động CDMA450 của EVN Telecom tại Hải Phòng:
3.1.2.1 Đài thu bị nhiễu:
Một số BTS của EVN Telecom tại thành phố Hải Phòng ( Trần Nguyên Hãn, Hai Bà Trưng, Lạch Tray, CNĐ Lê Chân).
Tần số bị can nhiễu: Can nhiễu đường lên của mạng CDMA450, tần số 455.225 MHz.
Thiết bị sử dụng để xác định nguồn can nhiễu: Xe kiểm soát Thales, máy phân tích phổ Agilent E4402B, Máy định hướng Cubic, Anten của các BTS bị can nhiễu.
Phương pháp đo xác định nguồn can nhiễu :
- Kết nối máy phân tích phổ vào các anten của các BTS bị can nhiễu, đo kiểm trên dải tần đường lên CDMA450 ( 453.080 – 457.370 MHz). Kết quả thu được phát xạ tại tần số trung tâm 455.250 MHz, độ rộng băng tần khoảng 100 KHz, mức thu khoảng - 91dBm.
- Phân tích phát xạ này nhận thấy khoảng cách về tần số giữa các đỉnh của phát xạ này là 15625 Hz, đây chính là tần số quét mành của truyền hình hệ PAL. Đồng thời căn cứ theo bảng phân kênh của hệ truyền hình PAL B/G thì có kênh sử dụng cho CATV là kênh SC-43 ( 454-461 MHz, Video Carrier 455.250 MHz, Audio Carrier 460.750 MHz). Do vậy can nhiễu có thể là do các phát xạ từ truyền hình tương tự.
- Căn cứ vào hướng anten của các sector bị nhiễu sử dụng xe thiết bị thực hiện đo, kiểm soát các khu vực mà sector đó phục vụ, đi dọc các phố, ghi nhận lại các điểm có mức thu lớn. Định hướng các phát xạ bằng máy định hướng Cubic cho kết quả là các phát xạ gây can nhiễu là từ bộ khuếch đại truyền hình cáp, từ các cáp truyền dẫn bị hỏng.
- Đo mức cường độ trường tại tần số 455.250 MHz ở khoảng cách 10m với bộ khuếch đại thì mức cường độ trường hầu hết đều vượt trên mức 37dBuV/m, như vậy không thỏa mãn các tiêu chuẩn về tương thích điện từ trường và các phát xạ này là nguyên nhân gây can nhiễu cho mạng CDMA450.
3.1.3.3 Khắc phục can nhiễu:
Trung tâm truyền hình cáp EG đã thực hiện tiếp đất các bộ khuếch đại, xiết lại các đầu nối, làm lại các đầu nối bị hỏng tại các bộ khuếch đại, bộ chia tín hiệu. Tăng cường các biện pháp che chắn bằng các vật liệu kim loại đối với các bộ khuếch đại và tiến hành tiếp đất. Kết quả: mức cường độ trường tại tần số 455.250 MHz đã giảm xuống dưới mức cho phép, đạt các tiêu chuẩn về tương thích điện từ trường. Do mạng truyền hình cáp đã phát triển rất rộng và số lượng các thiết bị là rất lớn, nên để không còn nguy cơ can nhiễu có hại từ mạng truyền hình cáp đối với mạng CDMA450, Trung tâm truyền hình cáp EG đã ngừng phát trên kênh SC-43 (454-461 MHz).
3.2 Kinh nghiệm, phƣơng pháp đo
3.2.1 Xác định can nhiễu từ các mạng truyền hình cáp đối với các mạng thông tin vô tuyến khác
- Thực hiện kiểm soát tại khu vực bị can nhiễu bằng các thiết bị phù hợp: xe thiết bị, máy phân tích phổ, máy thu VTĐ, máy định hướng, anten có hướng và vô hướng, anten của các đài thu bị nhiễu.
- Phân tích tín hiệu thu được, giải điều chế, nhận dạng và đối chiếu với các chuẩn tín hiệu, các chuẩn phân kênh đang sử dụng trên truyền hình cáp.
