Nghiên cứu các biện pháp phối hợp hoạt động và các kỹ thuật giảm nhẹ ảnh hưởng giữa các hệ thống Wimax dải tần 2-11 GHZ

đại học quốc gia hà nội tr-ờng đại học công nghệ ĐINH TUấN TRUNG Nghiên cứu CáC BIệN PHáP PHốI HợP HOạT ĐộNG Và CáC Kỹ THUậT GIảM NHẹ ảNH HƯởNG GIữA CáC Hệ THốNG WIMAX DảI TầN 2-11ghZ

đại học quốc gia hà nội

tr-ờng đại học công nghệ

ĐINH TUấN TRUNG

Nghiên cứu CáC BIệN PHáP PHốI HợP HOạT ĐộNG Và CáC Kỹ THUậT GIảM NHẹ ảNH HƯởNG GIữA CáC Hệ

THốNG WIMAX DảI TầN 2-11ghZ

luận văn thạc sỹ

Hà Nội - 2007

MỤC LỤC

Danh môc h×nh vÏ 6 Danh môc b¶ng 7 B¶ng tra cøu viÕt t¾t 8 Lêi nãi ®Çu Error! Bookmark not defined Ch-¬ng I: tæng quan vÒ c«ng nghÖ wimax Error!

Bookmark not defined

1.1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ WIMAX Error! Bookmark not defined.

1.1.1 Khái niệm công nghệ Wimax Error! Bookmark not defined 1.1.2 Một số ứng dụng điển hình của Wimax [8] Error! Bookmark not defined 1.1.3 Cấu trúc tiêu biểu của một hệ thống WimaxError! Bookmark not defined 1.1.4 Ưu điểm của Wimax [6] Error! Bookmark not defined.

1.2 CHUẨN IEEE 802.16 Error! Bookmark not defined.

1.2.1 Chuẩn không dây toàn cầu [1], [2] Error! Bookmark not defined 1.2.2 Mô hình tham chiếu của chuẩn 802.16 Error! Bookmark not defined 1.2.3 Các kiến trúc của chuẩn 802.16 [2] Error! Bookmark not defined 1.2.4 Những băng tần cơ bản được sử dụng trong chuẩn 802.16Error! Bookmark

not defined

1.3 KẾT LUẬN Error! Bookmark not defined Ch-¬ng II: Nghiªn cøu hÖ thèng FBWA - WiMAX d¶i tÇn 2-11GHz vµ nhiÔu cña hÖ thèng.Error! Bookmark not

defined

2.1 tæng quan vÒ hÖ thèng WiMAX d¶i tÇn 2GHz -11GHz Error!

Bookmark not defined

2.1.1 Công nghệ không dây băng rộng Error! Bookmark not defined

2.1.1.1 Nhu cầu sử dụng công nghệ băng rộng Error! Bookmark not defined 2.1.1.2 Các công nghệ không dây Error! Bookmark not defined

2.1.2 Hệ thống FBWA - WiMAX dải tần 2-11GHz [2] [6] Error! Bookmark not

defined

2.1.2.1 Tổng quan hệ thống FBWA - WiMAX dải tần 2-11GHzError! Bookmark not

defined

2.1.2.2 Kiến trúc hệ thống Error! Bookmark not defined

2.2 Tổng quan về can nhiễu giữa các hệ thống truy cập không dây băng rộng Wimax dải tần 2-11GHz.Error! Bookmark not defined

2.2.1 Các loại nhiễu trong hệ thống truyền tin vô tuyến [5],[8],[9]Error! Bookmark

not defined

2.2.1.1 Nhiễu đồng kênh Error! Bookmark not defined 2.2.1.2 Nhiễu kênh lân cận Error! Bookmark not defined 2.2.1.3 Nhiễu ký tự ISI Error! Bookmark not defined 2.2.1.4.Hiệu ứng gần - xa Error! Bookmark not defined

