Chương V : Phương pháp thiết kế một mạng di động CDMA pot

Nhiễu nội ô lànhiễu do trạm gốc trong hệ thống thu nhiễu từ các ngời sử dụng khác trongcùng một ô.. Mọi tín hiệu củangời sử dụng trong một ô nhất định đợc điều khiển công suất bởi cùng m

Trang 1

Chơng V : Phơng pháp thiết kế một mạng di động cdma

5.1 Cơ sở tính toán thiết kế

5.1.1 Dung lợng hệ thống CDMA

A Ph ơng pháp tính dung l ợng theo tỷ số (C/I)

1 Dung lợng của hệ thống CDMA một ô đơn

Dung lợng của hệ thống CDMA bị hạn chế bởi nhiễu đa truy nhập Đểrút ra đợc công thức tính dung lợng hệ thống chúng ta hãy xét một hệ hệthống một ô đơn Chúng ta giả thiết rằng do kết quả của việc điều khiểncông suất hoàn hảo và năng lợng trên mỗi chip của mỗi ngời sử dụng làbằng nhau bằng Ec Nếu ta bỏ qua nhiễu nhiệt thì ta có công thức tính mật

độ phổ công suất hiệu dụng là:

Io=(K-1)Ec (5.1)

Tỉ số năng lợng bit trên nhiễu hiệu dụng Eb/Io là:

1 ).

1 (

)

Ec G Ec

K

Eb Io

Eb

(5.2)Nếu chúng ta tính đến nhiễu nhiệt với tham số n2 thì Eb/Io trở thành:

S K

G Ec

No K

Eb Io

Eb

n2

1 /

S Io Eb

ăng ten sector Trong một ô nếu phân thnhf 3 sector thì dung lợng tăng lên

Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Đình Trung KTVT B K37

97

Trang 2

-ba lần (thực tế là tăng 2,55 lần do vùng biên các setor vẫn bị phủ lên nhau).Một phơng pháp khác để tăng dung lợng là quản lý hoạt động của thoại củamỗi ngời sử dụng Thực tế cho thấy là thời gian tích cực thoại trong kênhthờng không chiếm quá 35% tổng thời gian Khi tích cực thoại thì tốc độkênh là 9,6 Kb/s Còn 65% thời gian còn lại là đối phơng nói hoặc ngừng.Khi này tốc độ dữ liệu giảm xuống tới 1,2 Kb/s

Hệ số hoạt động của tiếng nói đợc biểu diễn bằng  và nó đợc định nghĩa

là tỷ số giữa thời gian một ngời sử dụng nói trên toàn bộ thời gian truyềndẫn

Mật độ phổ công suất hiệu dụng ở (5.1) sẽ trở thành:

Io=(Ks-1)Ec (5.6)Trong đó Ks là số ngời sử dụng trên một sector

Nếu sử dụng cả hai giải pháp sector hoá anten và quản lý hoạt động củatiếng nói thì ta có tỷ số Eb/Io là:

S K

G Io

Eb

n

2

) 1

G

/

hệ thống sử dụng anten Omni (vô hớng) và không có chức năng giám sátthời gian thoại

2 Dung lợng của hệ thống CDMA nhiều ô.

a Dung lợng hớng ngợc

Trang 3

Hình 5.1 Các ô có cấu trúc hình lục giác

Trong hệ thống thông tin di động CDMA gồm có nhiều trạm gốc thờng

có hai loại nhiễu chính Đó là nhiễu nội ô và nhiễu liên ô Nhiễu nội ô lànhiễu do trạm gốc trong hệ thống thu nhiễu từ các ngời sử dụng khác trongcùng một ô Ngợc lại nhiễu liên ô là nhiễu do các tín hiệu của ngời sử dụng

ở các ô bên cạnh

Chúng ta hãy xét một cụm gồm các ô hình lục giác nh hình 5.1 Chúng tagiả thiết rằng công suất đợc điều khiển lý tởng ở trạm gốc Mọi tín hiệu củangời sử dụng trong một ô nhất định đợc điều khiển công suất bởi cùng mộttrạm gốc và trong trờng hợp lý tởng thì mọi tín hiệu đều thu đợc một côngsuất nh nhau S Với K ngời sử dụng trong một ô thì tổng nhiễu nội ô nhỏhơn hoặc bằng (K-1)S Trong truyền thoại thì công suất nhiễu này đợc giảm

 lần (tức dung lợng tăng 1/ lần)

