Nghiên cứu giải pháp chống can nhiễu giữa DVBT và LTEA tại băng tần 700 Mhz (tt)

Nghiên cứu giải pháp chống can nhiễu giữa DVBT và LTEA tại băng tần 700 Mhz (tt)Nghiên cứu giải pháp chống can nhiễu giữa DVBT và LTEA tại băng tần 700 Mhz (tt)Nghiên cứu giải pháp chống can nhiễu giữa DVBT và LTEA tại băng tần 700 Mhz (tt)Nghiên cứu giải pháp chống can nhiễu giữa DVBT và LTEA tại băng tần 700 Mhz (tt)Nghiên cứu giải pháp chống can nhiễu giữa DVBT và LTEA tại băng tần 700 Mhz (tt)Nghiên cứu giải pháp chống can nhiễu giữa DVBT và LTEA tại băng tần 700 Mhz (tt)Nghiên cứu giải pháp chống can nhiễu giữa DVBT và LTEA tại băng tần 700 Mhz (tt)Nghiên cứu giải pháp chống can nhiễu giữa DVBT và LTEA tại băng tần 700 Mhz (tt)Nghiên cứu giải pháp chống can nhiễu giữa DVBT và LTEA tại băng tần 700 Mhz (tt)Nghiên cứu giải pháp chống can nhiễu giữa DVBT và LTEA tại băng tần 700 Mhz (tt)Nghiên cứu giải pháp chống can nhiễu giữa DVBT và LTEA tại băng tần 700 Mhz (tt)

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG - NGÔ ĐỨC DŨNG NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP CHỐNG CAN NHIỄU GIỮA DVB-T VÀ LTE-A TẠI BĂNG TẦN 700MHZ Chuyên ngành: Kỹ thuật viễn thông Mã số: 60.52.02.08 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI - 2017 Luận văn hoàn thành tại: HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG Người hướng dẫn khoa học: ………………………………………………………… Phản biện 1: …………………………………………………………………… Phản biện 2: ………………………………………………………………………… Luận văn bảo vệ trước Hội đồng chấm luận văn thạc sĩ Học viện Công nghệ Bưu Viễn thông Vào lúc: ngày tháng năm Có thể tìm hiểu luận văn tại: - Thư viện Học viện Công nghệ Bưu Viễn thông MỞ ĐẦU Ngày nay, bùng nổ thiết bị di động với nhu cầu dịch vụ ngày đa dạng người, động lực phát triển mạnh mẽ lĩnh vực thông tin di động, dịch vụ viễn thông ngày đa dạng không ngừng tăng lên Với nguồn tài nguyên tần số hữu hạn vô đắt đỏ nên việc sử dụng cho hợp lý vấn đề đặt Tại Việt Nam với xu truyền hình kỹ thuật số mặt đất DVB-T ngày phát triển truyền hình tương tự analog bị loại bỏ giải phóng phần băng tần UHF(470806) MHz để phát triển dịch vụ thông tin di động IMT-2000 (3G), IMT-A (4G/LTE/LTE-A) dịch vụ vô tuyến điện khác, hài hòa với xu hướng phát triển khu vực giới [1] Khó khăn việc triển khai 4G Việt Nam băng tần Nhà mạng Viettel thử nghiệm triển khai 4G băng tần 1600 MHz Vinaphone triển khai băng tần 2600 MHz 1800 MHz Chưa nhà mạng cấp phép triển khai 4G băng tần 700 MHz vốn dành cho truyền hình (nhưng không sử dụng) Viettel xin cấp phép khai thác Băng tần 700 MHz cho tối ưu cho truyền dẫn khả phủ sóng tốt nhiều Lợi ích việc triển khai 4G/LTE/LTE-A hay IMT-A băng tần 700MHz chi phí giảm vùng phủ sóng rộng nên tốn trạm hơn, thuận lợi cho việc triển khai nông thôn Ở thành phố băng tần 700MHz có lợi khu vực có mật độ nhà cao tầng cao hay tàu điện ngầm sau Theo (khi triển khai IMT-A) băng tần 700MHz DVB-T triển khai băng tần 694 MHz (470 – 694 MHz) thực tế với truyền hình số băng tần (8MHz) cho phép triển khai nhiều kênh truyền hình (20 kênh) thay kênh truyền hình tương tự Mặc dù hệ thống vị trí băng tần khác nhiên tồn can nhiễu từ trạm phát DVB-T tới trạm thu gốc LTE-A Vậy vấn đề cấp thiết cần đặt để DVB-T LTE-A hoạt động băng tần 700MHz hiệu không gây can nhiễu cho Chương 1: Tổng quan truyền hình số mặt đất DVB-T 1.1 Lý Việt Nam chọn hệ thống truyền hình số mặt đất DVB-T Có nhiều lý để hệ thống truyền hình số mặt đất theo chuẩn DVB-T chọn để triển khai Việt Nam  Hệ thống truyền hình số mặt đất phù hợp với địa hình có nhiều đồi núi Việt Nam  Hệ thống truyền hình số mặt đất chuẩn DVB-T thích hợp với truyền hình tương tự hệ PAL sử dụng rộng rãi Việt Nam Ngoài phù hợp với mạng lưới 220v, 50 Hz Việt Nam  Việt Nam nước phát triển xu hội nhập quốc tế DVB-T phù hợp với dải băng tần MHz sử dụng Việt Nam 1.2 Các hệ thống truyền hình số quảng bá Có loại truyền hình số quảng bá:  Hệ thống truyền hình số hữu