- Trạm gốc (BS): quản lý các CPE trong vùng phủ sóng Trạm gốc (hay còn gọi là HUB vô tuyến) bao gồm nhiều điểm truy nhập, mỗi điểm
K=20 cho tín hiệu không kết hợp và tín hiệu xung B.2 PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH ĐỘ PHÂN CÁCH TẦN SỐ
B.2 PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH ĐỘ PHÂN CÁCH TẦN SỐ VÀ KHÔNG GIAN
B.2.1 Giới thiệu
Chúng ta biết rằng FD là quy tắc quan trong của quá trình quản lý tần số cho mọi thiết bị vô tuyến điện. Trong các dịch vụ được kênh hóa các luật này có dạng như sau:
- 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? Như vậy ta cần xác định các quy tắc FD cho cả các hệ thống giống nhau và khác nhau
B.2.2 Phương pháp
Việc phát triển quy tắc FD mới cần dựa trên việc tính mức nhiễu ở đầu vào máy thu bị hại và xác định mức nhiễu chấp nhận được làm tiêu chuẩn.
B.2.2.1 Tính mức nhiễu
Mức nhiều phụ thuộc vào 2 yếu tố: Phổ tín hiệu và yếu tố không gian Phổ tín hiệu phụ thuộc vào các đặc tính phổ của máy phát gây nhiễu và đáp ứng tần số của máy thu bị hại. Trong quá trình tính toán cần nắm chắc mật độ phổ công suất của tín hiệu nhiễu; mật độ này phụ thuộc vào kỹ thuật điều chế, băng thông tín hiệu mang thông tin đối với các hệ thống tương tự và tốc độ bit đối với các hệ thống số. Đối với máy thu ta cần biết đặc tính đáp ứng tần số IF. Có thể lấy chỉ tiêu của nhà sản xuất là 6 dB và 40 dB băng thông cho tầng IF làm sở cứ cho việc mô hình hóa đáp ứng tần số IF máy thu
2 ( ) ( ) ( ) 10log ( ) P f H f f df OCR f P f df ∞ −∞ ∞ −∞ + ∆ ∆ = − ∫ ∫ dB (B.2.1) Trong đó
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
Biểu thức (B.2.1) hoàn toàn như (B.1.2), mặc dù giới hạn trong tích phân của 2 biểu thức khác nhau. Từ biểu thức (B.2.1) cho thấy OCR(∆f ) phụ thuộc mạnh vào mức kéo dài phần chồng lấn giữa băng thông máy thu và phổ công suất tín hiệu nhiễu. Khi ∆f tăng mức kéo dài chồng lấn thu nhỏ, kết quả là công suất nhiễu thấp hay OCR(∆f ) có các giá trị lớn hơn.
Yếu tố không gian của phương pháp liên quan đến cách tính khoảng cách suy hao tín hiệu; nó phụ thuộc vào mô hình truyền sóng sử dụng và phân bố thống kê tín hiệu nhiễu tại đầu vào máy thu, vì vậy cần sử dụng mô hình truyền sóng thích hợp của ITU-R. 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
B.2.2.2 Tiêu chuẩn nhiễu
Chúng ta cần xác lập mức nhiễu cho phép. Tiêu chí này gắn liền với mức giảm chỉ tiêu chất lượng (đặc tính) máy thu bị hại. Trên thực tế có nhiều hệ thống và công nghệ khác nhau có thể không có nhiễu giống nhau, vì vậy cần chấp nhận một chỉ tiêu chung về hệ số phòng vệ (α dB)
Nhiễu coi là chấp nhận được nếu thỏa mãn bất đẳng thức dưới đây:
