trời và trong nhà
a) Phương pháp SFP
Phương pháp chủ yếu được chia theo hai bước. Bước đầu tiên bao gồm việc đo lường tỷ lệ bảo vệ can nhiễu (PR) cho DTT can nhiễu của LTE. Một PR là giá trị tối thiểu của sự khác biệt giữa các tín hiệu hữu ích (DTT) và tín hiệu can nhiễu (LTE), tính bằng dB, tại đầu vào máy thu để hoàn thành với một yêu cầu chất lượng cụ thể. Trong nhiễu kênh lân cận, PR thấp hơn hàm ý rằng mức độ tín hiệu nhiễu cao hơn được cho phép (thậm chí cao hơn mức tín hiệu hữu ích) và do đó, có nhiễu thấp hơn trong một kịch bản thực. Bước thứ hai bao gồm trên thực hiện một phân tích ngân sách liên kết hoàn chỉnh.
Các phương pháp để đo lường PR giữa LTE và DVB được định nghĩa trong khuyến nghị ITU-R BT.2215. Phương pháp QoS này được gọi là phương pháp Subjective Failure Point (SFP). Phương pháp SFP tương ứng với chất lượng hình ảnh mà không có nhiều hơn một lỗi có thể nhìn thấy trong bức ảnh cho một thời
gian quan sát trung bình 20s. Việc điều chỉnh mức tín hiệu mong muốn và không mong muốn đối với phương pháp SFP là để được thực hiện theo từng bước nhỏ, thường là trong các bước của 0.1 dB. Tín hiệu và mô hình kênh được sử dụng trong khuyến nghị này được định nghĩa trong khuyến nghị ITU-R BT.2033. Để cạnh tranh với các tín hiệu DVB-T và LTE, hai máy phát tín hiệu độc lập và một giả lập kênh đã được sử dụng. Ba bộ TV và hai hộp set-top được sử dụng như máy thu DTT. Tất cả các phép đo đã được thực hiện nếu xét một kênh Gauss.
Bảng 3.5 cho thấy chế độ DVB-T2 và LTE sử dụng trong công việc này. Các chế độ DVB-T2 đầu tiên là một trong những hiện được sử dụng ở Vương quốc Anh cho việc thu cố định. Cho việc thu trong nhà, một chế độ DVB-T2 mạnh mẽ hơn là cần thiết để đảm bảo phủ sóng tương tự, do suy hao đường truyền bổ sung. Mặt khác, sử dụng một chế độ mạnh mẽ hơn hàm ý một công suất thấp hơn.
Bảng 3.5 Các tham số tín hiệu nhiễu DTT và LTE
DTT LTE
Tham
số RX cố định RX cố định Tham số Giá trị UL Giá trị DL
Tiêu
chuẩn DVB-T2 DVB-T2 Multiplex SC-FDMA OFDM
Điều chế 256-QAM 64-QAM FFT 1024 Normal 1024 Normal Code rate 2/3 3/5 Khoảng thời gian bảo vệ (4.7 μs ký hiệu dầu, 5.2 μs ký hiệu tiếp theo) (4.7 μs ký hiệu dầu, 5.2 μs ký hiệu tiếp theo) FFT 32K Extended 16K Extended Thời gian bảo vệ 1/128 (28μs) 1/8 (224μs) Băng thông 5/ 10 /15 / 20 MHz 5/ 10 /15 / 20 MHz mẫu Pilot PP7 PP3 Tải lưu lượng 1/ 10 / 20 Mbit/s IDLE / 50% /
Băng
thông 8 MHz 8 MHz
100%
Các tác động của các thông số LTE sau đây được nghiên cứu: - Liên kết can nhiễu LTE: UL hoặc DL.
- Tải lưu lượng: 1 Mbit/s (tải ánh sáng duy nhất nơi mà một số lượng nhỏ các khối tài nguyên được sử dụng cho một số thời gian), 10 Mbit/s (tải trung bình), hoặc 20 Mbit/s (tải cao).
- Băng thông LTE: 5, 10, 15 hoặc 20 MHz.