tuyến (truyền hình cáp) DVB-C  Hệ thống truyền hình số mặt đất DVB-T  Hệ thống truyền hình số vệ tinh DVB-S 1.3 Tiêu chuẩn DVB-T 1.3.1 Giới thiệu truyền hình số mặt đất DVB-T [3] Việc phát triển tiêu chuẩn DVB-T vào đầu năm 1993 tiêu chuẩn DVB-T tiêu chuẩn hóa vào năm 1997 Viện tiêu chuẩn truyền thông châu Âu (ESTI: European Telecommunication standards institute) Hiện tiêu chuẩn nước châu Âu nước khác giới thừa nhận Năm 2001 đài truyền hình Việt Nam định chọn làm tiêu chuẩn để phát sóng truyền hình mặt đất Hệ thống truyền hình số mặt đất hoạt động kênh 6, MHz với ghép kênh COFDM, với 1705 sóng mang (2K hệ thống) 6817 sóng mang (8K hệ thống) Tốc độ thay đổi từ – 31.7 Mbit/s Hệ thống DVB-T cho phép phát sóng đồng thời lên tới chương trình băng thông mặt đất Các mã hóa kênh thực để giảm bớt ảnh hưởng kênh tín hiệu phát sóng, làm giảm số lượng lỗi Về điều chế, Digital Video Broadcasting cable (DVB-C) sử dụng điều chế 64-QAM, với sáu bit liệu biểu tượng; Digital Video Broadcasting Satellite (DVB-S) sử dụng điều chế QPSK; sóng truyền hình số hoạt động tần số lên đến 10 GHz ) làm cho việc sử dụnghệ thống phân phối đa kênh với 16,32 64-QAM; sóng truyền hình số hoạt động tần số 10 GHz sử dụng dịch vụ phân phối đa điểm với QPSK 1.3.2 Tiêu chuẩn nén MPEG-2 [11] Tiêu chuẩn The Moving Picture Experts Group Phase (MPEG-2) – Định dạng âm (audio), phim ảnh (video) MPEG-2 tiêu chuẩn cho truyền hình kỹ thuật số thuộc họ tiêu chuẩn MPEG dùng để mã hóa luồng liệu âm thanh, phim ảnh, phát triển Nhóm chuyên gia mã hóa phim ảnh (Moving Picture Coding Experts Group – MPEG) thành lập năm 1988 với hợp tác tổ chức ISO (International Organization for Standardization – Tổ chức tiêu chuẩn quốc tế) IEC (International Electrotechnical Commission - Ủy ban Kỹ thuật điện tử quốc tế) Hình 1.1 Hoạt động mã hóa MPEG-2 1.3.3 Tổng quan kỹ thuật điều chế COFDM Kỹ thuật OFDM (viết tắt Orthogonal frequency-division multiplexing) trường hợp đặc biệt phương pháp điều chế đa sóng mang, sóng mang phụ trực giao với nhau, nhờ phổ tính hiệu sóng mang phụ cho phép chồng lấn lên mà phía thu khôi phục lại tín hiệu ban đầu Sự chồng lấn phổ tín hiệu làm cho hệ thống OFDM có hiệu suất sử dụng phổ lớn nhiều so với kỹ thuật điều chế thông thường Ngày kỹ thuật OFDM kết hợp với phương pháp mã kênh sử dụng thông tin vô tuyến Các hệ thống gọi COFDM (code OFDM) Trong hệ thống tín hiệu trước điều chế OFDM mã kênh với loại mã khác nhằm mục đích chống lại lỗi đường truyền Do chất lượng kênh (fading SNR) sóng mang phụ khác nhau, người ta điều chế tín hiệu sóng mang với mức điều chế khác 1.3.4 Sơ đồ khối hệ thống DVB-T [2] Sơ đồ khối hệ thống DVB-T minh họa hình vẽ đây: Hình 1.2 Sơ đồ khối DVB-T 1.4 Đặc điểm hệ thống DVB-T 1.4.1 Ưu điểm DVB-T so với truyền hình tương tự Truyền hình số có nhiều ưu điểm hẳn so với công nghệ truyền hình tương tự analog, bật trước hết khả chống nhiễu cao, nhạy cảm với nhiễu, có khả phát sửa lỗi thu tốt truyền sóng đa đường Ngoài ra, truyền hình số cho phép tiết kiệm phổ tần, truyền nhiều chương trình nên kênh sóng truyền hình tương tự phải dùng kênh cho chương trình Hơn nữa, truyền hình số có khả khóa mã, quản lý chương trình theo yêu cầu đồng thời cho phép truyền hình đa phương tiện Điều có nghĩa truyền hình số truyền nhiều loại liệu khác nhau, nhiều đường tiếng cho kênh truyền hình truyền hình kèm theo phụ đề đa ngôn ngữ, chí cho phép nhắn tin mua hàng hóa qua tivi 1.4.2 Nhược điểm hệ thống DVB-T So với phương thức truyền dẫn khác, truyền hình số mặt đất có nhược điểm :  Kênh bị giảm chất lượng tượng phản xạ đa đường bề mặt mặt đất tòa nhà  Giá trị tạp người tạo cao  Do phân bố tần số dầy phổ tần truyền hình, giao thoa truyền hình tương tự số vấn đề cần xem xét  Dải thông tín hiệu tăng độ rộng băng tần thiết bị hệ thống truyền lớn nhiều so với tín hiệu tương tự  Việc kiểm tra chất lượng tín hiệu số điểm kênh truyền thường phức tạp (phải dùng chuyển đổi số - tương