Bài báo cáo tiểu luận môn Thu phát vô tuyến đề tài "Giải pháp anten phi đơ cho trạm gốc phân bố đa chuẩn, đa băng"

lOMoARcPSD| 10435767
HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG KHOA VIỄN THÔNG
BÁO CÁO TIỂU LUẬN
MÔN THU PHÁT VÔ TUYẾN ĐỀ TÀI
GIẢI PHÁP ANTEN PHI ĐƠ CHO TRẠM GỐC
PHÂN BỐ ĐA CHUẨN, ĐA BĂNG
LỜI NÓI ĐẦU lOMoARcPSD| 10435767
Hệ thống anten là một phần quan trọng của các trạm gốc trong mọi hệ thống thông
tin di động. Nhiệm vụ của anten là phải đảm bảo vùng phủ sóng theo thiết kế. Để vậy
anten phải có biểu đồ phát xạ và độ nghiêng xuống mặt đất thích hợp. Các hệ thống
anten trong thông tin di động thường xử dụng các anten pannel được lắp đặt trên các
tháp anten cao ngoài trời. Để đấu nối các anten này đến BTS đặt trong nhà phải sử
dụng cáp phi đơ và cáp nhảy. Các cáp này thường gây suy hao khá lớn dẫn đến giảm
cấp tín hiệu. Vì thế cần thiết kế các hệ thống anten sao cho suy hao tín hiệu trên đường
truyền dẫn từ BTS đến anten là thấp nhất. Ngoài ra các mạng thông tin di động hiện
này bao gồm nhiều hệ thông thống tin di động theo các chuẩn khác nhau và làm việc tại
nhiều băng tần khác nhau. Nên khi thiết kế hệ thống anten ngoài vệc đảm bảo suy hao
thấp nhất còn cần đảm sự đồng hoạt động của các hệ thống này mà không gây nhiễu
cho nhau. Ngoài ra khi thiết kế hệ thống anten bảo mỹ quan, nghĩa là cần sử dung chung
anten và cáp phi đơ cho nhiều hệ thống thông tin di động với các băng tần khác nhau.
Hôm này, nhóm 18 chúng em sẽ nói về các giải pháp anten phi đơ cho trạm gốc
phân bố đa chuẩn, đa băng để khắc phục những lỗi mà bên thiết kế hay gặp phải.
Trong bài còn nhiều vấn đề thiếu sót. Chúng em kính mong thầy đưa ra những ý kiến để
nhóm chúng em bổ sung và tích lũy thêm kiến thức.
Chúng em xin chân thành cám ơn thầy đã tạo cơ hội cho nhóm được làm đề tài thảo luận này!
Nhóm tiểu luận số 17. MỤC LỤC
I. Hệ thống anten và phi đơ 1.
Các kiến thức cơ sở về hệ thống anten và phi đơ
1.1. Cấu trúc tổng quát hệ thống anten phi đơ
1.2. Phản xạ sóng điện từ trong hệ thống phi đơ và các thông số đánh giá
ảnh hưởng của phản xạ.
II. Các giải pháp cho hệ thống anten tại các site hai băng tần 1. GSM1800 với UMTS
1.1. Cách ly không gian với sử dụng các anten đơn băng
1.2. Anten băng rộng với bộ lọc song công
1.2.1. Anten lưỡng băng GSM1800/UMTS với các bộ lọc bổ sung
1.2.2. Anten lưỡng băng GSM1800/UMTS với hai bộ lọc song công
1.3. Tổng kết các giải pháp GSM1800/UMTS 2. GSM900 với UMTS
2.1. Cách ly không gian với các anten đơn băng
2.2. Các anten lưỡng băng GSM900/UMTS 3. Dùng chung phiđơ lOMoARcPSD| 10435767
III. Các giải pháp cho hệ thống anten tại các size ba băng tầng 1.
Với các anten lưỡng băng. 2. Với các anten ba băng 3. Dùng chung phi đơ 4.
Các tổn hao bổ sung khi dùng chung phi đơ. 5. Các phi đơ anten 6.
