Nhiễu kờnh lõn cận xảy ra khi súng vụ tuyến được điều chỉnh và thu riờng kờnh C song lại chịu nhiễu từ kờnh lõn cận C-1 hoặc C+1. Mặc dự thực tế súng vụ tuyến khụng được chỉnh để thu kờnh lõn cận đú, nhưng nú vẫn đề nghị một sự đỏp ứng nhỏ là cho phộp kờnh lõn cận gõy nhiễu tới kờnh mà mỏy thu đang điều chỉnh. Tỉ số súng mang trờn kờnh lõn cận được định nghĩa là cường độ của súng mang mong muốn trờn cường độ của súng mang kờnh lõn cận.
C/A = 10.log(Pc/Pa) Trong đú :
Pc = cụng suất thu tớn hiệu mong muốn Pa = cụng suất thu tớn hiệu của kờnh lõn cận
Giỏ trị C/A thấp làm cho mức BER cao. Mặc dự mó hoỏ kờnh GSM bao gồm việc phỏt hiện lỗi và sửa lỗi, nhưng để việc đú thành cụng thỡ cũng cú giới hạn đối với nhiễu. Theo khuyến nghị của GSM, để cho việc quy hoạch tần số được tốt thỡ giỏ trị C/A nhỏ nhất nờn lớn hơn - 9 dB.
Khoảng cỏch giữa nguồn tạo ra tớn hiệu mong muốn với nguồn của kờnh lõn cận lớn sẽ tốt hơn cho C/A. Điều này cú nghĩa là cỏc cell lõn cận khụng nờn được ấn định cỏc súng mang của cỏc kờnh cạnh nhau nếu C/A đó được đề nghị trong một giới hạn nhất định.
Cả hai tỉ số C/I và C/A đều cú thể được tăng lờn bằng việc sử dụng quy hoạch cấu trỳc tần số.
Giải phỏp nõng cao dung lượng trong mạng GSM 3.5. Một số biện phỏp khắc phục
Vấn đề can nhiễu kờnh chung là một thỏch thức lớn với hệ thống thụng tin di động tế bào. Cú cỏc phương phỏp để giảm can nhiễu kờnh chung như:
1. Tăng cự ly sử dụng lại tần số (D) 2. Hạ thấp độ cao anten trạm gốc
3. Sử dụng Anten định hướng ở BTS (Sector húa)
Với phương phỏp thứ nhất: việc tăng cự ly sử dụng lại tần số D sẽ làm giảm can nhiễu kờnh chung, tuy nhiờn khi đú số cell trong mỗi mảng mẫu sẽ tăng, tương ứng với số kờnh tần số dành cho mỗi cell sẽ giảm và như vậy thỡ dung lượng phục vụ sẽ giảm xuống.
Phương phỏp thứ hai việc hạ thấp anten trạm gốc làm cho ảnh hưởng giữa cỏc cell dựng chung tần số sẽ được giảm bớt và như vậy can nhiễu kờnh chung cũng được giảm bớt. Tuy nhiờn, việc hạ thấp anten sẽ làm ảnh hưởng của cỏc vật cản (nhà cao tầng…) tới chất lượng của hệ thống trở nờn nghiờm trọng hơn.
Phương phỏp thứ 3 cú hai ớch lợi: Một là biện phỏp làm giảm can nhiễu kờnh chung trong khi cự ly sử dụng lại tần số khụng đổi, hai là tăng dung lượng hệ thống. Phương phỏp này sẽ được trỡnh bày trong phần sau.
Ngoài ra, cỏc kỹ thuật khỏc như:
−Điều khiển cụng suất phỏt súng kiểu động
−Truyền phỏt giỏn đoạn
−Nhảy tần
cũng làm cải thiện thờm đỏng kể tỷ số C/ I của hệ thống
Một số kỹ thuật tăng chất lượng của hệ thống
Nhảy tần : Thực chất của việc nhảy tần là thực hiện trải cỏc cụm ( burst ) dữ liệu trờn cỏc kờnh tần số khỏc nhau một cỏch ngẫu nhiờn, nhằm giảm nhiễu trong toàn bộ hệ thống. Điều này cú ý nghĩa rất lớn đối với cỏc mạng lớn mà việc sử dụng lại tần số là cực kỳ khú khăn. Để nhảy tần cần chỳ ý trong trường hợp tổ hợp nhảy tần, số tần số này cú thể nhiều hơn số trạm thu/phỏt TRx của Cell. Khi chọn cỏc tần số để nhảy tần khỏc nhau sẽ làm cho cỏc cụm dữ liệu nhảy tần theo cỏc cỏch khỏc nhau và làm giảm khả năng trựng tần số giữa cỏc cụm số liệu trờn 2 cell.
