây, tương tự như thuật ngữ trong ITU-T, là tốc độ truyền dự liệu lớn hơn 1,5 Mbit/s được tải qua nhiều mạng FBWA; các mạng này có khả năng hỗ trợ các tốc độ dự liệu rất lớn Trên thực tế các hệ thống FBWA có tốc độ truyền dự liệu cao hơn giá trị này nhiều lần

Thông thường, các mạng FBWA đảm bảo kết nối cho nhiều khu nhà thuê bao trong vùng phục vụ, bằng phương pháp cung cấp băng thông tần số dùng chung cho các đối tượng Nhu cầu của các đối tượng được đáp ứng với mức tương quan thấp, theo nguyên tắc phân bổ băng thông động, nhằm sử dụng hiệu quả nhất phổ tần số vô tuyến điện Lĩnh vực ứng dụng FBWA rất rộng, bao gồm cả thoại, dự liệu và các dịch vụ giải trí… Mỗi thuê bao có thể yêu cầu các hình loại dịch vụ khác nhau; dòng lưu lượng có thể một chiều, hoặc 2 chiều, đối xứng, không đối xứng, thay đổi theo thời gian

2.2.1 Cấu trúc hệ thống

Đa phần, các hệ thống FBWA có cấu trúc đa điểm (MP) Khái niệm đa điểm bao gồm cả điểm-đa điểm (PMP) và đa điểm-đa điểm (MP-MP) Nhóm nghiên cứu IEEE 802.16 về truy nhập không dây băng rộng đã đề xuất bộ các chuẩn vô tuyến cho các hệ thống PMP, trong đó các trạm gốc và trạm thuê bao kết nối với nhau qua giao diện không gian, tương tự tiêu chuẩn PMP cho HIPERACCESS của dự án ETSI BRAN 7.

Một mạng FBWA điển hình bao gồm các trạm gốc (BSs), các trạm thuê bao (SSs), thiết bị đầu cuối (TE), thiết bị mạng lõi, các tuyến giữa các Ô phục vụ (Intercell links) và các trạm chuyển tiếp (RSs)

Hình 2.2.1 Các nguồn nhiễu trong FBWA

Mô hình chuẩn của một hệ thống FBWA được cho trên hình 2.2.1 thể hiện một cách đầy đủ quan hệ kết nối giữa các thành phần của hệ thống FBWA Một mạng FBWA tối thiểu phải có một BS và các SS Trên hình vẽ các đường vô tuyến được thể hiện bằng đường zizăc Các tuyến nối giữa các Ô phục vụ (Cell), dùng để kết nối 2 hay nhiều BS với nhau, có thể là vô tuyến, cáp quang hoặc cáp đồng Cũng có thể dùng công nghệ PTP trong băng sử dụng, để làm trung kế tốc độ từ DS-3 đến OC-3 Một số hệ thống PMP có dùng thêm các trạm RSs để tăng cường vùng phủ sóng cho các vùng BS bị che khuất (NLOS) hoặc mở rộng, kéo dài cho các vùng xa RS chuyển tiếp thông tin từ BS cho một hoặc nhiều nhóm các SSs, hoặc kết nối cho một SS nội hạt RS thường dùng các tần số đường xuống

của trạm gốc BS hoặc các tần số cấp phép khác Trong các hệ thống PMP, phần lớn các trạm RSs có kết nối với các SSs nội hạt

Biên của mạng FBWA là các điểm giao diện F và G trên hình 2.2.1 Các giao diện F là các điểm kết nối với mạng lõi (giao diện mạng) đều được chuẩn hoá; điều này không bắt buộc đối với các giao diện G, giữa SSs và thiết bị TE

2.2.1.1 Các hệ thống điểm-đa điểm ( PMP)

PMP là mạng liên kết các BSs và các trạm SSs, đôi khi bao gồm cả các trạm RSs BSs dùng các anten búp sóng rộng, được chia thành một hoặc nhiều rẻ quạt (sector) Để bao phủ cả 360o có thể phải dùng nhiều anten và để phủ kín toàn vùng phục vụ rộng phải dùng nhiều trạm gốc Việc kết nối giữa các trạm gốc không thuộc lĩnh vực FBWA Các trạm gốc này được kết nối với nhau theo phương thức cáp quang, vô tuyến, hoặc các tuyến truyền dẫn tương đương Cũng có thể dùng một phần phổ tần số được phân bổ của hệ thống cho các tuyến nối PTP giữa các trạm gốc Việc định tuyến lưu lượng đến các BS thích hợp là nhiệm vụ mạng lõi

Các trạm thuê bao dùng anten định hướng về phía trạm gốc và dùng chung kênh vô tuyến theo các kỹ thuật TDMA hoặc CDMA…hoặc cũng có thể dùng các kênh tần số riêng FDMA (tần số trực giao)

