Giải pháp khắc phục nhiễu Uplink do PIN trong hệ thống phủ sóng trong tòa nhà DAS

Hình: Đặc tính PIM

    Yếu tố lớn nhất gây ra sự suy giảm chất lượng trong hệ thống Inbuding là do hiện tượng điều chế thụ động gây ra gọi là PIM( Passive intermodulation). Điều chế thụ động (PIM) là một dạng méo xuyên điều chế xảy ra trong các thành phần thụ động như ăng ten, Feeder, Connector hoặc Duplexers có hai hoặc nhiều tín hiệu đầu vào công suất cao. PIM trong đường truyền làm giảm chất lượng của hệ thống truyền thông không dây.

PIM trong hệ thống Passive là đặc tính tự nhiên của sóng điện từ. Việc cường độ của PIM lớn hay nhỏ phụ thuộc vào chất lượng thiết bị Passive như Anten, Feeder, Connector, Duplexers. Và chất lượng triển khai, khai thác trong quá trình sử dụng không tốt cũng làm cho việc ảnh hưởng của PIM tới chất lượng hệ thống trở lên nghiêm trọng.

Hình: Phổ tần số vô tuyến được cấp phát cho các nhà mạng di động

PIM phụ thuộc vào số lượng băng tần dùng chung hệ thống DAS. Hình trên là băng tần được cấp phát cho các nhà mạng, nếu hệ thống DAS của tòa nhà chỉ phát cho 1 nhà mạng, 1 công nghệ thì ta không quan tâm tới PIM, nhưng chỉ cần thêm 1 công nghệ, hay thêm 1 nhà mạng vào dùng chung hệ thống DAS thì PIM sẽ được tạo ra. Để các thuê bao của Mobi, Vina, Viettel có thể sử dụng được cả 2G, 3G, và 4G thì toàn bộ băng tần này( cả đường UL và DL) được đẩy vào một hệ thống DAS dùng chung cho cả tòa nhà. Khi này Maximum PIM sẽ được tạo ra.

PIM phụ thuộc vào tải của hệ thống. Tải càng cao thì PIM càng lớn, vì tải cao hơn đồng nghĩa với công suất phát cao hơn. Với mỗi 1dB công suất phát cao hơn, thì công suất nhiễu PIM tăng thêm 3dB, tức là công suất nhiễu tăng gấp 1.6 lần công suất hữu ích. Điều này giải thích cho việc cảnh báo chất lượng mạng chỉ xuất hiện khi có tải cao, nhiều người dùng hơn, hay đấu thêm nhà mạng dùng chung vào hệ thống DAS.

II- Trường hợp cụ thể.

a) Trường hợp về tần số nhiễu do PIM tạo ra.

Vina dùng tủ 2G: Tần số ARFCN là 2 ứng với DL 935.2Mhz, UL 890.4Mhz.

Viettel dùng 2G: Tần số ARFCN là 64 ứng với DL 947.8Mhz, UL 902.8Mhz.

                            Tần số ARFCN là 83 ứng với DL 951.4Mhz, UL 906.6Mhz.

Theo đặc tính PIM, thì hài bậc 5 có được từ việc chộn 2 tần số phát của Vina và Viettel là

IM5 = 3* 935.2-2*951.4= 902.8Mhz. Như vậy PIM sinh ra một tần số Mới trùng khít với tần số UL. Chúng là nguồn nhiễu cho tín hiệu UL từ máy thuê bao tới trạm gốc. 

Hình:PIM được tạo ra bởi trộn 2 tần số phát của Vina và Viettel

b) Trường hợp về cường độ hữu ích nhỏ hơn cường độ nhiễu PIM

Hình: Vị thí anten mà thuê bao sử dụng, cường độ tín hiệu và nhiễu do PIM gây ra.

    Trên hình trên ta thấy, tín hiệu phát của thuê bao tại điểm (M) là tốt, nhưng nó bị suy giảm mạnh vì phải đi qua khoảng cách truyền lớn, bị chia sẻ bởi một loạt các connector, Duplexers. Khi tới phòng máy, là nơi xử lý tín hiệu thì nó yếu đi rất nhiều, trong khi nhiễu PIM IM5 giữ nguyên cường độ, dẫn tới cường độ tín hiệu hữu ích Uplink < Nhiễu. -> Cuộc gọi bị gián đoạn.

