BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG

Quản lý nhiễu liên tầng trong mạng OFDMA femtocell

Lớp D10VT2Nhóm thực hiện: Nhóm 5 + 9

GVHD: TS. Vũ Trường Thành

1. TỔNG QUAN VỀ FEMTOCELL1.1. Khái niệm femtocell

Femtocell là một trạm gốc trong nhà, có chức năng cung cấp điểm truy cập mạng cellular cho các thiết bị di động.

1.2. Tại sao femtocell ra đời? Do sự chuyển dịch vùng hoạt động của lưu lượng

vào môi trường trong nhà => yêu cầu tăng độ che phủ cho môi trường “indoor”.

Những thách thức và hạn chế khi sử dụng các phương pháp outside-in về cả kinh tế và kỹ thuật: Tốn kém: vị trí đặt BS, đầu tư cơ sở hạ tầng (nhà

cung cấp chi trả)… Kém hiệu quả: khả năng đâm xuyên, yêu cầu cao

về công suất phát…

1.3. Đặc điểm cơ bản của femtocell

Sử dụng công nghệ di động: Sử dụng đầy đủ các giao thức không dây chuẩn trong mạng di động (GSM, WCDMA, LTE, Mobile WiMAX….)

Hoạt động trong vùng phổ tần được cấp phép

Tạo sự che phủ và dung lượng: bên cạnh tạo ra sự che phủ, femtocell còn tạo ra dung lượng bổ sung.

Sử dụng thông qua chung chuyển internet

Cho phép giá thành thấp

Bị quản lý đầy đủ bởi các nhà cung cấp được cấp phép

Tự tổ chức và tự quản lý: Có khả năng tự thiết lập để hoạt động với hiệu năng cao nhất trong điều kiện cụ thể.

1.4. Phân loại femtocell

Loại 1: - Công suất phát và cách triển khai tương tự Wi-Fi Access Point.

- Hỗ trợ 4 người dùng cùng lúc

- Chế độ truy cập đóng/mởLoại 2: - Công suất phát bức xạ cao hơn (24

dBm)

- Hỗ trợ 8-16 người dùng

- Hỗ trợ chế độ truy cập đóng hoặc mởLoại 3: - Công suất cao hơn và phục vụ nhiều

người hơn (> 16 người)

- Lắp trong các tòa nhà công cộng hoặc tăng vùng phủ nhất định ở nông thôn

- Thường hoạt động ở chế độ truy cập mở

2. Các vấn đề kỹ thuật trong triển khai femtocell Femtocell được triển khai tại nhà tương tự như

điểm truy cập wifi, có vùng phủ nhỏ, kết nối trực tiếp tới mạng lõi nhà cung cấp qua đường truyền internet.

Vùng phủ femtocell <30m

Kết nối qua internet tới mạng lõi

Các thách thức kỹ thuật trong triển khai femtocell

Chịu sự phụ thuộc vào chế độ truy nhập Khó khăn trong quản lý di động và chuyển giao Yêu cầu sự tự tổ chức cao Khó khăn trong việc đảm bảo an ninh trong

mạng Các vấn đề liên quan đến định thời và đồng bộ Can nhiễu:

• Nhiễu đồng tầng (co-tier interference): xảy ra giữa các phần tử thuộc về cùng một tầng trong kiến trúc mạng

• Nhiễu liên tầng hay xuyên tầng (cross-tier interference): xảy ra giữa các phần tử thuộc về các tầng khác nhau trong kiến trúc mạng. Ví dụ giữa femtocell UE và macrocell UE…

3. Một số hướng tiếp cận quản lý nhiễu giữa femtocell và macrocell trong mạng OFDMA

femtocell3.1. Kịch bản sắp xếp phổ tần dựa trên nhận thức phổ tần Được đưa ra nhằm giảm

thiểu nhiễu liên tầng đường lên giữa femtocell và macrocell.