2.2.2 Nhiễu giữa các hệ thống FBWA dải tần 2-11GHz [2], [9]Error! Bookmark not

defined

2.2.2.1 Các loại nhiễu chính trong FBWA dải tần 2-11GHzError! Bookmark not

defined

2.2.2.3 Các đ-ờng truyền nhiễu Error! Bookmark not defined 2.2.2.3.1 BS chịu nhiễu Error! Bookmark not defined 2.2.2.3.2 SS chịu nhiễu Error! Bookmark not defined 2.2.2.3.3 Node mesh toàn h-ớng chịu nhiễu Error! Bookmark not defined

2.3 kết luận Error! Bookmark not defined Ch-ơng III: Phối hợp hoạt động giữa các hệ thống fbwa- wimax dảI tần 2-11ghz và các kỹ thuật giảm nhiễu Error! Bookmark not defined 3.1 Các khuyến nghị cần thiết khi triển khai hệ thống không dây băng rộng cố định FBWA- WIMAXError! Bookmark not defined

3.1.1 Khuyến nghị 1 [2], [6] Error! Bookmark not defined 3.1.2 Khuyến nghị 2 [2], [6] Error! Bookmark not defined.

3.1.3 Khuyến nghị 3 [2], [6] Error! Bookmark not defined 3.1.4 Khuyến nghị 4 [2], [6] Error! Bookmark not defined 3.1.5 Khuyến nghị 5 [2], [6] Error! Bookmark not defined 3.1.6 Khuyến nghị 6 [2], [6] Error! Bookmark not defined 3.1.7 Khuyến nghị 7 [2], [6] Error! Bookmark not defined.

3.2 Các chỉ tiêu của hệ thống Wimax [1], [5], [6]Error! Bookmark not

defined

3.2.1 Chỉ tiêu đối với các hệ thống 3.5GHz với kiến trúc PMP [1], [6] Error!

Bookmark not defined

3.2.2 Chỉ tiêu đối với các hệ thống 3.5GHz với kiến trúc mesh [1], [6] Error!

Bookmark not defined

3.2.3 Chỉ tiêu đối với các hệ thống 10.5GHz với kiến trúc PMP [1], [6] Error!

Bookmark not defined

3.3 Các mức ng-ỡng cho việc phối hợp hoạt động [6] Error!

Bookmark not defined

3.3.1 Khoảng cách giữa các trạm Error! Bookmark not defined 3.3.2 Mức ng-ỡng phối hợp hoạt động đối với tr-ờng hợp đồng kênh/vùng lân cận Error! Bookmark not defined.

3.3.2.1 Mật độ thông l-ợng phổ công suất psfd Error! Bookmark not defined 3.3.2.2 Đối với hệ thống PMP Error! Bookmark not defined 3.3.2.3 Ng-ỡng phối hợp hoạt động MP-MP (mesh)Error! Bookmark not defined

3.3.3 Mức ng-ỡng phối hợp hoạt động đối với tr-ờng hợp kênh lân cận/cùng vùng Error! Bookmark not defined.

3.3.3.1 Hệ số lọc mạng Error! Bookmark not defined 3.3.3.2 Giới hạn khoảng cách giữa các trạm Error! Bookmark not defined

3.4 Phối hợp hoạt động giữa các hệ thống PMP và các hệ thống mesh [1], [9] Error! Bookmark not defined.

3.4.1 Phối hợp hoạt động giữa các hệ thống PMP Error! Bookmark not defined.

3.4.1.1 Các cơ chế nhiễu Error! Bookmark not defined

3.4.1.2 Phân tích tr-ờng hợp xấu nhất Error! Bookmark not defined 3.4.1.3 Mô phỏng Monte Carlo Error! Bookmark not defined 3.4.1.4 Các mô phỏng và tính toán Error! Bookmark not defined