Giả thiết trạm di động trong tế bào nào sẽ do trạm gốc của tế bào đó điềukhiển Ta hãy xem xét một trạm di động trong một ô khác có khoảng cách

đến trạm gốc của nó là rm và cách một trạm gốc cho trớc một khoảng là r0

Do giả thiết là điều khiển công suất là lý tởng nên công suất phát của máy

di động này là :

10 /10)(

dm L

m m

T

Sr r

rm

Trang 4

Điều này có nghĩa là công suất MS thu đợc từ trạm gốc của nó là:

S r

Sr L

r S r

S

m

L L

m p

m T m

/

10 10

/ ) ( )

(

(5.11)Công suất nhiễu từ MS trong các ô khác cách một trạm gốc đang xétmột khoảng ro phụ thuộc vào:

Tổn hao đờng truyền dẫn từ MS này tới BS đó

Tổn hao đờng truyền do MS gây nhiễu tới BS đang quản lý MS đó

Công suất nhiễu này có thể đợc mô tả theo công thức sau

10 / 10

do

L o o

r S

Công suất nhiễu liên ô có đợc tính nh sau:

10 m

o , r ) 10 I(r

dm

do L L

o

m

r

r S

Với giả thiết I(r0,rm)/S nhỏ hơn hoặc bằng 1 nếu không thì MS sẽ đợc

điều khiển bằng trạm gốc khác với I(r0,rm)/S nhỏ hơn hoặc bằng 1 Cả Ldm

và Ld0 là các biến ngẫu nhiên Gaussian độc lập, với cùng giá trị trung bình

và phơng sai 2, hiệu Ld0-Ldm cũng là một biến ngẫu nhiên Gaussian với giátrị trung bình bằng không và phơng sai 22

Ta giả thiết rằng để cho đơn giản bán kính ô đợc cho bằng nhau và nhữngngời sử dụng đợc phân phối đều nhau Trong một hệ thống với 3 antensector mật độ ngời sử dụng (mật độ MS) đợc tính nh sau:

3

2 3 3

Trang 5

Nếu tổn hao đờng truyền chỉ là một hàm của khoảng cách từ MS đến BSthì MS phải đợc điều khiển bởi một BS gần nó nhất Để đơn giả ta giả thiết

BS gần nhất làm nhiệm vụ điều khiển công suất

Tổng công suất nhiễu liên ô đợc thu đợc bởi một trạm gốc có thể tính đợcbằng cách tính tích phân hai lớp vùng A bao gồm tất cả các ô trong hệthống (hình 5.1)

dA r

r L L r

r S

I

o

m dm do

L L

o m

dm do

(Ldo-Ldm, rm/r0) = 1 khi 10(Ldo Ldm)/101

r

o m

dA r

r f r

r S

I E

m o

2

40

2 10

/ 10 ln (

m

r

r Q

e r

r f

(5.19)Giả sử rằng tơng quan không gian giữa Ldm và Ld0 là rất nhỏ trong cáchớng tơng đơng với tích phân hai lớp biến xử lý ngẫu nhiên trắng của côngsuất nhiễu liên ô theo công thức sau:

r

r f r

r g r

r r

r

Var

o

m o

m

A o

m o

2

40

2 )

5 / 10 ln

m

r

r Q

Trang 6

-Đối với một giá trị tiêu biểu của sự biến đổi công suất do che khuất với

2=8dB thì giá trị trung bình và biến của (I/S) là:

Với =4, =8dB biên giới trên của hệ số nhiễu liên ô là 0.55

Công suất biến đổi ngẫu nhiên I/S trong (3.15) có thể lấy xấp xỉ bằngmột biến ngẫu nhiên Gaussian theo giả thiết độ trắng không gian của Ldm

và Ld0

Tỷ số mật độ năng lợng bit trên nhiễu thu đợc ở hớng ngợc có thể đợctính nh sau:

