ẢNH HƯỞNG CỦA NHIỄU ĐIỆN TRONG HỆ THỐNG THÔNG TIN 2.1.ĐẶC ĐIỂM CỦA HỆ THỐNG THÔNG TIN CHỊU TÁC ĐỘNG CỦA
2.3.ẢNH HƯỞNG GIỮA CÁC HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG TRONG DẢI TẦN GẦN NHAU
DẢI TẦN GẦN NHAU
Hiện nay, hệ thống thông tin vô tuyến, di động sử dụng công nghệ khác nhau đã và đang được khai thác, triển khai. Việc cùng tồn tại trong các dải tần số gần nhau làm nảy sinh vấn đề nhiễu giữa các hệ thống. Nói chung, nhiễu giữa các hệ thống thường được gây ra bởi đường xuống của một hệ thống này sang đường lên của hệ thống khác khi anten của hai hệ thống gần và có hướng đối nhau.
2.3.1.Các loại nhiễu giữa các hệ thống thông tin di động
Hệ thống thông tin vô tuyến di động bất kì sẽ chia dải tần được cấp phát thành hai nửa dải thành phần. Nửa dải tần số cao hơn được trạm gốc (BTS) sử dụng để
phát tín hiệu đến máy di động (MS), nửa dải tần số thấp hơn được MS sử dụng để phát tín hiệu đến BTS. Đường tín hiệu từ BTS đến MS gọi là đường xuống (DL - downlink hoặc forward link, tùy theo cách gọi trong hệ thống cụ thể). Đường tín hiệu từ MS đến BTS gọi là đường lên (UL - uplink hoặc reverse link). Hình 2.4 minh họa trường hợp có 2 hệ thống (A), (B) được cấp phép khai thác ở vùng tần số gần nhau.
UL(A) DL(A) G UL(B) DL(B)
Hình 2.4: Hệ thống thông tin vô tuyến di động triển khai trên băng tần gần nhau
G: là dải bảo vệ giữa các hệ thống
Hình 2.4, có thể thấy được trường hợp nhiễu từ đường xuống của hệ thống ở dải tần thấp hơn (DL(A)) đến đường lên của hệ thống ở dải tần cao hơn (UL (B)). Ngược lại, nhiễu cũng có thể gây ra từ UL(B) đến DL(A). Tuy nhiên, nhiễu trong trường hợp này nhỏ vì công suất máy phát di động nhỏ. Một số loại nhiễu và hiện tượng gây ra do ảnh hưởng của DL (A) lên UL (B) bao gồm:
- Nghẽn (blocking): Nghẽn có thể gây ra do anten của (B) đối diện với anten của (A) và khoảng cách giữa hai anten gần nhau (trong khoảng 50 m). Khi đó, công suất sau khi đi ra anten của (A) có thể đến đầu vào máy thu của (B) với mức công suất lớn hơn so với mức tín hiệu gây nghẽn qui định trong tiêu chuẩn máy thu (B). Ảnh hưởng của nghẽn được xác định dựa trên tính toán năng lượng đường truyền vô tuyến.
- Phát xạ tạp (Spurious Emission) và tạp âm (Wide-Band Noise) của (A) lớn hơn độ nhạy máy thu (B) , chèn ép mức tín hiệu mức thấp của (B). Trường hợp này xảy ra do sự sai khác về qui hoạch tần số của các tiêu chuẩn khác nhau. Nói chung, trường hợp này sẽ được các tổ chức tiêu chuẩn hiệu chỉnh bằng qui định mới hoặc bằng một số sửa đổi, cập nhật trong phiên bản tiêu chuẩn hệ thống tiếp theo. Việc đánh giá phát xạ tạp có thể được thực hiện bằng máy phân tích phổ.
- Suy hao xuyên điều chế (Intermodulation Distortion) do có hai hay nhiều tín hiệu vô tuyến với công suất đủ lớn hoạt động đồng thời sẽ tạo ra tần số xuyên điều chế
nằm trong phổ máy thu (B). Hiện tượng này gây ra méo phi tuyến. Trong các thành phần tần số xuyên điều chế, người ta thường quan tâm đến xuyên điều chế bậc 3 (IMD3) với tần số có dạng 2f1 - f2, trong đó f1, f2 là các tần số sóng mang cùng sử dụng để phát tín hiệu. Để đánh giá ảnh hưởng của suy IMD3, có thể sử dụng kết hợp tính toán năng lượng đường truyền vô tuyến và kết quả phân tích lí thuyết về hệ thống phi tuyến.
2.3.2.Đánh giá ảnh hưởng của nhiễu giữa các hệ thống thông tin di động
Ta đi đánh giá ảnh hưởng nhiễu của hệ thống thông tin di động qua các nguyên nhân nghẽn và đánh giá ảnh hưởng của IMD3.
