Cấp phát tần số trong mạng tế bào

PowerPoint Presentation Cấp phát tần số trong mạng tế bào Nhóm sinh viên Khái niệm về kênh Một yếu tố quan trọng trong việc xác định năng lực của một hệ thống điện thoại di động là kênh Một kênh là một tần số, hoặc một tập hợp tần số có thể được phân bổ cho việc truyền dữ liệu Khái niệm về kênh Các kênh truyền thông của bất kỳ hình thức nào có thể là một trong các loại sau đây Trong hệ thống GSM, kênh là song công Kênh song công trong GSM Một kênh song công trong GSM sử dụng 2 tần số một đi tới.

Cấp phát tần số trong

mạng tế bào.

Nhóm sinh viên:

Khái niệm về kênh

Một yếu tố quan trọng trong việc xác định

năng lực của một hệ thống điện thoại di động

là kênh

Một kênh là một tần số, hoặc một tập hợp tần

số có thể được phân bổ cho việc truyền dữ

liệu

Khái niệm về kênh

Các kênh truyền thông của bất kỳ hình thức nào có thể là một trong các loại sau đây:

Trong hệ thống GSM, kênh là song công

Kênh song công trong GSM

Một kênh song công trong GSM sử dụng 2 tần số: một đi tới MS (downlink) và một từ MS (uplink)

Việc sử dụng chế độ full duplex yêu cầu uplink

và downlink phải được tách ra về mặt tần số bằng một khoảng cách tối thiểu, được gọi là

khoảng cách song công Nếu không có nó, tần

số uplink và downlink sẽ can thiệp với nhau

Khoảng cách sóng mang

 Ngoài khoảng cách song công, tất cả các hệ thống điện thoại di động còn có khái niệm khoảng cách sóng mang, là khoảng cách trên dải tần số giữa các kênh được truyền trong cùng một hướng

 Điều này để đảm bảo tránh sự chồng chéo thông tin giữa một kênh và một kênh lân cận.

Phương thức điều chế

Trong GSM 900, tần số được sử dụng để

truyền thông tin là khoảng 900 MHz Vì đây

không phải là tần số của thông tin -> kỹ thuật điều chế được sử dụng

Kỹ thuật điều chế được sử dụng trong GSM là Gaussian Minimum Shift Keying (GMSK).GMSK cho phép việc truyền tải 270kbit/s trong một kênh 200kHz

Phương thức truy nhập: Đa truy

nhập phân chia theo thời gian TDMA

Hầu hết các hệ thống di động kỹ thuật số sử dụng kỹ thuật TDMA để truyền và nhận tín

hiệu thoại

thực hiện một số cuộc gọi, mỗi cuộc gọi sử

dụng sóng mang trong một khoảng thời gian được chỉ định trước Những khoảng thời gian này được gọi là khe thời gian

Mỗi MS trên một cuộc gọi được gán một khe thời gian trên tần số uplink và một tần số

downlink Thông tin được gửi trong một khe

thời gian được gọi là một burst

Phương thức truy nhập: Đa truy

nhập phân chia theo thời gian TDMA

thời gian.Điều này có nghĩa là một sóng mang GSM có thể chứa 8 cuộc gọi

Kênh vật lý và kênh logic

Mỗi khe thời gian trong một khung TDMA được gọi là một kênh vật lý Do đó trong GSM, một tần số sóng mang chứa 8 kênh vật lý

Kênh vật lý có thể dung để truyền tín hiệu

thoại, dữ liệu, hoặc thông tin tín hiệu

Một kênh vật lý có thể mang thông điệp khác nhau, tùy thuộc vào các thông tin được gửi

Các thông điệp này được gọi là kênh logic

Kênh logic được chia làm 2 loại: Kênh điều

khiển và kênh lưu lượng

Cấp phát kênh

Kênh là tài nguyên quan trọng của hệ thống Tùy thuộc vào nhu cầu sử dụng kênh mà các kênh được cấp phát cho mỗi cell bằng các

phương pháp cấp phát kênh khác nhau

sử dụng là Cấp phát kênh tĩnh và Cấp phát

kênh động

Cấp phát kênh tĩnh (FCA)

Trong cấp phát kênh tĩnh (FCA), mỗi cell được cấp một tập hợp các kênh tần số cố định FCA đòi hỏi phải quy hoạch tần số thủ công, đó là một nhiệm vụ khó khăn trong hệ thống dựa

trên TDMA và FDMA

với FCA là số kênh trong cell vẫn không đổi

bất kể số lượng khách hàng trong cell đó Điều này dẫn đến tắc nghẽn và từ chối cuộc gọi ở một số vùng Trong khi các vùng khác lại tồn tại kênh rỗi

