Đề tài Giải pháp phối hợp hoạt động để cùng tồn tại giữa các hệ thống FBWA

phía khách hàng qua giao diện không gian đồng thời giao tiếp với mạng PSTN và mạng dịch vụ số liệu DSN. Các thuê bao có thể truy nhập vào mạng băng rộng một cách trong suốt thông qua đôi dây điện thoại đã có trong nhà hoặc kết nối Ethernet từ máy tính. Mỗi một thiết bị phía khách hàng CPE của Angel có tới 6 đường thoại đồng thời và kết nối băng rộng cho các khách hàng thương mại; 2 đường thoại và kết nối băng rộng cho các thuê bao thường. A.5.9 Indonesia lựa chọn hệ thống AirStar của hãng Netro PT Aplikanusa Lintasarta, Nhà cung cấp dịch vụ mạng lớn nhất tại Indonesia đã chọn hệ thống AirStar 10,5 GHz cho các dự án tại các miền Kalimantan, Java và Sulawesi của Indonesia. Với hệ thống AirStar, Lintasarta có khả năng cung cấp các dịch vụ ATM, chuyển tiếp khung và kênh riêng cho các khách hàng trong vùng phủ sóng của nó. Hình A.5.2 Mô hình triển khai hệ thống để kết nối vùng sâu, vùng xa Lintasarta sẽ mở rộng mạng hiện có của mình với 15 trạm AirStar tại Jakarta, Bandung và Surabaya. Trong đợt đầu, triển khai 8 trạm AirStar và khoảng 100 thiết bị phía khách hàng CPE. A.5.10 Triển khai thử nghiệm FBWA ở Việt Nam Bộ Bưu chính, Viễn thông đã nhận được 5 đơn xin cấp phép thử nghiệm công nghệ WiMax của các doanh nghiệp Tổng Công ty Bưu chính, Viễn thông Việt Nam, Tổng Công ty Viễn thông Quân đội, Tổng Công ty đầu tư phát triển công ghệ truyền hình Việt Nam (VTC), Công ty Viễn thông Hàng hải, Công ty cổ phần Viễn thông FPT. Các nhà khai thác đều muốn triển khai thử nghiệm cả WiMax cố định và WiMax di động. Hiện nay đã có 4 nhà khai thác được cấp giấy phép thử nghiệm WiMax cố định ở băng tần 3,3-3,4 GHz. Hiện nay, VNPT thử nghiệm triển khai mạng ở Lào Cai, VTC mới chỉ triển khai thử nghiệm mạng ở Hà Nội và các thiết bị trong hệ thống triển khai thử nghiệm của 2 công ty này đều là thiết bị của hãng Alvarion. PHỤ LỤC B PHƯƠNG PHÁP TÍNH ĐỘ PHÂN CÁCH KHÔNG GIAN VÀ TẦN SỐ Có thể khẳng định rằng phần lớn các trường hợp cần xác định tiêu chuẩn về độ phân cách tần số hoặc không gian đều liên quan đến: Công suất tín hiệu và phân bố phổ tín hiệu có ích ở phía máy thu Công suất tín hiệu nhiễu và phân bố phổ tín hiệu nhiễu và tạp âm mà máy thu có khả năng ngăn chặn được Sự phụ thuộc vào suy hao truyền dẫn theo khoảng cách của các thiết bị vô tuyến Nhìn chung, các máy phát đều bức xạ ngoài băng thông chiếm dụng cần thiết. Ngoài ra còn có rất nhiều yếu tố ảnh hưởng liên quan như môi trường truyền sóng, các đặc tính máy thu, nhưng hoàn toàn có thể tạo được sự tương quan hợp lý giữa khoảng cách tần số và không gian Khuyến nghị Độ phân cách không gian-tần số thiết bị vô tuyến cần được tính theo các phương pháp sau: Xác định công suất và phân bố phân bố phổ tín hiệu có ích máy thu tách được Xác định công suất và phân bố phổ tín hiệu nhiễu và tạp âm máy thu có thể chặn được Xác định các hiệu ứng tương tác giữa các tín hiệu có ích, nhiễu và các đặc tính máy thu cho các tần số hoặc khoảng cách khác nhau bằng cách dùng các biểu thức toán học trong phụ lục A1, trong đó nếu cần thiết thì xấp xỉ đơn giản theo các biểu thức tích phân trong phụ lục A2 Từ các số liệu này xác định mức độ phân cách tần số hoặc không gian với mức GOS xác định và xác suất dịch vụ yêu cầu. Xác định mô hình truyền sóng ITU-R phù hợp B.1 CÁC BIỂU THỨC CƠ BẢN Trước hết chúng ta đưa ra các biểu thức cho phép định lượng các hiệu ứng tương tác giữa các tín hiệu có ích, tín hiệu nhiễu và đặc tính máy thu cho các khoảng cách tần số không gian khác nhau. Các thước đo ở đây bao gồm: Hệ số loại nhiễu theo tần số (FDR) là biện pháp loại nhiễu dựa theo đường bao bộ chọn lọc máy thu đối với phổ bức xạ phát không mông muốn Chỉ số khoảng cách-tần số (FD) là thước đo khoảng cách cần thiết tối thiểu giữa máy thu bị hại và nguồn gây nhiễu như là hàm của độ lệch giữa các tần số khác nhau Hệ số bảo vệ tần số vô tuyến (tương đối) A là độ lệch (dB) giữa hệ số bảo vệ khi các sóng mang của máy phát không mong muốn và mong muốn có sự lệch tần và hệ số bảo vệ khi các sóng mang của các máy phát này có tần số như nhau (ITU-R BS.560) FD và FDR là các thước đo cơ chế ghép nhiễu giữa nguồn gây nhiễu và máy thu bị hại và là thông số cơ bản để đánh giá nhiễu của mọi hệ thống. Nó phục vụ cho việc đánh giá các vấn đề liên quan đến dùng chung băng tần và kênh lân cận thông qua tiêu chí độ phân cách tần số và không gian tối thiểu giữa nguồn nhiễu và máy thu bị hại với các điều kiện chỉ tiêu chất lượng chấp nhận được Mức nhiễu phía máy thu như là hàm của độ tăng ích anten, mức suy hao tín hiệu nhiễu trên tuyến giữa nguồn nhiễu và máy thu bị hại và được biểu thị như sau: dBW (B.1.1) Trong đó Pt là công suất máy phát gây nhiễu (dB) Gt là tăng ích aten máy phát gây nhiễu theo hướng máy thu bị hại Tính theo dBi Gr là tăng ích anten thu theo hướng nguồn nhiễu Lb(d) là suy hao truyền dẫn theo khoảng cách d giữa nguồn nhiễu và máy thu (ITU-R P.341) và dB (B.1.2) Trong đó P(f) là mật độ phổ công suất tín hiệu nhiễu tương đương tần số trung gian (IF) H(f) là đáp ứng tần số của máy thu Trong đó ft là tần số máy phát gây nhiêyx nhiễu fr là tần số máy thu Có thể phân FDR thành 2 phần: - On-tuned Rejection (OTR) và - Off-frequency Rejection (OFR) Vì vậy dB (B.1.3) Trong đó dB (B.1.4) dB (B.1.5) OTR còn được gọi là hệ số hiệu chỉnh và được biểu diễn dưới dạng: (B.1.6) Trong đó BR băng thông máy thu bbij nhiễu lấy ở mức 3 dB (Hz) BT băng thông máy phát gây nhiễu lấy ở mức 3 dB (Hz) K = 20 cho tín hiệu không kết hợp và tín hiệu xung B.2 PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH ĐỘ PHÂN CÁCH TẦN SỐ VÀ KHÔNG GIAN B.2.1 Giới thiệu Chúng ta biết rằng FD là quy tắc quan trong của quá trình quản lý tần số cho mọi thiết bị vô tuyến điện. Trong các dịch vụ được kênh hóa các luật này có dạng như sau: - Máy phát cùng kênh cần được phân cách bởi một khoảng cách tối thiểu d0 (km) - Máy phát các kênh lân cận được phân cách một khoảng cách tối thiểu d1 (km), các máy phát được phân cách bởi 2 kênh tối thiểu khoảng cách d2 (km) và v.v… Quy tắc này đã được áp dụng từ lâu cho các công nghệ cũ, tuy nhiên đối với các công nghệ mới