Giải pháp phối hợp hoạt động để cùng tồn tại giữa các hệ thống FBWA loại WiMAX
MỤC LỤC
Can nhiễu giữa 2 hệ thống PMP và PTP (Nhiễu loại B) .1 Một số giả thiết và đối tượng nghiên cứu
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. Đây là trường hợp nhiễu từ hệ thống PTP sang PMP TS. PMP CRS TS. Đối với hệ thống TDMA, thì PtTS 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, PtTS là công suất gắn với mỗi sóng mang phụ. Khi khoảng cách giữa PTP và TS là d1, thì tín hiệu nhiễu là:. Kết hợp với các công thức trên ta thu được tỷ số C/I:. Công thức này đúng cho mọi vị trí của CRS. 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. 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. 2) Độ nhạy thu, mức giảm độ nhạy và nhiễu trong mạng. Độ dự phòng cho máy thu PTP (MPP) là độ dự phòng cho tuyến để đạt mục tiêu chất 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). 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.
Đánh giá mức độ phối hợp hoạt động giữa các hệ thống PMP
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. 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.
NGUYÊN TẮC PHỐI HỢP HOẠT ĐỘNG ĐỂ CÙNG TỒN TẠI CHO CÁC HỆ THỐNG FBWA LOẠI WIMAX
Cấu trúc hệ thống
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 lừi, cỏc tuyến giữa cỏc ễ phục vụ (Intercell links) và cỏc trạm chuyển tiếp (RSs).
Môi trường truy nhập
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. 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.
Các tình huống nhiễu .1 Các dạng nhiễu
Trong tình huống đó, (không thể hiện trên hình vẽ), nhiễu búp sóng chính BS gây nhiễu nằm trong búp phụ của máy thu bị hại. Nếu các hệ thống BFWA có sử dụng lại tần số, thì nó sẽ tương tự như trường hợp A, nhưng yếu hơn A. Vì tăng ích anten theo các búp đó thấp, nên đây chỉ là vấn đề phối hợp triển khai các anten đặt cùng một chỗ. Tương tự như tất cả các nguồn nhiễu BS-BS, có thể loại chúng bằng việc phối hợp quy hoạch băng tần số theo phương thức FDD. Tương tự trường hợp B và C, chúng ta chỉ cần xét trưòng hợp “đẹp trời” và giả thiết là SS gây nhiễu có khả năng giảm được công suất phát. Vì anten BS có độ phủ rộng nên trường hợp B ưu thế, ta không cần xét trường hợp G. 8) Trường hợp H: Nhiễu từ các tuyến vệ tinh/ bình lưu Không xét trong khuyến nghị này. Hình 2.2.4 là các nguồn nhiễu chính đối với SS bị hại có búp sóng chính hẹp. Do búp bức xạ anten SS hẹp nên các trường hợp SS bị hại rất khác các trường hợp BS bị hại. Nếu giả thiết là tín hiệu có ích bị suy hao do mưa thì tín hiệu nhiễu tới SS bị hại cũng bị suy hao. Trong trường hợp này coi các tia sóng đều song song và nguồn nhiễu nhìn chung đều xa SS bị hại, vì vậy có thể coi vùng mưa làm suy hao tín hiệu nhiễu khi đến SS bị hại như trường hợp “đẹp trời“ và SS gây nhiễu bị giảm công suất phát. 2) Trường hợp B: Nhiễu từ BS sang SS Bao gồm các trường hợp nhiễu từ BS sang SS 3) Trường hợp C: Nhiễu từ SS sang SS. Gồm trường hợp máy phát điểm-điểm FBWA có tia sóng hẹp hoặc tuyến lên của vệ tinh công suất cực đại, có mưa dọc tuyến, nhưng bức xạ từ búp phụ hướng về máy bị hại. Trường hợp này giống trường hợp A, vì nó có định hướng bất kỳ theo nguồn nhiễu 4) Trường hợp D: Nhiễu từ BS sang