3.4.2 Phối hợp hoạt động giữa các hệ thống mesh Error! Bookmark not defined.

3.4.2.1 Nhiễu giữa các cell đồng kênh trong một mạng lớn Error! Bookmark not

defined

3.4.2.2 Nhiễu mạng liên kết đồng kênh giữa các vùng lân cậnError! Bookmark not

defined

3.4.2.3 Nhiễu cell liên kết kênh kề trong mạng lớn.Error! Bookmark not defined 3.4.2.4 Nhiễu mạng liên kết kênh kề giữa các vùng lân cận Error! Bookmark not

defined

3.4.2.5 Nhiễu mạng liên kết kênh kề trong cùng vùngError! Bookmark not defined

3.5 Các kỹ thuật giảm nhiễu [5], [6], [8]Error! Bookmark not defined

3.5.1 Kế hoạch băng tần Error! Bookmark not defined 3.5.2 Phân ranh giới phục vụ Error! Bookmark not defined 3.5.3 Tách biệt khoảng cách, công suất Error! Bookmark not defined 3.5.4 Các BS đặt cùng vị trí Error! Bookmark not defined 3.5.5 Các kỹ thuật anten Error! Bookmark not defined.

3.5.5.1 Độ phân cách giữa các anten Error! Bookmark not defined 3.5.5.2 Định h-ớng anten Error! Bookmark not defined 3.5.5.3 Nghiêng anten Error! Bookmark not defined 3.5.5.4 Tăng tính định h-ớng Error! Bookmark not defined 3.5.5.5 Giảm độ cao anten Error! Bookmark not defined 3.5.5.6 Cấu hình t-ơng lai Error! Bookmark not defined 3.5.5.7 Phân cực hoá Error! Bookmark not defined

3.5.6 Che chắn Error! Bookmark not defined 3.5.7 Xử lý tín hiệu Error! Bookmark not defined 3.5.8 Giảm ng-ỡng độ nhậy thu Error! Bookmark not defined.

3.5.9 Khoá thuê bao SS để ngừng phát khi không có tín hiệu thuError! Bookmark

not defined

3.5.10 Sử dụng kỹ thuật anten thích nghi AA Error! Bookmark not defined 3.6 KếT LUậN Error! Bookmark not defined KếT LUậN CHUNG Error! Bookmark not defined TÀI LIỆU THAM KHẢO 112

DANH MỤC HèNH VẼ

Hỡnh 1.1- Chuẩn khụng dõy toàn cầu 16 Hỡnh 1.2- Mụ hỡnh tham chiếu của 802.16 18 Hỡnh 1.3- Cỏc kiến trỳc trong 802.16 19 Hỡnh 2.1- Sơ đồ mụ hỡnh hệ thống truy cập khụng dõy băng rộng cố định29 Hỡnh 2.2- Trường hợp 2 nhà khai thỏc cựng tần số ở 2 vựng lõn cận nhau32 Hỡnh 2.3- Trường hợp 2 nhà khai thỏc cựng vựng kờnh lõn cận 33

Hình 2.4- Các mẫu mắt 34

Hình 2.5- Không gian nhiễu ký tự 34

Hình 2.6- Các dạng nhiễu 35

Hình 2.7- Các nguồn nhiễu ảnh hưởng tới BS trong hệ thống FBWA 38

Hình 2.8-Mô hình đơn giản hoá đối với nhiễu tới BS trong hệ thống FBWA40 Hình 2.9- Các nguồn nhiễu ảnh hưởng tới BS trong hệ thống FBWA 41

Hình 2.10- Các nguồn nhiễu ảnh hưởng tới hệ thống mesh toàn hướng 42

Hình 3.1- Minh hoạ psfd tính toán dựa trên chiều cao tại danh giới vùng phục vụ 56

Hình 3.2 - Tầm nhìn sóng 59

Hình 3.3 - Phổ nhiễu gây ra giữa các kênh lân cận 61

Hình 3.4 - Mô hình chung đối với phân tích trường hợp xấu nhất 62

Hình 3.5 - Mô hình mạng mesh sử dụng định tuyến tối thiểu hoá năng lượng mỗi bit 68