thì cần áp dụng quy tắc FD như thế nào để cả các hệ thống cũ và mới dùng chung được băng tần? Như vậy ta cần xác định các quy tắc FD cho cả các hệ thống giống nhau và khác nhau B.2.2 Phương pháp Việc phát triển quy tắc FD mới cần dựa trên việc tính mức nhiễu ở đầu vào máy thu bị hại và xác định mức nhiễu chấp nhận được làm tiêu chuẩn. B.2.2.1 Tính mức nhiễu Mức nhiều phụ thuộc vào 2 yếu tố: Phổ tín hiệu và yếu tố không gian Phổ tín hiệu phụ thuộc vào các đặc tính phổ của máy phát gây nhiễu và đáp ứng tần số của máy thu bị hại. Trong quá trình tính toán cần nắm chắc mật độ phổ công suất của tín hiệu nhiễu; mật độ này phụ thuộc vào kỹ thuật điều chế, băng thông tín hiệu mang thông tin đối với các hệ thống tương tự và tốc độ bit đối với các hệ thống số. Đối với máy thu ta cần biết đặc tính đáp ứng tần số IF. Có thể lấy chỉ tiêu của nhà sản xuất là 6 dB và 40 dB băng thông cho tầng IF làm sở cứ cho việc mô hình hóa đáp ứng tần số IF máy thu Yếu tố phổ được biểu thị qua hệ số loại nhiễu ngoài kênh, OCR(f), được xác định như sau: dB (B.2.1) Trong đó P(f) mật độ phổ công suất tín hiệu nhiễu (W/Hz) H(f) đáp ứng tần số IF tương đương của máy thu bị hại độ lệch tần số máy thu bị hại và máy phát gây nhiễu Biểu thức (B.2.1) hoàn toàn như (B.1.2), mặc dù giới hạn trong tích phân của 2 biểu thức khác nhau. Từ biểu thức (B.2.1) cho thấy OCR() phụ thuộc mạnh vào mức kéo dài phần chồng lấn giữa băng thông máy thu và phổ công suất tín hiệu nhiễu. Khi tăng mức kéo dài chồng lấn thu nhỏ, kết quả là công suất nhiễu thấp hay OCR() có các giá trị lớn hơn. Yếu tố không gian của phương pháp liên quan đến cách tính khoảng cách suy hao tín hiệu; nó phụ thuộc vào mô hình truyền sóng sử dụng và phân bố thống kê tín hiệu nhiễu tại đầu vào máy thu, vì vậy cần sử dụng mô hình truyền sóng thích hợp của ITU-R. Đương nhiên, mô hình truyền sóng sử dụng lại phụ thuộc vào cấu trúc hệ thống, băng tần số hoạt động, môi trường địa lý bao quanh vùng phục vụ và băng thông hệ thống B.2.2.2 Tiêu chuẩn nhiễu Chúng ta cần xác lập mức nhiễu cho phép. Tiêu chí này gắn liền với mức giảm chỉ tiêu chất lượng (đặc tính) máy thu bị hại. Trên thực tế có nhiều hệ thống và công nghệ khác nhau có thể không có nhiễu giống nhau, vì vậy cần chấp nhận một chỉ tiêu chung về hệ số phòng vệ Nhiễu coi là chấp nhận được nếu thỏa mãn bất đẳng thức dưới đây: (B.2.2) Trong đó Pd mức tín hiệu mong muốn (dBW) Pi mức tín hiệu nhiễu (dBW) hệ số phòng vệ (dB) B.2.2.3 Trình tự Trình tự phát triển các quy tắc FD được tổng quát hóa như sau: Bước 1: Xác định mức tín hiệu cần thiết (mong muốn) Pd(dBW) tại đầu vào máy thu bị hại Bước 2: Tính mức nhiễu ở đầu vào máy thu bị hại Pi theo công thức: (B.2.3) Trong đó Pt công suất bức xạ đẳng hướng tương đương (e.i.r.p) của máy phát gây nhiễu (dBW) Gr độ tăng ích của anten thu so với anten đẳng hướng (dBi) Lp suy hao tuyến truyền sóng OCR() hệ số lọc nhiễu ngoài kênh cho trường hợp phân cách tần số theo (B.2.1) Các giá trị OCR dùng ở đây chỉ là giả thiết. Mục đích của chúng ta chỉ là đưa ra phương pháp luận thay vì tính OCR Bước 3: Đặt Pd và Pi ở bước 1 và 2 vào biểu thức (B.2.2) tính quan hệ giữa và d để thỏa mãn mức nhiễu chấp nhận được B.3 ÁP DỤNG CHO CÁC HỆ THỐNG DI ĐỘNG MẶT ĐẤT Gỉa sử ta có 2 hệ thống di động mặt đất (LMR) có thể là truy nhập tương tự (FDMA) hoặc số (TDMA). Việc tính toán ở đây được dựa trên yêu cầu về mặt nạ phổ bức xạ phát và độ chọn lọc máy thu bị hại và các kết quả tính toán này phải hoàn toàn độc lập với các phương thức điều chế khác nhau dùng trong 2 hệ thống. Ở đây ta xét hệ thống TDMA và giả thiết là độ chọn lọc máy thu có các đặc tính tương tự mặt nạ phổ bức xạ. Các giả thiết được tóm tắt trong bảng B.3.1 Bảng B.3.1 Các giả thiết để tính tt Các thông số Giá trị 1 Mức tín hiệu mong muốn tối thiểu, Pmin -145 dBW 2 Hệ số bảo vệ yêu cầu, 18 dB 3 Độ cao anten trạm gốc, hbs 75 m 4 Tần số hoạt động, f 450 MHz 5 Công suất e.i.r.p trạm gốc 20 dBW 6 Độ tăng ích anten thu 0 dBi 7 Độ thẩm thấu tương đối tương đương, 30 8 Độ dẫn tương đương, 10-2 s/m Trong các hệ thống LMR có 4 phương thức nhiễu: BS sang BS, BS sang SS, SS sang BS và SS sang SS. Trong các hệ thống đơn giản trong đó trạm gốc BS và máy di động SS phát cùng tần số sẽ có cả 4 trường hợp nhiễu kể trên. Mặt khác trong các hệ thống Song công (duplex) BS và SS phát các tần số khác nhau nên chỉ cần xét trường hợp BS sang SS và SS sang BS. Để phân tích phân cách không gian chúng ta chỉ cần xét trường hợp xấu nhất và trường hợp nhiễu cần phân cách không gian lớn giữa 2 hệ thống. Trong phần lớn các trường hợp có thể giả thiết trạm gốc hoạt động hầu như 100 % thời gian và nhiễu từ BS sang BS là chính, do vậy có thể bỏ qua các trường hợp còn lại. Chúng ta đưa ra các mô hình truyền sóng cho các hệ thống LMR và các tính toán cho các tổ hợp xác định B.3.1 Nhiễu từ BS sang BS Mô hình truyền sóng chọn cho trường hợp này là mô hình tán xạ (ITU-R P.526). Theo mô hình này suy hao tuyến được biểu thị như sau: (B.3.1) Trong đó LFS là suy hao tuyến trong không gian tự do LDIF/FS là suy hao nhiễu xạ trong không gin tự do (dB) và được tính như sau: (B.3.2) Trong đó F(X) thông số phụ thuộc vào khoảng cách chuẩn hóa giữa 2 trạm gốc G(Y1),G(Y2) thông số phụ thuộc vào độ cao anten trạm gốc X khoảng cách chuẩn hóa giữa 2 BS Y1, Y2 Chiều cao chuẩn hóa của anten được xác định như sau: (B.3.3) (B3.4) Trong đó (B.3.5) (B.3.6) Trong đó độ thâm thấu tương đương (tương đối) của trái đât độ dẫn tương đương (S/m0 của trái đất ae bán kinh tương đương của trái đất và bằng 4/3 của 6 371 km d khoảng cách giữa máy phát và thu (km) f tần số phát h1, h2 chiều cao anten thu, phát (m) cho cho cho cho B.3.2 Các kết quả tính toán B.3.2.1 Liên quan đến phổ phát Biểu thức (B.2.1) dùng để tính OCR như hàm của độ lệch tần. Ta xét 2 ví dụ: Hệ thống 25 kHz nhiễu với hệ thống 12,5 kHz Hệ thống 12,5 kHz gây nhiễu với hệ thống 25 kHz. Các kết quả tính được cho trong bảng B.3.2 Bảng B3.2 TT (kHz) Tr.hợp Tr.hợp 2 1 0 0 0 2 12,5 26,4 29 3 25 57,7 58,8 4 37,5 57,7 59 B.3.2.2 Liên quan đến khoảng cách Dựa trên các thông số giả thiết của bảng B.3.1 và B.3.2 và giả thiết là phân ố công suất nhiễu mong