Các cấu hình TMA khi đặt cùng site
6.1. Một cáp phiđơ với UMTS TMA
6.2. Hai cáp phiđơ với TMA cho GSM và UMTS IV. Tổng kết
Thuật ngữ viết tắt
Tài liệu tham khảo
I. HỆ THỐNG ANTEN VÀ PHI ĐƠ
1. Các kiến thức cơ sở về hệ thống anten và phi đơ
Hệ thống anten và phi đơ là một bộ phận quan trọng của mỗi trạm gốc trong
hệ thống thông tin di động. Phi đơ có nhiệm vụ truyền dẫn sóng điện từ phần vô
tuyến của trạm gốc đến anten và ngược lại. Anten có nhiệm vụ biến đổi sóng điện
từ liên kết với phi đơ thành sóng không gian và tập trung truyền năng lượng của
sóng này đến đối tượng thông tin và ngược lại. 1.1. Cấu trúc tổng quát hệ thống anten phi đơ lOMoARcPSD| 10435767
Hình 1: Cấu trúc tổng quát một hệ thống anten phi đơ
Tín hiệu vô tuyến từ đầu ra của bộ lọc trở kháng sóng 50Ω được truyền dẫn
đến anten bằng một đường truyền dẫn bao gồm: hai cáp nhảy và cáp phiđơ.
Cáp nhảy mềm dế uốn và có kích thước phù hợp để dễ ràng đấu nối với các
connectơ của bộ lọc và anten còn cáp phi đơ thường có kích thước to hơn với suy
hao đường truyền nhỏ để đảm bảo truyền dẫn sóng điện từ tốt nhất.
1.2. Phản xạ sóng điện từ trong hệ thống phi đơ và các thông số đánh giá
ảnh hưởng của phản xạ
Để đảm bảo truyền dẫn sóng điện từ tốt nhất từ phần vô tuyến của trạm gốc
đến anten cần đảm bảo phối kháng giữa các phần tử truyền dẫn với các đầu vô
tuyến và anten, nghĩa là trở kháng sóng đường truyền và tải luôn luôn phải bằng
50 W. Sự khác nhau giữa trở kháng tải và đường truyền dẫn sẽ dẫn đến mất phối
kháng dẫn đến hiện tượng phản xạ sóng trong đó một phần sóng sẽ phản xạ ngược
từ tải về nguồn cấp sóng. Trong trường hợp xảy ra phản xạ, sóng phản xạ sẽ giao
thoa với sóng đi thẳng và tại nơi nó đồng pha với sóng đi thẳng biên độ điện áp
tăng ta được điểm bụng sóng còn tại nơi nó ngược pha với sóng đi thẳng biên độ
điện áp sẽ giảm ta được nút sóng. lOMoARcPSD| 10435767
Hình 2: Phản xạ và sóng đứng trong cáp phi đơ
Phản xạ trong hệ thống truyền dẫn phi đơ sẽ dẫn đến ảnh hưởng sau: - Tổn hao công suất.
- Thay đổi chế độ làm việc của các linh kiện điện tử trong phần vô tuyến
của BTS, thậm chí nếu điện áp điểm bụng quá cao có thể dẫn đến đánh
xuyên các linh kiện điện tử này.
Để đánh giá ảnh hưởng của phản xạ định nghĩa bởi các thông số sau: - Hệ số phản xạ.
- Tỷ số sóng đứng điện áp. - Tổn hao phản hồi.
- Tổn hao mất đối kháng.
II. Các giải pháp cho hệ thống anten tại các site hai băng tần
1. GSM1800 với UMTS
1.1. Cách ly không gian với sử dụng các anten đơn băng
Cáp phiđơ cho anten đơn băng GSM 1800 nối đến GSM BTS. Tương tự một
cáp phiđơ bổ sung cho anten đơn băng UMTS nối đến nút B của UMTS. Cần nhấn
mạnh rằng cấu hình này phải đựơc nhân đôi cho nhánh anten thứ hai (bắt buộc
phải có phân tập thu cho UMTS). lOMoARcPSD| 10435767
Hình 3: Sơ đồ cách ly không gian
Các anten được phân cách với nhau hoặc theo chiều cao dv hoặc theo chiều ngang dh (Hình 4).
Trong trường hợp sử dụng thiết bị EVOLIUM GSM 1800 của Alcatel, phân
cách giữa cửa phát GSM 1800 và của thu UMTS là 47 dB. Nếu xét đến tổn hao
cáp phiđơ bằng 2dB thì cách ly không gian tuần túy chỉ còn 43 dB.