SS. Nhiễu từ BS sang SS từ búp phụ và búp sau của máy bị hại. Đây là trường hợp chung nhất, vì tất cả các BS bức xạ trong khoảng rộng và trường hợp này đúng cho mọi định. hướng của máy thu bị hại. Nhiễu từ SS sang SS nhưng từ búp phụ và búp sau của máy bị hại. Tương tự như các trường hợp B và C, bị hại BS. Trường hợp xấu nhất giả thiết là “ngày đẹp trời”, búp sóng sau có nguồn nhiễu bị giảm công suất. 6) Trường hợp F: Nhiễu từ các tuyến xuống vệ tinh/đối lưu. Nút như vậy cũng có thể có cấu trúc sector (cho mesh BS) với anten có độ định hướng cao (thường biên vùng). 1) Trường hợp A: Nhiễu từ Nút đa điểm sang nút đa điểm. Loại nhiễu này xảy ra khi khai thác đa Ô với độ tái sử dụng phổ tần số thấp và tại biên của các vùng phục vụ. Trong các trường hợp nàynút bị hại có xu hướng chồng công suất của nhiều nút khác. So với trường hợp BS-BS thì tình huống này không nghiêm trọng lắm, do góc elevation nhỏ. 2) Trường hợp B: Nhiễu từ SS sang nút đa điểm bị hại. Trường hợp này bao gồm nhiễu từ anten định hướng cao sang nút đa điểm bị hại. Hệ thống anten có thể là PMP SS, một phần của tuyến PTP hoặc một nút đa điểm của Ô khác, hoặc vùng của nhà khai thác khác. Năng lượng nhiễu chủ yếu có thể từ búp chính hoặc búp biên. Cần có LOS giữa anten gây nhiễu và bị hại, tuy nhiên hơi hiếm 3) Trường hợp C: Nhiễu từ PMP BS sang nút đa điểm.
PHỐI HỢP HOẠT ĐỘNG GIỮA CÁC HỆ THỐNG FBWA PMP
- Trong môi trường khai thác cụ thể, có thể tồn tại phân bố nhiễu hỗn hợp CoCh và AdjCh trong máy thu, từ hệ thống FBWA của các nhà khai thác khác, vì vậy, trong giai đoạn thiết kế, mỗi nhà khai thác phải tính đến độ dự phòng năng lượng, để khắc phục được ảnh hưởng nhiễu hỗn hợp từ tất cả các nhà khai thác khác. Khuyến nghị rằng trong các vùng được cấp phép dịch vụ mà cả 2 hệ thống đều hoạt động trên cùng tần số và các vùng cấp phép kế cận nhau thì khoảng cách tối thiểu giữa biên vùng dịch vụ tương ứng nhỏ hơn mức ngưỡng (xem mục b) thì các nhà khai thác phải dũng cảm có thoả thuận phân chia vùng dịch vụ.
CÁC BIỆN PHÁP GIẢM NHIỄU VÀ KIỂM SOÁT MỨC NHIỄU
CÁC KỸ THUẬT PHềNG TRÁNH NHIỄU VÀ GIẢM NHIỄU
Nhảy tần chạy qua toàn bộ băng tần của các kênh, mỗi kênh được xác định như là vùng phổ với tần số trung tâm nằm trong Hopset và độ rộng băng thông đủ lớn, bao trùm gần hết công suất các cụm điều chế tín hiệu băng hẹp (thường là ESK) tương ứng với tần số sóng mang. Nguồn gây nhiễu trên một tần số trong nhóm các tần số của các bước nhảy như nhau và coongsuaast tín hiệu gây nhiễu cũng bị trải toàn bộ độ rộng băng thông tín hiệu, lúc đó nhiễu được xem như gây ra fadinh, vì vậy có thể giảm nhẹ chúng bằng các kỹ thuật sửa lỗi.
KỸ THUẬT GIẢM NHIỄU CHO FBWA DẢI TẦN 2-66 GHz
Khi cần phối hợp hoạt động cho các hệ thống dùng các nhóm tần số kế cận hoặc các vùng chồng lấn lên nhau, thì cần chú ý việc phân bổ kênh tần số cho thiết bị ở biên của khối tần số giữa các SSs và BSs và cần dành kênh phòng vệ cho nhiễu, cần tránh tối đa việc chồng lấn các Ô phục vụ. Lúc này SS chỉ ở trong trạng thái giám sát tín hiệu xuống nếu không tách được tín hiệu thu Để ngăn ngừa bức xạ gây nhiễu, các thiết bị SS và BS phải có khả năng phát hiện và hiển thị được các hư hỏng, cả phần cứng lẫn phần mềm hệ thống.