Giải phỏp nõng cao dung lượng trong mạng GSM
Ưu điểm của kỹ thuật nhảy tần : Ưu điểm của kỹ thuật nhảy tần là làm giảm ảnh hưởng của fading đa đường, của nhiễu nờn chất lượng thoại được cải thiện, làm cho quỏ trỡnh sử dụng lại tần số chặt chẽ và hiệu quả hơn. Lý do là vỡ kỹ thuật nhảy tần cú 2 ưu điểm chớnh là cú độ lợi phõn tập tần số và độ lợi trung bỡnh hoỏ nhiễu. Độ lợi phõn tập tập số cú ý nghĩa trong việc cải thiện vựng phủ, vỡ cỏc tần số khỏc nhau cú độ dự trữ fading khỏc nhau. Độ lợi trung bỡnh hoỏ nhiễu cú ý nghĩa trong việc cải thiện chất lượng, vỡ MS chỉ bị nhiễu ở một số tần số nhất định trong chuỗi tần số nhảy tần, một tần số bị nhiễu sẽ được trung bỡnh hoỏ với cỏc tần số khụng bị nhiễu khỏc. Càng nhiều tần số trong chuỗi tần số nhảy tần sẽ cho kết quả độ lợi lớn hơn. Để đạt được độ lợi trung bỡnh hoỏ nhiễu cao thỡ hệ số tải tần (fractional loading) được cỏc hóng viễn thụng khuyến nghị là nờn nhỏ hơn 30%. Hệ số tải tần là tỷ số của số bộ thu phỏt (TRX: Transceiver) trờn số tần số dựng để nhảy tần.
Truyền phỏt giỏn đoạn – Discontinuous Transmission ( DTX ): Thực chất của phương phỏp DTX là BTS hay MS chỉ phỏt khi nhận được tớn hiều đầu vào như cú tớn hiệu thoại và khi kết thỳc tớn hiệu nú sẽ ngừng phỏt. Việc phỏt hay khụng được thực hiện trờn cơ sở từng khe thời gian. Mục đớch của phương phỏp này là tiết kiệm năng lượng và giảm nhiễu trờn kờnh lõn cận một cỏch tối đa. Khi sử dụng phương phỏp truyền dẫn giỏn đoạn ta cần thờm cỏc thiết bị phụ trợ khỏc như VAD ( Voice Active Detector ) để phỏt tớn hiệu vào và tạo ra tiếng ồn giả khi một phớa nào đú ngừng cung cấp tớn hiệu
Điều khiển cụng suất thu phỏt của MS và BTS .Việc điều khiển tăng giảm cụng suất thu phỏt của MS và BTS cũng làm cải thiện đỏng kể tỷ số C/I
3.6. Phõn tỏn thời gian
Phõn tỏn thời gian xảy ra là do cú nhiều đường truyền súng từ mỏy phỏt đến mỏy thu. Hiện tượng phõn tỏn thời gian gõy ra một số vấn đề cho mạng thụng tin di động số. Việc sử dụng truyền dẫn số cũng gõy ra một số vấn đề khỏc như : Phõn tỏn thời gian do cỏc tớn hiệu phản xạ ( Reflection ) gõy ra
Sự phõn tỏn thời gian sẽ gõy ra hiện tượng “giao thoa giữa cỏc ký tự”. Giả thiết chỳng ta phỏt đi một chuỗi bit 1 và 0. Nếu tớn hiệu phản xạ đi chậm hơn tớn hiệu
Giải phỏp nõng cao dung lượng trong mạng GSM
đi thẳng đỳng 1 bit thỡ mỏy thu phỏt hiện bit 1 từ súng phản xạ đồng thời cũng phỏt hiện bit 0 từ súng đi thẳng.