Trong trường hợp chỉ thực hiện các yêu cầu ETSI, cách ly không gian phải đạt
81 dB và sẽ khó hơn nhiều để đạt được yêu cầu này. lOMoARcPSD| 10435767
Hình 4: Khoảng cách theo chiều cao và theo chiều ngang của các anten
Thí nghiệm trong đó sử dụng hai anten băng đơn phân cực chéo có độ lợi
17dBi và độ rộng búp hương mặt ngang 650 (anten APX206515-2T cho UMTS
và APX186515-2T cho GSM1800, nguồn sóng: RFS/Celwave) cho thấy để đạt
được cách ly 43 dB cần chọn khoảng cách giữa các anten như sau:
1. Theo chiều ngang: dh = 0,8m.
2. Theo chiều đứng: dv = 0,7m.
Các ví dụ trên cho ta thấy rằng cách ly không gian >81dB đối với các thiết bị
chỉ đảm bảo các yêu cầu ETSI sẽ không thể đạt đựơc cho hầu hết các site vì các
anten này phải được đặt cách nhau quá xa. Tuy nhiên nếu ta muốn sử dụng anten
đơn băng trong trường hợp này, ta có thể bổ sung thêm bộ lọc ngoài cho GSM
1800 BTS để giảm các yêu cầu cách ly.
1.2. Anten băng rộng với bộ lọc song công
Cũng có thể đạt được độ cách ly giữa hai hệ thống bằng cách sử dụng bộ lọc
song công. Bộ lọc song công có thể sử dụng cho anten băng rộng GSM
1800/UMTS vì các băng này gần nhau. lOMoARcPSD| 10435767
Hình 5: Sơ đồ cấu hình với bộ lọc song công và anten băng rộng
Hình trên cho thấy giải pháp sử dụng bộ lọc song công phía BTS, một cáp
phiđơ và một anten băng rộng GSM 1800/UMTS. Tổ hợp này cần nhân đôi cho nhánh anten thứ hai.
1.2.1. Anten lưỡng băng GSM1800/UMTS với các bộ lọc bổ sung
Thực chất một anten lưỡng băng không khác gì hai anten đơn băng đặt trong
cùng một pannel. Theo đặc tả kỹ thuật của hầu hết các nhà cung cấp anten, có thể
coi rằng cách ly giữa anten UMTS và anten GSM 1800 trong panel này là 30 dB.
Tuy nhiên từ bảng các yêu cầu cách ly dưới đây, ta thấy rằng cách ly này là không
đủ, vì thế ta cần giảm yêu cầu cách ly. Điều này có thể thực hiện bằng cách sử
dụng các bộ lọc bổ sung. lOMoARcPSD| 10435767
Bảng 1: Bảng các yêu cầu cách ly
(Với giả thiết là cách ly được đảm bảo bởi hệ thống anten/diplexer ít nhất là 30dB.
Trong thực tế sử dụng Alcatel Evolium đòi hỏi cách ly ít hơn 30 dB đối với một số kết hợp.
Điều chế gioa thoa (nếu có) cần xét theo từng trường hợp)
Cấu hình với một bộ lọc ngoài hai cáp phiđơ và một anten lưỡng băng
GSM1800/UMTS dưới đây bao gồm một bộ lọc bổ sung đặt ngay sau GSM 1800
BTS, hai cáp phiđơ và một anten lưỡng băng GSM1800/UMTS. Để có nhánh
anten thứ hai ta cần nhân đôi cấu hình này.
Hình 6 :Sơ đồ cấu hình với một bộ lọc ngoài hai cáp phiđơ và một anten
lưỡng băng GSM1800/UMTS
Bô lọc phải giảm phát xạ nhiễu giả của anten GSM 1800 BTS vào băng thu
UMTS để đạt được yêu cầu cách ly đồng thời giảm giá trị cách ly anten xuống
còn 30dB. Cần xét cả các tổn hao cáp 2dB.
Giả sử bộ lọc (với tần số trung tâm fc=1900 MHz) cần cho qua toàn bộ các
tần số phát và thu của GSM 1800, nhưng phải đảm bảo đủ suy hao trong băng UMTS. lOMoARcPSD| 10435767
Suy hao băng chặn (dải ngoài băng) α yêu cầu sẽ phụ thuộc vào hiệu năng của
bộ lọc được tích hợp trong GSM 1800 BTS và vì thế công suất phát nhiễu giả sẽ là P
. Công suất thu từ phát xạ nhiễu giả GSM 1800 trong băng thu UMTS tại spur
cửa máy thu UMTS không đựơc vượt quá -114dBm. Giả sử tổn hao cáp Lcable = 2 dB trên một cáp.
Theo các yêu cầu ETSI của GSM 05.05, phát xạ nhiễu giả Pspur trong băng
thông của sóng mang UMTS thấp hơn -29dBm. Đối với thiết bị GSM1800
EVOLIUM của Alcatel có thể coi là bằng -67dBm.