DCA đòi hỏi MSC thu thập dữ liệu thời gian

thực dựa trên chiếm kênh, phân phối lưu lượng truy cập và RSSI

Các phương pháp cấp phát kênh khác

Dựa trên tiêu chí khác nhau được sử dụng để tối ưu hóa hiệu suất, các phương án cấp phát kênh khác đã được đề xuất

Cấp phát kênh lai (Hybrid CA)

Cấp phát kênh kênh linh hoạt (Flexible CA)

Cấp phát kênh bàn giao (Handoff CA)

Frequency Re–use & the Re-use Distance

 Trong mô hình mạng tế bào (cellular

 Việc sử dụng lại tần số truyền phát tại

các ô tế bào gây ra nhiễu lên tín hiệu

Khoảng cách tái sử dụng tần số càng

nhỏ, nhiễu xảy ra trong quá trình

truyền phát càng tăng.

 Kiến trúc mạng tế bào thường bị giới

hạn bởi sự phát sinh nhiễu nhiều hơn là

bởi vấn đề năng lượng truyền phát.

Adjacent channel interference (C/A)

 Adjacent frequencies (A), that

is frequencies shifted 200kHz

from the carrier frequency (C),

must be avoided in the same

cell and preferably in

neighboring cells also

Although adjacent frequencies

are at different frequencies to

the carrier frequency they can

still cause interference and

quality problems.

 The GSM specification states

that the carrier-to-adjacent

ratio (C/A) must be larger than

-9dB Ericsson recommends

that higher than 3 dB be used

as planning criterion.

Co-channel interference, C/I

 Co-channel interference is caused by the

use of a frequency close to the exact

same frequency The former will interfere

with the latter, leading to the terms

interfering frequency (I) and carrier

frequency (C).

 The GSM specification recommends that

the carrier-tointerference (C/I) ratio is

greater than 9 decibels (dB) However,

Ericsson recommends that 12 dB be

used as planning criterion

 This C/I ratio is influenced by the

following factors:

 The location of the MS

 Local geography and type of local scatters

 BTS antenna type, site elevation and

position

Cells Planning

 Nhận xét:

 Khoảng cách tái sử dụng tần số cần đủ lớn để tránh nhiễu liên kênh (Co-channel

interference) và nhiễu tần số kênh lân cận (Adjacent channel interference).

 Khoảng cách tái sử dụng tần số cần nhỏ nhất có thể để tối đa dung lượng phục vụ.

 Cần phải quy hoạch các ô tế bào (cells planning) một cách hợp lý

phải được tính toán sao cho giảm

được nhiễu mà vẫn tối đa được

dung lượng phục vụ của hệ thống.

 Có rất nhiều cách tố chức các ô tế bào thành cụm như mô hình 3/9,

4/12, 7/21…

 Phổ biến hơn cả là 3/9 và 4/12.

 Mô hình 4/12 tổ chức 4 “three-sector sites” thành một cụm, bao gồm 12 cell và sử dụng 12 nhóm tần số khác nhau trong dải tần cho phép

4/12 pattern

 Trong mô hình 3/9, toàn bộ dải tần sẽ chia thành 9 nhóm cho 3 “three-sector sites”.

 Nhiễu C/A: Cell A1 và C3 ở vị trí gần nhau và sử dụng 2 dải tần số lân cận (10 và 9).

 Giải pháp: Sử dụng các kĩ thuật nhảy tần

3/9 pattern

C/I affecting re-use distance

 N càng nhỏ, dung lượng càng cao kèm

theo nhiễu càng lớn và ngược lại.

Phân tích lưu lượng

 The Erlang (E) is a unit of measurement of traffic intensity It can be calculated with the following formula:

A = n x T / 3600 Erlang where

 A = offered traffic from one or more users in the system

 n = number of calls per hour

 T = average call time in seconds

 If n=1 and T=90 seconds

=> the traffic per subscriber is:

A = 1 x 90 / 3600 = 25mE

(control channels) = 14 TCH

GOS implies 8.2 Erlangs per cell (see Table 10-1)

= 8.2E / 25mE = 328 subscribers per cell

then the number of cells needed is 10,000 / 328 = 30 cells.

sector sites needed is 30 / 3 = 10