2.3.2.1.Nghẽn
Giả sử máy phát của hệ thống (A) có công suất Pt dBmW, sử dụng anten có tăng ích GA (dB). Khi đó, công suất tín hiệu phát ra không gian theo hướng chính của búp sóng anten bằng:[13]
PA = Pt + Lt + GA, [dBm] (2.17) trong đó Lt là suy hao do đường nối từ máy phát ra anten. Tín hiệu từ anten (A) sẽ truyền qua không gian đến anten hệ thống (B). Gọi d là khoảng cách giữa hai anten, (m). Khi đó, nếu coi không gian giữa hai anten là không gian tự do, tín hiệu sẽ bị suy hao do khoảng cách với độ suy hao bằng:
Ld = 20lg c fd π 4 [dB] (2.18)
trong đó, f [Hz] là tần số của tín hiệu (A), c = 3×108 (m/s) là vận tốc ánh sáng.
Giả sử hai anten có hướng đối nhau (trường hợp ảnh hưởng nhiễu nặng nhất), anten của (B) có tăng ích GB. Khi đó, công suất tín hiệu (A) đến đầu vào máy thu của (B) được tính bằng:[13]
Pr = PA - Ld + GB – Lr – Gr , [dBm] (2.19) trong đó, Lr là suy hao đường nối từ anten đến máy thu (B), GF là suy hao do bộ lọc đầu vào của máy thu (B) tạo ra. Mức tín hiệu Pr của tín hiệu có tần số bằng tần số phát của hệ thống (A) có thể gây nghẽn cho máy thu (B) nếu lớn hơn mức qui định trong tiêu chuẩn của (B).
2.3.2.2.Nhiễu xuyên điều chế bậc 3
Như đã biết, tín hiệu khi truyền qua một thiết bị phi tuyến sẽ bị méo phi tuyến. Tất cả thiết bị cao tần đều mang tính phi tuyến, đặc biệt là các bộ khuếch đại. Hiện tượng nhiễu xuyên điều chế gây ra do sự kết hợp giữa 2 hoặc một số tín hiệu có tần số khác nhau khi truyền qua thiết bị phi tuyến. Ảnh hưởng méo phi tuyến được trình bày khá nhiều trong các tài liệu chuyên ngành. Trên thực tế, việc xác định chính xác ảnh hưởng của méo phi tuyến chỉ được thực hiện dựa trên kết quả đo cụ thể. Phần lớn các nghiên cứu về phi tuyến sẽ tập trung đưa ra mô hình thực nghiệm dưới một số điều kiện nhất định. Giả sử thiết bị được tác động bởi hai tín hiệu có tần số phân biệt nhưng có giá trị gần nhau f1 < f2:
vi (t)= A1sinω1t + A2sinω2t ( 2.20) Khi đó thành phần IMD bậc 2 được tính bằng:
) sin sin sin 2 sin ( ) sin sin ( 2 2 2 2 2 1 2 1 1 2 2 1 2 2 2 2 1 1 2 A t A t K A t A A t t A t K ω + ω = ω + ω ω + ω (2.21)
Rõ ràng, các thành phần méo bậc 2 có tần số 2f1, 2f2 hoặc | f1 – f2|, f1 + f2 đều có thể dễ dàng loại bỏ nếu sử dụng bộ lọc ở máy thu. Vì vậy, thành phần IMD2 không gây nhiễu cho máy thu của hệ thống (B).
Xét thành phần IMD3: 3 2 2 1 1 3 3 3v K (A sin t A sin t) K i = ω + ω (2.22) (A t A A t t A A t t A t) K 3 3 2 2 2 2 1 2 2 1 2 1 2 2 2 1 1 3 3 1
3 sin ω +3 sin ω sinω +3 sinω sin ω + sin ω
= (2.23)
Trong vế phải biểu thức (2.23), thành phần đầu tiên và thành phần cuối cùng là hài bậc 3 của các tín hiệu đầu vào và có thể lọc bỏ dễ dàng. Bằng biến đổi toán học, có thể thấy trong thành phần thứ (2) và thứ (3) trong vế phải biểu thức (2.23) sẽ xuất hiện thành phần tần số (2f1- f2) và (2f2 – f1) với độ lớn tỉ lệ với biên độ tương (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
ứng bằng 2 2 1 2 2 1 2 3 , 2 3 A A A
A . Nếu tín hiệu từ hệ thống (A) với tần số f1 nhỏ hơn tần số f2, thành phần tần số 2f1–f2 <f1 sẽ có ảnh hưởng ít hơn so với thành phần 2f2– f1> f2.
Như vậy, nếu tín hiệu nhiễu đến máy thu của (B) hoặc tín hiệu của MS trong (B) đủ lớn, IMD3 sẽ gây ra nhiễu vào hệ thống. Để đánh giá ảnh hưởng của IMD3, người ta sử dụng khái niệm điểm hội tụ phi tuyến bậc 3 (Intercept Point - IP3).
CHƯƠNG 3