TRẠM THUÊ BAO 3.3.3.1 Thử nghiệm điều chế
Tín hiệu được điều chỉnh cho tới khi mức công suất thu đạt –98 + 10 log(B) dBm, với B là tốc độ ký tự tính theo MBaud, tương ứng với tín hiệu trong trường hợp xấu nhất. Đối với kỹ thuật TDD, các tần số của BS thử nghiệm và SS giống nhau, còn đối với kỹ thuật FDD chúng sẽ cách nhau một khoảng bằng khoảng cách ghép song công mà nhà sản xuất công bố.
TRẠM GỐC 3.3.3.12 Thử nghiệm điều chế
BS lệnh cho SS truyền một loạt các file dự liệu ở các mức công suất thấp nhất, trung bình và đỉnh trên đường lên (UL) và đo công suất phát. Tuy nhiên, đối với các nhiễu CoCh và AdjCh thì biện pháp tốt nhất vần là tuân thủ nghiêm ngặt các Quy định về mức bức xạ, mức nhiễu ngoài và áp dụng đồng thời một số các biện pháp kỹ thuật giảm nhiễu và cần phải giám sát thường xuyên mức bức xạ này thông qua việc đo kiểm tra các thông số hệ thống thiết bị như trong mục 3.3.3.
TÌNH HÌNH SỬ DỤNG CÁC HỆ THỐNG FBWA TRÊN THẾ GIỚI
Hướng phát triển của các Nhà cung cấp thiết bị
Ngày 09/7/2003 Aperto Networks, Nhà cung cấp các hệ thống truy nhập vô tuyến băng rộng đa dịch vụ, đã công bố tại hội nghị Hiệp hội thông tin vô tuyến (WCA) hàng năm là đã có kế hoạch làm việc với các Nhà cung cấp bán dẫn hàng đầu để thúc đẩy việc chứng nhận các hệ thống truy nhập vô tuyến băng rộng và chipset tuân thủ chuẩn IEEE 802.16a. Với Intel và Alvarion, những Nhà đi đầu về cung cấp chipset và hệ thống tuân thủ WiFi, các hệ thống có khả năng phối hợp hoạt động và được chứng nhận WiMax sẽ chiếm lĩnh được thị trường với mức giá cạnh tranh và đồng thời là biện pháp mềm dẻo để thay thế giải pháp băng rộng có dây thông thường.
Tình hình triển khai mạng FBWA .1 Giới thiệu
Nó đã và đang được triển khai ở các thành phố của nhiều nước trên thế giới như Boston, New York, Chicago, Los Angeles, San Francisco, Paris, Madrid, Amsterdam, Tokyo, Seoul, Taipei, … Công nghệ này trở nên hấp dẫn đối với các nhà khai thác muốn thâm nhập vào những thị trường mới như những vùng nông thôn, trung du, miền núi ở vùng sâu, vùng xa. Công ty thông tin Trung Quốc CHINACOMM, một trong những nhà cung cấp dịch vụ lớn nhất Trung Quốc, đã dựa vào công nghệ truy nhập vô tuyến băng rộng Canopy để triển khai mạng vô tuyến băng rộng ở thành phố Nanjing, nhờ vậy mà các công dân ở thành phố có thể truy nhập và sử dụng các dịch vụ viễn thông tốc độ cao.
PHƯƠNG PHÁP TÍNH ĐỘ PHÂN CÁCH KHÔNG GIAN VÀ TẦN SỐ
Giới thiệu
- Máy phát cùng kênh cần được phân cách bởi một khoảng cách tối thiểu d0 (km) - Máy phát các kênh lân cận được phân cách một khoảng cách tối thiểu d1 (km), các máy phát được phân cách bởi 2 kênh tối thiểu khoảng cách d2 (km) và v.v…. Quy tắc này đã được áp dụng từ lâu cho các công nghệ cũ, tuy nhiên đối với các công nghệ mới thì cần áp dụng quy tắc FD như thế nào để cả các hệ thống cũ và mới dùng chung được băng tần?.