Cửa sổ thời gian được định nghĩa là khoảng thời gian 15 ms sau khi mỏy thu nhận được tớn hiệu trực tiếp từ mỏy phỏt. Giả sử cỏc tia phản xạ đến mỏy thu bờn ngoài cửa sổ thời gian, tức là sau 15 ms, sẽ gõy phiền phức cho hệ thống giống như là nhiễu.Ta đó biết giỏ trị tối thiểu của C/I trong hệ thống GSM là 9 dB.
Chỳng ta cú thể coi giỏ trị này là giỏ trị cực đại của phõn tỏn thời gian. Nghĩa là tất cả cỏc tớn hiệu phản xạ mà đến trễ hơn 15 ms, bờn ngoài cửa sổ thời gian, phải cú giỏ trị tổng nhỏ hơn 9 dB. Tỉ số này chớnh là C/R.
3.6.1. Cỏc trường hợp phõn tỏn thời gian
● Những mụi trường nguy hiểm :
- Những vựng nỳi
- Hồ sõu hoặc nhiều nhà cao tầng
- Những tũa nhà cao cú kết cấu kim loại…
Trong cỏc trường hợp trờn phõn tỏn thời gian chỉ cú thể xảy ra khi hiệu quảng đường giữa tớn hiệu trực tiếp và tớn hiệu phản xạ từ những chướng ngại vật kể trờn lớn hơn cửa sổ cõn bằng ( 4,5 km ). Sự phõn tỏn thời gian sẽ tăng cựng với khoảng cỏch giữa BTS và MS. Khi một MS gần BTS cú thể nhận được tớn hiệu phản xạ mạnh với hiệu quóng đường lớn nhưng vẫn khụng ảnh hưởng gỡ do tớn hiệu trực tiếp mạnh để đảm bảo tỉ số C/R trờn ngưỡng tới hạn. Khi MS chuyển động ra xa BTS thỡ nguy cơ tỉ số C/R thấp sẽ tăng lờn do tớn hiệu trực tiếp đó yếu đi.
● Phõn tỏn thời gian với cỏc trường hợp khỏc nhau
Giải phỏp nõng cao dung lượng trong mạng GSM
Hỡnh 3.5. Trường hơp C/R trờn ngưỡng
Trường hợp này: Tuy hiệu số quóng đường = DR – D0 lớn
(DR = D1 + D2), nhưng tớn hiệu trực tiếp mạnh, tớn hiệu phản xạ yếu. Do vậy tỉ số C/R trờn ngưỡng
Trường hợp 2 :
Hỡnh 3.6. Trường hợp C/R gần hoặc thấp hơn ngưỡng
Trường hợp này: Hiệu số quóng đường vẫn cũn khỏ lớn nờn cỏc tớn hiệu phản xạ nằm ngoài cửa sổ thời gian.
Giải phỏp nõng cao dung lượng trong mạng GSM
Trong khi tớn hiệu đến trực tiếp đó yếu đi, tớn hiệu phản xạ mạnh hơn. Tỉ số C/R gần hoặc thấp hơn ngưỡng.
Đõy là trường hợp nguy hiểm nhất, hiện tượng phõn tỏn thời gian biểu hiện rừ ràng nhất.
Trường hợp 3:
Hỡnh 3.7. Trường hợp C/R gần hoặc dưới ngưỡng nhưng vẫn nằm trong cửa sổ cõn bằng
Trường hợp này: Tớn hiệu phản xạ mạnh gần như tớn hiệu trực tiếp, tỉ số C/R gần hoặc dưới ngưỡng. Nhưng do hiệu quóng đường nhỏ nằm trong cửa sổ cõn bằng, hay cỏc tớn hiệu phản xạ nằm trong cửa sổ thời gian, nờn trường hợp này khụng bị ảnh hưởng bởi phõn tỏn thời gian
3.6.2. Biện phỏp khắc phục
Biện phỏp khả thi để trỏnh tỏc hại của phõn tỏn thời gian.
3.6.2.1. Chọn vị trớ đặt BTS
Đặt BTS càng gần vật gõy phản xạ càng tốt, điều này đảm bảo cho hiệu khoảng cỏch luụn nhỏ nằm trong phạm vi cửa sổ cõn bằng.