S S I

G I

E

n K

k o

Trong đó I/S đợc tính nh trong (5.15), n2 là công suất nhiễu nhiệt và

i là các biến ngẫu nhiên nhị thức mô tả tính tích cực của tiếng nói của

ng-ời sử dụng trong một ô nhất định và đợc tính theo công thức sau:

i=1 với xác suất P = 

i=0 với xác suất P = (1- ) (5.26)Chất lợng của một hớng có thể đợc đo bằng xác xuất mà hớng có tỷ sốlỗi bit lớn hơn một giá trị xác định nào đó BERS.Và nó đợc gọi là xác suấtngừng liên lạc và đợc biểu diễn bằng Pout theo công thức sau:

Pout=Pr[BER>BERS] (5.27)Hoặc:

i i r

I P

Eb

S r

Trang 7

đổi nh cho trong (5.18) và (5.20) giới hạn trên xác suất ngừng có thể đợctính nh sau:

) / ( 1

1

.

|

1 1

1

S I

S I E k Q

k

K

k P

k k

S

I P P

r k K k

r Ks

o

k

r out

S S

mức cao điểm, đờng sát cùng phía bên phải ứng với trờng hợp tế bào lâncận không có lu lợng Dung lợng hớng về có thể phục vụ đợc 36 ngời sửdụng trong một sector hoặc 108 ngời sử dụng trong một tế bào với tỷ lệBER<10-3 ( và lu lợng tại tế bào lân cận là cực đại) Nếu số ngời sử dụng ô

Trang 8

bên cạnh giảm xuống còn một nửa thì tổng số ngời sử dụng trong tế bào

đang xét là 144 ngời

Nếu toàn dải tần 12.5 MHz đợc sử dụng cho hệ thống CDMA thì dung ợng hệ thống tăng 10 lần (12.5 MHz / 1.25 MHz =10), với trờng hợp tải đầy(các tế bào có lu lợng 100%) dung lợng 1 tế bào là 1080 ngời sử dụng.Trong hệ thống thông tin di động FM/FDMA tơng tự thì phân bố kênh hệthống là 30KHz Thì số ngời sử dụng trong một ô với băng tần 1.25 MHzkhoảng 42 ngời Với hệ số sử dụng lại tần số là 1/7 và nếu hệ thống đợccung cấp một băng tần 12.5 MHz thì số thuê bao trong một tế bào là:

l-60 30

7

5 12

Đối với các hệ thống thông tin di động số đa tế bào theo tiêu chuẩn IS-54

ở Mỹ sử dụng kênh truyền dẫn 30KHz và ba ngời sử dụng có thể dùngchung một kênh tần số trên cơ sở TDMA Điều này làm tăng dung lợng balần so với hệ thống FDMA nhng vẫn nhỏ hơn 6 lần so với hệ thống CDMA

Đối với hệ thống GSM có 8 khe thời gian trong một kênh tần số có độrộng kênh là 200 KHz, hệ số tái sử dụng tần số là 1/3 ( 4/12, 3/9, 7/21 =1/3) ta có số khách hàng trong một tế bào là:

21 200

3

5 12



MHz

(ngời)Nhng do một kênh có 8 khe thời gian nên: dung lu lợng lợng tăng lên là:

168 ngời So với hệ thống FM/FDMA tơng tự thì tăng là 2.8 lần nhng so với

hệ thống CDMA thì dung lợng hệ thống CDMA lớn hơn 6.42 lần

b Dung lợng hớng thuận của hệ thống CDMA đa tế bào

Khác với hớng về, hớng đi không bị ảnh hởng của hiệu ứng xa gần.Trong một hệ thống CDMA ô đơn không có sự che khuất thì không cầnphải điều khiển công suất Tuy nhiên trong hệ thống CDMA đa ô thì cáctrạm di động sẽ bị ảnh hởng bởi các trạm gốc lân cận Do đó để tăng tối đadung lợng hớng thuận thì cần phải điều khiển công suất trạm gốc để phân

bổ công suất cho mỗi trạm di động nhu đủ mức Các trạm di động bị ảnh ởng lớn nhất của can nhiễu từ các trạm gốc lân cận thì cần phải cấp côngsuất lớn hơn

h-Việcđiều khiển công suất hớng đi đợc thực hiện nh sau: Trạm di độngthứ i sẽ giám sát công suất thu từ các trạm gốc lân cận và tìm ra trạm gốc