Hiện nay trên hệ thống truyền hình cáp đang cung cấp 2 loại dịch vụ: truyền hình (tương tự và số), data (internet). Đối với truyền hình tương tự sử dụng chuẩn PAL D/K và B/G với độ rộng băng tần chiếm dụng là 7, 8 MHz, khoảng cách tần số hình- tiếng là 6,5 MHz và 5,5 MHz. Khi thu được tín hiệu sử dụng máy phân tích phổ để phân tích tín hiệu, nếu có thấy dạng tín hiệu AM, đo khoảng cách tần số giữa 2 đỉnh bằng 15625 Hz thì đó là tín hiệu hình (tần số thường có phần lẻ là .250 MHz), còn có dạng FM thì là tín hiệu tiếng sử dụng giải điều chế để nhận dạng kênh (tần số thường có phần lẻ .750 MHz). Kết hợp với bảng phân kênh truyền hình cáp theo chuẩn mà nhà cung cấp dịch vụ đang sử dụng. Tuy nhiên cũng cần chú ý đến các phát xạ giả của các kênh truyền hình quảng bá trong khu vực. Để xác định nguồn nhiễu là do phát xạ giả cần kiểm soát tại các khu vực trống trải xa các khu dân cư để tránh ảnh hưởng của các phát xạ từ hệ thống truyền hình cáp. Có thể sử dụng các anten kiểm soát và máy phân tích phổ để kiểm soát các phát xạ giả của truyền hình tương tự, chú ý đến các kênh truyền hình UHF trong khu vực nhất là các kênh 21, 22, 23, 24. Phát xạ giả của các kênh này thường rơi vào đường lên của hệ thống CDMA450. Sau khi thu đo, kiểm soát ngoài trời mà không có các phát xạ giả của truyền hình quảng bá thì có thể nguyên nhân gây can nhiễu là từ hệ thống truyền hình cáp.
Hình 3.5: Phân tích tín hiệu hình thu được tại BTS.
Một đặc điểm để nhận dạng nhiễu từ truyền hình cáp tương tự là khi tiến hành mở rộng dải tần đo trên máy phân tích phổ hoặc xe đo sẽ thu được rất nhiều phát xạ sóng mang hình, tiếng cách nhau theo chuẩn của truyền hình tương tự. Các phát xạ này có mức tương đối đồng đều nhau như hình vẽ dưới đây.
Hình 3.8 Phát xạ giả của kênh truyền hình quảng bá – Kênh 22 UHF.
Đồng thời cũng phải biết được phân kênh, tần số trung tâm, đặc tính của tín hiệu số. Từ đó có thể khẳng định phát xạ gây can nhiễu xuất phát từ mạng truyền hình cáp. Tại Hải Phòng hiện có 2 nhà cung cấp dịch vụ truyền hình số trên mạng cáp. Truyền hình cáp EG sử dụng chuẩn DVB-C, có độ rộng băng tần 8 MHz, sử dụng 2 sóng mang có tần số trung tâm 706 MHz và 714 MHz, điều chế 64 QAM. Truyền hình cáp Hải phòng sử dụng chuẩn DVB-S, độ rộng băng tần 30 MHz, điều chế QPSK, sử dụng 6 sóng mang có tần số trung tâm 450, 490, 530, 570, 590, 630, 670, 710 (MHz).
Hình 3.9 Phổ tín hiệu truyền hình cáp sử dụng chuẩn DVB-S.
Ngoài ra trên mạng truyền hình cáp còn có thể cung cấp dịch vụ internet theo chuẩn DOCSIS. Độ rộng băng tần 8 MHz, điều chế 64QAM, luồng downstream sử dụng băng tần từ 80-860 MHz, luồng upstream sử dụng băng tần 5-65 MHz, tốc độ bit tối đa trên 1 sóng mang tại luồng downstream là 34Mbps. Hiện tại mới chỉ có Trung tâm truyền hình cáp EG cung cấp dịch vụ này tại Hải Phòng, phát trên 4 sóng mang có tần số trung tâm 786, 794, 802, 810 (MHz).
Hình 3.9: Phổ tín hiệu truyền hình cáp sử dụng chuẩn DVB-C.
Hình 3.10: Phổ tín hiệu internet trên mạng truyền hình cáp
- Sau khi phân tích và nhận dạng phát xạ gây can nhiễu thì sử dụng các thiết bị định hướng để tìm hướng và vị trí của phát xạ.
- Sử dụng xe thiết bị kiểm soát tại khu vực đã xác định hướng hoặc vị trí để xác định chính xác vị trí, nguyên nhân gây phát xạ. Mở rộng dải tần số xung quanh tần số bị can nhiễu. Có thể sử dụng các máy định hướng cầm tay, xách tay như PA1555, Cubic, Tayo hoặc kết hợp sự dụng máy thu, máy phân tích phổ cùng với anten loga chu kì, anten Yagi để tìm vị trí phát xạ.