tự)  Chất lượng giảm nhanh máy thu không nằm vùng phục vụ 1.5 Cấp phát băng tần 1.5.1 Quá trình số hóa truyền hình Đối với truyền hình tương tự: kênh tần số dành cho truyền hình tương tự giải phòng theo giai đoạn theo Lộ trình số hóa truyền hình Việt Nam từ tới 2020, nghĩa kênh tần số truyền hình tương tự sử dụng băng 700 MHz ngừng sử dụng giai đoạn sau 2020 Đối với việc ấn định kênh tần số cho truyền hình tương tự cần định hướng sử dụng băng tần 700 MHz để sau 2020 kênh tần số tự động giải phóng theo Lộ trình số hóa Đối với truyền hình số mặt đất: băng tần 470-694 MHz (các kênh 21-48) cần định hướng sử dụng ổn định lâu dài cho truyền hình số mặt đất Băng tần 694-806MHz dành cho truyền hình số sử dụng tạm thời giai đoạn trước năm 2020 1.5.2 Lợi ích số hóa truyền hình Truyền hình số mặt đất đem lại nhiều lợi ích Đầu tiên chất lượng chương trình truyền hình cao hẳn so với truyền hình tương tự, với âm hình ảnh trung thực sắc nét, tượng bóng ma truyền hình tương tự Thứ hai, ưu điểm bật truyền hình số đem lại hiệu sử dụng tần số Nếu với truyền hình tương tự, truyền tải kênh chương trình truyền hình kênh tần số MHz, với kỹ thuật số tiêu chuẩn DVB-T2 cho phép truyền tải khoảng 20 chương trình truyền hình SD kênh MHz, nghĩa truyền hình số cần phổ tần số số với truyền hình tương tự Chính vậy, sau hoàn thành số hóa truyền hình có phần băng tần dành cho truyền hình dôi dư Băng tần gọi Băng tần lợi ích số hóa truyền hình (gọi băng tần Digital Dividend) Băng tần Digital Dividend ITU-R đánh giá băng tần tiềm cho công nghệ thông tin di động băng rộng IMTAdvanced ( 4G/LTE/LTE-A) 1.6 Kết luận chương Với nhiều ưu điểm vượt trội so với truyền hình tương tự, truyền hình số mặt đất phát triển mạnh toàn giới Công nghệ, kỹ thuật sử dụng truyền hình số thay đổi phát triển ngày nhanh với nhiều thành tựu to lớn hướng tới mục đích phục vụ ngày tốt nhu cầu người Ở chương trình bày lý Việt Nam chọn truyền hình số mặt đất DVBT, tổng quan DVB-T, ưu nhược điểm truyền hình số mặt đất so với truyền hình tương tự việc cấp phát băng tần cho DVB-T Việt Nam Chương 2: Hệ thống LTE-A 2.1 Hệ thống thông tin di động 4G LTE-A 2.1.1 Tổng quan LTE-A LTE-A (Long Term Evolution- Advanced) tiến hóa công nghệ LTE, công nghệ dựa OFDMA chuẩn hóa 3GPP phiên (Release) LTEA, dự án nghiên cứu chuẩn hóa 3GPP vào năm 2009 mong đợi hoàn thành vào quý năm 2010 phần Release 10 nhằm đáp ứng vượt trội so với yêu cầu hệ thống công nghệ vô tuyến di động thứ (4G) IMT-A thiết lập ITU LTE-A tương thích ngược thuận với LTE, nghĩa thiết bị LTE hoạt động mạng LTE-A mạng LTE cũ ITU đưa yêu cầu cho IMT-A nhằm tạo định nghĩa thức 4G Thuật ngữ 4G áp dụng mạng tuân theo yêu cầu IMT-A xoay quanh báo cáo ITU-R M.2134 Một số yêu cầu then chốt bao gồm: - Hỗ trợ độ rộng băng tần lên đến 40MHz - Khuyến khích hỗ trợ độ rộng băng tần rộng - Hiệu sử dụng phổ tần đỉnh đường xuống tối thiểu 15 b/s/Hz (giả sử sử dụng MIMO 4×4) - Hiệu sử dụng phổ tần đỉnh đường lên tối thiểu 6.75 b/s/Hz (giả sử sử dụng MIMO 4×4) - Tốc độ thông lượng lý thuyến 1,5 Gb/s 2.1.2 Ứng dụng LTE-A đời sống [4] Hệ thống thông tin di động 4G đưa vào khai thác sử dụng số quốc gia phát triển giới từ năm 2012 Với đột phá dung lượng, hệ thống di động 4G cung cấp dịch vụ phục vụ sâu vào đời sống sinh hoạt thường nhật, công việc có tác động lớn đến lối sống chung ta tương lai gần Cụ thể khía cạnh sống trình bày đây: - Trong giáo dục, nghệ thuật, khoa học - Giải trí - Truyền thông hình ảnh - Thương mai di động - Cuộc sống thường nhật - Y tế chăm sóc sức khỏe - Điều trị tình trạng khẩn cấp - Ứng dụng thảm họa thiên tai 2.1.3 Kiến trúc mạng LTE-A [5] Hình 2.1 mô tả kiến trúc E-UTRAN cho mạng LTE-Advanced Hình 2.1 Kiến trúc mạng LTE-A Phần cốt lõi kiến trúc E-UTRAN tăng cường Node B (eNodeB eNB), cung cấp giao diện vô tuyến với người dùng giao thức điều khiển đầu cuối phía UE Mỗi eNB thành phần hợp lý phục vụ tế bào E-UTRAN giao diện kết nối eNB gọi