Trang 9

có công suất lớn nhất ký hiệu là (ST1)i Trạm gốc có công suất thu đợc là(ST1)i đợc chọn làm trạm gốc của nó Các công suất thu đợc từ các trạm gốclân cận khác ký hiệu là (ST2)i, (ST3)i, …,(S,(STQ)i Và chúng đợc chọn sao cho

(ST1)i >(ST2)i> (ST3)i>…,(S>(STQ)i (5.31)Trong đó giả thiết rằng tổng cộng Q công suất này là chủ yếu và các trạmgốc khác có thể bỏ qua Tỷ số năng lợng bit trên nhiễu cộng, nhiễu nhiệt đ-

j

o w Tj

b T wi i

N B S

R S Io

Eb

) (

1

1 /

/ ) ( )

(5.32)

Trong đó N0 là mật độ phổ công suất nhiễu nhiệt; STJ nh đợc định nghĩatrong(5.31); Rb là tốc độ dữ liệu; Bw độ rộng phổ trải;  là phần công suấtcủa tổng công suất các trạm gốc tới trạm di động, trong đó (1-) là phầncông suất dành cho các tín hiệu định hớng phục vụ cho đồng bộ, thờngchiếm khoảng 20% tổng công suất phát của trạm gốc (đợc gán cho việctruyền dẫn một tín hiệu pilot hoặc tiêu đề cần thiết cho bắt và bám đồngbộ); wi là phần công suất đợc phân bổ cho trạm di động thứ i:

1 1

Trọng số wi tỉ lệ với tổng công suất của các trạm khác, ST2, ST3, …,(S, STQ,

và với công suất của trạm gốc chủ (ST1)i Từ công thức (5.46) , trọng số wi

có thể viết dới dạng nh sau:

i T

Q j Tj p

i

S S

S G

Io Eb w

) ( 1

/

1 2

2

1

T

Q j Tj i

G

i T i n K

Trang 10

-Số hạng thứ hai trong (5.36) có thể bỏ qua vì quá nhỏ so với số hạng thứnhất Dung lợng có thể đợc ớc tính từ xác suất ngừng hoạt động, nh sau:

Pout=Pr[BER>(BER)S] (5.37)tơng ứng với một tỷ lệ lỗi bit định trớc (BER)S ta có thể tính đợc Eb/Io là:

S

Io

Eb Io

hệ thống CDMA IS-95 với các thông số hệ thống GP=1280, Eb/Io=5dB,

=0.8…,(S

Theo hình 5.3 thì đờng truyền hớng đi có tỷ lệ lỗi bit BERS = 10-3, sốkhách hàng truy nhập trong sector là 38 ngời ( hay 144 ngời trong toàn tếbào )

Trang 11

B Tính dung l ợng hệ thống theo Erlang

1 Khái niệm về Erlang

BHDR SM

MOUt : là thời gian trung bình cho một cuộc gọi (giây) Theo thống kêcủa một số mạng di động thì MOUt phụ thuộc vào nhiều yếu tố ví dụ nhữngnăm đầu phát triển mạng MOUt bằng khoảng 230s nhng những năm sau đó

là khoảng 300s cho một cuộc gọi Trong tính toán ở đây ta lấy MOUt=300s

SM là dự phòng hệ thống (System Margin) bao gồm thời gian chờ không

có trả lời, bận và quay nhầm số…,(S con số này thờng cho phép là 30%

BHDR: tỷ lệ lu lợng của giờ bận trong ngày (Busy Hour Day Ratio).Chính là số phần trăm lu lợng ngày dự tính trong giờ bận Thờng là 11% với

dự trữ 1%

ACDM: Các ngày gọi trung bình trong tháng Số ngày đợc dự tính là 26trên cơ sở 5,8 ngày làm việc trong một tuần và 4,5 tuần trong một tháng.MH: Số phút trong một giờ =60