- Có nhiều nguyên nhân gây ra các phát xạ từ hệ thống truyền hình cáp như: cáp truyền dẫn bị lỗi hỏng, vỡ vỏ bọc…, các đầu nối không được thi công tốt, vặn không chặt, do chất lượng của các bộ khuếch đại không đảm bảo… do vậy khi tiếp cận điểm
chính xác nguyên nhân gây can nhiễu. Tiếp đó kiểm tra các sợi cáp truyền dẫn vào ra bộ khuếch đại đó, nếu có hư hỏng, vỡ thì đó có thể là nguyên nhân gây rò rỉ. Đồng thời cũng kiểm tra lại các đầu nối tại bộ khuếch đại, bộ chia để xem có đảm bảo chất lượng hay không. Tiếp đó kiểm tra bộ khuếch đại có được tiếp đất và bao bọc bằng hộp kim loại hay không. Đây cũng có thể là một nguyên nhân gây phát xạ. Nếu không phải do các nguyên nhân trên thì cần kiểm tra bộ khuếch đại xem có bị lỗi hỏng hoặc không được phối hợp trở kháng để được thay thế.
3.2.2 Phƣơng pháp đo: 3.2.2.1 Yêu cầu thiết bị đo:
- Máy thu: đối với mạng truyền hình cáp các thiết bị hoạt động trong dải từ 5- 860 MHz, do vậy có thể sử dụng các thiết bị thu đo có dải tần bao trùm dải tần trên. Hầu hết các máy phân tích phổ và xe thiết bị hiện nay đều có dải tần hoạt động đáp ứng được yêu cầu trên. Một yêu cầu khác đối với các máy thu là yêu cầu cần có bộ tách sóng cận đỉnh (quasi-peak).
Bảng 3.1: Tách sóng cận đỉnh và các độ rộng băng thông tại các dải tần [8]. - Anten đo: Khi sử dụng máy thu là phân tích phổ thì sử dụng các anten dải rộng để đo các phát xạ trong dải tần 30-1000 MHz. Có thể sử dụng anten biconal có dải tần từ 30-200 MHz và anten log period có dải tần đo từ 200-1000 MHz. Các anten này có cả hai phân cực đứng và ngang. Đối với xe thiết bị đều có các anten dải rộng từ 30-1000 MHz và có cả hai phân cực đứng – ngang.
- Cáp cao tần: có dải tần hoạt động lên tới 1000 MHz, có độ dài và suy hao được biết trước. Có thể sử dụng các cáp đã được Cục trang bị như: Sucoflex hoặc RG214 đi kèm với các anten AC008 và HL223.
- Độ nhạy hệ thống: một điểm quan trọng khi sử dụng anten và máy phân tích phổ cần quan tâm là độ nhạy hệ thống. Đối với phép đo nhiễu bức xạ là khoảng cách đo 10m với các giới hạn là 30dBuV/m và 37dBuV/m. Với các máy phân tích phổ hiện tại có nền tạp âm ứng với RBW=120 KHz vào khoảng 8.0 dBuV ( tương ứng với – 150 dBm/1Hz). Do vậy ở những tần số cao xấp xỉ 1000 MHz, giả sử suy hao cáp đầu nối là 4dB, anten factor khoảng 25 dB/m thì mức tạp âm nền khoảng 37 dBuV/m, xấp xỉ giá trị giới hạn. Theo tiêu chuẩn CISPR 16 độ chính xác có thể chấp nhận thì tạp âm thêm vào không vượt quá 1dB. Tạp âm nền phải nhỏ hơn giá trị đo ít nhất 6 dB. Như vậy không thể đo được bức xạ của các thiết bị lớp B trên toàn bộ dải tần khi chỉ sử dụng máy phân tích phổ. Có 3 phương thức khắc phục: Thứ nhất giảm khoảng cách đo từ 10m xuống 3m sẽ tăng được giới hạn lên 10 dB nhưng lại làm tăng xác suất không tin cậy của phép đo. Thứ hai: sử dụng thêm preamplifier hoặc LNA để giảm tạp âm hệ thống. Thứ ba: lựa chọn máy thu đo hoặc máy phân tích phổ có NF thấp hơn.
3.2.2.2 Vị trí đo:
- Khoảng cách đo: các phép đo được thực hiện với anten thu tại khoảng cách 10m theo phương nằm ngang tính các thiết bị trên mạng truyền hình cáp. Nếu không thực hiện được ở khoảng cách vì tạp âm nền quá lớn (nhất là đối với các tần số cao) hoặc không có không gian, có nhiều vật cản thì có thể thực hiện tại khoảng cách 3m. Lúc này cần áp dụng hệ số chuyển đổi 20dB/decade để đưa về giá trị tương ứng với khoảng cách 10m. Chú ý các thiết bị cần đo kiểm có kích thước lớn và các tần số xấp xỉ 30 MHz do hiệu ứng trường gần.
- Khoảng cách từ anten đến mặt đất: từ 1 đến 4m. Thực tế các thiết bị của mạng truyền hình cáp đều đặt trên độ cao từ 2,5 m trở lên do đó có thể điều chỉnh độ cao để thu được mức cường độ trường lớn nhất.