Thông số LTE chỉ có ảnh hưởng đến tín hiệu DTT hữu ích được xem xét. Sử dụng các loại khác nhau của điều chế LTE hoặc tỷ lệ mã hóa sẽ không ảnh hưởng đến thông tin liên lạc DTT, vì họ không thay đổi hình dạng của tín hiệu LTE. Tất cả các tải lưu lượng và cấu hình đã được xem xét cho một điều chế QPSK. Sự biến động của các thông số được nghiên cứu trong một phạm vi nhất định của các băng bảo vệ, ví dụ 0-17 MHz, có tính đến tất cả các PRs có thể từ trước tới ba từ kênh cuối cùng.
Để thực hiện ngân sách liên kết hoàn toàn, nó là cần thiết để có được PR cần thiết cho kênh lân cận và cũng so sánh với các kênh lân cận và đồng kênh PR, để ước tính tỷ số yêu cầu can nhiễu kênh lân cận (ACIR) tại UE. Vì vậy, một bộ lọc băng tần thấp sẽ là cần thiết nếu các giá trị chọn lọc kênh lân cận (ACS) là không cao hơn ACIR. Trong một kịch bản với máy thu di động và DTT trong nhà, PRs đo được sử dụng để tính toán khoảng cách tối thiểu giữa LTE UE và DTT thu để tránh nhiễu.
b) Máy thu DTT và LTE-UE ở ngoài trời
Bảng 3.6 cho ta thấy những tham số ngân sách liên kết cho máy thu DTT ngoài trời cố định. LoS giữa UE và anten cố định DTT đã được giả định.
Bảng 3.6 Tham số ngân sách liên kết ở băng tần 700 MHz
DTT anten LTE UE
Tham số Giá trị Tham số Giá trị Số nhiễu 7 dB Công suất phát tối đa 23 dBm
Băng thông nhiễu
tương đương 7.6 MHz
Công suất thành
thị/nông thôn điển hình 2/-9 dBm Độ lợi anten 9.15 dBi Độ lợi anten -3 dBi
Chiều cao 10m Chiều cao 1.5 m Mẫu anten CEPT Report 30 Mẫu anten Omni Băng thông (BW) 8 MHz Băng thông (BW) 10 MHz
Tỷ lệ bảo vệ được yêu cầu để tránh can nhiễu có thể được tính toán từ công suất DTT được yêu cầu tối thiểu, Pmin , bằng cách giảm trừ can nhiễu của LTE, và thêm vào giá trị khử nhạy máy thu δ. Khử nhạy máy thu bị gây ra bởi các sản phẩm xuyên điều chế bậc lẻ trong một bộ khuếch đại nhận hoặc chuỗi máy trộn, làm giảm cường độ tín hiệu mong muốn. Một giá trị tiêu biểu cho máy thu thương mại là 1 dB.
Các yêu cầu tối thiểu điện năng cho tín hiệu DTT điều chế phụ thuộc vào chế độ truyền dẫn. Giả sử mức tối thiểu CNRmin của 19.9 dB, số nhiễu máy thu tương đương với nhiễu BW trong bảng 3.6. Công suất yêu cầu tối thiểu là -78.2 dBm ( Pmin=10log(kTB) + NF+CNRmin ).
Sự can nhiễu LTE nhận được tại máy thu DTT được cho bởi (3.12), khi PTX
là công suất phát LTE UE, GTX là độ lợi anten LTE UE, FSL là suy hao không gian tự do, GDIR là độ lợi của các ăng-ten DTT bao gồm feeder loss, GRX là phân biệt anten dựa vào các mô hình bức xạ theo chiều dọc của ăng-ten DTT, và Lbody là một thuật ngữ để giải thích cho sự suy hao của cơ thể người (body loss).