giao diện X2 Ngoài ra, chủ eNB (HeNBs, gọi femtocell), eNB chi phí thấp để cải thiện vùng phủ sóng nhà, kết nối với EPC trực tiếp thông qua cổng cung cấp thêm hỗ trợ cho số lượng lớn HeNBs Hơn nữa, 3GPP xem xét nút chuyển tiếp chiến lược chuyển tiếp tinh vi để nâng cao hiệu suất mạng Các mục tiêu công nghệ tăng vùng phủ sóng, tốc độ liệu cao hơn, hiệu QoS tốt công cho người dùng khác 2.1.4 Băng thông phổ tần 10 kề lúc gửi liệu giống tới thiết bị tăng khả nhận tín hiệu tốt thiết bị Tương tự vậy, thiết bị lúc tải liệu lên hai trạm thu phát, trạm đóng vai trò mảng ăng-ten ảo xử lý tín hiệu thu để loại bỏ lỗi 2.2.3 Các lặp chuyển tiếp (Relaying) Từ việc xem xét quỹ đường truyền, việc triển khai giải pháp chuyển tiếp khác nhằm giảm khoảng cách máy phát máy thu xuống cho phép tăng tốc độ số liệu Các lặp đơn giản khuếch đại chuyển tín hiệu tương tự thu Khi cài đặt, lặp liên tục chuyển tín hiệu thu mà không quan tâm đến có thiết bị đầu cuối vùng phủ sóng hay không Những lặp không hiển thị thiết bị đầu cuối trạm gốc Tuy nhiên, xem xét cấu trúc lặp cao cấp (chuyển tiếp L1), chẳng hạn sơ đồ mạng điều khiển công suất truyền lặp, chẳng hạn, tích cực lặp người sử dụng diện khu vực điều khiển lặp nhằm tăng tốc độ số liệu cung cấp khu vực Các báo cáo đo đạc bổ sung từ thiết bị đầu cuối xem xét phương tiện hướng dẫn mạng mà lặp bật lên Tuy nhiên, việc điều khiển tái truyền dẫn lập biểu thường nằm trạm gốc vậy, lặp thường suốt từ khía cạnh di động 2.2.4 Kỹ thuật điều khiển giảm can nhiễu tăng cường tế bào eICIC (enhanced Inter-Cell Interference Coordination) Kỹ thuật điều khiển giảm can nhiễu tăng cường tế bào sử dụng hệ thống gọi mạng phức hợp (Heterogeneous network) giúp giải tượng nghẽn mạng Trong mạng này, trạm thu phát công suất thấp tạo cell nhỏ (small cell) nằm chồng lên mạng lưới cell lớn (macro cell) trạm thu phát thông thường có công suất lớn tạo Các trạm thu phát nhỏ với nhiều mức kích cỡ (còn gọi tên metro-, micro-, pico-, hay femtocell) để tăng mức tải liệu vùng nóng (hots pot) vùng đô thị đông đúc Những thu phát có kích thước nhỏ gọn, giá thành rẻ, không cồng kềnh lắp đặt dễ dàng Nhưng nhà mạng đặt ngày nhiều trạm thu phát vào khu vực, họ phải tìm cách để giảm thiểu can nhiễu khó tránh khỏi chúng Sử dụng eICIC, trạm thu phát giảm công suất phát tần số khoảng thời gian cụ thể trạm kế bên sử dụng tài nguyên để liên lạc với 11 máy rìa vùng phủ sóng Tuy nhiên phương pháp chia sẻ phổ có tác dụng với luồng liệu Để liên lạc với thiết bị di động giúp hiểu luồng liệu trạm phát phải truyền tín hiệu điều khiển có chứa thông tin quản lý lịch trình hoạt động, yêu cầu phát lại, dẫn để giải mã Do thiết bị di động chờ thông điệp tới tần số thời điểm cụ thể nên mô ̣t trạm phát thoải mái cho trạm bên cạnh dùng tài nguyên chúng cần LTE giải vấn đề cách phát tín hiệu điều khiển chịu lượng can nhiễu tương đối cao Tuy vậy, xuất cell nhỏ lại làm cho việc phức tạp Ví dụ số thiết bị di động muốn thiết lập kết nối tới cell nhỏ nằm cell lớn, tín hiệu điều khiển từ cell lớn lấn át tín hiệu từ cell nhỏ Giao thức eICIC xử lý tình theo hai cách sau Đối với mạng sử dụng kênh tần số, eICIC có giải pháp khác Đó việc cell lớn cell nhỏ sử dụng tần số khoảng thời gian khác cách sử dụng khung gần trống ABS (Almost Blank Subframe) Khung gần trống khung không mang liệu Trong cell lớn cell nhỏ, đặc biệt người dùng vùng biên cell nhỏ dùng chung tần số mà không gây can nhiễu lẫn cách sử dụng khung ABS khoảng thời gian khác để truyền tín hiệu điều khiển liệu 2.2.5 Kỹ thuật cộng gộp sóng mang (carrier aggregation) Việc cộng gộp sóng mang tính quan trọng LTE-A phiên 10 để tăng tổng băng thông có sẵn cho thiết bị di động đạt tốc độ bit tối đa Mỗi sóng mang kết hợp gọi sóng mang thành phần CC (Component Carrier), sóng mang thành phần có băng thông 1,4; 3; 5; 10; 15MHz 20 MHz Trong LTE, thông thường truyền tải liệu nhờ sử dụng đoạn phổ tần số liền kề có độ rộng tối đa 20MHz Còn