MÔ HÌNH LAN TRUYỀN THU SÓNG CHO CÔNG CỤ LẬP KẾ HOẠCH ASSET

TABLE OF CONTENTS Propagation model tuning for ASSET Planning tool MÔ HÌNH LAN TRUYỀN THU SÓNG CHO CÔNG CỤ LẬP KẾ HOẠCH ASSET Huawei Technologies Co , Ltd April 08, 2005 MỤC LỤC 11 Tóm tắt 11 1 Công cụ kế hoạch tài sản Asset 11 2 Mô hình truyền lan 32 Mô hình truyền sóng 32 1 Giới thiệu 52 2 Các công cụ yêu cầu 52 3 Phép đo 52 3 1 Lựa chọn Site và Clutter 62 3 2 Di chuyển trên các tuyến đường kiểm tra 62 3 3 Dữ liệu đo 72 3 4 Cấu hình thiết bị 82 4 Quy trình điều chỉnh 82 4 1 Quy trình lọc 92 4.

MÔ HÌNH LAN TRUYỀN THU SÓNG CHO CÔNG CỤ LẬP KẾ HOẠCH ASSET

April 08, 2005

MỤC LỤC

1 Tóm tắt 1

1.1 Công cụ kế hoạch tài sản Asset 1

1.2 Mô hình truyền lan 1

2 Mô hình truyền sóng 3

2.1 Giới thiệu 3

2.2 Các công cụ yêu cầu 5

2.3 Phép đo 5

2.3.1 Lựa chọn Site và Clutter 5

2.3.2 Di chuyển trên các tuyến đường kiểm tra 6

2.3.3 Dữ liệu đo 6

2.3.4 Cấu hình thiết bị 7

2.4 Quy trình điều chỉnh 8

2.4.1 Quy trình lọc 8

2.4.2 Lọc bằng khoảng cách ngắn nhất 9

2.4.3 Lọc thông qua mức công suất nhận RX 9

2.4.4 Đồ thị 9

2.4.5 Quy trình chỉnh 11

3 Tổng kết mô hình truyền lan 12

4 Kết luận 14

1 Tóm tắt.

Tài liệu được cung cấp bởi Công ty công nghệ Huawei cho hãng di động

số Philippines về Dự án thay thế và mở rộng NCR, trình bày phương pháp

đo CW và mô hình lan truyền sử dụng công cụ lập kế hoạch Asset Tài liệu bao gồm các phần sau:

1 Mô tả mô hình sử dụng công cụ kế hoạch ASSET

2 Phương pháp đo CW và mô hình dò sóng

3 Các bước quan trọng và cần thiết để có được một mô hình tốt

1.1 Công cụ lập kế hoạch tài sản Asset

HUAWEI tạo ra công cụ kế hoạch ASSET thực hiện dự đoán vùng phủ sóng Trong công cụ kế hoạch này, thuật toán mô hình truyền rất linh hoạt

và cho phép người sử dụng kết hợp chặt chẽ các dạng khác nhau của mô hình lan truyền truyền thống trong dải tần từ 150MHz đến 2GHz

Mô hình “Standard Macrocell” được HUAWEI sử dụng dựa trên mô hình ETSI Hata với một vài đặc điểm được thêm vào giúp nâng cao tính linh hoạt và chính xác của mô hình

Chức năng đo lường CW trong công cụ có khả năng thu thập dữ liệu từ

ổ kiểm tra để nhập vào tài sản Asset sử dụng để dò sóng trong mô hình lan truyền Khi vị trí cột được thực hiện định tuyến, mức tín hiệu thu, lỗi tín hiệu và các thẻ được thể hiện trên màn hình sơ đồ 2D

Công cụ bao gồm đầy đủ tính năng báo cáo đặc tính có thể được dùng

để so sánh dữ liệu khảo sát với các yêu cầu trong mô hình truyền lan

Sử dụng các đặc tính này, người dùng có thể điều chỉnh được mô hình truyền lan

Mô hình truyền lan có thể được tạo, sửa đổi và điều chỉnh sử dụng Bộ sửa đổi mô hình truyền lan - “Propagation Model Editor” Bộ điều chỉnh này giúp người dùng có thể tạo ra một vài mô hình truyền lan với đầy đủ các đặc tính tối ưu ở mỗi mô hình

1.2 Mô hình truyền lan

HUAWEI tạo ra công cụ kế hoạch hóa ASSET thực hiện dự đoán vùng phủ sóng Trong công cụ kế hoạch này, thuật toán mô hình truyền rất linh hoạt và cho phép người sử dụng kết hợp chặt chẽ các dạng khác nhau của

mô hình lan truyền truyền thống trong dải tần từ 150 MHz đến 2 GHz

HUAWEI sử dụng mô hình “Standard Macrocell” trên Constantine dựa trên mô hình ETSI Hata với việc thêm vào một vài đặc tính để tăng cường