Prec= Pspur - α - 2.(Lcable) - aair -114dBm
Trong đó Pspur là nhiễu giả, α là suy hao băng chặn, Lcable là suy hao cáp, aair là suy hao không gian.
Từ đó ta có thể rút ra được:
α req = Pspur - Precmax - 2.(Lcable) - aair
Ví dụ tính toán suy hao yêu cầu req của bộ lọc đựơc cho trong bảng 1.
Bảng 2. Các đặc tính yêu cầu của bộ lọc
Thiết bị Alcatel EVOLIUM GSM
Các đặc tả kỹ thuật ETSI 1800 Pspur= -29dBm Pspur= -67dBm Precmax = -114dBm Lcable = 4Db aair = 30dB req = 51 dB req = 13 dB
Để đảm bảo an toàn, cần dự trữ 5dB bổ sung dẫn đến suy hao yêu cầu đối
với trường hợp ETSI bằng 56dB và đối với thiết bị Alcatel là 18dB. Một
ảnh hưởng phụ là bộ lọc này sẽ giảm yêu cầu nhiễu chặn gây ra bởi UMTS TX đối với GSM 1800 RX. lOMoARcPSD| 10435767
Cũng cần lưu ý rằng có thể sử dụng bộ lọc này để giảm các yêu cầu cách ly
và vì thế giảm khoảng cách cách ly cho giải pháp sử dụng anten đơn băng như
đã trình bày trong phần trên.
1.2.2. Anten lưỡng băng GSM1800/UMTS với hai bộ lọc song công Cấu
hình này gồm một bộ lọc song công phía BTS, một cáp phiđơ, một bộ lọc song
công phía anten (tốt nhất là tích hợp trong pannel anten) và một anten lưỡng băng
GSM1800/UMTS chứa hai anten trong một pannel (hình 6). Đối với nhánh anten
thứ hai cấu hình này cần nhân đôi.
Hình 7. Cấu hình với hai bộ lọc song công và một anten lưỡng băng GSM1800/UMTS.
Bộ lọc song công phía BTS phải đảm bảo cách ly 47dB từ cửa phát GSM1800
đến cửa thu UMTS (trong trường hợp thiết bị Alcatel EVOLIUM GSM1800).
Đối với bộ lọc song công phía anten, giá trị cách ly chỉ cần 30dB là đủ. lOMoARcPSD| 10435767
Ưu điểm của cấu hình này là có thể chọn nghiêng anten bằng điện khác nhau
đối với GSM1800 và UMTS. Nhược điểm là cần phải sử dụng hai bộ lọc song công.
1.3. Tổng kết các giải pháp GSM1800/UMTS
Bảng 3 dưới đây tổng kết các ưu nược điểm của các giải pháp GSM1800/UMTS.
Bảng 3. Tổng kết các giải pháp GSM1800/UMTS Mô tả Ưu điểm Nhược điểm Nhận xét
Các anten Không cần thay đổi
Ảnh hưởng phản cảm Đối với đơn với hệ thống anten. thị giác về bổ sung thiết bị cách ly anten UMTS rõ rệt. GSM1800
không gian, GSM1800 hiện có. chỉ hai phiđơ. Đòi hỏi khoảng
các thực hiện các Có thể điều chỉnh anten lớn. yêu
độ nghiêng điện và cầu ETSI, cơ khi khác nhau đối Đòi
hỏi hai phiđơ không với anten GSM 1800 thể giải quyết và UMTS vấn đề nhiễu giả Anten
Chỉ cần một cáp Điều chỉnh độ ngh băng rộng
phiđơ. iêng bằng cơ khí và điện với một bộ phải giống nhau. lọc song Ảnh hưởng thị giác công và thấp (Có thể thay thế Cần một bộ lọc song một phiđơ anten GSM1800 hiện công có bằng một anten băng rộng). Anten Có thể điều chỉnh
lưỡng băng độ nghiêng bằng điện với hai khác nhau. phiđơ và
một bộ lọc Không cần bộ lọc ngoài song công. Ảnh hưởng phản cảm thị giác thấp (có thể thay thế anten GSM1800 hiện có bằng một anten lưỡng băng. Anten Chỉ cần một phiđơ. Đòi hỏi hai bộ lọc lOMoARcPSD| 10435767 lưỡng băng song công (một trong số với một Có thể điều chỉnh chúng phải có độ phân phiđơ và độ nghiêng bằng điện cách cao, vì thế đắt hai bộ lọc khác nhau. tiền). song công Ảnh hưởng phản Không thể điều chỉnh cảm thị giác thấp. độ nghiêng khi khác nhau.