muốn tuân theo luật chuẩn log yếu tố hệ số thay đổi vị trí là 17 dB, 90 % vùng phủ sóng cho các hệ thống di động mặt đất là 32 km Mức công suất thu mong muốn là Pd = Pmin + LVF = -128 dB Lúc đó mức nhiễu chấp nhận là Pd- = -146 dB Khoảng cách yêu cầu, D, giữa 2 BS được cho trong bảng B.3.3 Bảng B3.3 TT (kHz) Trường hợp 1 và 2 D (km) 1 0 107,5 2 12,5 72,5 3 25 33 4 37,5 33 B.4 KẾT LUẬN Để ấn định tần số cho một trạm mới cần đánh giá CoCh và AdjCh bằng cách dùng các Quy tắc FD. Khi các luật này thỏa mãn cần xem xét thêm nhiễu xuyên điều chế. Cần có phân tích chi tiết nếu không thỏa mãn các quy tắc này. Các phân tích ở đây không đề cập đến các công trình nhân tạo hoặc chướng ngại vật tự nhiên PHỤ LỤC C VÍ DỤ ÁP DỤNG BÀI TOÁN PHÂN TÍCH NHIỄU CHO FBWA C.1 Hệ thống PMP Trong mục này sẽ cụ thể hoá bài toán phân tích nhiễu cho các hệ thống PMP có các đặc điểm kỹ thuật khác nhau (khoảng cách kênh, phương thức truy nhập và kỹ thuật song công…), hoạt động trong cùng một băng tần, từ đó sẽ đưa ra một số hướng dẫn cụ thể để xác lập băng thông bảo vệ cần thiết, mức độ phối hợp và những rủi do có thể. Các tính toán dưới đây dựa theo các thông số thực của các hệ thống thiết bị đã được thương mại hoá (theo công bố của nhà sản xuất) và các mức giới hạn lấy từ các tiêu chuẩn tương ứng của ETSI. Các tính toán dưới đây p dụng cho: - Các hệ thống TDMA/TDD và FH-CDMA/TDD dải tần 3,5 GHz - Các hệ thống TDMA/FDD dải tần 26 GHz - Các hệ thống TDMA/FDD; FDMA/FDD dải tần 26 GHz C.1.1 Các hệ thống dải tần 3,5 GHz Trong dải tần này chúng ta xét 2 hệ thống PMP, một dùng phương thức truy nhập TDMA và một dùng phương thức truy nhập FH-CDMA. Các thông số thực của hệ thống và các giới hạn của ETSI tương ứng của chúng được cho trong bảng C.1.1 Trên hình C.1.1 thể hiện mức cực đại các phổ phát RF của hai hệ thống, như là hàm của tần số cắt fo.(Đường đậm là của ETSI). Trong phân tích này chúng ta không xét các giới hạn bức xạ giả, được xác định trên 250 % khoảng cách kênh. Hình C.1.2 mô tả các mẫu bức xạ anten TS theo mặt phẳng phương vị (Az) và đã được chuẩn hoá với độ khuyếch đại lớn nhất (bảng C.1.1), đối với hệ thống TDM dùng mẫu bức xạ anten thực tế, trong các trường hợp khác chúng ta lấy mẫu bức xạ từ EN 302 085 Khi đã có tất cả các thông số cần thiết của hệ thống, đầu tiên cần đánh giá NFD của hệ thống đó theo các băng tần bảo vệ (GB) khác nhau giữa 2 hệ thống. Trong trường hợp này chúng ta cần xét 3 trạng thái: các kênh kế cận (tần số sóng mang cách nhau 2,25 MHz); băng tần bảo vệ 1 MHz (tần số sóng mang cách nhau 3,25 MHz), đúng bằng với khoảng cách kênh trong hệ thống FHCD và băng tần bảo vệ 3,5 MHz (các tần số sóng mang cách nhau 5,75 MHz) bằng với khoảng cách kênh TDM. Bảng C.1.2 cho ta giá trị NFD với cả phổ RF thực lẫn mặt nạ phổ ETSI, nhưng dùng xấp xỉ theo bộ lọc hàm cosin tương đương của bộ lọc thu (tốc độ ký tự và roll-off). Các giá trị trong bảng cần được hiểu như sau: Xét các gía trị cao ở góc trái (36,7 dB), đây là NFD của bộ lọc thu FHCD (bị hại) theo phổ phát RF thực tế của TDM (nguồn nhiễu) khi 2 kênh kế cận nhau (băng tần bảo vệ 0 MHz). Nhìn chung, có thể thấy rằng các giá trị NFD của FHCD thấp so với TDM, do TDM có khoảng cách kênh lớn hơn FHCDM. Vì hệ thống FH-CDMA dùng kỹ thuật song công TDD, nên có thể có sự bố trí kênh khác nhau, tương ứng với hệ thống FDD TDMA. Ở đây, trong mọi trường hợp đều phải xét nhiễu loại A3 (giữa các CRS). Loại nhiễu này quy định một khoảng cách nhỏ nhất bắt buộc giữa các CRS (xem công thức (16)) để có tỷ số C/I mong muốn tại CRS có ích. Các khoảng cách yêu cầu tính theo các giá trị NFD trong bảng C.1.2, được cho trong bảng C.1.3 Bảng C.1.1 Các thông số hệ thống TDMA FH-CDMA Thông số Thực tế EN 301021 Thực tế EN 301253 Phương thức truy nhập TDMA TDMA FH-CDMA FH-CDMA Kỹ thuật song công FDD FDD TDD TDD Khoảng cách kênh, GHz 3,5 3,5 1 1 Phổ cao tần RF H. C.1.1 H. C.1.1 H. C.1.1 H. C.1.1 Công suất phát CRS, dBm 28 <35 25 <35 Công suất phát TS, dBm 27 <35 25 <35 Điều khiển c/suất tuyến lên Có - có - Đ.nhạy thu (BER=10-6),dBm -92 -83 -90 -90 D. phòng c/suất cho độ nhạy 10 - 10 - Tốc độ truyền, Baud 2,5 - 0,75 - Độ dốc bộ lọc (roll-off) 0,4 - 0,35 - Tăng ích CRS (quạt 90 độ) 15 - 13 - Tăng ích TS 15 - 14 - Mẫu bức xạ anten TS H. C.1.2 H. C.1.2 H. C.1.2 H. C.1.2 Giới hạn C/I (giảm 1dB) 14 13 15 21 Bảng C.1.2 Các giá trị NFD (dB) NFD (dB) Nguồn phát/ bị hại Phổ RF GB=0 MHz GB=1 MHz GB=3,5 MHz TDM/FHCD Thực tế 36,7 41,2 61 TDM/FHCD ETSI 22 31,5 44,5 FHCD/TDM Thực tế 33 58 71 FHCD/TDM ETSI 29,9 41,5 45 Theo bảng C.1.3, để giảm khoảng cách tối thiểu giữa 2 CRS xuống các giá trị hợp lý (vài trăm mét) so với bán kính Ô (trung bình là 15 km), ít nhất, cần một băng tần bảo vệ bằng kênh lớn nhất (3,5 MHz). Cụ thể, với các giá trị NFD thực tế như trong bảng C.1.3, cần khoảng cách 2 trạm là 0,68 km (vùng tế bào xám trong bảng C.1.3), nếu kênh FHCD gần với kênh xuống TDM, trong khi đó, chỉ cần khoảng cách 0,17 km nếu kênh FHCD gần với kênh tải lên TDM (phụ thuộc vào cách sắp xếp kênh). Bảng C.1.3 Khoảng cách cần thiết (km) giữa các CRS để loại nhiễu A3 Khoảng cách (km) Nguồn phát/ thụ động Phổ RF GB=0 MHz GB=1 MHz GB=3,5 MHz TDM/FHCD Thực tế 11,2 6,7 0,68 TDM/FHCD ETSI 60,7 20,3 4,5 FCDM/TDM Thực tế 13,6 0,76 0,17 FCDM/TDM ETSI 19,5 5,1 3,4 Hình C.1.1 Các phổ bức xạ RF Nhưng nếu chúng ta xét đến các giá trị NFD từ mặt nạ phổ phát ETSI, thì các khoảng cách cần thiết này cỡ 3-4 km. Tức là yêu cầu có sự phối hợp rất cao giữa các nhà khai thác và trên thực tế rất khó thực hiện. Vì vậy, nhất thiết phải có một băng tần bảo vệ để giảm khoảng cách 2 trạm xuống vài trăm mét (hoặc thấp hơn). Bây giờ, coi chúng ta đã có băng tần bảo vệ 3,5 GHz, để có khoảng cách nhỏ nhất cần thiết giữa các CRS và chúng ta dùng các giá trị của hệ thống thực để đánh giá ảnh hưởng của nhiễu A1 (nhiễu từ CRS sang TS) và A2 (nhiễu từ TS sang CRS) . Trước tiên ta xét tỷ số C/I cho trạng thái cụ thể là CRS đặt cùng chỗ. Tổ hợp các giá trị tính được (công thức (5) cho A1 và (11) cho A2) được cho trong bảng C.1.4, cho các điều kiện truyền lan như nhau trên các tuyến bị hại và gây nhiễu. Hình C.1.2 Mẫu bức xạ anten theo mặt