độ mềm dẻo và chính xác của mô hình Các công thức chung được sử dụng như sau:

Prx = Ptx - Ploss

Ở đó:

Prx: Công suất thu (dBm)

Ptx: Công suất phát hiệu dụng (EIRP) (dBm)

Ploss: Suy hao đường truyền (dB)

Với:

Ploss = k1 + k2log(d) + k3(Hms) + k4log(Hms) + k5log(Heff) + k6log(Heff)log(d) + k7diffn + Clutter_Loss

Ở đó:

d = Khoảng cách từ trạm gốc đến trạm di động (km)

Hms = Độ cao của trạm di động so với mặt đất (m) Con số này mang tính

lý thuyết tổng thể với các phân loại clutter khác nhau

Heff = Độ cao hiệu dụng của anten trạm gốc (m)

diffn = Suy hao nhiễu xạ được tính toán dựa trên các phương pháp gờ dao tương đương Epstein Peterson, Deygout hoặc Bullington

k1 & k2 = Hệ số chặn và dốc Các hệ số này tương ứng với hệ số bù offset ( dBm) và các hệ số nhân cho các phép đo với khoảng cách xa giữa các trạm gốc và di động

k3 = Hệ số chiều cao anten di động Hệ số hiệu chỉnh được sử dụng trong tính toán hiệu quả độ cao anten di động

k4 = Hệ số nhân Okumura Hata với Hms

k5 = Hệ số khuếch đại hiệu dụng độ cao anten Đây là hệ số nhân cho các phép đo về hiệu quả độ cao anten

k6 = Log (Heff)Log(d).Đây là hệ số nhân dạng Okumura Hât cho log(Heff)log(d)

k7 = Độ nhiễu xạ Đây là hệ số nhân cho việc tính toán độ nhiễu xạ Người

sử dụng có thể lựa chọn các phương pháp nhiễu xạ

Clutter_Loss = Đặc tính hỗn loạn là độ cao và sự cách ly được thực hiện trong quá trình tính toán

Mô hình truyền lan gồm đầy đủ các đặc tính với các hệ số mà người sử dụng có thể định nghĩa Các giá trị gần và xa k1, k2 và các điểm thay đổi được người sử dụng định nghĩa Mô hình cũng kết hợp chặt chẽ các thuật toán với hệ số suy hao nhiễu xạ và ảnh hưởng độ cao trạm gốc

Triển khai hệ thống truyền sóng di động, mô hình truyền sóng là cần thiết để xác định các đặc tính truyền tải Dự đoán được yêu cầu để lập

kế hoạch vùng phủ sóng và phân tích nhiễu cùng với việc tính toán các cell là cơ sở cho quá trình lập kế hoạch mạng cấp độ cao

Các kênh truyền sóng vô tuyến là các thành phần quan trọng trong hệ thống truyền tin vô tuyến di động Mức độ cường độ trường ở các điểm không chỉ phụ thuộc vào khoảng cách từ các trạm phát mà còn phụ thuộc vào tần số truyền sóng, độ cao anten và giao thoa tầm dài, giao thoa tầm ngắn gây ra bởi phản xạ từ môi trường tự nhiên (địa hình, cây cối) và các môi trường nhân tạo (các tòa nhà) Cũng vì các lý do trên, thời tiết và độ ẩm không khí cũng có tác động Sự khác nhau giữa các trường sóng mạnh nhất và yếu nhất có thẻ đạt tới 10dB

Vì sự phức tạp của hiện tượng lan truyền và tính tự nhiên thống kê của các kênh vô tuyến, các đặc tính kênh tin cậy có thể chỉ được dựa trên các phép đo xấp xỉ kênh truyền Vì vậy, các phép đo cường độ trường sóng liên tục (CW) cần dùng cho việc mô hình hóa suy hao đường truyền cùng với thiết kế RF và các mục đích tối ưu hóa

Xem xét các đặc tính truyền lan, các kết quả của phép đo cường độ trường CW di động phải được xem xét như các kết quả thống kê

Để thực hiện phép kiểm thử dưới các điều kiện tốt nhất, lựa chọn các khu vực quen thuộc dạng clutter, các vị trí máy phát và tuyến đường cùng với các thiết bị kiểm tra cần được sẵn sàng ở pha chuẩn bị

Phép đo cường độ trường theo các tuyến đường được ghi lại là các giải pháp hiệu quả về thời gian và chi phí với việc thiết lập vùng phủ sóng cường độ trường vô tuyến trên diện rộng với các trạm giám sát vô tuyến GPS, D-GPS hoặc các hệ thống định vị khác nên được tham chiếu trên phương diện địa lý dọc theo tuyến khảo sát

Kết quả của phép đo khảo sát CW sau khi được thu thập sẽ được phân tích và sử dụng để tạo mô hình truyền sóng tốt nhất sử dụng trong công

cụ kế hoạch Asset

Hình 2.1:Khái quát quá trình kiểm tra CW

Chuyển các dữ liệu thu được tới các dạng phù

hợp với Asset

Xác định clutter cần thu sóng.