Phổ tần sử dụng của nhà cung cấp được chia thành vùng dành riêng và vùng chia sẻ.

Vùng tần số chia sẻ với HeNB được cấu hình bởi nhà cung cấp

Macrocell UE gần HeNB được cấp tần số dùng riêng trong phổ tần dành riêng cho macrocell bởi MeNB. Kịch bản phân bổ phổ tần dựa trên nhận

biết femtocell

3.2. Gom cụm femtocell Có khả năng giảm nhiễu liên tầng đường xuống trong

mạng femtocell Bộ điều khiển hệ thống femtocell (Femtocell System

Controller – FSC) trong mỗi macrocell sẽ thu thập tất cả các hiểu biết cần thiết về cấu hình hệ thống HeNB (ví dụ thông tin vị trí các HeNB và Macrocell UE) và thực hiện tính toán.

Giảm nhiễu được thực hiện bằng cách:

• Phân bổ phổ tần động giữa macrocell và femtocell

• Gom cụm các HeNB dựa trên các thuật toán gom cụm theo vị trí địa lý

Phần phổ tần chia sẻ giữa femtocell và macrocell được xác định dựa vào số cụm HeNB.

Các HeNB được xếp vào cùng một nhóm (cụm) nếu chúng có khoảng cách Euclidean lớn hơn một ngưỡng quy định.

• Các UE thuộc các HeNB khác nhau trong cùng một cụm thì sử dụng chung một băng tần.

3.3.Chiến lược lựa chọn tập búp sóng

Được sử dụng để giảm nhiễu liên tầng đường xuống trong mạng femtocell

Sự lựa chọn tập búp sóng dựa trên số lượng macrocell UE và mật độ HeNB trong mạng.

MeNB lựa chọn tập búp sóng và những user cho mỗi kênh dựa vào SINR được phản hồi từ tất cả macrocell UE.

Giảm nhiễu dựa trên sự đánh đổi giữa độ lợi ghép kênh và nhiễu đa người dùng

Số lượng búp sóng được lựa chọn thích ứng bằng cách sử dụng lịch tối đa thông lượng tại HeNB.

Þ Nhiễu liên tầng được giảm thiểu và HeNB có thể truy cập phổ tần theo kiểu cơ hội.

Thường được sử dụng kết hợp với cơ chế điều khiển công suất HeNB

3.4. Lập biểu công tác tần số

Nhiễu đồng kênh có thể giảm bằng cách điều chỉnh để HeNB tránh sử dụng những gói tài nguyên thuộc về macrocell UE gần đó thông qua nhận biết phổ tần.

Dựa vào thông tin lập biểu thu được từ MeNB, HeNB sẽ tránh sử dụng các khối tài nguyên của những UE ở gần nó

Kịch bản lập biểu công tác tần số thực hiện các công việc:

• HeNB nhận thông tin lập biểu từ MeNB

• HeNB nhận biết phần phổ tần đã bị chiếm

• HeNB so sánh kết quả nhận biết phổ tần với thông tin lập biểu để quyết định phổ cơ hội sử dụng phổ tần

Để đề án này hoạt động hiệu quả, cần xem xét kỹ lượng ảnh hưởng của ICI

3.5. Hướng tiếp cận điều khiển công suấtĐề án này tập trung vào việc giảm công suất truyền của các HeNB để giảm nhiễu liên tầng trong mạng OFDMA femtocell.