TX TX DIR RX body
I =P +G −G +G −L −FSL (3.12)
Đối với cả hai chiều cao anten UE và DTT thể hiện trong Bảng 3.6 và cả hai mô hình ăng-ten, trường hợp xấu nhất xảy ra tại một khoảng cách tách biệt ngang 23.6 m, nơi tăng ích đường chung giữa UE và ăng ten DTT cố định cao hơn, thu được một sự suy hao không gian tự do của 58.3 dB, sử dụng một giá trị tiêu biểu cho body loss (4 dB), độ lợi anten DTT được đề xuất trong bảng 3.6, phân biệt theo chiều dọc (-0.45 dB) và suy hao không gian tự do ở 700 MHz (58.3 dB), 53.6 dB của độ lợi đường tổng. Nếu một LTE UE truyền bằng cách sử dụng công suất tối đa
PTX và độ lợi anten GTX được thể hiện trong Bảng 3.6, sự can thiệp nhận được tại máy thu DTT được cho bởi (3.12).
Sử dụng phương trình này, công suât của IMT được nhận tại tham chiếu hình học là -33.6 dBm. Trong trường hợp này, PR được yêu cầu là -50.5 dB. PR đo tính toán cho trường hợp quan trọng là -39 dB, cao hơn 11.5 dB PR yêu cầu.
Để đo PR đồng kênh, cả hai công nghệ DTT và LTE đã tập trung tại 786 MHz (kênh 60 của DTT). Kết quả là 15 dB cho trường hợp xấu nhất, tức là khi tín hiệu LTE can nhiễu có 20 Mbit/s tải lưu lượng (không phải 1 Mbit/s, như xảy ra với nhiễu kênh lân cận).
Như đã đề cập trước đây, PRs đo cho kênh lân cận và đồng kênh là cần thiết để ước tính ACIR yêu cầu tại UE. Một bộ lọc băng thông thấp sẽ là cần thiết nếu ACS được xác định là không cao hơn ACIR yêu cầu. ACIR có thể được tính toán như là một PR đồng kênh trừ đi PR yêu cầu. Trong (3.13), phương trình để tính ACS được hiển thị.
( 0 ) 10 10 ( ) 10 log 10 10 c meas PR PR ACLR ACS dB − − − = − − (3.13)
Khi ACLR (~ 80 dB) là tỷ lệ giữa công suất phát (LTE-UE) với công suất trong kênh vô tuyến liền kề (DTT) cần thiết để hạn chế can nhiễu đến một mức độ tương đương với suy hao của 1 dB. Một ACIR của 65.5 dB. Từ (3.13), một ACS 54dB được tính toán. Khi giá trị ACS phải cao hơn ACIR, thêm một bộ lọc thấp là cần thiết với ít nhất suy hao 11.5 dB out-of-band. suy hao out-of-band này là khả thi với một bộ lọc thấp, có tính đến các băng bảo vệ giữa các công nghệ là 9 MHz. Tuy nhiên, một bộ lọc có thể không được yêu cầu nếu UE được truyền tải qua một điện năng thấp hơn hoặc nếu DTT nhận được năng lượng đầu vào là cao hơn ngưỡng tối thiểu. Các điều kiện thực tế không yêu một bộ lọc là:
- Nếu công suất phát của LTE thấp hơn 11 dBm. Đối với công suất đặc trưng cho môi trường thành thị và nông thôn ( tương ứng 2 và -9 dBm) bộ lọc này là không cần thiết.
c) Máy thu DTT và LTE-UE ở trong nhà
Trong một kịch bản với máy thu DTT và LTE-UE ở trong nhà, khoảng cách tối thiểu giữa LTE UE và máy thu DTT để tránh nhiễu, dmin , có thể được tính như trong phương trình 3.14. ( ) 147.56 20log 20 min 10 WL RX CG body f G G L G d − − + + + = (3.14)
Trong đó f là tần số, GCG là tăng ích kết hợp được tính toán như là mức công suất can nhiễu thu được, GWL là suy hao do tường được thêm vào và Lbody là can nhiễu thêm vào do cơ thể con người.