LTE-A, công nghệ cộng gộp sóng mang cho phép kết hợp kênh nhỏ hay gọi sóng mang băng tần khác nhau, tách biệt thành “một kênh cực lớn”, tăng tốc độ liệu khả dụng cho khách hàng lên nhiều lần Chuẩn LTE-Advanced cho phép nhà mạng kết hợp tối đa năm sóng mang với băng thông 20MHz thành kênh có băng thông 100MHz cao gấp năm lần băng thông LTE thông thường 12 2.2 Cấp phát băng tần cho LTE-A Theo thông tin từ Cục Tần số vô tuyến điện, Bộ Thông tin Truyền thông, thực kết Hội nghị Thông tin Vô tuyến giới 2015 (WRC-15) tổ chức Geneva (Thụy Sĩ) vào tháng 11/2015, Việt Nam có thêm 493 MHz phổ tần số cho thông tin di động băng tần số mà WRC-15 bổ sung thêm 694 - 806 MHz, 1.427 – 1.518 MHz, 3.300 - 3.400 MHz 4.800 - 4.990 MHz 2.3 Băng tần 700MHz 2.3.1 Kinh nghiệm giới sử dụng băng tần Digital dividend Băng tần lợi ích số hóa truyền hình - Digital Dividend mong đợi đem lại phát triển kinh tế xã hội toàn giới Hội nghị Vô tuyến giới (WRC-07) xác định 108 MHz Băng tần Digital Dividend (698-806 MHz) cho khu vực ITU quốc gia khu vực ITU, bao gồm Trung Quốc, Ấn Độ, Nhật Bản Hàn Quốc Năm 2009, Hoa kỳ hoàn thành số hóa truyền hình thị trường giới bán đấu giá băng tần digital dividend (698-806) MHz có lợi sớm triển khai mạng băng TTDĐ Các nhà cung cấp dịch vụ lớn Mỹ đưa dịch vụ LTE thương mại giai đoạn 2010-2011 Quy hoạch băng tần đáp ứng số yêu cầu cụ thể Hoa Kỳ cho hệ thống an ninh công cộng quảng bá Quy hoạch băng tần Digital Dividend sớm Hoa kỹ mang lại hội đầu triển khai mạng TTDĐ băng rộng LTEAdvanced Hoa Kỳ quy hoạch sử dụng băng tần Digital Dividend 700 MHz Hình 1: Băng tần (698-746) MHz: block FDD 2×6 MHz (A, B, C); block TDD 6MHz (D, E) Băng tần (746-806) MHz : chia làm block FDD (C, A, D, B); 01 block FDD cho Public Safety × 12MHz 2.3.2 Quy hoạch băng tần 700 MHz Việt Nam Việt Nam tình số hóa truyền hình, giai đoạn số hóa 2015-2020 Với triển khai kế hoạch số hóa triển khai hiệu nay, Việt Nam hoàn toàn hoàn thành số hóa truyền hình vào năm 2020 Băng tần số hóa truyền hình (Digital Dividend) 694-806 MHz xem xét quy hoạch cho hệ thống thông tin di động IMT sau hoàn tất số hóa truyền hình Tuy nhiên, cần có giải pháp cho lộ trình chuyển đổi tần số trạm phát sóng truyền hình băng tần xuống băng tần 694 MHz để đảm bảo sớm giải phóng băng tần 700 MHz giai đoạn tới Nếu quy hoạch băng tần cho hệ thống IMT, Việt Nam 13 có thêm 2× 45 MHz (90 MHz) cho hệ thống IMT Việc giải phóng băng tần 700 MHz thách thức mà hệ thống truyền hình mặt đất Việt Nam lớn Đây nhu cầu đặc biệt đời sống người dân Việt Nam công cụ hữu hiệu tuyên truyền đường lối, sách Nhà nước 2.3.3 Lợi ích LTE-A băng tần 700 MHz Theo nghiên cứu GSMA The Boston consulting Group đánh giá lợi ích hài hòa băng tần 700MHz sử dụng cho TTDĐ băng thông rộng khu vực châu Á Thái Bình Dương đem lại nhiều lợi ích mặt kinh tế Việc phân bổ băng 700 MHz cho điện thoại di động, tới năm 2020 có tác động tích cực khu vực Châu Á Thái Bình Dương, tạo tăng trưởng GDP khoảng 1000 tỷ USD (960 tỷ USD) tăng trưởng doanh thu thuế 215 tỷ USD, với việc tạo 1,4 triệu kinh doanh bổ sung (bao gồm phận đơn vị kinh doanh doanh nghiệp tại) 2,7 triệu việc làm Trong đó, theo biểu đồ hình 2.16, phân bổ băng tần 700 MHz cho dịch vụ phát truyền hình tới năm 2020 tạo tăng trưởng GDP khoảng 111 tỷ USD, tăng doanh thu thuế USD 44 tỷ USD, 1.100 doanh nghiệp đơn vị kinh doanh 69.000 việc làm 2.4 Kết luận chương Mạng 4G LTE-A đời thể ưu điểm vượt trội so với mạng hệ trước Tốc độ triển khai mạng 4G LTE-A diễn ngày nhanh thể qua tăng trưởng số lượng nhà mạng triển khai 4G, số lượng thuê bao thiết bị đầu cuối Với bùng nổ nhu cầu thông tin vô tuyến băng rộng tốc độ cao nước, Bộ Thông tin Truyền thông doanh nghiệp thông tin di động cần có kế hoạch sớm triển khai rộng rãi mạng 4G Sự tăng trưởng nhanh chóng truyền thông vô tuyến gây nên khan phổ tần Xu hướng số hóa truyền hình dẫn tới xuất băng tần 700 MHz dôi dư sau số hóa truyền hình Đây