Hình 3.6 - Mô hình mesh sử dụng các định tuyến khác nhau 69

Hình 3.7-Hàm phân bố tích luỹ CDF nhiễu đối với node đồng kênh gần nhất69 Hình 3.8: Hàm phân bố tích luỹ CDF nhiễu đối với node kênh kề gần nhất71 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 3.1 - Chỉ tiêu đối với các hệ thống 3.5GHz với kiến trúc PMP 51

Bảng 3.2 - Chỉ tiêu đối với các hệ thống 3.5GHz với kiến trúc mesh 53

Bảng 3.3 - Chỉ tiêu đối với các hệ thống 10.5GHz với kiến trúc PMP 54

Bảng 3.4 - Các nguyên tắc phân cách theo tần số và không gian 56

Bảng 3.5 - Giới hạn psfd lớn nhất 57

Bảng 3.6 - Dải thay đổi tầm nhìn sóng theo độ cao anten 59 Bảng 3.7 - Tổng hợp các kết quả mô phỏng 67

BẢNG TRA CỨU CHỮ VIẾT TẮT

ATPC automatic transmit power control Tự động điều khiển công

suất phát

dụng

BWA broadband wireless access Truy cập không dây băng

rộng

CDF cumulative distribution function Hàm phân bố tích luỹ

CDMA code division multiple access CDMA

C/I carrier-to-interference ratio Tỷ số sóng mang trên nhiễu

C/N carrier-to-noise ratio Tỷ số sóng mang trên nhiễu

C/(N + I) carrier-to-(noise and interference) ratio Tỷ số sóng mang trên

nhiễu/tạp âm

dBc decibels relative to the carrier level Mức dB liên quan đến sóng

mang

DS-3 44.736 Mbit/s line rate

D/U desired-carrier–to–undesired-carrier ratio

Tỷ số sóng mang mong muốn trên sóng mang không mong muốn

EL elevation

EIRP equivalent isotropically radiated power Công suất bức xạ đẳng

hướng

ETSI European Telecommunications Standard

Institute

Viện tiêu chuẩn viễn thông Châu Âu

FBWA Fixed broadband wireless access Truy cập không dây băng

rộng cố định

FDD Frequency division duplex Song công phân chia theo

tần số

với Wimax ở Châu Âu

IEEE Institute of Electrical and Electronics

Engineers

Học viện của các kỹ sư điện và điện tử

LMDS

MAN Metropolitanarea network Mạng đô thị băng rộng

suất

psfd Power spectral flux density Mật độ thông lượng phổ

công suất

thời gian

WiMax Worldwide Interoperability for

Microwave

Khả năng tương tác toàn cầu với truy nhập vi ba

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] IEEE Standard for Local and Metropolitan Area Network 802.16-2004 [2] IEEE Standard for Local and Metropolitan Area Network 802.11b,a

[3] Harry R Anderson , Fixed Broadband Wireless, John Wiley

[4] James F Kurose & Keith W Ross, Computer Networking: A topdown

Approach Featuring Internet, Addison Wesley

[5] T homas Maufer , Field Guide to Wireless LANs for Administrators and

Power Users, Prentice Hall

[6] Wimax Forum, White paper - http://www.wimaxforum.org/home

[7] Intel: IEEE 802.16* and WiMAX

[8] David Johnston and Hassan Yaghoobi, Peering Into the WiMAX Spec [9] David Johnston & Jesse Walker, Overview of IEEE 802.16 Security; www.computer.org/security

[10] Carl Eklund, Roger B Marks, Kenneth L Stanwood and Stanley Wang, IEEE Standard 802.16: A Technical Overview of the WirelessMAN™ Air Interface for Broadband Wireless Access

[11] ETSI TR 101 853 V1.1.1 (2000-10)

[12] Interference analysis and reduction for wireless network - Peter

Stavroulakis

[13] Tính toán mạng thông tin di động số cellural

[14] www.wirelessman.org

[15] www.itpaper.com

[16] www.en.wikipedia.org