Pd − =Pi α (B.2.2) Trong đó
Pd mức tín hiệu mong muốn (dBW) Pi mức tín hiệu nhiễu (dBW) α hệ số phòng vệ (dB)
B.2.2.3 Trình tự
Trình tự phát triển các quy tắc FD được tổng quát hóa như sau:
Bước 1: Xác định mức tín hiệu cần thiết (mong muốn) Pd(dBW) tại đầu vào máy thu bị hại
Bước 2: Tính mức nhiễu ở đầu vào máy thu bị hại Pi theo công thức:
Pi = +P Gt r−Lp −OCR f(∆ ) (B.2.3) Trong đó
Pt công suất bức xạ đẳng hướng tương đương (e.i.r.p) của máy phát gây nhiễu (dBW)
Gr độ tăng ích của anten thu so với anten đẳng hướng (dBi) Lp suy hao tuyến truyền sóng
OCR(∆f ) hệ số lọc nhiễu ngoài kênh cho trường hợp phân cách tần số theo (B.2.1)
Các giá trị OCR dùng ở đây chỉ là giả thiết. Mục đích của chúng ta chỉ là đưa ra phương pháp luận thay vì tính OCR
Bước 3: Đặt Pd và Pi ở bước 1 và 2 vào biểu thức (B.2.2) tính quan hệ giữa ∆f và d để thỏa mãn mức nhiễu chấp nhận được
B.3 ÁP DỤNG CHO CÁC HỆ THỐNG DI ĐỘNG MẶT ĐẤT
Gỉa sử ta có 2 hệ thống di động mặt đất (LMR) có thể là truy nhập tương tự (FDMA) hoặc số (TDMA). Việc tính toán ở đây được dựa trên yêu cầu về mặt nạ phổ bức xạ phát và độ chọn lọc máy thu bị hại và các kết quả tính toán này phải hoàn toàn độc lập với các phương thức điều chế khác nhau dùng trong 2 hệ thống.
Ở đây ta xét hệ thống TDMA và giả thiết là độ chọn lọc máy thu có các đặc tính tương tự mặt nạ phổ bức xạ. Các giả thiết được tóm tắt trong bảng B.3.1 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Bảng B.3.1 Các giả thiết để tính
tt Các thông số Giá trị
1 Mức tín hiệu mong muốn tối thiểu, Pmin -145 dBW 2 Hệ số bảo vệ yêu cầu, α 18 dB 3 Độ cao anten trạm gốc, hbs 75 m
4 Tần số hoạt động, f 450 MHz
5 Công suất e.i.r.p trạm gốc 20 dBW
6 Độ tăng ích anten thu 0 dBi
7 Độ thẩm thấu tương đối tương đương,ε 30 8 Độ dẫn tương đương, σ 10-2 s/m
Trong các hệ thống LMR có 4 phương thức nhiễu: BS sang BS, BS sang SS, SS sang BS và SS sang SS. Trong các hệ thống đơn giản trong đó trạm gốc BS và máy di động SS phát cùng tần số sẽ có cả 4 trường hợp nhiễu kể trên. Mặt khác trong các hệ thống Song công (duplex) BS và SS phát các tần số khác nhau nên chỉ cần xét trường hợp BS sang SS và SS sang BS. Để phân tích phân cách không gian chúng ta chỉ cần xét trường hợp xấu nhất và trường hợp nhiễu cần phân cách không gian lớn giữa 2 hệ thống. Trong phần lớn các trường hợp có thể giả thiết trạm gốc hoạt động hầu như 100 % thời gian và nhiễu từ BS sang BS là chính, do vậy có thể bỏ qua các trường hợp còn lại. Chúng ta đưa ra các mô hình truyền sóng cho các hệ thống LMR và các tính toán cho các tổ hợp xác định
B.3.1 Nhiễu từ BS sang BS