Lập kế hoạch các trạm dùng để kiểm tra các

clutter

Thực hiện mô hình dò sóng

Điều khiển các tuyến và thu thập dữ liệu.

Site Visit để xem xét mức phù hợp và dễ thực hiện và tối ưu điện năng Trạm được chọn nên thấp hơn độ cao clutter trung bình.

Thực hiện đi theo các tuyến đã định.

Dò tần số để tìm tần số sạch được sử dụng

trong bài tập

2.2 Các công cụ yêu cầu.

 Máy phát kiểm tra

 Anten ngoài trời

 Máy thu

 Đồng hồ đo công suất

 Thiết bị định vị toàn cầu GPS

 Công cụ lập kế hoạch Asset

2.3.1 Lựa chọn Site và Clutter Selection.

Chúng ta lên kế hoạch có 2 mô hình cho dự án này, Quận trung tâm thương mại (CBD) và Khu vực thủ đô (NCR) Mô hình CBD được sử dụng ở Makati, Binondo và Ortigas Mô hình NCR sử dụng cho các khu vực còn lại Trước khi triển khai các điểm kiểm tra CW, ta phải lựa chọn một site thích hợp có địa hình bao phủ xung quanh nằm trong clutter mong muốn Trước tiên, để làm việc này, một đội RF địa phương cần xác định các clutter cần thiết được dò Nhiệm vụ này là trách nhiệm của cả Digitel và Huawei

Các clutter được xác định trên bản đồ số là:

 Vùng nước trong đất liền

 Vùng mở

 Cánh đồng nông nghiệp

 Rừng

 Làng quê

 Không gian ngoại ô

 Công viên

 Các khu di tích

 Khu dân cư đông đúc

 Thành phố

 Thành phố đông đúc

 Thành phố đông đúc tăng trưởng nhanh

 Khu công nghiệp

 Nhà cao tầng

 Sân bay Một vài phòng tránh cần được thực hiện khi chọn trạm phát sóng Đặc biệt chú ý các vật cản gần trạm phát như các nhà cao tầng, cao ốc hoặc cây lớn Các vật này luôn ảnh hưởng đến kết quả đo CW do phản xạ, che khuất hoặc chặn tín hiệu RF ở điểm thu cuối Các trạm phát được xem xét có các đặc điểm sau:

 Bao quanh clutter

 Cách ly các vật cản

 Tòa nhà của người được ủy quyền

 Độ cao tòa nhà đến độ cao trung bình của tòa nhà

 Tính phù hợp khi lắp đặt anten kiểm tra

 Các trạm có thể tiếp cận được

2.3.2 Di chuyển trên các tuyến đường kiểm tra

Lập kế hoạch di chuyển trên các tuyến kiểm tra để thu thập dữ liệu trên một bản đồ trước khi thực hiện chuyến đi thực tế Điều này sẽ giúp giảm thiểu tối đa đường đi và thời gian và tạo ra vùng phủ sóng phù hợp trong clutter mong muốn Các tuyến dọc theo các tuyến đường, con phố hoặc trên các cây cầu dài thực sự không được khuyến khích thực hiện vì ta phải thay đổi độ cao anten, không phù hợp cho việc xác định mô hình lan truyền

Trong thực tế, các tuyến đường đi kiểm tra được lập kế hoạch luôn được thay đổi vì sự phát triển liên tục của giao thông, rất khác trên thực tế Vì vậy, ta luôn phải sử dụng các bản đồ mới nhất trong khi lập kế hoạch đường đi Tuy nhiên, trong một số trường hợp, các tuyến trước đó nên được sử dụng lại với một vài thay đổi cần thiết giúp ta dễ dàng di chuyển

Để thu được bộ thống kê cho dữ liệu đo, ta cần thực hiện một số lượng lớn các điêm rđo Bằng cách tăng các điểm đo, giúp ta tăng độ tin cậy và chính xác của mô hình lan truyền được sử dụng để thu sóng