ĐIỀU KHIỂN CÔNG SUẤT

(ĐKCS)

CLPS

ĐKCS tĩnh

ĐKCS khả

chỉnh

OLPS

CLPS: HeNB ĐKCS dựa

trên sự phối hợp với MeNB

OLPS: HeNB ĐKCS dựa trên sự đo đạc của nó hoặc các

tham số tiền định

3.5. Hướng tiếp cận điều khiển công suất

Điều khiển công suất theo cụm – công suất tiền định của các HeNB được xác định dựa vào các HeNB tích cực trong cụm.• Có 2 kịch bản cảm biến điều khiển công suất

+ Cảm biến tập trung+ Cảm biến phân tán

Điều khiển công suất thích hợp dựa trên cảm biến

3.6. Phân chia tần số tái sử dụng (FFR) và chia phần tài nguyên. Toàn bộ phổ tần được chia thành các băng con và các băn con

khác nhau được gán cho các macrocell khác nhau hoặc các tiểu vùng macrocell => Tránh sử dụng chồng chéo tài nguyên => giảm nhiễu liên tầng (và cả nhiễu đồng tầng).

Một số kịch bản quản lý nhiễu dựa trên FFR được đưa ra• Sử dụng FFR kết hợp cảm biến hoa tiêu

⁻ Phổ tần áp dụng cho macrocell có thể được chia thành 3 hoặc nhiều hơn.

⁻ Khi được bật, HeNB sẽ cảm nhận tín hiệu hoa tiêu từ MeNB, loại bỏ băng con thu được tín hiệu lớn nhất và sử dụng phần còn lại để tăng SINR cho macrocell UE.

• Ấn định các băng con trong vùng tần số quy định mà không được sử dụng bởi MeNB cho HeNB.⁻ Macrocell được chia thành một vùng trung tâm và ba

vùng biên.⁻ Một nhân tố tái sử dụng được áp dụng cho vùng trung

tâm, ba vùng còn lại áp dụng các nhân tố tái sử dụng còn lại.

⁻ Toàn bộ phổ tần được chia đôi: một phần ấn định cho vùng trung tâm, phần còn lại chia đều cho các vùng biên.

3.6. Phân chia tần số tái sử dụng (FFR) và chia phần tài nguyên.

⁻ HeNB sử dụng giá trị RSSI (Received Signal Strength Indication) để lựa chọn băng con chưa được sử dụng để dùng.

Kịch bản quản lý nhiễu sử dụng FFR

Hai kịch bản sử dụng FFR trên có thể được cải tiến bằng cách ấn định băng con một cách thích ứng nhằm tăng hiệu năng phân bổ băng thông.

3.7. So sánh chất lượng các đề án quản lý nhiễu

Bảng so sánh đặc tính các đề án quản lý nhiễu

Kết luận

Femtocell là một kỹ thuật có thể mang lại rất nhiều lợi ích tới cho cả người sử dụng và nhà cung cấp. Hiện tại, femtocell đang là một giải pháp hiệu quả về cả kinh tế và kỹ thuật nhằm tăng vùng phủ của mạng cho môi trường trong nhà và đã được triển khai tại rất nhiều quốc gia trên thế giới. Tuy nhiên femtocell vẫn còn tồn tại khá nhiều trở ngại về mặt kỹ thuật. Khi được triển khai với số lượng lớn và mật độ dày đặc, các trở ngại cũng gia tăng và làm giảm hiệu năng hoạt động của femtocell một cách đáng kể, trong đó có vấn đề can nhiễu giữa femtocell và macrocell.

Tài liệu tham khảo1. Zhang, J. and G.d.l. Roche, Femtocells: Technologies and Deployment. 2010: Wiley Publishing. 328.

2. Saunders, S., et al., FEMTOCELLS: OPPORTUNITIES AND CHALLENGES FOR BUSINESS AND TECHNOLOGY, in Femtocells. 2009, John Wiley & Sons, Ltd. p. 197-201.

3. Zahir, T., et al., Interference Management in Femtocells. Communications Surveys & Tutorials, IEEE, 2013. 15(1): p. 293-311.

4. Saquib, N., et al., Interference management in OFDMA femtocell networks: issues and approaches. Wireless Communications, IEEE, 2012. 19(3): p. 86-95.

CÁM ƠN THẦY VÀ CÁC BẠN ĐÃ CHÚ Ý LẮNG

NGHE!!!