Đối với hệ thống di động GSM nhiễu có ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng truyền sóng di động. Vì vậy việc tìm ra nguyên nhân gây nhiễu và làm giảm thiệt hại của chúng gây ra là rất quan trọng. Trong thông tin di động nhiễu đồng kênh ảnh hưởng rất nhiều đến chất lượng thoại, tiếp theo là nhiễu kênh lân cận, còn nhiễu trắng ảnh hưởng không nhiều như hai loại trên.
GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1
66
1. Nhiễu trắng(White noise).
Nhiễu trắng là một tín hiệu ngẫu nhiên có mật độ phân bố công suất phẳng nghĩa là tín hiệu nhiễu có công suất bằng nhau trong toàn khoảng băng thông. Tín hiệu này có tên là nhiễu trắng vì nó có tính chất tương tự với ánh sáng trắng.
Chúng ta không thể tạo ra nhiễu trắng theo đúng lý thuyết vì theo định nghĩa của nó, nhiễu trắng có mật độ phổ công suất phân bố trong khoảng tần vô hạn và do vậy nó cũng phải có công suất vô hạn. Tuy nhiên, trong thực tế, chúng
ta chỉ cần tạo ra nhiễu trắng trong khoảng băng tần của hệ thống chúng ta đang xem xét.
Hình 1: Một tín hiện nhiễu trắng
Lưu ý rằng nhiễu Gaussian (nhiễu có phân bố biên độ theo hàm Gaussian) không phải là nhiễu trắng. Từ "Gaussan" đề cập đến phân bố xác suất đối với giá trị (độ lớn) trong khi từ "While" đề cập đến cái cách phân bố công suất tín hiệu trong miền thời gian hoặc tần số.
Ngoài nhiễu trắng Gaussian chúng ta còn có nhiễu trắng Poisson, Cauchy, ... Khi miêu tả hệ thống bằng toán học chúng ta hay sử dụng nhiễu AWGN (additive
GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1
67 white Gaussian noise) vì loại nhiễu này dễ tạo ra nhất.
2. Nhiễu đồng kênh (Co-Channel Interference).
Nhiễu đồng kênh xảy ra khi cả hai máy phát trên cùng một tần số hoặc trên cùng một kênh. Máy thu điều chỉnh ở kênh này sẽ thu được cả hai tín hiệu với cường độ phụ thuộc vào vị trí của máy thu so với hai máy phát.
Nhiễu đồng kênh thường gặp trong hệ thống thông tin số cellular, trong đó để tăng hiệu suất sử dụng phổ bằng cách sử dụng lại tần số. Như vậy có thể coi nhiễu đồng kênh trong hệ thống cellular là nhiễu gây nên do các cell sử dụng cùng 1 kênh tần số.
Nhiễu đồng kênh liên quan tới việc sử dụng tần số. Có thể ví dụ trong mạng GSM: Trong mạng GSM, mỗi trạm BTS được cấp phát một nhóm tần số vô tuyến. Các trạm thu phát gốc BTS lân cận được cấp phát các nhóm kênh vô tuyến không trùng với các kênh của BTS liền kề.
Đặc trưng cho loại nhiễu này là tỉ số sóng mang trên nhiễu (C/I). Tỉ số này được định nghĩa là cường độ tín hiệu mong muốn trên cường độ tín hiệu nhiễu sau lọc cao tần và nó thể hiện mối quan hệ giữa cường độ tín hiệu mong muốn so với nhiễu đồng kênh từ các BTS khác.
Một số giải pháp để hạn chế loại nhiễu đồng kênh trong các hệ thống cellular như sau:
Không thể dùng bộ lọc để loại bỏ giao thoa này do các máy phát sử dụng cùng một tần số.
GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1
68 Chỉ có thể tối thiểu hóa nhiễu đồng kênh bằng cách thiết kế mạng cellular phù hợp.
Tức là thiết kế sao cho các cell trong mạng có sử dụng cùng nhóm tần số không ảnh hưởng tới nhau=>khoảng cách các cell cùng tần số phải đủ lớn.
Hình 4: Nhiễu đồng kênh trong hệ thống cellular
3. Nhiễu kênh lân cận (C/A)
Nhiễu kênh lân cận xảy ra khi sóng vô tuyến được điều chỉnh và thu riêng kênh C song lại chịu nhiễu từ kênh lân cận C-1 hoặc C+1. Mặc dù thực tế sóng
GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1
69 vô tuyến không được chỉnh để thu kênh lân cận đó, nhưng nó vẫn đề nghị một sự đáp ứng nhỏ là cho phép kênh lân cận gây nhiễu tới kênh mà máy thu đang điều chỉnh. Tỉ số sóng mang trên kênh lân cận được định nghĩa là cường độ của sóng mang mong muốn trên cường độ của sóng mang kênh lân cận.
C/A = 10.log(Pc/Pa)
Trong đó :
Pc = công suất thu tín hiệu mong muốn
Pa = công suất thu tín hiệu của kênh lân cận
Giá trị C/A thấp làm cho mức BER cao. Mặc dù mã hoá kênh GSM bao gồm việc phát hiện lỗi và sửa lỗi, nhưng để việc đó thành công thì cũng có giới hạn đối với nhiễu. Theo khuyến nghị của GSM, để cho việc quy hoạch tần số được tốt thì giá trị C/A nhỏ nhất nên lớn hơn - 9 dB.
Khoảng cách giữa nguồn tạo ra tín hiệu mong muốn với nguồn của kênh lân cận lớn sẽ tốt hơn cho C/A. Điều này có nghĩa là các cell lân cận không nên được ấn định các sóng mang của các kênh cạnh nhau nếu C/A được đã được đề nghị trong một giới hạn nhất định.
Một số biện pháp khắc phục
Vấn đề can nhiễu kênh chung là một thách thức lớn với hệ thống thông tin di động tế bào. Có các phương pháp để giảm can nhiễu kênh chung như:
1. Tăng cự ly sử dụng lại tần số (D). 2. Hạ thấp độ cao anten trạm gốc.
GVHD: Th.S NGUYỄN HỒNG VỸ SVTH: TRỊNH THỊ TIẾN - LỚP: 09ĐT1
70 Với phương pháp thứ nhất: việc tăng cự ly sử dụng lại tần số D sẽ làm giảm can nhiễu kênh chung, tuy nhiên khi đó số cell trong mỗi mảng mẫu sẽ tăng, tương ứng với số kênh tần số dành cho mỗi cell sẽ giảm và như vậy thì dung lượng phục vụ sẽ giảm xuống.
Phương pháp thứ hai việc hạ thấp anten trạm gốc làm cho ảnh hưởng giữa các cell dùng chung tần số sẽ được giảm bớt và như vậy can nhiễu kênh chung cũng được giảm bớt. Tuy nhiên, việc hạ thấp anten sẽ làm ảnh hưởng của các vật cản (nhà cao tầng…) tới chất lượng của hệ thống trở nên nghiêm trọng hơn.
Phương pháp thứ 3 có hai ích lợi: Một là biện pháp làm giảm can nhiễu kênh chung trong khi cự ly sử dụng lại tần số không đổi, hai là tăng dung lượng hệ thống.