Tham số của anten DTT được miêu tả trong bảng 3.2, bằng cách thay đổi các ăng-ten lên 2.15 dBi. Giả định các thông số cho LTE UE trong nghiên cứu này cũng được thể hiện trong Bảng 3.6. Người ta cho rằng UE và máy thu DTT được trong cùng một phòng. Giả sử công suất nhiễu tương tự mà trong phần trước, công suất nhiễu tối đa được phép là -104 dBm. Ngoài ra, giả sử một ACS của 80 dB, điển hình của máy thu DTT, công suất can nhiễucủa máy thu LTE là -56 dBm. Do đó, tăng ích kết hợp, là -47.7 dB. Lấy một lỗ tường từ 0 dB (DTT ăng-ten và UE đang ở trong cùng một phòng) và tăng ích kết hợp 2.15 dB, tổng số can nhiễu liên kết là – 45.8 dB. Cuối cùng, nó có thể để có được những khoảng cách tối thiểu giữa UE và DTT từ không gian tự do mô hình phương trình (3.14).
Khoảng cách này, trong trường hợp quan trọng nhất là 6 m. Trong thực tế, UE sẽ hiếm khi hoạt động ở công suất tối đa. Việc truyền tải điện năng thực tế của một UE bị ảnh hưởng bởi một số yếu tố như vị trí của nó trong mối quan hệ với cell phục vụ của mình, cho dù đó là trong nhà hay ngoài trời, các chi tiết cụ thể của lịch trình và điều khiển công suất các thuật toán được sử dụng, các tốc độ dữ liệu yêu cầu,.... Vì nguyên nhân này, khoảng cách tối thiểu đối với công suất đặc trưng của môi trường nông thôn và đô thị đã được tính toán riêng. Các kết quả này được thể hiện trong Bảng 3.7. Kết quả cho thấy rằng việc sử dụng một bộ lọc băng tần qua điển hình với 8 dB suy giảm ngoài băng tại đầu vào máy thu và để lại các băng tần bảo vệ cao hơn cung cấp cho hoạt động tốt hơn.
Bảng 3.7 Khoảng cách tối thiểu giữa UE và máy thu DTT
Công suất GB 9 MHz, GB 9 MHz, GB 17 MHz, GB 17 MHz, LTE thiếu bộ lọc với bộ lọc thiếu bộ lọc với bộ lọc Max: 23 dBm 6 m 3.1 m 4.5 m 2.1 m Rural: 2 dBm 0.6 m 0.45 m 0.55 m 0.3 m Urban: -9dBm 0.2 m 0.14 m 0.17 m 0.1 m
Từ Bảng 3.7, kết quả rất quan trọng với công suất được UE truyền tối đa 23 dBm. Đối với công suất đặc trưng của môi trường nông thôn và thành thị, khoảng cách tối thiểu có thể được hoàn toàn giả định. Công suất truyền UE tối đa cho phép bất kỳ khoảng cách giữa cả hai thiết bị là -13 dBm.
d) Nhận xét
Các phân tích can nhiễu giữa DTT và mạng di động LTE là rất quan trọng để thiết lập cùng tồn tại trong tương lai giữa hai công nghệ ở cùng băng tần lợi ích. Trong phần này, dùng chung tần số giữa DTT và LTE ở băng tần 700MHz đã được phân tích cho máy thu DTT cố định trong nhà và máy di động cầm tay ngoài trời.
Di động cầm tay trong nhà là dễ bị can nhiễu hơn ngoài trời với máy thu DTT cố định.
Đối với các máy di động vàmáy thu DTT trong nhà, khoảng cách tối thiểu giữa LTE-UE và máy thu DTT để tránh bất kỳ sự can nhiễu là 6 m. Với một bộ lọc thông thấp, khoảng cách này được giảm xuống còn 3.1 m. Đối với các giá trị tiêu biểu của công suất truyền tải LTE-UE, khoảng cách tối thiểu mà không cần lọc là 0.6 m trong môi trường nông thôn và 0.2 m trong môi trường đô thị (2 dBm và -9 dBm công suất truyền tải, tương ứng). Công suất truyền tải UE tối đa cho phép bất kỳ khoảng cách đến các ăng-ten DTT là -13 dBm.