2. GSM900 với UMTS
2.1. Cách ly không gian với các anten đơn băng
Đối với kết hợp GSM900 với UMTS bằng cách lắp đặt các anten đơn băng,
không cần xét các điều kiện đặc biệt vì có thể dễ ràng nhận đựơc cách ly 30dB.
Đối với các anten đoạn ô được lắp đặt trong cùng một hướng búp chính, trong
hầu hết các trường hợp ta đều có thể lắp đặt các anten pannel sát nhau. Để an
toàn. Nên sử dụng các giá trị sau: Phân cách chiều cao: dv=0,3m
Phân cách chiều ngang: dh=0,5m (chỉ đối với các anten đoạn ô)
Nếu sử dụng các anten omni (vô hướng ngang), không nên sử dụng phân
cách ngang vì độ lợi anten kém dẫn đến tăng quá lớn phân cách yêu cầu.
2.2. Các anten lưỡng băng GSM900/UMTS
Anten lưỡng băng GSM900/UMTS đảm bảo tối thiểu 30 dB cách ly (theo
các đặc tả kỹ thuật của các nhà cung cấp). Vì thế ta có thể chọn giải pháp hai cáp
phiđơ mà không cần các bộ lọc song công hoặc một cácp phiđơ chung với hai bộ lọc song công.
Bảng 4 dưới đây tổng kết các giải pháp GSM900/UMTS
Bảng 4. Tổng kết các giải pháp GSM900/UMTS. Mô tả Ưu điểm Nhược điểm Các anten
Không cần thay đổi hệ thống Gây phản cảm thị giác lOMoARcPSD| 10435767 đơn băng với
anten GSM900 hiện có. cao do anten UMTS bổ cách ly không sung. gian, hai
Có thể điều chỉnh độ nghiêng
cơ khi và điện khác nhau cho phiđơ. các anten GSM900 và UMTS. Cần hai cáp phiđơ.
Có thể điều chịnh độ nghiêng điện khác nhau. Anten lưỡng
Đòi hỏi hai cáp phiđơ.
băng với hai Không cần bộ lọc song
Không thể điều chỉnh độ phiđơ. công. nghiêng cơ khí khác nhau.
Phản cảm thị giác thấp. Anten lưỡng
Chỉ cần một cáp phiđơ. băng với một Cần hai bộ lọc song công.
Có thể điều chỉnh độ nghiêng phiđơ và hai
Không thể điều chỉnh độ
điện khác nhau. bộ lọc song nghiêng cơ khí khác nhau. công. Ít phản cảm thị giác
3. Dùng chung phiđơ
Các hệ thống lưỡng băng đựơc thực hiện hoặc bằng các anten đơn băng hoặc
bằng anten lưỡng băng. Để kết hợp GSM1800 và UMTS, giải pháp thứ ba bao
gồm việc sử dụng một anten băng rộng. Tuy nhiên nếu hệ thống anten sử dụng
phân tập (lưu ý răng phân tập RX là bắt buộc đối với UMTS) thì phải cần ít nhất
hai nhánh anten trên một đọan ô BTS. Điều này dẫn đến bốn nhánh anten cho
một đoạn ô BTS lưỡng băng (ngoại trừ giải pháp sử dụng các anten băng rộng
không xét ở đây). Như vậy nếu không sử dụng dùng chung phiđơ, phải cần bốn cáp phiđơ.
Thí dụ dưới đây với sử dụng một anten lưỡng băng phân cực chéo mô tả việc
dùng chung phiđơ (hình 7). lOMoARcPSD| 10435767
Hình 7. Anten lưỡng băng với áp dụng và không áp dụng bộ lọc song công
Bằng cách nâng cấp anten lưỡng băng với hai bộ lọc song công (thường được
tích hợp trong anten pannel), số connectơ sẽ giảm đi hai lần. Hệ thống phiđơ sẽ
giống như hệ thống cho một anten đơn băng. Loại ứng dụng này đòi hỏi các bộ
lọc song công bổ sung tại phía BTS để thực hiện chức năng tái phân chia.
Có thể biện minh chi phí bổ sung cho các bộ lọc song công, nếu giảm chi phí
đối với hệ thống phi đơ cao hơn. Đặc biệt đối với trường hợp chuyển dịch từ hệ
thống đơn băng dến hệ thống lưỡng băng, có thể vẫn sử dụng hệ thống phiđơ
hiện có vì thế lắp đặt nhanh hơn. Tuy nhiên cần kiểm tra xem cáp phiđơ này có
thể đảm bảo yêu cẩu về mặt tổn hao của cả hai hệ thống hay không (suy hao
phiđơ tăng khi tần số tăng).