- Góc phương vị anten và thiết bị cần đo: thay đổi góc phương vị trong khi thực hiện phép đo để thu được giá trị lớn nhất.
- Phân cực anten: thay đổi phân cực anten để thu được giá trị lớn nhất. Qua thực tế đo kiểm các thiết bị truyền hình cáp thì thường sử dụng phân cực ngang.
- Vị trí đo ngoài trời: vị trí đo phải bằng phẳng, không gần các vật phản xạ (các vật có tính dẫn điện). Vị trí đo phải đủ lớn để triển khai được xe thiêt bị hoặc anten và máy thu tại các khoảng cách theo yêu cầu và có được sự khoảng cách thích hợp giữa anten, thiết bị cần đo và các vật phản xạ. Độ gồ ghề tối đa cho phép của địa hình [8]:
Trong đó: b: độ gồ ghề tối đa cho phép.
h1,h2: độ cao của thiết bị, anten so với mặt đất. D: khoảng cách đo.
λ: bước sóng.
- Thực tế triển khai: Đối với xe thiết bị triển khai tại vị trí có khoảng cách đến bộ khuếch đại hoặc các thiết bị truyền hình cáp khác là 10m, không có vật che chắn, đỗ xe tại khu vực bằng phẳng. Có thể di chuyển xe thiết bị xung quanh thiết bị cần đo kiểm để có được mức thu lớn nhất (do thiết bị có các hộp bảo vệ bằng kim loại hoặc phi kim, những vị trí không có che chắn sẽ là nơi bức xạ lớn nhất). Đối với vị trí do cáp truyền dẫn bị lỗi (gẫy, vỡ..) gây ra rỏ rỉ thì cần đỗ xe cách đường cáp 10m. Khi sử dụng máy phân tích phổ và anten có hướng cũng cần di chuyển xung quanh thiết bị cần đo kiểm để có được mức thu lớn nhất. Đối với cáp truyền dẫn bị lỗi hỏng thì cần đặt anten ở phương vuông góc với đường cáp truyền dẫn. Tại các thành phố lớn có mật độ dân cư đông, có nhiều khu phố nhỏ hoặc những vị trí có diện tích nhỏ khó triển khai được các xe thiết bị thì cần sử dụng các thiết bị xách tay, cầm tay cơ động để phát hiện được nguồn can nhiễu và đo đạc. Khảo sat đã sử dụng các thiết bị như máy phân tích phổ Anritsu MS2721B, MT8222A, máy định hướng cầm tay Tayo, Anten loga chu kì R&S HL223 để thực hiện phát hiện các nguồn nhiễu từ truyền hình cáp cho kết quả tốt.
3.2.2.3 Thủ tục đo:
- Đối với phân tích phổ có chức năng đo cường độ trường, có tách sóng cận đỉnh
(Anritsu MS2712B, MB8222A).
Hình 3.13: Cấu hình đo [8]
+ Đặt tần số trung tâm = tần số gây can nhiễu (tần số trung tâm của kênh hoặc tần số hình).
+ Đặt các tham số span tương ứng với loại phát xạ:
Loại phát xạ Span ( KHz)
DVB-C, DOCSIS ( QAM) 8000
DVB-S (QPSK) 27000
+ Chọn tách sóng cận đỉnh quasi-peak với RBW mặc định là 120 KHz (30-1000 MHz), VBW=RBW=120 KHz.
+ Chọn anten phù hợp với dải tần đo, có sẵn các thông số anten factor, suy hao cáp: ví dụ HL223.
+ Thời gian đo: Thời gian để hoàn thành toàn bộ span sẽ được tính như sau.
Trong đó: step size = 0,6.RBW, dwell time per spot frequency ≈ 1s.
Số lần lấy mẫu: thực tế đo nhận thấy thực hiện tối thiểu 3 lần để có được kết quả tin cậy.
Hình 3.15: Đo phát xạ truyền hình số DVB-C.
Trong trường hợp không có bảng anten factor, suy hao cáp nạp sẵn trong máy phân tích phổ thì sẽ tính cường độ trường từ mức thu theo công thức:
E = Mức thu (dBm) + 107 + F + tổng suy hao cáp và đầu nối. F (anten factor) = -29,77 – G + 20 log f (MHz).
- Trong trường hợp sử dụng xe thiết bị: sử dụng chức năng đo ITU Measurement, chức năng này có thể đo được cường độ trường với các bộ tách sóng khác nhau trong đó có quasi-peak.
+ Nhập tần số của bức xạ + Chọn Demodulation: OFF.
+ Chọn bộ lọc CISPR là 120 KHz với dải tần 30-1000 MHz.
+ Đặt các tham số của bộ lọc Quasi-peak trong mục Parameters: Near Peak Filter với