phẳng Az Rõ ràng, phụ thuộc vào sự sắp xếp kênh, ta chỉ cần xét 2 trong 4 loại nhiễu của bảng C.1.4. Tuy nhiên, chúng ta có thể tính trạng thái nhiễu xấu nhất (từ TDM sang FHCDM, loại A1) và giả thiết suy giảm hơn 10 dB nữa do các điều kiện truyền lan khác nhau (chủ yếu fadinh tại tần số này). Vì, FHCD cần (C/I)min= 15 dB, nên ta có: Bảng C.1.4 Tỷ số C/I cho 2 CRS đặt cùng chỗ (lớp A1 và A2) sử dụng các thông số của hệ thống thực Nguồn nhiễu/ bị hại Loại nhiễu C/I [dB] TDM/FHCD A1 56 TDM/FHCD A2 65 FHCD/TDM A1 76 FHCD/TDM A2 67 Để khắc phục hiện tượng chồng Ô do 2 CRS cùng chỗ cần độ dự phòng hơn 30 dB . Nói cách khác, các loại nhiễu A1 và A2 trong trường hợp này không gây ra vùng chết quá lớn (%KO). Từ đây ta tính được % KO nhỏ hơn 0,5 %. Do đó, nếu dùng các thông số hệ thống thực, và trong trường hợp có băng tần bảo vệ (3,5 MHz) cần thiết, đảm bảo khoảng cách thích hợp giữa các CRS thì có thể bỏ qua các loại nhiễu trên, thậm trí có thể bỏ qua nhiễu A4 (giữa các TS), do có NFD cao và anten định hướng tốt (phân tập không gian) Bây giờ ta áp dụng trường hợp trên, nhưng cho các thông số từ các tiêu chuẩn ETSI. Trước tiên, ta đánh giá tỷ số C/I cho trường hợp 2 CRS cùng chỗ. Các giá trị này được cho trong bảng C.1.5, cho mọi tổ hợp và cho các điều kiện truyền sóng như nhau trên tuyến có ích và tuyến gây nhiễu. Các giá trị NFD lấy từ các giới hạn của ETSI với điều kiện là công suất phát và tăng ích anten như nhau Xét về ảnh hưởng của nhiễu, đây là trạng thái tốt nhất. Hơn nữa, quy ước rằng cả hai hệ thống dùng điều khiển năng lượng tuyến lên (tuy nhiên không được nêu trong chuẩn ETSI) để giảm công suất nhiễu. Bảng C.1.5 là tỷ số C/I cho 2 CRS cùng chỗ(A1 va A2) tính theo các giới hạn của ETSI Bảng C1.5 Tỷ số C/I cho CRS cùng chỗ (A1,A2) dùng các giới hạn ETSI Nguồn phát/ thụ động Loaị nhiễu C/I [dB] TDM/FHCD A1 44,5 TDM/FHCD A2 37,5 FHCD/TDM A1 45 FHCD/TDM A2 52 Trong trường hợp này trạng thái nhiễu xấu nhất (từ TDM sang FHCD, loại A2) cho ta tỷ số C/I=37,5 dB, nhờ sự mất cân bằng độ nhạy các máy thu (-90 dBm đến -83 dBm). Giá trị này kết hợp với mức giảm 10 dB cho truyền lan tuyến lên và cần 21 dB theo các giới hạn ETSI, dẫn đến mức dự phòng: cho tỷ số C/I. Theo bảng 1.3.6 (tài liệu chính) giá trị này (6,5 dB) không đủ để khặc phục vấn đề các Ô chồng lên nhau trên tuyến như cho các trạng thái trước với các thông số thực tế (31 dB). Hình C.1.3 biểu thị vùng % KO (coi bán kính Ô bằng 15 km), như là một hàm của khoảng cách giữa các CRS, với trạng thái 6,5 dB (EIRP bằng nhau) và với trạng thái không cân bằng 3 dB về EIRP (mất cân bằng EIRP 3 dB), do có sự khác biệt độ khuếch đại CRS hoặc lỗi điều khiển công suất. Cho cả 2 trạng thái trên hình C.1.3, % KO lớn nhấtcỡ 3-4 % có thể bỏ qua. Thực tế vùng %KO nơi một TS bất kỳ của hệ thống TDM gây nhiễu sang CRS của FHCD không giới hạn quanh CRS. Hơn nữa, với trạng thái không cân bằng EIRP 3dB chỉ quan tâm đến các giá trị cao của %KO xét, thì giải khoảng cách giữa các CRS sẽ rộng hơn. Do đó, khả năng có nhiễu cao sẽ hơn. Trên hình C.1.4 là tỷ số C/I, do TS của TDM tạo ra, nó phụ thuộc vào vị trí của TS trong vùng Ô của TDM, (bán kính Ô là 15km), khi khoảng cách giữa các CRS là 8 km và bằng nhau về EIRP. Trên hình C.1.4, vùng đen tương ứng với %KO nơi mọi TS có thể tạo ra (một mình) một tỷ số C/I nhỏ hơn 21 dB, do hệ thống FHCD yêu cầu. Ta có thể thấy vùng này như một bộ phận c của CRS của FHCD và được tiếp tục mở rộng ra ngoài các biên của Ô. Do đó, nếu dùng các giới hạn ETSI, thì một băng tần bảo vệ 3,5 MHz không đủ đảm bảo sự phối hợp tốt giữa 2 hệ thống. Trên thực tế, cần các khoảng cách 3-4 km giữa các CRS và các loại nhiễu A1 và A2 cho vùng nhiễu dư không được bỏ qua. Do đó, khi các nhà khai thác triển khai mạng độc lập, cần thiết một băng tần bảo vệ bổ sung (tổng là 7 MHz) Từ ví dụ trên ta có một số nhận xét sau: 1) Khi xét sự phối hợp hoạt động giữa các hệ thống với các khoảng cách kênh khác nhau, trạng thái nhiễu tới hạn thuộc về các hệ thống có khoảng cách kênh nhỏ nhất. Điều này là do các hệ thống có khoảng cách kênh lớn hơn có công suất bức xạ RF cao hơn (các giá trị NFD nhỏ hơn). 2) Khi một hệ thống là TDD thì yêu cầu về nhiễu A3 nghiêm ngặt hơn, theo nghĩa phân cách tần số (NFD yêu cầu). Khi đã có NFD cần thiết, cần giảm khoảng cách giữa các CRS xuống còn vài trăm mét, các rủi ro độ dư của nhiễu giữa CRS và TS, TS và CRS, TS và TS được bỏ qua. . Hình C.1.3 Vùng %KO cho nhiễu loại A2 (từ TDM sang FHCD) theo các giới hạn ETSI Từ ví dụ trên ta có một số nhận xét sau: 1) Khi xét sự phối hợp hoạt động giữa các hệ thống với các khoảng cách kênh khác nhau, trạng thái nhiễu tới hạn thuộc về các hệ thống có khoảng cách kênh nhỏ nhất. Điều này là do các hệ thống có khoảng cách kênh lớn hơn có công suất bức xạ RF cao hơn (các giá trị NFD nhỏ hơn). 2) Khi một hệ thống là TDD thì yêu cầu về nhiễu A3 nghiêm ngặt hơn, theo nghĩa phân cách tần số (NFD yêu cầu). Khi đã có NFD cần thiết, cần giảm khoảng cách giữa các CRS xuống còn vài trăm mét, các rủi ro độ dư của nhiễu giữa CRS và TS, TS và CRS, TS và TS được bỏ qua. 3) Khi một hệ thống là TDD, để có khoảng cách giữa CRS khoảng vài trăm mét (hoặc thấp hơn), nhất thiết phải có một băng tần bảo vệ cho một khoảng cách kênh (bằng khoảng cách kênh lớn nhất của 2 hệ thống) 4) Trong một số trường hợp, sự khác biệt giữa các giới hạn ETSI và các thông số thực (cụ thể cho việc tính NFD và độ nhạy thu) sẽ cho ta các kết quả đánh giá hoàn toàn khác nhau về băng tần bảo vệ. Hình C.1.4 Phân bố C/I trong Ô của TDM C.1.2 Hai hệ thống TDMA băng tần 26 GHz Trong mục này chúng ta xét 2 hệ thống P-MP hoạt động trong băng tần 26 GHz đều dùng phương thức truy nhập TDMA (gọi là TDMA1 và TDMA2). Các thông số hệ thống thực được cho trong bảng C.1.6. Như chúng ta thấy 2 hệ thống thực tế tương tự nhau vì chúng có cùng các thông số. Dự phòng công suất cho độ nhạy 25 dB biểu thị dự phòng mưa cho vùng khí hậu K (xem khuyến nghị ITU-R P.837-2) với bán kính Ô khoảng 4 km. Nó biểu thị độ dự phòng cần thiết để khắc phục suy hao sóng trong mưa. Đây là khác biệt chính so với ví dụ tương tự trong băng tần 3,5 GHz, trong đó không tính đến