Lưu ý rằng đối với giải pháp anten băng rộng, dùng chung phiđơ là giải pháp
duy nhất dễ chấp nhận vì chỉ cần một bộ lọc song công đặt tại phía BTS.
III. Các giải pháp cho hệ thống anten tại các site ba băng tần.
Xét về quan điểm thẩm mỹ, nên thực hiện các hệ thống anten ba băng với một
anten đơn băng và một anten lưỡng băng hay anten ba băng. Tuy nhiên các cấu
hình anten đơn băng cũng có thể sử dụng. Các điều khiện liên quan đến các yêu
cầu cách ly có thể tham khảo từ các site dung chung cho hai băng.
1. Với các anten lưỡng băng.
Trong trường hợp các anten lưỡng băng dược sử dụng, có thể xẩy ra các trường hợp sau: lOMoARcPSD| 10435767
• Một anten đơn băng GSM900, một anten lưỡng băng GSM1800/UMTS
Một anten lưỡng băng GSM900/GSM1800, một anten đơn băng UMTS
• Một anten lưỡng băng GSM900/UMTS, một anten đơn băng GSM1800)
2. Với các anten ba băng
Các anten ba băng cần thiết cho các site hiện có đang sử dụng chỉ một anten
trên một đoạn ô và các anten pannel bổ sung không được phép vì lý do thẩm mỹ.
Cấu hình anten ba băng được thể hiện trên hình 8.
Hình 9. Cấu hình anten ba băng.
Cách ly 30dB không đủ để cách ly giữa GSM1800 và UMTS. Vì thế phải sử
dụng các phần tử bổ sung để đáp ứng yêu cầu cách ly (sử dụng bộ lọc song công),
hay để giảm các yêu cầu cách ly (sử dụng bộ lọc GSM 1800 TX). Các khả năng lOMoARcPSD| 10435767
kết nối cũng giống như đã trình bày ở trên cho các site hai băng GSM và UMTS.
Hình 9 nhắc lại giải pháp bộ lọc song công và bộ lọc bổ sung.
Hình 10. Các khả năng kết nối cho anten ba băng 3. Dùng chung phiđơ
Một hệ thống anten ba băng phân tách với hỗ trợ phân tập đòi hỏi ít nhất là
sáu phiđơ trên một đoạn ô. Bằng cách dùng chung phiđơ, ta có thể giảm số lượng phi đơ.
Để đảm bảo yêu cầu chỉ cần hai cáp phiđơ trên một đoạn ô cho tất cả ba
băng ta cần sử dụng bộ lọc ghép ba (triplexer). Hình 11 dưới đây mô tả áp
dụng bộ lọc ghép ba bao gồm hai bộ song công kết hợp với một anten ba băng.
Nếu chỉ thực hiện lọc song công giữa hai hệ thống di động thì chỉ cần bốn cáp
phiđơ trên một đoạn ô. lOMoARcPSD| 10435767
Hình 11. Sơ đồ áp dụng bộ ghép ba (Triplexer)
Ghép song công hệ thống GSM1800 và UMTS là một thể hiện của ứng dụng
này. Cấu hình này dẫn đến phân tách các cáp phiđơ giữa các hệ thống GSM900 và GSM1800/UMTS (hình 11). Các lợi ích khác là:
• Lựa chọn linh hoạt kiểu phiđơ (suy hao phi đơ tăng theo tần số).
• Các bộ lọc song công cải thiện cách ly hệ thống như nhau, trong khi đó yêu
cầu cách ly giữa GSM1800 và UMTS quan trọng hơn. lOMoARcPSD| 10435767
Hình 12. Ghép song công GSM1800 và UMTS cho site ba băng
4. Các tổn hao bổ sung khi dùng chung phiđơ.
Lợi ích của việc dùng chung phiđơ phải trả giá bằng việc hơi tăng tổn hao
trong hệ thống phiđơ. Các tổn hao bổ sung được tổng kết trong bảng 5 dưới đây.
Bảng 5. Các tổn hao bổ sung khi dùng chung phiđơ Thành phần Tổn hao
Bộ lọc song công GSM900-GSM1800 0 ,3dB
Bộ lọc song công GSM900-GSM1800/UMTS 0 ,3dB
Bộ lọc song công GSM900-UMTS 0 ,3dB
Bộ lọc song công GSM1800-UMTS 0 ,5dB Bộ lọc GSM1800 0 ,4dB
Ảnh hưởng của dùng chung phiđơ lên hiệu năng hê thống được giải thích
bằng thí dụ sau (xem hình 9.49): lOMoARcPSD| 10435767
• Nhiệm vụ: Mở rộng hệ thống anten GSM900 hiện có đến hệ thống ba băng GSM900/GSM1800/UMTS.
