CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.4 Nhiễu giữa các femtocell và kỹ thuật truyền phối hợp đa điểm CoMP
2.4.1 Nhiễu giữa các femtocell và khái niệm CoMP:
Như đã đề cập ở phần trước, hệ thống triển khai femtocell sẽ tồn tại đồng thời can nhiễu giữa các phần tử trong nội tại mỗi lớp mạng (nhiễu đồng lớp) và can nhiễu giữa các phần tử thuộc các lớp mạng khác nhau (nhiễu xuyên lớp). Luận văn sẽ chỉ tập trung giải quyết các ảnh hưởng của nhiễu đồng lớp giữa các femtocell.
Ở các hệ thống di động macrocell trước, mỗi UE sẽ chỉ được phục vụ bởi một cell duy nhất tại một thời điểm, tín hiệu từ các cell khác sẽ trở thành nhiễu của UE. Khi UE di chuyển ra biên cell và nằm ở vùng bị chồng lấp của các cell kế cận, lúc này tín hiệu nhiễu từ các cell khác có khả năng sẽ lớn gần xấp xỉ với tín hiệu mong muốn từ cell đang phục vụ.
Trong hệ thống femtocell, do mỗi cell bao phủ trên một phạm vi bé nên các vùng phủ sóng chồng lấp giữa các cell cũng dày đặt hơn và mật độ di chuyển của các UE ra vùng biên cell sẽ nhiều và thường xuyên hơn, do đó kéo theo xác suất xuất hiện tín hiệu nhiễu từ các nguồn không mong muốn lên UE tại một thời điểm sẽ cao hơn.
Bên cạnh đó, tuy hệ thống femtocell có thể đáp ứng tốt về mặt tốc độ và tăng công suất cho người dùng nhưng can nhiễu trong toàn bộ hệ thống cũng sẽ tăng lên theo và dung lượng hệ thống không được tối ưu.
37
Hình 2.13 : Nhiễu giữa các cell ở những vùng tiếp giáp.
Trong hình 2.13, các cell nằm gần biên sẽ nhận tín hiệu từ nhiều nguồn phát, gồm tín hiệu mong muốn từ femtocell phục vụ và tín hiệu nhiễu đến từ các cell lân cận.
Do đó, để tối ưu hệ thống, các can nhiễu liên cell phải được giảm đến mức thấp nhất có thể. Kỹ thuật phối hợp đa điểm giữa các cell (CoMP – Coordinated Multipoint) là một giải pháp khả thi cho các vấn đề trên, CoMP thực hiện phối hợp giữa các trạm BS lân cận để cải thiện chất lượng truyền thông tin đến các UE. CoMP được bổ sung trong Release 11 của 3GPP cùng với các chuẩn của hệ thống LTE và LTE-Advanced [14], kỹ thuật này cho phép truyền/nhận phối hợp giữa các cell nhằm cải thiện chất lượng người dùng và hiệu suất sử dụng mạng. Hình 2.14 thể hiện các Release của 3GPP theo thời gian có xuất hiện định nghĩa về CoMP.
38
Hình 2.14 : Các chuẩn 3GPP liên quan tới CoMP.
2.4.2 Phân loại các kỹ thuật truyền phối hợp đa điểm:
Thông thường, mỗi thiết bị UE đầu cuối sẽ được kết nối và phục vụ bởi một BS tại một thời điểm. Nhưng đối với các UE nằm gần biên giới các cell hoặc khi di chuyển từ vùng phục vụ của cell này sang cell khác sẽ xảy ra nhiễu tín hiệu thu từ nhiều cell và tạo ra can nhiễu đáng kể lên các UE. Giải quyết can nhiễu liên cell cho kênh đường xuống bằng cách truyền phối hợp giữa các cell CoMP, có các loại truyền phối hợp như sau [15][16]:
39
- Coordinated Scheduling (CS): Ý tưởng cơ bản của CS là làm giảm nhiễu liên cell bằng cách phân bổ tài nguyên tần số khác nhau đến các UE ở biên cell. Mô hình CS thể hiện như hình 2.15.
Hình 2.15 : Mô hình Coordinated Scheduling
- Coordinated Beamforming (CB – Phối hợp định hướng búp sóng): CB ra đời chủ yếu để giải quyết vấn đề về mức SINR, trong đó công suất và các hệ số beamforming được tính toán để đạt được tối đa tỉ số SINR. CB dựa vào sự phối hợp giữa các BS và tính toán các ma trận beamforming để giảm nhiễu can thiệp lẫn nhau giữa các BS và thích ứng liên kết chính xác. UE chỉ nhận dữ liệu từ một BS, dữ liệu về các UE được các BS trao đổi để phối hợp kiểm soát can nhiễu. Thể hiện như hình 2.16.
Hình 2.16 : Mô hình Coordinated Beamforming
40
- Joint Transmission (JT – Truyền kết hợp): là truyền tải đồng thời dữ liệu đến một thiết bị đầu cuối UE từ nhiều BS phối hợp. Cường độ tín hiệu nhận được tại máy thu sẽ tăng đáng kể. JT đặc biệt hữu ích để cải thiện mức tín hiệu tại các cạnh cell khi chuyển đổi tín hiệu nhiễu thành tín hiệu mong muốn. Các BS cũng phải được phối hợp với nhau để tránh xảy ra can nhiễu tại các UE, theo như hình 2.17.
Hình 2.17 : Mô hình Joint Transmission
- Transmission Point Selection (TPS – Lựa chọn điểm phát sóng):
Trong TPS, tín hiệu đến một UE được truyền từ một điểm trong tập hợp CoMP trên một nguồn tài nguyên thời gian – tần số xác định. UE sẽ trả về các chỉ số của BS phù hợp nhất và thông tin trạng thái kênh truyền (CSI) tương ứng. BS được chọn sẽ phục vụ UE và các BS khác giữ im lặng bằng cách không truyền bất kỳ dữ liệu nào khác. Mô hình TPS thể hiện ở hình 2.18.
-
Hình 2.18 : Mô hình Transmission Point Selection