băng tần hiệu để triển khai mạng thông tin vố tuyến băng rộng 4G Đặc biệt phục vụ cho khu vực nông thôn, vùng sâu, vùng xa Việt Nam nhằm thu hẹp khoảng cách số vùng, miền 14 Chương 3: Nghiên cứu giải pháp chống can nhiễu DVB-T LTEA băng tần 700MHz 3.1 Tổng quan vấn đề nghiên cứu Tại khu vực khác Mỹ, Châu Âu hay Châu Á nghiên cứu triển khai 4G băng tần 700MHz có kết tốt Mạng 4G Việt Nam chưa triển khai nhà mạng Viettel đề nghị quy hoạch tần số 700 MHz cho mạng 4G, sau băng tần không sử dụng ngưng phát sóng truyền hình analog tử năm 2015 thành phố lớn Theo Viettel, băng tần sử dụng cho dịch vụ di động băng thông rộng, có vùng phủ tốt cho vùng nông thôn, có giá thành đầu tư giảm nên nhà mạng có điểu kiện giảm giá dịch vụ cung cấp cho vùng nông thôn 3.2 Giới thiệu vấn đề nghiên cứu Các vấn để tương thích trở nên cần thiết sau phát triển không ngừng mạng lưới thông tin liên lạc di động Mật độ mạng di động gia tăng với tốc độ đáng kinh ngạc Quá trình gây không nhiễu nội cell sở trạm điện thoại di động, có ảnh hưởng băng tần lân cận dịch vụ có Hơn nữa, hệ thống bắt đầu hoạt động băng tần số thành lập mà không cần đánh giá ảnh hưởng có hại đến hệ thống Phân tích cho phép hiểu nhìn chi tiết việc triển khai có mạng LTE băng tần 700 MHz Các trường hợp nghiên cứu chung sau đánh giá truyền hình số mặt đất DVB-T hoạt động mức 694 MHz tương thích với LTE hoạt động băng tần 700 MHz Mặc dù hệ thống đặt dải tần số khác nhau, nhiên tồn xác suất can nhiễu xảy từ hệ thống DVB-T đến hệ thống LTE Can nhiễu làm giảm hiệu suất hệ thống LTE Vì vậy, xác định quy hoạch tần số để bảo vệ máy thu trạm gốc LTE can nhiễu cần thiết Các trường hợp nghiên cứu đánh giá khoảng cách tối thiểu cần thiết hệ thống dải 700 MHz để trì mức độ hiệu suất cần thiết hệ thống LTE 3.3 Các kịch can nhiễu Trong nghiên cứu ta chia thành kịch sau: - Can nhiễu xảy từ máy phát DVB-T đến trạm thu gốc LTE 15 - Can nhiễu xảy từ thiết bị người dùng LTE tới máy thu DVB-T trời - Can nhiễu xảy từ thiết bị người dùng LTE tới máy thu DVB-T nhà Hình 3.1 Can nhiễu trạm gốc LTE máy phát DVB-T [8] Hình 3.2 Can nhiễu từ thiết bị người dùng LTE tới máy thu DVB-T trời [7] 16 Hình 3.3 Can nhiễu từ máy thu LTE tới DVB-T nhà [7] 3.4 Can nhiễu từ máy phát DVB-T đến trạm thu gốc LTE [6] 3.4.1 Đặc điểm kỹ thuật Nghiên cứu sử dụng song công theo tần số (FDD) với 2x30 MHz, 703 MHz-733 MHz (uplink) 758 MHz-788 MHz (downlink) Sự xếp băng tần 700 MHz thể bảng đây: Bảng 3.1 Sắp xếp kênh băng tần 700 MHz 694-703 703-733 733-758 758-788 788-791 Guard band LTE-uplink Duplex gap LTE-downlink Guard band MHz 30 MHz 25 MHz 30 MHz MHz Sắp xếp kênh thiết lập vấn đề nhiễu có phát sóng truyền hình mạng LTE Tình hình quan trọng kênh 48 truyền hình số mặt đất (686 MHz-694 MHz) kênh uplink LTE (703 MHz-713 MHz) Kênh LTE với 10 MHz băng thông sử dụng nghiên cứu nhằm đánh giá kịch thực tế hơn, nơi nhà điều hành điện thoại di động sử dụng khối tần số MHz × 10 3.4.2 Các tham số DVB-T Bảng 3.2 Các tham số DVB-T 17 Tham số Giá trị Tần số 690 MHz Kênh băng thông MHz e.r.p 200 kW (high power) e.i.r.p 85.15 dBm Chiều cao anten phát Tx 300 m Chiều cao anten thu Rx 10 m Mẫu angten thu Rx Ngang: đa hướng BT.419 Tăng ích ăng ten Rx 9.15 dBi (bao gồm feeder loss) SNR 21 dB Feeder loss dB Cự ly vùng phủ DVB-T 70.53 Km (Sử dụng P.1546-4 với 10 m clutter) 3.4.3 Các tham số LTE Bảng 3.3 Các đặc tính trạm gốc LTE Tham số Giá trị Tần số Tx 763 MHz Tần số Rx 706 MHz Băng thông kênh 10 MHz Băng thông tín hiệu MHz 18 Công suất đầu tối đa 46 dBm e.i.r.p 58 dBm Chiều cao anten 30 m Độ lợi anten 15 dBi Feeder loss dB Trạm gốc (BS) mẫu angten ITU-R F.1336 với k = 0.7 Antenna downtilt độ Số nhiễu NF = dB Kích thước/bán kính cell Km (kịch thảnh phố lớn) sectorization hình quạt Phân cực anten  45 độ Độ nhạy tham khảo -101.5 dBm I/N - dB Receiver blocking mask Table 6.6.3.2.1-3 of 3GPP TS 36.104 (V11.2.0) 3.4.4 Tiêu chuẩn bảo vệ Phương pháp Minimum Coupling