Vậy: 0 0235

60 26

12 0 ) 3 0 1 ( 300

b Mức độ dịch vụ GOS (Grate Of Service)

GOS là đại lợng biểu thị số phần trăm cuộc gọi không thành công hay tỷ

lệ số cuộc gọi bị tắc nghẽn (GOS còn gọi là xác suất tắc nghẽn hay xác suấtkhóa,xác suất dừng) Chất lợng dịch vụ coi là chấp nhận đợc nếu GOS nhỏhơn hoặc bằng 2%

2 Dung lợng Erlang hớng ngợc của hệ thống CDMA đa tế bào.

Trong một hệ thống CDMA tổ ong các ô khác nhau sẽ có xuyên nhiễu

đến một ô nhất định Nh trên đã trình bày ảnh hởng của ngời sử dụng ở các

ô khác sẽ có xuyên nhiễu với công suất là :

E(I/S) =f.K (5.40)

107

Trang 12

-Trong đó f là hệ số nhiễu liên ô Các giá trị của hệ số f thay đổi tuỳ theogiá trị của  đợc trình bày trên bảng 5.1 với số mũ mất mát đờng truyền là

=4

Bảng 5.1

024681012

0.440.430.450.490.550.660.91

Trong hệ thống thông tin di động chất lợng dịch vụ đợc đo bằng xác suất

khoá Đó là xác suất ngời sử dụng không đợc phục vụ do mạng bận (ngời

sử dụng khác chiếm dụng hết) Dịch vụ coi là chấp nhận đợc nếu xác suấtnày nhỏ hơn 2% Số trung bình ngời sử dụng yêu cầu dịch vụ với một xácsuất khoá (tắc nghẽn) cụ thể đợc gọi là dung lợng Erlang của hệ thống.Trong hệ các thống băng hẹp FDMA và TDMA thì số ngời sử dụng bịhạn chế bởi tần số và khe thời gian Tắc nghẽn xảy ra khi số ngời sử dụngvợt quá số tần số hoặc khe thời gian cho phép

Trong hệ thống CDMA thì số khách hàng đợc phép truy nhập lại không

bị giới hạn nh vậy (không hạn chế số ngời sử dụng) Tuy nhiên để đảm bảochất lợng dịch vụ tốt thì tỷ số tín hiệu trên tạp âm nhiệt trong các hệ thốngCDMA đợc duy trì trên một mức ngỡng Tắc nghẽn trong CDMA xảy rakhi tỷ số này vợt quá mức ngỡng

Đối với các hệ thống đa truy nhập băng hẹp thì việc thêm một kháchhàng nữa truy nhập vào mạng là không thể đợc nếu tất cả các kênh truyền

đều bận Còn trong hệ thông CDMA do hiện tợng khoá mềm (Có thể thay

đổi GOS) do vậy có thể khắc phục tạm thời bằng cách nâng mức ngỡng qui

định Io/No lên cao hơn Nh vậy giải pháp này cho phép tăng thêm mộtkhách hàng truy nhập vào mạng và chấp nhận sự suy giảm chất lợng hệthống Trên lý thuyết thì tỷ số Io/No có thể tăng lên tuỳ ý, tuy nhiên khi

Trang 13

nó vợt quá một mức ngỡng nào đó thì nhiếu sẽ làm cho hệ thống mất ổn

định, mất đồng bộ và tiếng thoại không còn rõ ràng nữa

Trong mạng CDMA tổ ong, tổng nhiễu (trong tế bào và liên tế bào) vàtạp âm nhiệt là:

S

I S

n

K

i

n i

S

I S

G Io

Io Eb

G S

I

2

) 1 ( 



(5.44)

Đặt r'= ( 1 )

/Io  Eb

bị từ chối không truy nhập đợc vào mạng

Xác suất khoá của một hệ thống thông tin di động có thể đợc tính nh sau:

1

' 2

/

f K i i r

Trang 14

-Các trạm di động trong các ô lân cận đợc giả thiết có cùng hệ số tích cực

 với các trạm khác trong ô đang xét và số khách hàng đợc tính theo phân

!