2.3.3 Dữ liệu đo

Như đã đề cập trước đó, ta phải đo rất nhiều các điểm đo để đánh giá thống

kê chính xác Tăng số lượng điểm đo, tăng độ tin cậy của quá trình phủ sóng , tuy nhiên, bên cạnh các khoảng tin cậy, nó không mang lại các cải thiện đang kể nào

2.3.4 Cấu hình thiết bị

Hình 2.2 Vị trí máy phát CW trong một site

Hình 2.3 Cài đặt thiết bị thu đầu cuối 2.4 Quy trình điều chỉnh

2.3.4 Quy trình lọc

Hình 2.4 : Sơ đồ lọc

2.3.5 Lọc bằng khoảng cách ngắn nhất.

Bất kì điểm nào gần với trạm phát đều bị loại bỏ Các dữ liệu nằm trong khoảng bán kính 200-800m đối với trạm phát đều không hữu dụng và có thể bị loại bỏ Đó là do sự mất tầm nhìn của tín hiệu khi truyền gặp phải các nóc nhà.Trong bài luyện tập này, tín hiệu test truyền nằm trong khoảng 400m từ trạm truyền sẽ bị hủy

2.3.6 Lọc thông qua mức công suất nhận RX

Thông thường, tín hiệu cực mạnh hay yếu không thực sự thể hiện các thiệt hại lộn xộn, do đó, các dữ liệu này có thể bị loại bỏ Trong bài luyện tập này, sức mạnh tín hiệu nằm trong khoảng -60dBm tới -108dBm được sử dụng để điều chỉnh mô hình

Tất cả các tiến trình lọc được hoàn thành thủ công thông qua chương trình Mapinfo và bảng tính Excel Khi tiến trình lọc hoàn tất, các dữ liệu lọc sẽ được tải vào công cụ Asset, người dùng kiểm tra lại kết quả thông qua hiển thị dữ liệu test truyền đã được lọc đối dựa trên sự lộn xộn Nếu kết quả tốt,

dữ liệu sẽ trở thành đầu vào của quá trình điều chỉnh mô hình, nếu không người dùng cần phải lọc lại dữ liệu

2.3.7 Đồ thị so sánh lọc thông qua mức công suất nhận RX đối với Log(khoảng

cách d)

Khi dữ liệu test truyền đã được lọc bằng độ hỗn loạn, khoảng cách ngắn nhất và cấp độ nhận, người dùng phải tạo ra đồ thị so sánh cấp độ nhận và Log ( khoảng cách), nhìn hình 2.5

Dựa trên đồ thị này, các điểm phân bố cách xa đối với điểm phân bố trung bình ( đường màu vàng) sẽ bị loại bỏ Đó là bởi các điểm đó có thể gây ảnh hưởng đến tính chính xác của mô hình truyền do làm tăng các lỗi trung bình Tuy nhiên, có một điều quan trọng là loại bỏ các điểm này sẽ gây ra hiệu quả giảm số lượng dữ liệu, do đó cần yêu cầu phân tích cẩn thận vì một số lượng điểm bị loại bỏ

Hình 2.6 hiển tihj đồ thị so sánh cấp độ nhận và Log( khoảng cách) sau khi lọc các điểm cách xa so với đường vàng

Hình 2.5

Hình 2.6

2.4.5 Quy trình chỉnh.

Để cung cấp hình ảnh chính xác cao của mạng, các mô hình RF phải được điều chỉnh rất cẩn thận để các lỗi giữa các dữ liệu đo và dữ liệu tính toán là tối thiểu

Để kết thúc này, các tiêu chí sau đây phải được quan sát trong quá trình điều chỉnh

mô hình

 Lỗi trung bình = 0 dB

 Độ lệch chuẩn ≤ 7 dB

 Khi các mô hình RF được điều chỉnh tới trạng thái chính xác đã nói ở trên, chúng sẽ được trình bày Digitel để xem xét, phê duyệt tiếp theo

 Chỉ các mô hình Chỉ được duyệt sẽ được sử dụng cho quy hoạch của các cell sites (cả lý thuyết và thực tế)

3 Tổng kết mô hình lan truyền.

Cuối cùng mô hình lan truyền sản xuất sẽ có thể sử dụng trong công cụ Asset Planning để mô phỏng chính xác cho mạng

Mô hình này sẽ bao gồm các thông số được đề cập dưới đây:

4 Kết luận.

Mô hình lan truyền chính xác là điều cần thiết cho một công cụ lập kế hoạch để cung cấp mô phỏng chính xác Toàn bộ quá trình điều chỉnh mô hình sẽ cần một hợp tác tốt giữa Digitel và Huawei để đạt được mục tiêu này