Loss (MCL) I/N = -6 dB Kết tính toán MCL số cô lập sau chuyển đổi thành tách biệt vật lý, chọn mô hình tiêu hao đường truyền thích hợp Sự cô lập chuyển đổi thành khoảng cách tách biệt cách sử dụng suy hao không gian tự (free-space), L(loss), anten đẳng hướng công thức 19 L(loss)  32.4  20log10 ( f )  20log10 (d ) (3.9) f tần số (MHz), d khoảng cách (km) Khoảng cách bảo vệ yêu cầu , dsep _ req _ DVBT  BS , trạm gốc dịch vụ di động trạm DTT d sep _ req _ DVB T  BS  10 L ( loss ) 32.4  20log10 ( f ) 20 117.7532.4 20log10 (708) 20 d sep _ req _ DVB T  BS  10  26.15[km] (3.10) (3.11) 3.4.5 Nhận xét Các tính toán MCL phân tích cho thấy để chánh can nhiễu khoảng cách tách biệt tối thiểu máy phát DVB-T trạm thu gốc LTE 26 km 3.5 Can nhiễu từ thiết bị người dùng LTE tới máy thu DVB-T trời nhà [7] 3.5.1 Phương pháp SFP Phương pháp chủ yếu chia theo hai bước Bước bao gồm việc đo lường tỷ lệ bảo vệ can nhiễu (PR) cho DTT can nhiễu LTE Một PR giá trị tối thiểu khác biệt tín hiệu hữu ích (DTT) tín hiệu can nhiễu (LTE), tính dB, đầu vào máy thu để hoàn thành với yêu cầu chất lượng cụ thể Trong nhiễu kênh lân cận, PR thấp hàm ý mức độ tín hiệu nhiễu cao cho phép (thậm chí cao mức tín hiệu hữu ích) đó, có nhiễu thấp kịch thực Bước thứ hai bao gồm thực phân tích ngân sách liên kết hoàn chỉnh Các phương pháp để đo lường PR LTE DVB định nghĩa khuyến nghị ITU-R BT.2215 Phương pháp QoS gọi phương pháp Subjective Failure Point (SFP) Phương pháp SFP tương ứng với chất lượng hình ảnh mà nhiều lỗi nhìn thấy ảnh cho thời gian quan sát trung bình 20s Việc điều 20 chỉnh mức tín hiệu mong muốn không mong muốn phương pháp SFP để thực theo bước nhỏ, thường bước 0,1 dB Tín hiệu mô hình kênh sử dụng khuyến nghị định nghĩa khuyến nghị ITU-R BT.2033 Để cạnh tranh với tín hiệu DVB-T LTE, hai máy phát tín hiệu độc lập giả lập kênh sử dụng Ba TV hai hộp set-top sử dụng máy thu DTT Tất phép đo thực xét kênh Gaussian 3.5.2 Máy thu DTT LTE-UE trời Bảng 3.6 cho ta thấy tham số ngân sách liên kết cho máy thu DTT trời cố định LoS UE anten cố định DTT giả định Khi ACLR (~ 80dB) tỷ số công suất phát (LTE-UE) với công suất kênh vô tuyến liền kề (DTT) cần thiết để hạn chế can nhiễu đến mức độ tương đương với suy hao dB Một ACIR 65,5 dB Một ACS 54 dB tính toán Khi giá trị ACS phải cao ACIR một, thêm lọc thấp cần thiết với suy hao 11,5 dB out-of-band suy hao out-of-band khả thi với lọc thấp, có tính đến băng bảo vệ công nghệ MHz Tuy nhiên, lọc không yêu cầu UE truyền tải qua điện thấp DTT nhận lượng đầu vào cao ngưỡng tối thiểu Các điều kiện thực tế không yêu lọc là:  Nếu công suất phát LTE thấp 11 dBm Đối với công suất đặc trưng cho môi trường thành thị nông thôn ( tương ứng -9 dBm) lọc không cần  Nếu công suất máy thu DTT cao -66 dBm 3.5.3 Máy thu DTT LTE-UE nhà Trong kịch với máy thu DTT LTE-UE nhà, khoảng cách tối thiểu LTE UE máy thu DTT để tránh nhiễu, d , tính sau: 147.56 20log( f ) GCG GWL  Lbody GRX dmin  10 20 (3.14) Trong f tần số, GCG tăng ích kết hợp tính toán mức công suất can nhiễu thu được, GWL suy hao tường thêm vào Lbody can nhiễu thêm vào thể người 21 Kết quan trọng với công suất UE truyền tối đa 23 dBm Đối với công suất đặc trưng môi trường nông thôn thành thị, khoảng cách tối thiểu hoàn toàn giả định Công suất truyền UE tối đa cho phép khoảng cách hai thiết bị -13 dBm 3.5.4 Nhận xét Các phân tích can nhiễu DTT mạng di động LTE quan trọng để thiết lập tồn tương lai hai công nghệ băng tần lợi ích Trong phần này, dùng chung tần số DTT LTE băng tần 700 MHz phân tích cho máy thu DTT cố định nhà máy di động cầm tay trời Di động cầm tay nhà dễ bị can nhiễu trời với máy thu DTT cố định Đối với máy di động vàmáy thu DTTtrong nhà, khoảng cách tối thiểu LTEUE máy thu DTT để tránh can nhiễu m Với lọc thông thấp, khoảng cách giảm xuống 3,1 m Đối với giá trị tiêu biểu công suất truyền tải LTE-UE, khoảng cách tối thiểu mà không cần lọc 0,6 m môi trường nông thôn 0,2 m