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

luận văn thạc sỹ

Hà Nội - 2007


MC LC
Danh mục hình vẽ ............................................................................. 6
Danh mục bảng .................................................................................... 7
Bảng tra cứu viết tắt .................................................................. 8
Lời nói đầu ............................................ Error! Bookmark not defined.
Ch-ơng I: tổng quan về công nghệ wimax ......... Error!

Bookmark not defined.
1.1 TNG QUAN V CễNG NGH WIMAX .. Error! Bookmark not defined.
1.1.1 Khỏi nim cụng ngh Wimax ........................ Error! Bookmark not defined.
1.1.2 Mt s ng dng in hỡnh ca Wimax [8] . Error! Bookmark not defined.
1.1.3 Cu trỳc tiờu biu ca mt h thng WimaxError! Bookmark not defined.
1.1.4 u im ca Wimax [6] ................................. Error! Bookmark not defined.
1.2. CHUN IEEE 802.16 ................................. Error! Bookmark not defined.
1.2.1. Chun khụng dõy ton cu [1], [2] .............. Error! Bookmark not defined.
1.2.2. Mụ hỡnh tham chiu ca chun 802.16 ........ Error! Bookmark not defined.
1.2.3. Cỏc kin trỳc ca chun 802.16 [2] ............. Error! Bookmark not defined.

1.2.4. Nhng bng tn c bn c s dng trong chun 802.16Error! Bookmark
not defined.
1.3. KT LUN................................................ Error! Bookmark not defined.
Ch-ơng II: Nghiên cứu hệ thống FBWA - WiMAX dải
tần 2-11GHz và nhiễu của hệ thống.Error! Bookmark not

defined.
2.1. tổng quan về hệ thống WiMAX dải tần 2GHz -11GHz..... Error!

Bookmark not defined.
2.1.1. Cụng ngh khụng dõy bng rng ................. Error! Bookmark not defined.
2.1.1.1. Nhu cu s dng cụng ngh bng rng .... Error! Bookmark not defined.
2.1.1.2 Cỏc cụng ngh khụng dõy .......................... 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. Kho¸ thuª bao SS ®Ó ngõng ph¸t khi kh«ng cã tÝn hiÖu thuError! Bookmark
not defined.
3.5.10. Sö dông kü thuËt anten thÝch nghi AA ...... Error! Bookmark not defined.
3.6. KÕT LUËN ............................................... Error! Bookmark not defined.
KÕT LUËN CHUNG ...................................... Error! Bookmark not defined.

TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................... 112

DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1- Chuẩn không dây toàn cầu...........................................................16

Hình 1.2- Mô hình tham chiếu của 802.16...................................................18
Hình 1.3- Các kiến trúc trong 802.16 ...........................................................19
Hình 2.1- Sơ đồ mô hình hệ thống truy cập không dây băng rộng cố định29
Hình 2.2- Trường hợp 2 nhà khai thác cùng tần số ở 2 vùng lân cận nhau32
Hình 2.3- Trường hợp 2 nhà khai thác cùng vùng kênh lân 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

AA

adaptive antenna

anten thích nghi

AdjCh

adjacent channel

Kênh lân cận

ATPC

automatic transmit power control

Tự động điều khiển công
suất phát

AZ

azimuth

Góc (phương vị)

BER

bit error ratio

Độ sai bit

BO

occupied bandwidth

Băng thông kênh chiếm
dụng

BS

base station

Trạm gốc

BW

bandwidth

Băng thông

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

CoCh

co-channel

Đồng kênh

Co-Pol

co-polar

Đồng cực

CS

channel separation

Tách biệt kênh


dBc

decibels relative to the carrier level

Mức dB liên quan đến sóng
mang

dBi

see 3.1.9

dBi

DS-3

44.736 Mbit/s line rate

DSL

Digital subcriber line

Đường dây thuê bao số

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
Công nghệ tương đương

với Wimax ở Châu Âu

HiperMan

IEEE

Institute of Electrical and Electronics
Engineers

Học viện của các kỹ sư
điện và điện tử

LAN

Local area network

Mạng cục bộ

Line of sight

Tầm nhìn thẳng

LMDS
LOS


MAN

Metropolitan area network

Mạng đô thị băng rộng

NFD

Net filter discrimination

Hệ số lọc mạng

NLOS

Non/near LOS

Không/gần tầm nhìn thẳng

pfd

Power flux density

Mật độ thông lượng công
suất

PTP

Point to point

Điểm - điểm

PMP

Point to multipoint

Điểm - đa điểm

psfd

Power spectral flux density

Mật độ thông lượng phổ
công suất

SS

Subcriber station

Trạm thuê bao

TDD

Time division duplex

Song công phân chia theo
thời gian

WAN

Wide area network

Mạng diện rộng

Wifi

Wireless Fidelity

Chuẩn kết nối không dây

WiMax

Worldwide Interoperability for
Microwave

Khả năng tương tác toàn
cầu với truy nhập vi ba

WLAN

Wireless LAN

Mạng LAN không dây

WMAN

Wireless MAN

Mạng MAN không dây


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] Thomas Maufer, Field Guide to Wireless LANs for Administrators and
Power Users, Prentice Hall
[6] Wimax Forum, White paper - />[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