WIMAX trong môi trường LOS và NLOS Trong khi mạng băng rộng cốđịnh với nhiều công nghệ sẵn có thì mạng vô tuyến chỉ có thể cung cấp khả năng phủ sóng tầm nhìn thẳng (line of sight – LOS). Vì thế nền tảng công nghệ WiMAX đã được tối ưu hoá để cho ra đời khả năng phủ sóng không theo tầm nhìn thẳng (non line of sight – NLOS). Công nghệ tiên tiến WiMAX có thể cung cấp tốt nhất về khoảng cách phủ sóng lên tới 50km dưới các điều kiện tầm nhìn thẳng – LOS và bán kính cell lên tới 8km dưới các điệu kiện không theo tầm nhìn thẳng – NLOS.
WIMAX môi trường LOS NLOS Nguồn: khonggianit.vn Trong mạng băng rộng cố định với nhiều công nghệ sẵn có mạng vô tuyến cung cấp khả phủ sóng tầm nhìn thẳng (line of sight – LOS) Vì tảng công nghệ WiMAX tối ưu hoá đời khả phủ sóng không theo tầm nhìn thẳng (non line of sight – NLOS) Công nghệ tiên tiến WiMAX cung cấp tốt khoảng cách phủ sóng lên tới 50km điều kiện tầm nhìn thẳng – LOS bán kính cell lên tới 8km điệu kiện không theo tầm nhìn thẳng – NLOS Truyền sóng LOS NLOS Thông thường, kênh vô tuyến hệ thống truyền thông không dây mô tả kiểu tầm nhìn thẳng (LOS) không theo tầm nhìn thẳng (NLOS) Trong đường truyền LOS, tín hiệu theo đường trực tiếp chướng ngại vật phía phát phía thu Một đường truyền LOS yêu cầu phải có đặc tính toàn miền Fresnel thứ chướng ngại vật (hình 1), đặc tính không đảm bảo cường độ tín hiệu suy giảm đáng kể Không gian miền Fresnel phụ thuộc vào tần số hoạt động khoảng cách trạm phát trạm thu Hình Miền Fresnel cho trường hợp LOS Trên đường truyền NLOS, tín hiệu tới phía thu thông qua phản xạ, tán xạ nhiễu xạ Các tín hiệu nhận phía thu bao gồm tổng hợp thành phần nhận từ đường trực tiếp, đường phản xạ, lượng tán xạ thành phần nhiễu xạ Những tín hiệu có khoảng trễ, suy giảm, phân cực trạng thái ổn định liên quan tới đường truyền trực tiếp khác Hình Truyền sóng điều kiện NLOS Hiện tượng đa đường nguyên nhân dẫn đến thay đổi phân cực tín hiệu Do sử dụng phân cực sử dụng lại tần số mà thực bình thường triển khai LOS lại khó khăn ứng dụng NLOS Làm để hệ thống vô tuyến sử dụng tín hiệu đa đường để cung cấp dịch vụ đảm bảo điều kiện NLOS Một sản phẩm đơn tăng công suất để xuyên qua vật cản (đôi gọi “gần tầm nhìn thẳng”) công nghệ NLOS cách tiếp cận dựa vào cường độ tín hiệu trực tiếp (direct path) mà không tính đến cường độ tín hiệu gián tiếp (indirect path) Điều kiện phủ sóng LOS NLOS bị chi phối đặc tính truyền sóng môi trường, tổn hao đường truyền (path loss) quỹ đường truyền vô tuyến Một số ưu điểm mà NLOS mong muốn triển khai Ví dụ, yêu cầu hoạch định xác hạn chế độ cao anten thường không cho phép anten đặt vị trí thuận lợi cho LOS Do mạng tế bào không ngừng mở rộng sử dụng lại tần số ngày có hạn, hạ thấp anten ưu điểm để giảm nhiễu đồng kênh cell lân cận Tuy nhiên điều lại làm cho trạm gốc phải hoạt động điều kiện NLOS Các hệ thống LOS hạ thấp độ cao anten làm ảnh hưởng đến tầm nhìn thẳng từ CPE (thiết bị nhà khách hàng) tới trạm gốc Công nghệ NLOS giảm chi phí cài đặt CPE cài đặt nhiều điều kiện địa hình phức tạp Không thế, công nghệ giảm thiểu yêu cầu khảo sát vị trí trạm (trước lắp đặt) nâng cao độ xác công cụ hoạch định NLOS Hình Vị trí CPE điều kiện không theo tầm nhìn thẳng NLOS Chính công nghệ NLOS đặc tính cao cấp WiMAX làm sử dụng thiết bị nhà khách hàng – CPE Điều có hai trở ngại chính: thứ phải khắc phục tổn hao thâm nhập nhà, thứ hai phủ sóng tới khoảng hợp lý với công suất phát thấp độ lợi anten phù hợp với CPE nhà WiMAX cho phép thực điều phạm vi phủ sóng NLOS cải tiến nhờ sử dụng tính tuỳ chọn WiMAX Các giải pháp công nghệ NLOS Công nghệ WiMAX giải làm giảm nhẹ trở ngại NLOS cách sử dụng: - Công nghệ OFDM - Kênh hoá (sub-channelization) - Anten định hướng - Phân tập thu phát - Điều chế thích nghi - Các kỹ thuật hiệu chỉnh lỗi - Điều khiển công suất 2.1 Công nghệ OFDM Công nghệ ghép kênh phân chia theo tần số trực giao – OFDM đem lại cho nhà khai thác hiệu đáng kể khả khắc phục khó khăn truyền sóng điều kiện NLOS Dạng sóng OFDM WiMAX có ưu điểm hoạt động môi trường NLOS với trễ lan truyền lớn Nhờ ưu điểm thời biểu trưng OFDM sử dụng tiền tố vòng, dạng sóng OFDM loại bỏ vấn đề nhiễu liên biểu trưng (inter-symbol interference – ISI) phức tạp cân thích nghi Bởi dạng sóng OFDM bao gồm nhiều sóng mang trực giao băng hẹp, fading lựa chọn định vị cho tập sóng mang tương đối dễ cân Một ví dụ so sánh tín hiệu OFDM tín hiệu sóng mang đơn, với thông tin gửi song song cho OFDM hàng loạt sóng mang đơn Hình Sóng mang đơn OFDM Khả khắc phục trễ, đa đường ISI cách có hiệu cho phép tăng tốc độ liệu Một ví dụ việc cân sóng mang OFDM riêng lẻ dễ dàng so với việc cân tín hiệu sóng mang đơn Hình Sóng mang đơn tín hiệu thu OFDM Vì tất lý này, tiêu chuẩn quốc tế đần (IEEE, 802.16, ETSI BRAN, ETRI) thiết lập OFDM công nghệ để lựa chọn 2.2 Kênh hoá Kênh hoá (sub-channelization) đường lên tuỳ chọn công nghệ WiMAX, không sử dụng kênh hoá, hạn chế điều tiết yêu cầu CPE chi phí hiệu gây lên quỹ đường truyền không đối xứng, điều dẫn đến phạm vi hệ thống đường truyền lên bị hạn chế Kênh hoá cho phép quỹ đường truyền cân làm cho độ lợi (gain) hệ thống tương tự đường truyền lên xuống Kênh hoá tập trung ông suất phát vào vài sóng mang OFDM; điều làm tăng độ lợi hệ thống mở rộng hệ thống, khắc phục tổn hao thâm nhập nhà giảm công suất tiêu thụ CPE Việc sử dụng kênh hoá mở rộng truy nhập đa sóng mang phân chia theo tần số trực giao (OFDMA) cho phép sử dụng linh hoạt tài nguyên cung cấp cho di động Hình Hiệu ứng kênh hoá (sub channelization) 2.3 Anten ứng dụng không dây cố định Các anten định hướng tăng độ dự trữ (fade margin) cách thêm vào độ lợi, điều làm tăng độ khả dụng đường truyền hệ số K - hệ số so sánh anten định hướng anten đẳng hướng Độ trễ truyền dẫn giảm anten định hướng trạm gốc CPE Mô hình anten ngăn tín hiệu đa đường nhận búp sóng (sidelobes) búp sóng phụ (backlobes) Mức độ hiệu phương pháp chứng minh thể việc triển khai thành công dịch vụ vận hành ảnh hưởng đáng kể fading NLOS Các hệ thống anten thích ứng (Adaptive antenna systems – AAS) phần tuỳ chọn chuẩn 802.16 Chúng có thuộc tính tạo tia mà hướng tập chung vào nhiều hướng xác định Điều có nghĩa truyền, tín hiệu bị giới hạn tới hướng yêu cầu thu tia sáng Ngược lại thu, hệ thống AAS thiết kế để tập chung vào hướng tín hiệu đến Chúng có đặc tính khử nhiễu đồng kênh từ trạm khác Các hệ thống AAS coi phát triển tương lai chí cải tiến đế tái sử dụng lại phổ dung lượng mạng WiMAX 2.4 Phân tập thu phát Nguyên lý phân tập sử dụng để thu tín hiệu đa đường phản xạ xuất trường hợp truyền NLOS Phân tập đặc điểm tuỳ chọn WiMAX Thuật toán phân tập cung cấp WiMAX phía phát phía thu làm tăng độ khả dụng hệ thống Tuỳ chọn phân tập WiMAX sử dụng mã hoá không gian thời gian để cung cấp tính độc lập nguồn phát; điều