Download miễn phí Tiểu luận Đánh giá tác động của hệ thống GSM đến thiết bị hỗ trợ nghe trong khu vực đô thị
MỤC LỤC
1. Giới thiệu chung
2. Các điều kiện, giả thiết ban đầu
3. Đặc tính cell: 6
3.1 Quỹ đường truyền RF. 6
3.2 Công suất phát MS tối thiểu 6
3.3 Diện tích ảnh hưởng 7
3.5 Tổng xác suất (overall probability) 9
4. Các tình huống - Scenarios 10
4.1 Xe có gắn MS 10
4.1.1 Xe và người đi bộ 10
4.1.2 Tàu hỏa 10
4.2 Bases 11
4.2.1 BS đặt ở vị trí thấp 11
4.2.2 BS đặt ở vị trí cao 11
4.2.3 Vùng phủ tòa nhà 12
4.3 Portables và Transportables 12
4.3.1 Nhà ga 12
4.3.2 Văn phòng 13
4.3.3 Đường phố 14
4.3.4 Tàu hỏa 15
5. Một ngày của các tình huống 15
5.1 Di chuyển hằng ngày từ bên ngoài vào London 15
5.2 Người sống và làm việc tại London 18
5.3 Người nghỉ hưu 19
5.4 Kẹt xe trên đường 19
6. Thảo luận 20
6.1 Khách hàng GSM sử dụng máy trợ thính 20
6.1.1 Các thiết bị cầm tay 20
6.1.2 Các thiết bị trên các phương tiện di chuyển 20
6.1.3 Di động 21
6.2 Các giải pháp 21
6.3 Các nguồn nhiễu khác 22
6.4 Những thay đổi có thể 22
7. Kết luận 23
Để tải bản Đầy Đủ của tài liệu, xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.
Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí
Tóm tắt nội dung tài liệu:
g phát lên (up link) là 10-2.Máy di động gắn trên phương tiện vận tải có công suất ở mức 2 (8W), và máy di động cầm tay có công suất ở mức 4 (2W), độ lợi của anten là 0 dBi.
Số lượng các thuê bao di động nghiên cứu xem như được phân bố đều thành 2 loại : máy gắn trên xe và máy mang theo người.
Số lượng người sử dụng là phân bố đều trong vùng phủ sóng của trạm BTS.
Các bộ thu phát gắn trên xe được đặt trên 3 vòng tròn đồng tâm trong cell và được phân bố theo tỷ lệ của khoảng cách từ các bộ thu phát đến trạm gốc.
Số lượng thiết bị trợ thính (hearing aids) sử dụng tại vương quốc Anh là khoảng 1.5 triệu, ước tính vào khoảng 2.5% dân số.
Độ dài đàm thoại trung bình của mỗi cuộc gọi là 2 phút.
3. Đặc tính cell:
3.1 Quỹ đường truyền RF.
Quỹ đường truyền được dựa trên Khuyến nghị GSM 03.30 của ETSI, như sau :
Độ nhạy đầu vào Rx RF = NF (dB) + Ec/No (dB) + W – kT tại BS với BER 10-2 (dBm)
Với nhiễu nhiệt (thermal noise) kT = -174 dBm/Hz tại T = 290oK
tốc độ bit (bit rate) W = 10 log 270.833 kbps
Tham số nhiễu (noise figure) NF = 8 dB
Tỷ lệ tín hiệu/nhiễu Ec/No = 8 dB
Vì vậy, độ nhạy đầu vào Rx RF tại trạm gốc = -104 dBm.
Công suất đẳng hướng = Độ nhạy Rx + Biên nhiễu + suy hao cáp - Độ lợi anten
Với Biên nhiễu = 3 dB
Suy hao cáp = 4 dB
Độ lợi anten = 12 dBi
Vì vậy, công suất đẳng hướng = -109 dBm
Tính đến suy hao phẳng (lognormal) (5dB) và dự trữ fading Rayleigh (10dB) thì mức tín hiệu tối thiểu được tạo ra cho 10-2 BER = -94 dBm.
3.2 Công suất phát MS tối thiểu
Công suất cần phát ra từ trạm di động để duy trì 10-2 BER đường lên có thể xác định được theo đặc tính tổn hao đường truyền.
Xét một Cell điển hình ở trung tâm London có bán kính 2 km và có BS đặt cao 2m trên mái nhà của một tòa nhà cao tầng, nằm giữa khu vực thành thị đông đúc và có cùng chiều cao so với chung quanh (60m). Với anten thu có chiều cao 2m và tần số 900 Mhz, tổn hao đường truyền có thể tính được từ phương trình (3.25) trong Ref.7
Lpath = 69.55 + 26.16 log f – 13.82 log ht – A(hτ) + (44.9 - 6.55loght)log d path (dB)
Với f : tần số đơn vị tính MHz (900)
ht : chiều cao anten phát (62m)
d path: khoảng cách từ BS (km)
và từ phương trình (3.27) trong Ref.7 ta có:
A(hr) = 3.2 (log(11.75 hτ))2 – 4.97 (dB)
hr : chiều cao anten thu (2m)
Phương trình trên đơn giản thành
Lpath = 121 + 33 log d path (dB)
Như vậy, một cell có thể được biểu thị bằng một vùng chắn (intercept) 1 km độ lợi 121 dB và tổn hao đường truyền có độ dốc γ=3.3. Theo đó, công suất phát tối thiểu cần thiết từ MS để duy trì BER=10-2 sẽ là:
121 – 94 = 27 dBm (500 mW) với d path = 1 km
27 + 33 log 1.5 = 32.8 dBm (1.9 W) với d path = 1.5 km
27 + 33 log 2 = 36.9 dBm (4.9 W) với d path = 2 km
Những công suất trên là công suất bức xạ hiệu dụng (ERP) của MS.
3.3 Vùng ảnh hưởng
Phương trình tính khoảng cách nhiễu (interfering distance), dist
S = và S =
Với S = mật độ công suất phát
G = độ lợi anten
E = cường độ trường
Do đó, =
Tuy nhiên, từ việc tính tổn hao đường truyền dẫn đến kết quả công suất phát hiệu dụng ERP từ trạm di động nên ta có thể bỏ qua thông số độ lợi anten (G), nghĩa là G=1.
A1
A2
1.875 Pt
0.3 Pt
Qua các thí nghiệm về nhiễu (interference) [Ref.5], người ta thấy rằng, mức nhiễu của hỗ trợ nghe (hearing aid susceptibility) trên thực tế là 4 V/m với cung 90o và 10 V/m với 270o còn lại như Hình 1.
Hình 1.
Gọi bán kính nhiễu ở 4 V/m là d4 và ở 10 V/m là d10 thì
= = 1.875 Pt và = = 0.3 Pt như Hình 1.
Do đó A1 = = 1.47Pt
và A2 = = 0.71Pt
Vì vậy Atổng = A1 + A2 = 2.18 Pt (Phương trình 1 – Eq. 1)
Hệ thống GSM có thể hoạt động với 3 site cơ sở (base site) trên mỗi cluster, và vì vậy, ngay cả khi thực hiện phân chia thành các sector (sectorization), toàn bộ quá trình cấp phát phổ sẽ được sử dụng lặp đi lặp lại bởi các nhóm site cơ sở này. Người ta xem như mỗi site cơ sở (BS) sẽ phủ một vùng hình tròn có bán kính 2km.
Hệ thống GSM bắt đầu năm 1991 với việc cấp phát phổ kép (initial duplex spectrum allocation) 5MHz cho mỗi operator trên các băng tần TACS hiện tại. Điều này cho phép có 25 sóng mang 200 kHz, vì vậy sẽ có 25/3= 8 sóng mang cho một BS và 8 x 8 khe thời gian = 64 kênh vật lý trên một BS với mỗi nhà khai thác (operator)
Giả sử rằng, không có nhiều hơn 8 khe thời gian rỗi cho việc truyền thông tin (traffic), thì 56 kênh vật lý sẽ cho phép duy trì tối đa 112 thuê bao.