ảnh hưởng của mưa đối với truyền sóng vô tuyến. Hình C.1.5 là mẫu bức xạ anten (trên mặt phẳng phương vị, Az). Trong trường hợp này chúng ta không dùng phổ RF và các thông số tương đương bộ lọc lọc thu để tính NFD. Vì chúng ta xét các hệ thống có cùng một khoảng cách kênh, nên có thể tính (như là sự khác biệt giữa độ nhạy nhiễu cùng kênh và kênh lân cận) NFD yêu cầu, theo EN 301 213-3 tương ứng. Trong trường hợp này, nếu xét đến ngưỡng suy giảm độ nhạy 1 dB với BER= 10-6 , thì có thể nhận được NFD=23 dB, khi 2 kênh cạnh nhau. Khi chúng ta xét một băng tần bằng với khoảng cách kênh của 2 hệ thống (28 MHz) chúng ta dùng NFD=54 dB do nhà sản xuất công bố Vì chúng ta xét 2 hệ thống dùng kỹ thuật song công FDD, và quy ước là cả 2 đều dùng cùng một băng tần con cho phát CRS, kéo theo cho cả TS (xem hình 1 trường hợp 1), nên chỉ các loại nhiễu A1 (từ CRS sang TS) và A2 (từ TS sang CRS) được xét. Hơn nữa chúng ta chỉ cần xét đến nhiễu từ TDM1 sang TDM2, vì 2 hệ thống tương đương. Các giá trị trong bảng 12 cho các loại nhiễu A1, A2 và cho cả 2 giá trị NFD được xét. Đầu tiên, đánh giá C/I cho trường hợp CRS cùng chỗ. Các giá trị của nó cho trong bảng C.1.7 Bảng C.1.6 Các thông số của hệ thống Thông số TDM1 TDM2 Phương thức truy nhập TDMA TDMA Kỹ thuật song công FDD FDD Khoảng cách kênh (MHz) 28 28 Phổ bức xạ RF - - Công suất phát CRS (dBm) 24 24 Công suất phát TS (dBm) 24 24 Điều khiển công suất lên Có Có Độ nhạy thu (dBm) với BER=10-6 -77 -77 Độ nhạy dự phòng công suẩt(dB) 25 25 Tốc độ ký tự (Mbaud) - - Roll-off - - Độ khuếch đại ăngten CRS (dBi) 19 19 Độ khuếch đại ăngten TS (dBi) 34 34 Mẫu bức xạ anten TS Hình C.1.5 Hình C.1.5 Giới hạn C/I, BER=,giảm nhạy 1 dB 21 21 Ghi chú: Anten CRS loại rẻ quạt 90 độ Chúng ta thấy các giá trị C/I bằng NFD, vì các thông số hệ thống giống nhau. Đây là điều kiện thuận lợi nhất cho phối hợp hoạt động. Trên thực tế, nếu CRS cùng chỗ, thì có thể đạt được 21 dB, khi không có băng tần bảo vệ (23 dB). Do vậy, nếu cùng chung điểm đặt CRS cho 2 hệ thống này thì hoàn toàn không cần băng tần bảo vệ. Gần các CRS (các CRS được đặt trong phạm vi một vài trăm mét) độ dự phòng 2 dB (23 dB-21 dB) không đủ khắc phục sự mất cân bằng suy hao song trong không gian. Điều này càng tệ hơn khi có thêm suy hao trong mưa trên tuyến thu tin và nhiễu. Có thể thấy rằng giá trị NFD yêu cầu nhỏ hơn chút ít so với các giá trị từ EN (ví dụ 30 dB), điệu này cho phép: - đặt trạm gần nhau (30-21=9 dB) vẫn khắc phục được mất cân bằng mức về truyền sóng); - đặt cùng chỗ (thậm trí cùng 1 điểm) khi các thông số của hai hệ thống chỉ sai khác chút ít (theo dB) về công suất phát, độ khuếch đại anten và độ nhạy thu, ví dụ, các hệ thống của các nhà sản xuất khác nhau. Hình C.1.5 Mẫu bức xạ anten trong mặt phẳng phương vị (Az) Bảng C.1.7 Tỷ số C/I cho 2 CRS cùng chỗ (loại A1 và A2) với các thông số hệ thống thực tế Băng bảo vệ,(MHz) NFD Loaị nhiễu C/I (dB) 0 23 A1 23 28 54 A2 54 0 23 A3 23 28 54 A4 54 Mặt khác, nếu không dùng chung vị trí (hoặc gần với chỗ đặt anten) thì cần tính đến suy hao trong không gian và suy hao do mưa. Trước hết, chúng ta xét nhiễu loại A1 (từ CRS tới TS) và tính băng tần bảo vệ cần thiết. Để mô phỏng suy hao trong mưa trên tuyến có lợi, kêt hợp với không có suy hao trên tuyến nhiễu khi có sự chồng Ô (nhiễu gần-tuyến có lợi xa) cần xét công suất phát có ích bị giảm bởi mưa (25 dB trong bảng A6). Sau đó, chúng ta áp dụng cùng một phương thức trong mục 6 sẽ được %KO vùng trong điều kiện truyền sóng xấu nhất. Các kết quả tính cho 2 giá trị NFD được cho trên hình C.1.6 Khoảng cách giữa CRS trong hình lớn hơn 1,5 km, vì đối với khoảng cách nhỏ hơn độ không tương quan suy hao trong mưa giảm và 25 dB cho mất cân bằng công suất sẽ không còn đúng. Tuy nhiên, đối với khoảng cách lớn hơn 1,5 km, % KO vẫn cao hơn 3 %. Điều đó có nghĩa là, trong thời gian mưa một vùng rộng (số TS lớn) sẽ bị nhiễu và nhiều TS sẽ bị giảm các chỉ tiêu đặc tính trước khi đạt được độ dự phòng như quy hoạch. Ngược lại, đối với NFD=54 dB, vùng %KO luôn nhỏ hơn 0,2 % với bất kỳ khoảng cách nào giữa CRS. Hình C.1.6 % KO cho nhiễu loại A1 Hình C.1.7 Phân bố C/I trong vùng có lợi TDM cho khoảng cách CRS 2 km Ví dụ, trên hình C.1.7 là phân bố C/I (trên vùng có lợi) và vùng nhiễu cho CRS khoảng cách 2 km. Như chúng ta thấy, thậm trí trong các điều kiện truyền sóng xấu nhất phần vùng bị nhiễu (vùng đen) rất nhỏ và có thể bỏ qua. Tuy nhiên, trong điều kiện đẹp trời, vùng % KO bằng không Nhiễu loại A2 đối xứng với nhiễu loại A1 đã phân tích. Do đó, vấn đề nhiễu và % KO tương tự như A1, ta có thể áp dụng cho A2 Từ ví dụ này ta có: 1) Khi có 2 hệ thống giống nhau (khoảng cách kênh, công suất phát, độ lợi anten, độ nhạy thu) ta có thể đặt chúng cùng chỗ mà không cần băng tần bảo vệ, thậm trí cả với giá trị NFD như yêu cầu trong EN 2) Có khả năng đặt 2 trạm gần nhau, không có băng tần bảo vệ cho 2 hệ thống không hoàn toàn giống nhau, nếu áp đặt các giá trị hợp lý cho NFD 3) Khi triển khai 2 mạng một cách hoàn toàn độc lập (không có sự phối hợp giữa 2 nhà khai thác), nếu có sự chồng Ô phục vụ, suy hao trong mưa thì cần thiết có băng tần bảo vệ bằng khoảng cách kênh (ví du, 28 MHz) C.1.3 Hai hệ thống 26 GHz công nghệ TDMA VÀ FDMA Mục trước đã xem xét 2 hệ thống giống nhau dùng kỹ thuật TDMA, mục này phân tích sự phối hợp hoạt động của 2 hệ thống, một dùng kỹ thuật TDM, một dùng kỹ thuật FDM và cùng hoạt độg trong băng tần 26 GHz. Các thông số chính của hệ thống được cho trong bảng C.1.8 Độ dự phòng công suất 20 dB cho độ nhạy thu là độ dự phòng yêu cầu để bù đắp suy hao trong mưa cho vùng khí hậu K (ITU-R P.837-2) với bán kính Ô khoảng 3 km. Mô tả tóm tắt hệ thống FDMA như sau: Trong kênh độ rộng 28 MHz có 16 sóng mang phụ, mỗi sóng mang truyền tải luồng 2 Mbit/s đến đối tượng sử dụng. Công suất gắn với mỗi sóng mang là 5 dBm, tổng công suất của CRS là 18 dBm khi truyền toàn bộ 16 sóng mang con. Tốc độ ký tự trên một song mang được xét cho điều chế QPSK với tốc độ mã hoá 3/4 Hình C.1.9 là mẫu bức xạ anten TS theo góc phương vị (Az) cho hệ thống FDM Để tính các giá trị NFD cần sử dụng mặt nạ phổ phát do nhà sản suất công bố như hình