Trong chương 1 chúng ta đã giới thiệu lý thuyết chung về nhiễu, phương pháp phân tích nhiễu giữa các hệ thống FBWA và đưa ra các khuyến nghị thực tiễn, các tiêu chuẩn hệ thống thiết bị áp dụng cho việc phối hợp hoạt động giữa các mạng FBWA dải tần 2-66 GHz. Chương 2 đã cụ thể hoá các phương pháp phân tích nhiễu nêu trong chương 1 cho mạng FBWA Loại WiMax, với các dải tần thiết bị thương mại, đề xuất các nguyên tắc và khuyến nghị áp dụng trong triển khai mạng.
Mục đích của chương này là, trên cơ sơ sở các chuẩn mực, các khuyến nghị về phối hợp hoạt hoạt động nêu trong chương 2, đề xuất các biện pháp làm suy giảm can nhiễu đến mức chấp nhận được và phương pháp đo đánh giá mức độ tuân thủ tiêu chuẩn can nhiễu cho phép, làm sở cứ cho các nhà quản lý, quy hoạch và khai thác mạng trong việc triển khai, điều hành và giải quyết các tranh chấp về can nhiễu
3.1 CÁC KỸ THUẬT PHÒNG TRÁNH NHIỄU VÀ GIẢM NHIỄU
Có nhiều phương pháp phòng tránh và nén nhiễu trong các mạng thông tin vô tuyến điện. Các phương pháp này được phân loại theo nhiều cách khác nhau: Trực tiếp và Gián tiếp, Tuyến tính và Phi tuyến…. Cách phân chia này thực chất là dựa trên phương pháp xử lý can nhiễu bên trong hay bên ngoài hệ thống. Vì chúng ta chỉ quan tâm đến nhiễu bên ngoài, CoCh và AdjCh, nên trong phần này phân loại nhiễu theo phương pháp trực tiếp và gián tiếp là hợp lý
3.1.1 Các phương pháp giảm nhiễu gián tiếp
Về nguyên tắc, các phương pháp gián tiếp chỉ cho phép nén nhiễu ở mức độ vĩ mô. Việc nén nhiễu trong trường hợp này đạt được nhờ biết cách chọn thiết kế hệ thống và giao diện tần số vô tuyến điện (ví dụ chọn mẫu bức xạ anten), sao cho nhiễu bị nén tựu động trước khi tín hiệu đến bộ tách sóng thu.
Có 6 phương pháp nén nhiễu gián tiếp thông dụng hiện nay là: - Dùng các anten thích nghi có tia sóng hẹp;
- Giảm độ cao anten trạm BS
- Tạo tỷ lệ tải hợp lý giữa các Ô phục vụ; - Điều khiển mức công suất phát;
- Thu phân tập và
- Truyền dẫn (phát) gián đoạn
Dưới đây chúng ta lần lượt xem xét một cách tóm tắt các phương pháp nêu trên
3.1.1.1 Dùng anten có chùm tia bức xạ hẹp
Các anten thích nghi (Smart Antenna) có chùm tia bức xạ hẹp hoặc thay đổi được theo yêu cầu thường được dùng tại các trạm gốc BS, cho cả tuyến lên và xuống, mỗi chùm tia hướng tới một số đối tượng sử dụng nhất định trong vùng phục vụ. Mục đích áp dụng các
anten này là giảm nhiễu cùng kênh trong các mạng vô tuyến tế bào, vì mỗi chùm tia sóng bức xạ chỉ tồn tại hoặc theo một khoảng thời gian nhất định hoặc trong một số vùng nhất định.
3.1.1.2 Giảm độ cao Anten BS
Giảm độ cao anten BS là một trong những biện pháp hiệu quả giảm nhiễu cùng kênh (CoCh). Mức tăng (hoặc giảm) công suất do tăng hoặc giảm độ cao anten được tính theo công thức sau:
Anten height gain (loss) = 20 log[he1 / he2] (3.1) Trong đó
he1 là chiều cao hiệu dụng anten mới he2 là chiều cao hiệu dụng anten cũ.
Trong nhiều trường hợp, như tại các vùng bằng phẳng, các vùng bình nguyên, thung lũng, việc giảm độ cao anten sẽ làm suy giảm đáng kể nhiễu CoCh. Khi anten BS được đặt trên các gò cao, hoặc đỉnh núi thì việc giảm độ cao anten sẽ không hiệu quả. Nếu anten trạm BS đặt trong các vùng rừng, thì nhất thiết phải lắp đặt chúng sao cho độ cao của nó phải cao hơn cây cối xung quanh; trường hợp ngược lại, mức tín hiệu có ích có thể bị suy giảm mạnh.