Do sự phát triển của hệ thống GSM, sự cấp phát TACS hiện tại sẽ được dần dần chuyển giao cho đến khi GSM chiếm toàn bộ 25MHz cấp phát cell. Mỗi operator vì thế sẽ có 12.5MHz hay 62 sóng mang 200kHz và vì vậy 62/3=21 sóng mang trên mỗi site cơ sở. Số sóng mang này cho phép có 21 x 8 = 168 kênh vật lý và vì vậy có 160 kênh dùng để truyền thông tin trên mỗi operator và tổng cộng là 320 kênh.
3.5 Xác suất tổng quát (overall probability)
Người ta thấy rằng, cách tính toán gần đúng khá tốt đối với sự phân bố đều MS (máy di động) có thể đạt được bằng cách coi như các bộ phát được đặt trên ba hình tròn đồng tâm và phân bố theo tỉ lệ khoảng cách từ BS đến chúng, vì với 2 vòng tròn thì kết quả không chính xác, còn với 4 vòng thì kết quả ít thay đổi so với 3 vòng.
Sử dụng cấp phát phổ 10MHz với toàn bộ dung lượng cell dẫn đến kết quả dưới đây:
112 x = 25 MS tại 1 km
112 x = 37 MS tại 1.5 km
112 x = 50 MS tại 2 km
Diện tích bị ảnh hưởng xung quanh mỗi bộ phát từ phương trình 1 (Eq.1) là:
2.18 x 0.5 = 1.1 m2
2.18 x 1.9 = 4.1 m2
2.18 x 4.9 = 10.7 m2
Tổng diện tích chịu ảnh hưởng từ MS là: 25 x 1.1 + 37 x 4.1 + 50 x 10.7 = 714.2 m2. Giả sử BS có công suất mức 4 - power class 4 - (40W), thì theo phương trình 1, sẽ có thêm một diện tích 87.2m2 chung quanh BS bị ảnh hưởng nên tổng diện tích bị ảnh hưởng lên đến 801.4m2.
Vì diện tích của một cell bán kính 2 km là (2000)2 = 1.26x107m2, nên tỉ lệ phần trăm diện tích bị ảnh hưởng là = 0.0064%
Thay thế các số liệu cho hệ thống sử dụng toàn bộ tải 25 MHz thì tổng diện tích bị ảnh hưởng là 2123.4 m2 hay 0.017%.
4. Các tình huống - Scenarios
4.1 Máy di động gắn trên xe
4.1.1 Xe và người đi bộ
Một máy đầu cuối (MS) tại biên của cell bán kính 2 km đang phát với công suất 4.9W làm cho diện tích bị ảnh hưởng tăng lên 10.7 m2, tương đương với 1 vùng bị nhiễu có bán kính 1.8m.
Giả sử khoảng cách giữa người đi trên vỉa hè và xe đi trên đường là 4m, người sử dụng thiết bị hỗ trợ nghe (the hearing aid user) sẽ không chịu nhiễu từ bộ phát. Ngay cả khi thiết bị hỗ trợ hướng phía nhạy cảm nhất (susceptibility) về phía đường, thì khoảng cách đến ô tô phải gần hơn 3m thì mới bị nhiễu.
Người đi bộ trên vỉa hè không chắc sẽ bị nhiễu từ các xe trên đường.
4.1.2 Tàu hỏa
Nếu coi như anten trên nóc tàu gây ra suy hao 10 dB trong toa, thì một điện thoại công cộng (pay phone) GSM trên tàu có công suất mức 1 (20W) sẽ có bán kính ảnh hưởng trên tàu tương đương với một bộ phát 2W.
Giả sử bộ phát được đặt giữa tàu, từ phương trình 1 ta thấy rằng 1.2m hay 1.2% của tàu bị ảnh hưởng. Giả sử người được phân bố đều trên tàu thì xác suất chịu ảnh hưởng nhiễu là 0.012.
Nên chú ý rằng, nhiều khảo sát cho thấy máy nghe băng cá nhân (tape player) cũng dễ ảnh hưởng tương đương đến đường truyền AM, và có khả năng có ...