• Điều kiện: Do không gian hạn chế, cần chia sẻ các cáp phiđơ hiện có cho tất cả các băng tần.
• Giải pháp: Sử dụng các bộ lọc song công (các bộ ghép ba) để chia sẻ phiđơ.
Hình 13. Nhiệm vụ sử dụng chung phi đơ
Bảng 6 cho thấy ảnh hưởng của dùng chung phiđơ lên hiệu năng hệ thống (các tổn hao).
Bảng 6. Ảnh hưởng của dùng chung phiđơ lên hiệu năng hệ thống (các tổn hao). lOMoARcPSD| 10435767 Tổn hao , dB Các thành phần GSM90 GSM1800 UMTS 0
Hai bộ DiplexerGSM900=GSM1800 0 , 6 0 , 6 0 , 6
Hai bộ Diplexer GSM1800-UMTS 1 , 0 1 , 0 Các tổn hao bổ sung 0 , 5 0 , 5 0 , 5 Tổng tổn hao 1 , 1 2 , 1 2 , 1
Từ bảng 6 ta thấy do hoạt động tại tần số cao hơn nên GSM1800 và UMTS có
tổn hao gấp đôi so với GSM900. 5. Các phi đơ anten
Ngoài việc gây ra suy hao lớn hơn trong băng 2GHz so với các băng
GSM900 và GSM1800, các mạng UTRAN không gây ra các hạn chế bổ sung
nào trong việc lựa chọn cáo phiđơ anten so với các cáp được áp dụng cho các mạng GSM.
Khi nâng cấp một hệ thống anten 1800 MHz hiện có (lưỡng băng 900/1800
MHz) để làm việc đồng thời với băng 2GHz, tổn tao bổ sung phụ thuộc tần số
cũng không đáng kể. Thông thường có thể sử dụng phiđơ 1800MHz sẵn có cho
cả hai dịch vụ với điều kiện suy hao bổ sung do các bộ diplexer lưỡng băng
(GSM1800/UMTS) chấp thuận đựơc.
Sử dụng phiđơ băng 900 MHz cho các dịch vụ UMTS gây ra tổn hao không
chấp thuận được trừ khi độ dài phiđơ khá ngắn. Việc kết hợp giữa tổn hao của
phi đơ dài và các tổn hao trong các bộ Diplexer lưỡng băng (GSM900/UMTS)
(một bộ tại mỗi đầu của phiđơ) có thể trở nên không chấp thận được.
Các nhân tố cần xét khi xem xét việc sử dụng hệ thống phiđơ anten chung
cho mạng GSM/UMTS cũng giống như đối với mạng lưỡng băng
GSM900/1800MHz. Bảng 9.23 dưới đây so sánh tổn hao của các kiểu phiđơ
anten chung tại các tần số 900MHz, 1800MHz và 2GHz.
Bảng 7. So sánh tổn hao của các kiểu phiđơ anten chung tại các tần số
900MHz, 1800MHz và 2GHz. lOMoARcPSD| 10435767
Cáp điện môi xốp Đường kính Suy hao tại Suy hao tại Suy hao tại 2GHz chuẩn 894MHz 1,7MHz ½ inch
0,72 dB đối với 1,03 dB đối với 1,13 dB đối với độ dài 10m độ dài 10m độ dài 10m 1,80 dB đối với 2,57 dB đối với 2,82 dB đối với độ dài 25m độ dài 25m độ dài 25m 3,61 dB đối với 5,15 dB đối với 5,65 dB đối với độ dài 50m độ dài 50m độ dài 50m
7,22 dB đối với 10,3 dB đối với 11,3 dB đối với độ dài 100 m độ dài 100 m độ dài 100 m 7/8 inch
0,4 dB đối với độ 0,59 dB đối với 0,65 dB đối với dài
10m độ dài 10m độ dài 10m 1,01 dB đối với 1,47 dB đối với 1,61 dB đối với độ dài 25m độ dài 25m độ dài 25m 2,01 dB đối với 2,93 dB đối với 3,23dB đối với độ độ dài 50m độ dài 50m dài 50m
4,03dB đối với độ 5,87dB đối với độ 6,46 dB đối với dài 100 m dài 100 m độ dài 100 m 1 ¼ inch
0,30 dB đối với 0,42 dB đối với 0,48 dB đối với độ dài 10m độ dài 10m độ dài 10m 0,74 dB đối với 1,05 dB đối với 1,19 dB đối với độ dài 25m độ dài 25m độ dài 25m 1,49 dB đối với 2,10 dB đối với 2,38 dB đối với độ dài 50m độ dài 50m độ dài 50m
2,98 dB đối với 4,21 dB đối với 4,77 dB đối với độ dài 100 m độ dài 100 m độ dài 100 m
6. Các cấu hình TMA khi đặt cùng site
TMA “chuyển đổi” đầu vào BTS vào connectơ anten của TMA để bù trừ
tổn hao phiđơ. Việc tính toán cách ly cần thiết cũng giống như quá trình tính
toán đã được trình bày ở trên. Một số khác biệt là: lOMoARcPSD| 10435767
• Đối với tình toán đáp ứng tạp âm/nhiễu giả, tổn hao phiđơ không còn được
xét đến để giảm tín hiệu nhiễu.