Giải phỏp nõng cao dung lượng trong mạng GSM
Chuyển hướng Anten BTS ra khỏi phớa chướng ngại vật gõy phản xạ nếu BTS được đặt xa nú. Nờn chọn Anten cú hệ số tăng ớch cao
3.6.2.2 Thay đổi Anten và gúc nghiờng Anten
Nếu vật phản xạ khụng bị chiếu vào thỡ sẽ khụng cú hiện tượng phản xạ. Như vậy, ta phải cố gắng giảm phần năng lượng bức xạ từ vật phản xạ mà cú thể gõy ra hiện tượng phản xạ cú hại.
Cú thể sử dụng Anten Down Tilt ( nghiờng xuống ). Anten Down Tilt với độ rộng bỳp súng khoảng 100 được sử dụng để trỏnh chiếu vào những vựng nỳi và trong trường hợp cần phủ súng cho một trục đường quốc lộ
3.6.2.3. Điều chỉnh tham số Cell
Nếu một vựng nào đú trong một Cell cú cường độ tớn hiệu thấp so với cỏc vựng cũn lại trong Cell thỡ cỏc tham số điều khiển chuyển giao được thiờt lập để tiến hành cỏc cuộc chuyển giao ra ngay khỏi Cell này trước khi MS đi vào vựng nguy hiểm đú. Cỏc tham số của cỏc Cell bờn cạnh cũng nờn được thiết lập để sao cho cỏc cuộc chuyển giao khụng bị chuyển vào những vựng cú xảy ra tỏn sắc thời gian nằm trong Cell đú.
3.6.2.4. Đo lường
Biện phỏp đo lường được đưa ra trong những mụi trường khỏc nhau mà những chướng ngại vật gõy nờn phõn tỏn chỉ nằm ngoài vựng Ellipe được tạo nờn bởi vị trớ giữa BTS và MS và phạm vi cửa sổ cõn bằng.
Giải phỏp nõng cao dung lượng trong mạng GSM
Hỡnh 3.9. Phạm vi vựng Elip
Năng lượng súng phản xạ tỉ lệ với R-4 của khoảng cỏch. Cú nghĩa là nú sẽ giảm rất nhanh khi ra xa chướng ngại vật.
Giải phỏp nõng cao dung lượng trong mạng GSM
CHƯƠNG 4. CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO DUNG LƯỢNG
4.1. Tăng dung lượng cỏc trạm
Đối với bất kỳ mạng viễn thụng nào, khi số lượng thuờ bao tăng lờn, thỡ sự tắc nghẽn do quỏ tải sẽ xảy ra. Lỳc này giải phỏp đặt ra là phải giải quyết cỏc vấn đề về kỹ thuật để đỏp ứng được dung lượng hiện tại cho hệ thống. Như ta đó biết trờn giao diện vụ tuyến GSM sử dụng cả hai phương phỏp truy cập kờnh là TDMA và FDMA. Trong đú tỏm kờnh lưu thụng (điều khiển) hay tỏm khe thời gian được truyền bởi một súng mang. Điều này cú nghĩa là khi ta tăng số kờnh lờn (tăng số mỏy phỏt) tại cỏc đài trạm thỡ dung lượng cũng sẽ tăng theo. Tuy nhiờn, biện phỏp này sẽ bị hạn chế bởi yếu tố nhiễu. Để thấy rừ điều này chỳng ta sẽ xem xột mối quan hệ giữa dung lượng và tỉ số C/I.
Phõn bố tỉ số C/I cần t0hiết ở hệ thống xỏc định số nhúm tần số N mà ta cú thể sử dụng. Nếu toàn bộ số kờnh qui định là M được chia làm N nhúm, thỡ mỗi nhúm chứa M/N kờnh. Vỡ tổng số kờnh M mà hệ thống cú là cố định. Nờn khi N giảm thỡ dẫn đến số lượng kờnh nhiều hơn ở một nhúm và ở một đài trạm. Vỡ vậy việc giảm số lượng nhúm tần số N cho phộp mỗi đài trạm tăng dung lượng và làm giảm tổng số cỏc đài trạm cần thiết cho tải lưu lượng định trước.