môi trường đô thị (2 dBm -9 dBm công suất truyền tải, tương ứng) Công suất truyền tải UE tối đa cho phép khoảng cách đến ăng-ten DTT -13 dBm 3.6 Suy hao đường truyền sóng Path Loss (sự suy hao đường tín hiệu) suy giảm mật độ công suất sóng truyền dẫn vô tuyến lan truyền thông qua môi trường khoảng cách Nó yếu tố quan trọng nói đến việc thiết kế quy hoạch mạng vô tuyến yếu tố khóa tính toán mức lượng sẵn có cho liên kết Có nhiều mô hình tính toán suy hao đường truyền nhiên khuyến nghị Recommendation ITU-R P.452-14 sử dụng rộng rãi để tính suy hao đường truyền Theo khuyến nghị suy hao đường truyền tính: [10] L  92.5  20log( f )  20log(d )  Ah dB Trong đó: + f: tần số (GHz) + d: khoảng cách (km) (3.15) 22 + Ah : Hệ số suy hao (dB) Ah = môi trường không gian tự do, Ah = 15 với khu vực thành thị, Ah = với khu vực ngoại ô, Ah = với khu vực nông thôn Như phụ thuộc vào khoảng cách trạm DVB-T LTE-A có kết suy hao khác Hình 3.8 cho ta thấy suy hao khác biệt vùng thành thị nông thôn ngoại ô Theo kịch can nhiễu từ máy phát DVB-T đến trạm thu gốc LTE, áp dụng công thức 3.15 để tính toán khoảng cách chống can nhiễu d  10 L ( loss ) 92.5 20log10 ( f )  Ah 20 (3.18) Dựa kết công thức (3.8) ta có kết khoảng cách chống can nhiễu bị ảnh hưởng suy hao Thành thị, ngoại ô nông thôn dUrban  4.65Km dSuburban  11.68Km d Rural  18.5Km So sánh với kết công thức (3.11) điều kiện không gian tự với kết công thức (3.18) ta thấy ảnh hưởng suy hao môi trường tới khoảng cách chống can nhiễu Trong trường hợp ta cho công suất máy phát thay đổi, ta có công thức d  10 Pe i r p _ DVBT 32.692.5 20log10 ( f )  Ah 20 (3.19) Khoảng cách (Km) 23 200 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 20 40 60 80 100 120 Công suất (dBm) Ah=3 nông thôn Ah=7 ngoại ô Ah=15 thành thị Hình 3.4 Mối quan hệ công suất khoảng cách bảo vệ Như dựa vào công suất phát ta thu khoảng cách chống can nhiễu khác Với khí hậu Việt Nam có độ ẩm vừa mưa lớn dẫn đến suy hao can nhiễu cao Nên khoảng cách bảo vệ trạm cần lên tới vài chục km đến vài trăm km công suất phát trạm DVB-T lớn 85 dBm để đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định không gây can nhiễu 3.7 Kết luận chương Chương nghiên cứu trường hợp giải pháp chống can nhiễu DVB-T LTE-A băng tần 700 MHz với mô hình suy hao đường truyền sóng xem xét cho khu vực thành thị nông thôn ngoại ô Việt Nam 24 KẾT LUẬN Luận văn nghiên cứu việc chống can nhiễu hệ thống thông tin di động LTE/LTE-A truyền hình số mặt đất DVB-T nhằm đáp ứng nhu cầu, xu hướng phát triển công nghệ thông tin vô tuyến băng thông rộng toàn giới Để thực mục tiêu này, luận văn tập trung nghiên cứu nội dung sau: - Tổng quan hệ thống truyền hình số mặt đất DVB-T - Giới thiệu hệ thống thông tin di động băng thông rộng LTE-A - Các trường hợp can nhiễu việc chống can nhiễu DVB-T LTE-A - Tính toán vẽ biểu đồ suy hao đường truyền sóng khu vực Dựa kết nghiên cứu luận văn, đề xuất phương án triển khai mạng thông tin di động băng rộng 4G/LTE-A băng tần 700 MHz cho vùng thành thị, ngoại ô vùng nông thôn Việt Nam Đồng thời luận văn khuyến nghị khó khăn thách thức quy hoạch băng tần 700 MHz cho hệ thống thông tin vô tuyến băng rộng Việt Nam Nhận thấy lợi ích to lớn từ việc triển khai 4G/LTE-A Việt Nam băng tần 700 MHz nên hướng nghiên cứu nghiên cứu hoạt động 4G/LTE/LTE-A băng tần 800 MHz ... Chương 3: Nghiên cứu giải pháp chống can nhiễu DVB-T LTEA băng tần 70 0MHz 3.1 Tổng quan vấn đề nghiên cứu Tại khu vực khác Mỹ, Châu Âu hay Châu Á nghiên cứu triển khai 4G băng tần 70 0MHz có kết... thuật Nghiên cứu sử dụng song công theo tần số (FDD) với 2x30 MHz, 703 MHz- 733 MHz (uplink) 758 MHz- 788 MHz (downlink) Sự xếp băng tần 700 MHz thể bảng đây: Bảng 3.1 Sắp xếp kênh băng tần 700 MHz. .. tần số trạm phát sóng truyền hình băng tần xuống băng tần 694 MHz để đảm bảo sớm giải phóng băng tần 700 MHz giai đoạn tới Nếu quy hoạch băng tần cho hệ thống IMT, Việt Nam 13 có thêm 2× 45 MHz