• Tín hiệu được TMA chuyển đến máy thu BTS có thể cao hơn dẫn đến chặn.
• Bộ khuếch đại tạp âm nhỏ trong TMA có giới hạn chặn riêng và cần đựơc xét đến.
Dưới đây ta sẽ xét đến hai cấu hình GSM/UMTS đặt cùng site sử dụng TMA.
6.1 Một cáp phiđơ với UMTS TMA
Vì trong GSM, đối với nhiều trường hợp ta không bị giới hạn quỹ công suất
đường lên do độ nhạy của GSM BTS cao, nên chỉ cấu hình trong đó phần
UMTS được trang bị TMA (để giảm tổn hao RX) là có nghĩa.
Hình 13 cho thấy cấu hình với một cáp phiđơ và UMTS TMA.
Hình 14. Cấu hình một cáp phiđơ với UMTS TMA (hay MHA)
6.2. Hai cáp phiđơ với TMA cho GSM và UMTS
Cấu hình hai cáp phiđơ với các TMA cho GSM và UMTS đựơc trình bày trên
hình 9.51. Vì ANCG không chưá nguồn DC cho TMA nên phải lắp thêm Bias T
để cấp DC qua cáp phiđơ. lOMoARcPSD| 10435767
Hình 15. Cấu hình hai cáp phi đơ và hai TMA (MHA) cho GSM và UMTS. IV. Tổng kết
Hệ thống anten là một phần tử quan trọng trong mỗi trạm gốc. Các nội dung
được trình bày trong bài báo cáo này cho người đọc, người nghe đi từ các hiểu
biết về các khái niệm cơ bản về anten, phi đơ và các giải pháp anten phi dơ cho
trạm gốc phân bố đa chuẩn đa băng.
Trong bài ngày hôm nay cung cấp các kiến thức cơ bản cho người đọc, người nghe có các giải pháp:
• Các giải pháp cho hệ thống anten tại các size hai băng tầng.
• Các giải pháp cho hệ thống anten tại các size ba băng tầng.
Để thể thiết kế các hệ thống anten phi đơ đáp ứng các tiêu chí sau:
• Đảm bảo vùng phủ sóng theo quy hoạch.
• Đảm bảo suy hao phi đơ theo yêu cầu.
• Đảm các yêu cầu cách ly giữa các băng tần để chống nhiễu.
• Đảm bảo các yêu cầu về mỹ quan.
• Cho phép lắp đặt và triển khai nhanh. lOMoARcPSD| 10435767
Thuật ngữ và viết tắt BTS
Base Transceiver Station Trạm thu phát gốc GMS1800/90
Global System for mobile
Hệ thống thông tin di 0
Communication 1800MHz or 900MHz động toàn cầu UMTS
Universal Mobile Telecommunication
Hệ thống viễn thông di System động toàn cầu ETSI
European Telecommunication
Viện tiêu chuẩn viễn Standards Institute thông Châu Âu Tx Transmitter Máy phát Rx Reciver Máy thu
Tài liệu tham khảo
1. Giáo trình môn thu phát vô tuyến T.S N.P Anh Dũng
2. Giáo trình môn truyền sóng và anten G.V N.T. Thúy Hiền
3. https://tailieu.vn/doc/cac-he-thong-anten-trong- 14:43:56 04/11/2018
thong-tin-di-dong-155035.html
4. https://text.123doc.org/document/4046704- 20:27:22 04/11/2018
nghien-cuu-va-thiet-ke-anten-vi-dai-da-bangtan.htm