C.1.10. Đối với hệ thống FDMA mạt nạ phổ bức xạ cho đủ 16 sóng mang phụ và cho hệ thống TDMA có tốc độ 18,7 Mbit/s và roll-off 0,4 đã cho ở các mục trước Các số liệu này phục vụ cho việc tính các giá trị NFD của TDM, khi FDM là hệ thống gây nhiễu. Bảng 14 là các giá trị NFD tính theo băng tần bảo vệ (GB) độ rộng 28 MHz. Cần có nhận xét là khi nhiễu từ hệ thống TDM sang hệ thống FDM, cần tính 16 giá trị NFD cho mỗi song mang con. Tất cả các giá trị này được cho trong bảng C.1.9. Các giá trị này rất khác nhau khi GB=0;ở đây, sóng mang phụ (1) gần kênh nhiễu TDM hơn bị nhiễu mạnh nhất và nó có NFD nhỏ. Ngược lại, khi có GB=28 MHz tất cả các giá trị NFD gắn với các sóng mang phụ là như nhau, do các kênh này đều được đặt trên mức nền (-45 dB) của mặt nạ phổ phát TDM (hình C.1.10) Bảng C.1.8 Các thông số hệ thống FDMA Các thông số FDM Phương thức truy nhập FDMA Kỹ thuật song công FDD Khoảng cách kênh (MHz) 28 Số song mang 2 Mb/s 16 Phổ phát RF Hình C.1.10 Tổng công suất phát CRS (dBm) 18 Công suất phát một song mang (dBm) 5 Điều khiển công suất tuyến lên Có Độ nhạy thu với mức BER= -95 Dự phòng công suất cho độ nhạy (dB) 20 Tốc độ ký tự (Mbaud) 1,34 Roll-off 0,3 Độ lợi anten CRS (rẻ quạt 90 độ) 15 Độ lợi anten TS 34,5 Mẫu bức xạ anten TS Hình C.1.9 Giới hạn C/I với BER=và giảm độ nhạy 1 dB 17,5 Hình C.1.9 Mẫu bức xạ anten TS cho hệ thống FDM Hình C.1.10 Phổ RF phát ra Bảng C.1.9 Các giá trị NFD (dB) NFD (dB) Ng.nhiễu/bị hại Sóng mang SB GB = 0 MHz GB = 28 MHz FDM/TDM - 41,2 51,1 TDM/FDM 1 21,9 57,5 TDM/FDM 2 26,6 57,5 TDM/FDM 3 31,3 57,5 TDM/FDM 4 35,8 57,5 TDM/FDM 5 39,4 57,5 TDM/FDM 6 42,8 57,5 TDM/FDM 7 46,3 57,5 TDM/FDM 8 49,8 57,5 TDM/FDM 9 53,3 57,5 TDM/FDM 10,11,12,13 57,5 57,5 Vì chúng ta xét 2 hệ thống FDD, nên cần đánh giá các loại nhiễu A1 and A2. Bảng C.1.10 cho ta tỷ số C/I cho trường hợp CRS cùng chỗ cho cả 2 loại nhiễu trên. Đối với các hệ thống FDM (bị hại) sử dụngcác kết quả đánh giá nhiễu cho giá trị NFD nhỏ (sub-carrier 1) Bằng cách so sánh 2 cột cuối bảng C.1.10 ta thấy: Hệ thống TDM có dự trữ C/I cao hơn (ít nhất là 51,2-21=30 dB) đồng thời không có kênh bảo vệ nào Hệ thống FDM có dự trữ C/I thấp hơn (chỉ khoảng 34,5-17,5=17,0 dB), ngay cả khi có kênh bảo vệ 28 MHz Bảng C.1.10 Tỷ số C/I cho CRS đặt cùng chỗ (A1 và A2) Ng.nhiễu/bị hại GB (MHz) Loại nhiễu NFD (dB) C/I cùng chỗ C/I giớihạn FDM/TDM 0 A1 41,2 51,2 21 FDM/FDM 0 A2 41,2 55,2 21 FDM/FDM 28 A1 51,3 61,3 21 FDM/FDM 28 A2 51,3 65,3 21 TDM/FDM 0 A1 22 -1 17,5 TDM/FDM 0 A2 22 8 17,5 TDM/FDM 28 A1 57,5 34,5 17,5 TDM/FDM 28 A2 57,5 43,5 17,5 Điều này có liên quan đến các giá trị NFD khác nhau (đặc biệt cho GB=0), các ngưỡng khác nhau và công suất phát của 2 hệ thống. Trên thực tế khoảng cách kênh khác nhau (28 MHz cho TDM và 28/16=1,75 MHz cho FDM) dẫn đến độ nhạy thu khác nhau (-77 dBm cho TDM và -95 dBm choFDM) Vì C/I cho GB=0 trong trường hợp cùng chỗ nhỏ hơn C/I giới hạn, nên rõ ràng cần ít nhất một kênh bảo vệ Tuy nhiên, chúng ta nên phân tích nhiễu A1 của TDM sang FDM trong trường hợp xấu nhất và có một kênh bảo vệ Hình B.11 cho ta % KO (vùng nhiễu) trong Ô của hệ thống có ích FDM, có mức nhiễu không chấp nhận được. Đặc biệt có đường cong %KO cho các điều kiện truyền sóng bình thường và xấu nhất (25 dB cho suy hao mưa trên tuyến có ích, không có suy hao cho tuyến gây nhiễu) Hình C.1.11 cho thấy trong điều kiện fadinh do mưa, khoảng 3 % vùng có C/I không đạt yêu cầu, vì vậy tối thiểu cần một băng tần bảo vệ để triển khai mạng của 2 hệ thống trên. Ngược lại, nếu chúng ta xét trường hợp đặt gần nhau thì có thể bỏ qua không tương quan mưa (vài dB) và % KO tương tự đường cong % KO cho điều kiệnh truyền sóng bình thường (hình C1.11). Ở đây, % KO cực đại nhỏ hơn 0,1 % và việc đặt cạnh nhau là khả thi với một kênh bảo vệ Từ ví dụ này ta có: Cần xét 2 hệ thống kế cận nhau có các thông số khác nhau và có một kênh bảo vệ (bằng khoảng cách kênh lớn nhất), nếu các CRS đặt cùng chỗ Trong trường hợp có thể đặt cạnh nhau cũng cần một kênh bảo vệ Khi 2 nhà khai thác triển khai mạng hoàn toàn độc lập với nhau, tối thiểu phải có một kênh bảo vệ. 2 kênh bảo vệ sẽ khác phục được sự chồng lấn Ô, suy hao trong mưa và mất cân bằng độ tăng ích anten giữa 2 hệ thống Hình C.1.11 % KO cho hệ thống FDM (lớp A1, băng tần bảo vệ 28 MHz) C.2 Phân tích phối hợp hoạt động giữa PMP VÀ PTP Phần này phân tích phối hợp hoạt động giữa hệ thống PMP và PTP, hoạt động trong cùng băng tần và cùng một vùng, để xác lập băng thông bảo vệ cần thiết, mức độ phối hợp và đột biến nhiễu dư. Phân tích được dựa trên các thông số thực của hệ thống thương mại (do nhà sản xuất công bố) và các thông số giới hạn lấy từ chuẩn EN của ETSI Có thể tóm tắt bài toán phân tích cho trường hợp này như sau: Dải tần 3,9 GHz; P-MP TDMA/FDD 3,5 MHz; PTP SDH STM-1 30 MHz Dải tần 26 GHz; PMP TDMA/TDD 28 MHz; PTP SDH STM-1 56 MHz /16 QAM C.2.1 Hệ thống 3,9 GHz Trong ví dụ cụ thể này hệ thống PMP hoạt động trong băng tần 3,9 GHz, dùng công nghệ TDMA. Các thông số thực của hệ thống lấy từ các giới hạn của ETSI (EN 301 021) được cho trong bảng C.2.1 Hệ thống PTP STM-1 điều chế 128 QAM có các thông số thực và các tiêu chuẩn ETSI tương ứng được cho trong bảng C.2.2 Khi đã có tất cả các thông số cần thiết của hệ thống, đầu tiên cần tính NFD của một hệ thống đó, có xét đến các băng tần bảo vệ khác nhau giữa 2 hệ thống. Trong trường hợp này chúng ta xét 3 tình huống: GB=0, Các kênh lân cận; GB=3,5 MHz và bằng khoảng cách kênh của hệ thống P-MP; GB=30 và bằng khoảng cách kênh của hệ thống PTP. Bảng C.2.3 là các giá trị NFD tính được cho phổ phát thực và theo các giới hạn của ETSI Bảng C.2.1 Các thông số hệ thống P-MP Các thông số Thực tế EN 301 021 Phương thức truy nhập TDMA TDMA Kỹ thuật song công FDD FDD Khoảng cách kênh (MHz) 3,5 3,5 Phổ phát RF Hình C.2.1 Hình C.2.1 Công suất phát CRS (dBm) 28 ≤ 35 Công suất phst TS (dBm) 27 ≤ 35 Đ/khiển công suất tuyến lên Có - Độ nhạy thu với mức BER(dBm) -92 -83 Dự phòng công suất cho độ nhạy (dB) 10 - Tốc độ ký tự (Mbaud) 2,5 - Roll-off 0,4 - Tăng ích anten CRS (rẻ quạt 90 độ) 15 - Tăng ích anten TS 15 - Mẫu bức xạ anten TS Hình C.2.2 Hình C.2.2 C/I limit (BER=,giảm độ nhạy 1 dB) 14 23 Bảng C.2.2 Các thông số hệ thống P-P Các thông số cần thiết Thông số thực của hệ thống Theo EN 301 127 Kỹ thuật song công FDD FDD Khoảng cách kênh (MHz) 30 30 Phổ phát xạ cao tần RF Hình C.2.1 Hình C.2.1 Công suất phát (dBm) 32 38 Điều khiển công suất 20 dB dải ATPC - Độ nhạy thu với BER= -69 -67 Dự phòng c. suất cho độ nhạy (dB) 35 - Tốc độ ký tự (Mbaud) 24 - Roll-off 0,3 - Tăng ích anten (dBi) 40 - Mẫu bức xạ anten Hình C.2.2 Hình C.2.2 C/I limit (BER=, giảm độ nhạy 1 dB) 33 35 Từ bảng C.2.3 ta thấy: Không có giá trị NFD cho các thông số thực của P-P/P-MP, vì không có phổ phát thực của PTP Các giá trị NFD cho PTP/PMP lớn hơn chút ít so với mặt nạ phổ theo PMP Các giá trị NFD chop-MP/PTP với GB=30 MHz (trong ngoặc đơn) không có nghĩa (nhỏ), vì phân cách kênh lớn hơn 250 % khoảng cách kênh (3,5 MHz), vì vậy chúng ta không xét băng bảo vệ 30 MHz Vì có sự tăng mạnh (10 dB) giá trị NFD do băng bảo vệ 3,5 MHz chúng ta có thể coi sự phân cách kênh này như các kênh lân cận Bảng C.2.3 Các giá trị NFD (dB) NFD (dB) Ng.nhiễu/bị hại Phổ phát RF GB=0 MHz GB=3,5 MHz GB=30 MHz P-MP/P-P Thực tế 37,8 45,9 (45,9) P-MP/P-P ETSI 28 36,4 (36,5) P-P/P-MP Thực tế - - - P-P/P-MP ETSI 35,7 50,8 96 Hình C.2.1 Phổ RF phát ra Khi xét sự phối hợp hoạt động giữa các hệ thống PMPvà PTP cần xét 4 loại nhiễu. Để có một cái nhìn thô về mức độ phối hợp hoạt động giữa 2 hệ thống, tốt nhất là đánh giá khoảng cách cần thiết tối thiểu giữa các CRS (hệ thống PMP) và điểm đặt PTP và xét nhiễu loại B1, B2. Khoảng cách này là hàm của lệch góc giữa tuyến PTP và CRS, phụ thuộc vào mẫu bức xạ anten PTP. Vì mẫu bức xạ này phẳng trong khoảng từ 20 đến 50 độ (hình C.2.2) nên chúng ta có thể đánh giá khoảng cách tối thiểu cho lệch góc 20 độ (ngoài tuyến PTP) Hình C.2.2 Mẫu bức xạ anten trong mặt phẳng Az Bảng C.2.4 là khoảng cách tối thiểu để khắc phục nhiễu B1 và B2 cho mọi thông số khác nhau với khoảng cách kênh 3,5 GHz. Tất cả các khoảng cách được tính cho hệ thống bị hại ơ mức ngưỡng thu (điều kiện xấu nhất) Từ bảng C.2.4 ta có: Có sự khác biệt lớn về khoảng cách tính theo số liệu thực và các giới hạn trong tiêu chuẩn ETSI, đặc biệt cho trường hợp PMP/PTP, trong đó sử dụng các giá trị NFD khác nhau. Băng thông bảo vệ 3,5 GHz tạo ra sự giảm đáng kể khoảng cách (do tăng NFD) Bảng C.2.4 Khoảng cách nhỏ nhất, khắc phục nhiễu B1, B2 (góc phân biệt 20 độ) Khoảng cách (km) Ng.nhiễu/bị hại Phổ phát RF Loại nhiễu GB=0 MHz GB=3,5 MHz PMP/PTP Thực B1 1,2 0,5 PMP/PTP ETSI B1 9,7 3,7 PTP/PMP Thực B2 4,5 0,8 PTP/PMP ETSI B2 8,9 1,5 Hình C.2.3 Khoảng cách tối thiểu giữa P-P và CRS để tránh nhiễu B1 Vì chúng ta nghiên cứu 2 hệ thống trong cùng, chúng ta sẽ xét trường hợp băng thông bảo vệ 3,5 GHz với các thông số thực và khoảng cách bảo vệ tối thiểu là 0,8 km. Trong trường hợp này có thể có một hàm số theo khoảng cách bảo vệ cho nhiễu B1,B2 như trên hình C.2.3 và C.2.4, trong đó mỗi hình cho ta khoảng cách an toàn cho cả điều kiện xấu nhất (hệ thống bị hại ở mức ngưỡng thu) và điều kiện truyền sóng bình thường (hệ thống bị hại có công suất thu vượt quá mức ngưỡng) Từ hình C.2.3 và C.2.4 cho thấy khi lệch góc nhỏ hơn 20 độ yêu cầu khoảng cách an toàn tăng theo hàm mũ, cần hết sức tránh trường hợp này. Một khi phân tích nhiễu B1 và B2 cần phân tích nhiễu từ máy phát PMP sang máy thu PTP (B3) và từ máy phát PTP sang máy thu TS của PMP (B4). Trong các trường hợp đó có thể đánh giá phần trăm vùng của PMP trong đó TS ưu thế là nguồn nhiễu (B4). Các kết quả phân tích cho băng thông bảo vệ 3,5 GHz và trong điều kiện truyền sóng xấu (hệ thống bị hại ở ngưỡng thu) được cho trên hình C.2.5 và C.2.6, như là hàm của khoảng cách đặt trạm PTP/CRS và góc lệch. Đối với hệ thống PMP, giả thiết bán kính phủ song là 15 km để xác định vùng cần phân tích nhiễu Cả 2 hình C.2.5 và C.2.6 cho ta phần trăm vùng có nguồn nhiễu ưu thế hoặc bị hại rất nhỏ (dưới 0,2-0,3 %) và và chỉ cho góc lếch lớn hơn 150 độ. Trên hình B.18 cho ta phần trăm vùng cho một TS bất kỳ gây nhiễu PTP (B3) cho khoảng cách (CRS sang PTP) 5 km, góc lệch 160 độ. Vùng nhiễu này là vùng đen mỏng trong Ô dọc tuyến PTP. Nhiễu này là do tuyến P-P có góc lệch nhỏ tính theo tuyến CRS-TS của hệ thống PMP. Cách duy nhất để tránh nhiễu là dùng góc lêch thích hợp (như cho B1,B2) hoặc giữ khoảng cách nhỏ giữa CRS va ví trí đặt PTP Từ ví dụ trên ta có: Để tránh nhiễu B1,B2 cần tôn trọng khoảng cách tối thiểu và góc lệch (20 độ trong trường hợp này, do mẫu bức xạ anten PTP) giữa tuyến PTP và hướng PTP/CRS. Ngoài ra dùng kênh bảo vệ sẽ có lợi để giảm khoảng cách tối thiểu giữa PTP và CRS. Để tránh mọi nhiễu cho tuyến P-P (B3) từ TS cần bổ sung góc lệch giữa tuyến PTP và hướng PTP/CRS và cung cấp ít nhất một kênh bảo vệ. Thực tế, không cho phép có nhiễu ưu thế trong vùng PMP Nhiễu tuyến PTP sang TS của PMP (B4) tương tự nhiễu B3, vì vậy, cần có các biện pháp phòng chống, nhưng chấp nhận có một vùng nhỏ trong đó TS có thể bị ảnh hưởng trong các điều kiện truyền song xấu nhất. Trường hợp này tương tự cho 2 hệ thống PMP, có phần nhỏcác TS trong vùng bị nhiễu trong điều kiện truyền song xấu nhất Trong trường hợp phân tích ở đây, các giá trị NFD tốt, có băng tần bảo vệ sẽ không có nhiễu (B3,B4) nếu khoảng cách giữa CRS và vị trí đặt PTP mhỏ hơn 3 km, thậm trí cùng một chỗ. Đặt cùng chỗ cũng được sử dụng để tránh nhiễu B1,B2, bằng thiết kế thích hợp (phân cách theo chiều đứng để tăng góc lêch theo chiều này) Hình C.2.4 Khoảng cách nhỏ nhất giữa P-P và CRS để tránh nhiễu B2 Hình C.2.5 % vùng có TS gây nhiễu cho P-P (B3) Hình C.2.6 %vùng có TS gây nhiễu bởi P-P (B4) Hình C.2.7 Vùng có TS bị nhiễu bởi P-P (B3) và C/I tương ứng trong máy thu C.2.2 Hệ thống 26 GHz Dưới đây chúng ta xét một hệ thống thực. Hệ thông PMP trong trường hợp này là TDMA với các thông số cho trong bảng C.2.5 Hệ thống P-P phân tích ở đây là thiết bị loại 4 (16QAM) như định nghĩa trong EN 3000 431. Các thông số chính của nó được cho trong bảng C.2.6. Khi đã có các thông số hệ thống, bước đầu tiên cần làm là đánh giá NFD của hệ thống theo các thông số của nó, có xét đến các băng tần bảo vệ (GB) giữa 2 hệ thống. Trong trường