2.2.1.2 Các hệ thống đa điểm-đa điểm (MP)

Hệ thống MP (Mesh) có các chức năng tương tự hệ thống PMP Các trạm gốc ngoài việc kết nối với mạng lõi còn kết nối theo phương thức vô tuyến với các trạm gốc khác Thông thường, các trạm thuê bao là thiết bị đầu cuối hoặc thiết bị lặp RSs Lưu lượng có thể qua một hoặc vài trạm lặp mới đến thuê bao

2.2.1.3 Các hệ thống anten

Hệ thống anten phụ thuộc vào băng tần sử dụng của từng loại trạm Mẫu bức xạ anten cho trạm thuê bao và trạm gốc cần được chọn cho từng trường hợp cụ thể Trong trường hợp bị che chắn (NLOS) thì phải dùng các trạm lặp và cần trang bị anten có độ định hướng cao Thông thường, đối với các hệ thống dùng sóng Micromet người ta dùng anten SS có độ định hướng rất cao cho trường hợp có tuyến truyền sóng trực xạ (LOS) Trong các hệ thống MP người ta thường dùng nhiều anten, vì vậy, cần có thêm các phương tiện cân chỉnh anten từ xa Đối với các hệ thống dùng sóng Milimet nhất thiết phải có thêm các bộ phối hợp anten (AA) cho các BSs để nâng cao đặc tính anten Anten SSs cũng có độ định hướng cao, nhưng thấp hơn trường hợp dùng sóng Micromet, để có thể khai thác thống trong điều kiện cận hoặc không trực xạ (NLOS) Anten SSs thường đa hướng

2.2.2 Môi trường truy nhập

Truyền lan sóng điện từ trong dải tần số 2-66 GHz không bị tán sắc, nhưng lại bị suy hao trong mưa Mức suy hao này phụ thuộc vào tần số Ngoài ra, sóng điện từ dải này còn bị hấp thụ mạnh bởi các vật cản, các công trình nhân tạo, vì vậy, để đảm bảo mức tín hiệu thu được, tốt nhất là cố gắng thiết kế được các tuyến truyền sóng trực xạ (LOS) Ngoài ra, các hệ thống vô tuyến hoạt động trong dải tần này còn bị ảnh hưởng bởi tạp âm nhiệt và can nhiễu trong hệ thống, nên cự ly thông tin thường chỉ đạt vài km (do suy hao trong không

gian và suy hao trong mưa lớn) Trong khi đó, do nhu cầu về dung lượng truyền dự liệu buộc người ta phải sử dụng các mạch điều chế bậc cao có tỷ số C/I lớn; điều đó gây ra can nhiễu lẫn nhau, cả trong và ngoài dải tần bức xạ.

2.2.3 Các tình huống nhiễu

2.2.3.1 Các dạng nhiễu

Có thể phân chia nhiễu thành 2 loại chính: Nhiễu trong kênh (CoCh) và nhiễu ngoài kênh (OutCh) như trên hình 2.2.2 Hình 2.2.2 mô tả phổ công suất tín hiệu có ích và công suất nhiễu

Hình 2.2.2 Các dạng nhiễu cơ bản

Ở đây, băng thông của nhiễu có thể rộng, hoặc hẹp hơn băng thông tín hiệu Khi băng thông tín hiệu nhiễu lớn hơn băng thông tín hiệu cần thu, thì chỉ một phần năng lượng của nó rơi vào băng thông của bộ lọc máy thu Trong trường hợp đó can nhiễu được đánh giá bằng cách tính công suất đến anten máy thu nhân với một hệ số, bằng tỷ số băng thông bộ lọc thu và băng thông nhiễu.

Đối với nhiễu ngoài băng, sử dụng 2 họ tham số để xác định mức nhiễu tổng:

- Phần các búp phụ của phổ nhiễu hoặc phần nền nhiễu ra của máy phát rơi vào kênh cùng với tín hiệu có ích, ví dụ, nằm trong dải thông của bộ lọc máy thu Phần này chúng ta không có cách nào loại bỏ được, vì vậy, mức nhiễu này sẽ được xác định ở phía máy phát gây nhiễu Bằng cách định lượng mật độ phổ công suất búp phụ và nhiễu nền máy phát theo mức búp chính của tín hiệu có ích, ta có thể tính được nhiễu này, tương tự như tính nhiễu CoCh, nhưng với một hệ số suy hao bổ sung, bù cho việc nén năng lượng phổ theo búp chính của tín hiệu nhiễu Bộ lọc máy thu bị hại không thể nén được hoàn toàn búp nhiễu chính