3.1.1.3 Tạo tải hợp lý trong vùng phục vụ
Nhiễu CoCh tổng tại một SS hoặc BS xác định phụ thuộc vào số lượng Ô (k) có cùng cặp kênh tần số đường lên và xuống (đi và về). Gía trị k liên quan đến hệ số tải của mỗi Ô và quyết định xác suất sử dụng kênh trong ô đó. Ví dụ, Xét các Ô CoCh sử dụng chung kênh là 6, biến số k sẽ có phân bố Binom với xác suất có n (0 ≤ n ≤ 6) nguồn gây nhiễu, lúc đó [1]: 6 ( )6 Pr {k=n}= n 1 n n ch ch n P = ob P −P − (3.2) Hệ số tải Pch là hàm số của lưu lượng A tính theo Erlang, xác suất khóa PB, và số lượng kênh Nc ấn định cho mỗi Ô hoặc mỗi Sector
(1 B) ch c A P P N − = (3.3) Giả thiết các cuộc gọi bị khóa đều đã được xóa hết, lúc đó theo công thức Erlang B quan hệ giữa A, PB, Nc như sau:
0 ! ! c c N c B N i i A N P A i = = ∑ (3.4)
Khi tải tăng xác suất có 6 Ô CoCh cùng hoạt động cũng tăng, điều này tương đương với việc tăng tổng mức nhiễu CoCh. Chính vì thế, số lượng các nguồn gây nhiễu và kéo theo là nhiễu tổng phụ thuộc vào yếu tố tải
Tải tăng khi kích thước các Cluster giảm, sẽ sinh ra 2 vấn đề: - Nhiễu tăng vì các Ô có CoCh gần nhau hơn
- Do tăng tải, xác suất các Ô có CoCh sử dụng cùng kênh cũng tăng theo, có nghĩa là nhiễu tổng cũng tăng theo
Rõ ràng rằng yếu tố tải đóng vai trò quan trọng trong việc giảm nhiễu tổng CoCh. Nhưng khi sử dụng yếu tố tải thấp, giảm nhiễu tổng CoCh, kéo theo cũng giảm dung lượng toàn hệ thống
3.1.1.4 Điều khiển mức công suất máy phát
Kiểm soát liên tục mức công suất phát cũng cho phép giảm mạnh nhiễu CoCh. Trong phần lớn các hệ thống thông tin vô tuyến cả trạm gốc lẫn thuê bao đều có khả năng điều chỉnh tự động mức công suất phát. Đây là phương pháp hiệu quả để nâng cao chất lượng các mạng Cellular, do các nguyên nhân sau đây:
- Điều khiển nhiễu CoCh: Bằng cách điều chỉnh công suất phát ở mức thích hợp có
thể giảm các hiệu ứng nhiễu CoCh, vì vậy cho phép sử dụng lại tần số một cách dày hơn và do vậy dung lượng hệ thống tăng
- Bảo vệ kênh lân cận: Điều khiển công suất máy phát để loại hiệu ứng “gần-xa”.
Khi 2 tín hiệu tuy thuộc của 2 kênh riêng rẽ nhưng quá lệch nhau về mức, chúng có thể sẽ gây nhiễu lẫn nhau. Các hệ thống như vậy sẽ bị ảnh hưởng nhiễu AdjCh. Nhiệm vụ của các mạch điều khiển công suất phát trong hệ thống đó là duy trì mức công suất tín hiệu thu được từ tất cả các SS trong Ô phục vụ với một mức cố định cần thiết, vì vậy khắc phục được hiệu ứng “gần-xa”
- Giảm công suất nguồn tiêu thụ: Trong các máy SS công suất nguồn rất quan
trọng, việc giảm mức tiêu thụ nguồn cho phép tăng thời gian sử dụng và tuổi thọ Pin, chất lượng dịch vụ vẫn đảm bảo
Cần có nhận xét là mức công suất phát của BS và SS là do trung tâm chuyển mạch di động (MSC) điều khiển và nó có liên quan trục tiếp đến tỷ số C/I; tỷ số này tăng thì nhiễu CoCh sẽ giảm.