hợp này chúng ta xét 3 trạng thái: Các kênh kế cận nhau GB=0); Kênh GB=28 MHz và bằng khoảng cáh kênh PMP; Kênh GB=56 MHz và bằng khoảng cách kênh PTP. Bước tiếp theo là tìm khoảng cách tối thiểu giữa CRS và vị trí đặt trạm PTP để tránh nhiễu B1,B2. Khoảng cách tối thiểu này được tính cho góc lệch là 20 độ. Bảng C.2.8 là khoảng cách nhỏ nhất tính theo các giá trị NFD trong bảng C.2.7. Các kết quả này có được là do: Băng tần số cao hơn (suy hao không gian tự do cao hơn) - Các thông số hệ thống giống nhau hơn (kích cỡ kênh, công suất, độ nhạy…) Vì sự khác biệt băng tần bảo vệ 28 MHz và 56 MHz là nhỏ so với khoảng cách bảo vệ nên chúng ta chỉ cần phân tích kỹ băng tần 28 MHz Hình 33 và 34 cho ta hàm khoảng cách theo góc lệch cho cả 2 điều kiện truyền sóng bình thường và xấu nhất. Từ đây ta thấy cần có góc lệch nhỏ nhất là 20 độ để có được khoảng cách hợp lý giữa các vị trí của CRS và P-P. Tuy nhiên có khả năng kiểm soát nhiễu B1, B2 nếu có kênh bảo vệ và góc lệch trên 20 độ Bảng C.2.5 Các thông số của hệ thống PMP Các thông số PMP Phương thức truy nhập TDMA Kỹ thuật song công FDD Khoảng cách kênh (MHz) 28 Phổ bức xạ RF Hình C.2.8 Công suất phát CRS (dBm) 24 Công suất phát TS (dBm) 24 Điều khiển công suất tuyến lên Có Độ nhạy thu với BER= -77 Dự phòng c. suất cho độ nhạy (dB) 25 Tốc độ ký tự (Mbaud) 18,75 Roll-off 0,4 Tăng ích anten CRS (dBi) (Rẻ quạt 90 độ) 19 Tăng ích anten TS (dBi) 34 Mẫu bức xạ anten TS Hình C.2.9 C/I limit (BER=, giảm độ nhạy 1dB) 21 Bảng C.2.6 Các thông số của hệ thống PTP Các thông số PTP Kỹ thuật song công FDD Khoảng cách kênh (MHz) 56 Phổ bức xạ RF Hình C.2.8 Công suất phát (dBm) 18 Điều khiển công suất tuyến lên Có/15 dB dải ATPC Độ nhạy thu với BER= -77 Dự phòng công suất cho độ nhạy (dB) 30 Tốc độ ký tự (Mbaud) 42 Roll-off 0,3 Tăng ích anten (dBi) (Rẻ quạt 90 độ) 40 Mẫu bức xạ anten Hình C.2.9 C/I limit (BER=,giảm độ nhạy1dB) 25 Hình C.2.8 Phổ RF phát ra Hình C.2.9 Mẫu bức xạ anten theo mặt phẳng phương vị Az Hình C.2.10 Khoảng cách nhỏ nhất giữa P-P và CRS để chặn nhiễu B1 Hình C.2.11 Khoảng cách nhỏ nhất giữa PTP và CRS để chặn nhiễu loại B2 Khi phân tích nhiễu B1, B2 cũng cần chú ý đến nhiễu từ TS của PMP sang máy thu PTP (B3) và từ máy phát PTP sang máy thu TS của PMP tuyến xuống. Kết quả phân tích cho băng tần bảo vệ 28 MHz trong điều kiện truyền sóng xấu nhất được cho trên hình C.2.12 và C.2.13. Ở đây, giả thiết đường kính vùng xét là 4 km Hình C.2.13 cho ta thấy có thể bỏ qua nhiễu (nhỏ hơn 0,1 %), nhưng theo hình C.2.14 thì mức này cao hơn (2 %) cho trường hợp cùng chỗ đặt trạm P-P cà CRS. Điều này có nghĩa là không được đặt cùng chỗ do nhiễu B3, thậm trí cả khi có kênh bảo vệ. Bảng C.2.7 Các giá trị NFD (dB) NFD (dB) Ng.nhiễu/bị hại GB=0 MHz GB=28 MHz GB=56 MHz PMP/PTP 27,6 42,8 43 PTP/PMP 36 43,8 60 Bảng C.2.8 Khoảng cách tối thiểu để giảm nhiễu B1,B2 (góc lệch 20 độ) Khoảng cách (km) Ng.nhiễu/bị hại Loại nhiễu GB=0 MHz GB=28 MHz GB=56 MHz PMP/PTP B1 1,1 0,2 0,18 PTP/PMP B2 0,13 0,05 0,01 Hình C.2.12 % vùng cho bất kỳ TS bị nhiễu từ PTP (B3) Hình C.2.13 % vùng ưu thế có TS bị nhiễu từi PTP (B4) Hình C.2.14 Vùng có nguồn nhiễu nhiễu ưu thế (TS) (B3) Hình C.2.14 cho ta vùng nhiễu (vùng đen) quá lớn cho trường hợp đặt cùng chỗ và xác suất nhiễu gần bằng 1 Đối với các khoảng cách như trên hình C.2.12 nguy cơ nhiễu rất cao. Nhiễu loại B3 là rất trầm trọng và cần xét kỹ.Trên thực tế cứ mỗi lần tuyến PTP gần mức ngưỡng thu (điều kiện xấu nhất) , nếu TS của P-MP, đặt trong vùng, phát tín hiệu, nó sẽ tạo ra mức nhiễu lớn cho PTP và gây ra hàng chuỗi lỗi nối tiếp, làm tăng ES ,SES và giảm độ không khả dụng tuyến mà nhà khai thác PTP không thể chấp nhận được Từ các kết quả trên ta thấy: Để khắc phục nhiễu B1, B2 phải tôn trọng nghiêm ngặt khoảng cách tối thiểu và độ lệchh góc giữa tuyến PTP và hướng PTP/CRS (nếu tuyến P-P chiếu thẳng vào CRS). Ngoài ra, cần sử dụng kênh bảo vệ để giảm khoảng cách an toàn giữa PTP và CRS Để tránh nhiễu bất kỳ cho tuyến PTP (B3) từ TS cần bổ sung góc lệch giữa tuyến PTP và hướng PTP/CRS, thậm trí khi chỉ có một băng tần bảo vệ. Trên thực tế, không được phép có vùng nhiễu ưu thế trong Ô của P-MP Nhiễu của tuyến PTP sang TS của PMP tương tự loại B3, vì vậy, cần xem xét kỹ lưỡng, nhưng cũng phải chấp nhận có một vùng nhỏ, trong đó TS bị nhiễu trong điều kiện xấu nhất. Do nhiễu loại B3 nên không thể đặt trạm cùng chỗ. Điều này cũng không thể thực hiện được bằng bài toán thiết kế thông thường PHỤ LỤC D TỔNG KẾT CÁC NGUYÊN TẮC VÀ KHUYẾN NGHỊ CHỐNG NHIỄU STT Các khuyến nghị PMP-PMP 2-11 GHz PMP-PMP 23,5-43,5 GHz PMP-PTP 23,5-43,5 GHz A NGUYÊN TẮC TRIỂN KHAI MẠNG 1 Nhiễu ngưỡng,I/N, dB - 6 -6 -6 2 Duy trì mật độ phổ phát xạ Luôn dưới mức ngưỡng Luôn dưới mức ngưỡng Luôn dưới mức ngưỡng 3 Sự hợp tác giữa nhà khai thác - Cần thiết - Bắt buộc - Cần thiết - Bắt buộc - Cần thiết - Bắt buộc 4 Khoảng cách an toàn, km BS-BS: 80 SS-BS: 12 60 80 5 Thông lượng phổ công suất, (dBW/m2)/MHz -126/-125 -114/-110 -114/-110 6 Trường hợp vượt ngưỡng cho CoCh - Thỏa thuận - Điều chỉnh - Thỏa thuận - Điều chỉnh - Thỏa thuận - Điều chỉnh 7 Hệ số phòng vệ Cần tính cho CoCh và AdjCh Cần tính cho CoCh và AdjCh Cần tính cho CoCh và AdjCh 8 Anten thu-phát - Điều chỉnh tránh tia chính - Điều chỉnh tránh tia chính - Điều chỉnh tránh tia chính 9 EIRP cực đại dBW/MHz BS/SS: 14/ 30 PTP: 30 BS/SS: 14/ 30 PTP: 30 BS/SS: 14/ 30 PTP: 30 10 Tính thông lượng mật độ phổ công suất Theo ITU-R P.452 Theo ITU-R P.452 Theo ITU-R P.452 B NGUYÊN TẮC PHÂN CÁCH KHÔNG GIAN VÀ TẦN SỐ 11 CoCh, km (BS-BS) 80 60 80 12 AdjCh, số k.phòng vệ 1 1 1 C CHỈ TIÊU THIẾT BỊ 13 Đường kính Cell, km 7 3,2 3,2 14 Độ khả dụng 99,99 % th. Gian; 90 % vùng phủ 99,9 % th. Gian; 90 % vùng phủ 99,9 % th. Gian; 90 % vùng phủ 15 NFD CEPT/ERC thông báo 099 CEPT/ERC thông báo 099 CEPT/ERC thông báo 099 16 Nhiễu nền máy thu, UL/DL, dB 4/5 4/6 6/6 17 Mặt nạ bức xạ EN 301 021 EN 301 390 EN 301 213 18 Công suất danh định, W BS: 3 SS: 1 BS: 3 SS: 1 BS: 1 SS/PTP: 1 19 Đáp ứng bộ lọc phát RN 25 % RN 25 % RN 25 % 20 Đặc tính Anten (RPE) BS (900) rẻ quạt, dBi EN 301 833 BS/SS: 14,5/18 EN 301 215 14,5/18 EN 300 833 14,5/40