Mô hình truyền sóng chọn cho trường hợp này là mô hình tán xạ (ITU-R P.526). Theo mô hình này suy hao tuyến được biểu thị như sau:
LPbb =LFS −LDIF FS/ (B.3.1) Trong đó
LFS là suy hao tuyến trong không gian tự do
LDIF/FS là suy hao nhiễu xạ trong không gin tự do (dB) và được tính như sau: IF DIF/FS FS 20log ( ) ( 1) ( 2) E D E L F X G Y G Y = = + + (B.3.2) Trong đó
F(X) thông số phụ thuộc vào khoảng cách chuẩn hóa giữa 2 trạm gốc
G(Y1),G(Y2) thông số phụ thuộc vào độ cao anten trạm gốc X khoảng cách chuẩn hóa giữa 2 BS
Y1, Y2 Chiều cao chuẩn hóa của anten được xác định như sau:
X =2, 2βf a1/ 3 e−2/ 3d (B.3.3) Y =9, 6 10x −3β f2 / 3ae−1/ 3d (B3.4) Trong đó 2 4 2 4 1 1,6 0, 75 1 4,5 1,35 K K K K β = + + + + (B.3.5) K =0,36(a fe )−1/ 3(ε =1)2 +(18000 / )σ f 2−1/ 4ε2 +(18000 / )σ f 21/ 2 (B.3.6) Trong đó
ε độ thâm thấu tương đương (tương đối) của trái đât σ độ dẫn tương đương (S/m0 của trái đất
ae bán kinh tương đương của trái đất và bằng 4/3 của 6 371 km d khoảng cách giữa máy phát và thu (km)
f tần số phát
h1, h2 chiều cao anten thu, phát (m) ( ) 11 10 ( ) 17,6 F X = + LOG X − X 1/ 2 ( ) 17,6( 1,1) 5log( 1,1) 8 G Y ≅ Y − − Y− − cho Y f 2 3 ( ) 20 log( 0,1 ) G Y ≅ Y+ Y cho 10K Yp p 2
G Y( ) 2 20log≅ + K+9log( / ) log( / ) 1Y K [ Y K + ] cho K/10p pY 10K
( ) 2 20logG Y ≅ + K cho Y p K/10
B.3.2 Các kết quả tính toán
B.3.2.1 Liên quan đến phổ phát
Biểu thức (B.2.1) dùng để tính OCR như hàm của độ lệch tần. Ta xét 2 ví dụ: Hệ thống 25 kHz nhiễu với hệ thống 12,5 kHz
Hệ thống 12,5 kHz gây nhiễu với hệ thống 25 kHz. Các kết quả tính được cho trong bảng B.3.2 Bảng B3.2 TT ∆f (kHz) Tr.hợp OCR f(∆ ) Tr.hợp 2OCR f(∆ ) 1 0 0 0 2 12,5 26,4 29 3 25 57,7 58,8 4 37,5 57,7 59
B.3.2.2 Liên quan đến khoảng cách
Dựa trên các thông số giả thiết của bảng B.3.1 và B.3.2 và giả thiết là phân ố công suất nhiễu mong muốn tuân theo luật chuẩn log yếu tố hệ số thay đổi vị trí là 17 dB, 90 % vùng phủ sóng cho các hệ thống di động mặt đất là 32 km
Mức công suất thu mong muốn là (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Pd = Pmin + LVF = -128 dB
Lúc đó mức nhiễu chấp nhận là Pd-α = -146 dB
Khoảng cách yêu cầu, D, giữa 2 BS được cho trong bảng B.3.3
Bảng B3.3 TT ∆f (kHz) Trường hợp 1 và 2 D (km) 1 0 107,5 2 12,5 72,5 3 25 33 4 37,5 33 B.4 KẾT LUẬN
Để ấn định tần số cho một trạm mới cần đánh giá CoCh và AdjCh bằng cách dùng các Quy tắc FD. Khi các luật này thỏa mãn cần xem xét thêm nhiễu xuyên điều chế. Cần có phân tích chi tiết nếu không thỏa mãn các quy tắc này. Các phân tích ở đây không đề cập đến các công trình nhân tạo hoặc chướng ngại vật tự nhiên
PHỤ LỤC C