Phương pháp
P(f) mật độ phổ công suất tín hiệu nhiễu (W/Hz) H(f) đáp ứng tần số IF tương đương của máy thu bị hại ∆f độ lệch tần số máy thu bị hại và máy phát gây nhiễu. Đương nhiên, mô hình truyền sóng sử dụng lại phụ thuộc vào cấu trúc hệ thống, băng tần số hoạt động, môi trường địa lý bao quanh vùng phục vụ và băng thông hệ thống.
ÁP DỤNG CHO CÁC HỆ THỐNG DI ĐỘNG MẶT ĐẤT
Gr độ tăng ích của anten thu so với anten đẳng hướng (dBi) Lp suy hao tuyến truyền sóng. G(Y1),G(Y2) thông số phụ thuộc vào độ cao anten trạm gốc X khoảng cách chuẩn hóa giữa 2 BS.
Hệ thống PMP
Điều này là do các hệ thống có khoảng cách kênh lớn hơn có công suất bức xạ RF cao hơn (các giá trị NFD nhỏ hơn). 2) Khi một hệ thống là TDD thì yêu cầu về nhiễu A3 nghiêm ngặt hơn, theo nghĩa phân cách tần số (NFD yêu cầu). Khi đã có NFD cần thiết, cần giảm khoảng cách giữa các CRS xuống còn vài trăm mét, các rủi ro độ dư của nhiễu giữa CRS và TS, TS và CRS, TS và TS được bỏ qua. 3) Khi một hệ thống là TDD, để có khoảng cách giữa CRS khoảng vài trăm mét (hoặc thấp hơn), nhất thiết phải có một băng tần bảo vệ cho một khoảng cách kênh (bằng. khoảng cách kênh lớn nhất của 2 hệ thống). 4) Trong một số trường hợp, sự khác biệt giữa các giới hạn ETSI và các thông số thực (cụ thể cho việc tính NFD và độ nhạy thu) sẽ cho ta các kết quả đánh giá hoàn toàn khác nhau về băng tần bảo vệ. Như chúng ta thấy, thậm trí trong các điều kiện truyền sóng xấu nhất phần vùng bị nhiễu (vùng đen) rất nhỏ và có thể bỏ qua. Tuy nhiên, trong điều kiện đẹp trời, vùng % KO bằng không. Nhiễu loại A2 đối xứng với nhiễu loại A1 đã phân tích. 1) Khi có 2 hệ thống giống nhau (khoảng cách kênh, công suất phát, độ lợi anten, độ nhạy thu) ta có thể đặt chúng cùng chỗ mà không cần băng tần bảo vệ, thậm trí cả với giá trị NFD như yêu cầu trong EN. 2) Có khả năng đặt 2 trạm gần nhau, không có băng tần bảo vệ cho 2 hệ thống không hoàn toàn giống nhau, nếu áp đặt các giá trị hợp lý cho NFD. 3) Khi triển khai 2 mạng một cách hoàn toàn độc lập (không có sự phối hợp giữa 2 nhà khai thác), nếu có sự chồng Ô phục vụ, suy hao trong mưa thì cần thiết có băng tần bảo vệ bằng khoảng cách kênh (ví du, 28 MHz).
MP/P ETSI 28 36,4 (36,5)
Khi đã có các thông số hệ thống, bước đầu tiên cần làm là đánh giá NFD của hệ thống theo các thông số của nó, có xét đến các băng tần bảo vệ (GB) giữa 2 hệ thống. Trong trường hợp này chúng ta xét 3 trạng thái: Các kênh kế cận nhau GB=0); Kênh GB=28 MHz và bằng khoảng cáh kênh PMP; Kênh GB=56 MHz và bằng khoảng cách kênh PTP. Nhiễu loại B3 là rất trầm trọng và cần xét kỹ.Trên thực tế cứ mỗi lần tuyến PTP gần mức ngưỡng thu (điều kiện xấu nhất) , nếu TS của P-MP, đặt trong vùng, phát tín hiệu, nó sẽ tạo ra mức nhiễu lớn cho PTP và gây ra hàng chuỗi lỗi nối tiếp, làm tăng ES ,SES và giảm độ không khả dụng tuyến mà nhà khai thác PTP không thể chấp nhận được.