II- Giải pháp:

    Có nhiều giải pháp, hiệu quả để đảm bảo chất lượng dịch di động trong các tòa nhà. Dưới đây là những giải phắp căn bản, đã được chứng minh về tính hiệu quả, và tính ứng dụng thực tiến cao.

a) Trong tòa nhà phải được tách thành nhiều trục cáp, hoặc nhiều nhánh MU-RU để phân tách các sector được sử dụng bởi các trục cáp, hoặc nhánh MU-RU(bộ điện quang- quang điện) độc lập nhau. Giải pháp này giúp giới hạn PIM trong các nhánh độc lập nhau, cường độ PIM hạn chế, và cường độ tín hiệu Uplink hữu ích cao hơn.

b) Khi tải cao, nhiều thiết bị 234G, nhiều nhà mạng thì tòa nhà cần được phục vụ bởi các Cell khác nhau- tách cell. Giải pháp này cũng giúp giảm PIM, tăng tín hiệu hữu ích.

Hình: giải pháp tách cell

Minh họa giải pháp tách cell, với giải pháp này ta phải thêm 1 trục mới, kéo cáp về phòng máy để đấu vào thiết bị vô tuyến. Các tầng 1 tới 4 hệ thống Anten được đấu vào trục mới, trục cũ được ngắt ra khỏi tầng 1 tới 4 chỉ phục vụ cho các tầng còn lại.

c) Đặt anten tại những vị trí có thể phục vụ trực tiếp khách hàng, hạn chế thấp nhất vật cản giữa anten với thuê bao. 

Hình: Vị trí thuê bao dễ bắt sóng trạm Macro

- Nhìn hình minh họa trên thẩy rõ rằng, với những vị trí thoáng của tòa nhà gần cửa sổ, cửa kinh. Thì cường độ sóng mà thuê bao thu được từ trạm thu phát sóng bên ngoài là lớn. Nếu vị trí thuê bao đứng không có anten Inbuiding thì thuê bao sẽ được phục vụ bởi trạm bên ngoài. Điều này là không đúng với yêu cầu đặt ra với thiết kế cho hệ thống DAS: Thuê bảo trong tòa nhà sẽ được phục vụ bởi hệ thống DAS. Khi này chất lượng cuộc gọi sẽ bị suy giảm. Hoặc trong trường hợp sử dụng các thuật toán để ưu tiên thuê bao lựa chọn trạm Inbuiding thì công suất phát của trạm và của máy di động cũng cao hơn, PIM cũng cao hơn, dẫn tới chất lượng cuộc gọi suy giảm, thậm chí gây suy giảm cho những cuộc gọi khác đang sử dụng dịch vụ tại tòa nhà.

d) Tuân thủ nghiêm ngặt các tiêu chuẩn lắp đặt DAS, lưu ý đặc biệt với các vấn đề sau:

Hình: những vị trí đảm bảo thực hiện nghiêm theo tiêu chuẩn. 

- Hệ thống dây cáp(Dây feeder, quang): Đảm bảo thẳng, không uống cong quá quy định, được cố định gọn trong thang cáp.

-        Các đầu Connector phải được làm đúng kỹ thuật, không cong, vênh, dập.

Kêt luận:

Hạ tầng DAS trong tòa nhà ngày càng chiếm một tỉ trọng lớn trong mạng lưới viễn thống, DAS là hệ thống Passive với số lượng phần tử lớn về số lượng và khối lượng nếu so sánh với trạm Macro,  là hệ thống dùng chung cho các nhà mạng lên nguyên nhân PIM cao hơn nhiều so với trạm Marco của từng nhà mạng.

          Khi các tòa nhà đã đi vào sử dụng, có người ở thì việc cải tạo sửa chữa hệ thống DAS gặp khó khăn. Vì vậy việc thiết kế, triển khai hệ thống DAS trước khi đấu nối tủ BTS cần tuân thủ đúng các yêu cầu đặt ra là điều kiện tiên quyết đảm bảo chất lượng khi đưa hệ thống vào khai thác.