Tuy nhiờn ta cú mối quan hệ giữa cự ly đồng kờnh và số nhúm tần số:
N R D= 3*
Trong đú R là bỏn kớnh cell, nú cú giỏ trị khụng đổi. Khi N giảm thỡ cự ly đồng kờnh giảm, dẫn đến giảm C/I trung bỡnh ở hệ thống.Theo khuyến nghị của GSM thỡ
Giải phỏp nõng cao dung lượng trong mạng GSM
C/I thường phải lớn hơn 9 dB. Vỡ vậy, việc giảm N bị hạn chế bởi tỉ số này. Hiện nay, người ta hay sử dụng cỏc mụ hỡnh sử dụng lại tần số sau:
- Mụ hỡnh 7/21: gồm 21 nhúm tần số (N = 21) và đặt tại 7 vị trớ đài trạm (7 BTS).
- Mụ hỡnh 4/12: gồm 12 nhúm tần số và đặt tai 4 vị trớ đài trạm. - Mụ hỡnh 3/9: gồm 9 nhúm tần số và đặt tai 3 vị trớ đài trạm.
Hiện nay, Việt Nam chỳng ta tồn tại song song hai mạng GSM, mỗi mạng sử dụng một nửa dải tần tương ứng với 124/2 = 62 tần số (M = 62).
Kết luận:
Mặc dự số kờnh mà mỗi BTS cú khả năng mang được bị hạn chế bởi vấn đề nhiễu. Nhưng ưu điểm cơ bản của phương phỏp này là việc lắp đặt để mở rộng dễ dàng và thuận lợi do nú tận dụng được cỏc cơ sở vật chất sẵn cú của mạng (đài trạm sẵn cú, đường truyền dẫn sẵn cú, cột anten và nguồn điện sẵn cú).
4.2. Quy hoạch Cell
Khi số lượng kờnh tại cỏc đài trạm đó tăng tới giỏ trị giới hạn như ta đó xột ở trờn mà vẫn chưa đỏp ứng được nhu cầu của khỏch hàng. Yờu cầu lỳc này để tăng dung lượng cho hệ thống là phải quy hoạch lại ụ. Biện phỏp đầu tiờn là chỳng ta cú thể thay đổi mụ hỡnh sử dụng lại tần số, giảm số nhúm tần số. Từ đú số kờnh ở cỏc vị trớ đài trạm tăng lờn.
Cụng suất của thuờ bao di động thường là 2 W đối với cỏc thuờ bao cầm tay. Bờn cạnh đú, độ nhạy của trạm thu gốc thỡ bị giới hạn bởi cỏc loại nhiễu. Tổng hợp cỏc yếu tố tỏc động này, cụng suất phỏt cho phộp, giới hạn mức thu chấp nhận được, sự giới hạn của truyền súng vụ tuyến sẽ giới hạn vựng phủ.
Một nhõn tố khỏc cũng cần phải xột đến đú là người sử dụng muốn sử dụng thuờ bao của mỡnh ở mọi lỳc mọi nơi: bờn trong những cụng trỡnh dưới đất, thậm chớ ngay cả dưới chõn trạm thu phỏt gốc BTS. Ở những vị trớ như vậy tổn hao truyền súng là quỏ lớn, ảnh hưởng lớn đến chất lượng thụng tin.
Núi chung với một khoảng cỏch nhất định, tổn hao truyền súng tuõn theo một số phõn bố thống kờ. Như vậy, theo đú chỉ cú khoảng 50% trường hợp thụng tin sẽ cú tổn hao truyền súng là ớt hơn hoặc bằng mức tổn hao trung bỡnh ở một khoảng cỏch
Giải phỏp nõng cao dung lượng trong mạng GSM
với trạm thu phỏt gốc BTS. Giỏ trị này khụng được nhà khai thỏc quan tõm lắm, vỡ mục tiờu của họ là bảo đảm 90 ữ 95% vựng phủ tại mọi nơi mà khỏch hàng muốn sử dụng dịch vụ. Vỡ vậy, nhà khai thỏc phải để một mức dự trữ quan trọng cho tổn hao