) 1 (

f k

k

f P

Xác suất khoá có thể đợc cọi nh tổng các xác suất để số khách hàng Klớn hơn mức gây nhiễu liên tế bào, và nhiễu trong tế bào 'r

1 ) 1 (

'

) 1 (

f e

) 1 ( '

f

f P

r bl

Để tính dung lợng mạng tế bào CDMA khi điều khiển công suất không

lý tởng ta thay các biến nhị phân ngẫu nhiên i trong biểu thức (5.46) bằngcác biến ngẫu nhiên phân bố dạng logarit i

1

f K i i bl

Trang 15

2 / ) (

2 2

) 1 )(

/ (

) 1 )(

/ ( '

bl

e f

e f Q

5 , 12

B

phơng hiện tợng che khuất  =2,5dB Khi xác suất dừng cho trớc (mức độphục vụ GOS) và với các thông số nh trên thì dung lợng hệ thống CDMAtìm đợc có thể tìm trực tiếp từ đồ thị hình 5.4 Khi xác suất dừng là Pout=1%

thì ( 1  f)





=160 Do f= 0,55 (ứng với =8); =0,4 nên ta có /=250Erlang/sector

Vậy trong băng tần 1,25 MHz dung lợng trong một sector là /=25Erlang Tra bảng Erlang B với GOS =1% ta có số MS là 35 MS





Chú thích:

: Xấp xỉ Gaussian

: Giả lập

Hình 5.4 Xác suất dừng hệ thống CDMA chiều về khi

điều khiển công suất không lý t ởng

Trang 16

Để so sánh với các hệ thống khác ta xét hệ thống thông tin di độngFM/FDMA, mỗi kênh truyền băng tần 30 KHz, hệ số tái sử dụng tần số làL=7, mỗi tế bào chia ra làm 3 khu, băng tần cấp cho toàn hệ thống là12,5MHz Vậy số kênh truyền sử dụng trong một sector là

19 30

3 7

5 , 12

56 200

3 3

5 , 12 8

i

K P

1

! ) / (

! / ) / (

Đây còn gọi là công thức Erlang-B

Cho PK=10-2=0,01 (GOS = 0,01) ta tính đợc lu lợng thông tin của 2 hệthống băng hẹp:

250 )

/ (

) / (

4 Dung lợng hệ thống CDMA có tính đến chuyển vùng mềm

Một cuộc gọi có thể trợ giúp bởi đồng thời nhiều BS gọi là chuyển vùngmềm Cuộc gọi cũng có thể trợ giúp bởi nhiều sector (chuyển vùng mềmhơn) Ngoài ra nó cũng có thể đồng thời thc hiện chuyển vùng mềm vàchuyển vùng mềm hơn

Do việc chuyển vùng mềm phải sử dụng một số kênh lu lợng trong tổng

số kênh lu lợng/sector Nên số cuộc gọi đồng thời trong một sector nhỏ hơn

so với khi không tính đến chuyển vùng mềm

Gọi số cuộc gọi đồng thời trên một sector khi không tính đến chuyểnvùng mềm là m, số cuộc gọi đồng thời khi tính đến chuyển vùng mềm là x

Trang 17

Theo tính toán trong các phần trớc (theo C/I hoặc theo Erlang) thì ta đều

có m bằng khoảng 35 cuộc gọi đồng thời/ sector hay có nghĩa là 35 kênh lulợng đợc sử dụng đồng thời

Gọi pi là tỷ lệ số kênh tham gia chuyển vùng mềm:

- Số kênh tham gia cùng với các sector khác trong cùng cellthực hiện chuyển vùng mềm hơn có tỷ lệ là: p1

- Tỷ lệ số kênh cùng các BS khác thực hiện chuyển vùngmềm hai đờng là p2

- Tỷ lệ số kênh cùng các BS khác thực hiện chuyển vùngmềm - mềm hơn là p3

- Tỷ lệ số kênh cùng các BS khác thực hiện chuyển vùngmềm ba đờng là p4

Ta thấy có điều kiện là: p1 +f) là số khách hàng hoạt động trung bình của toàn mạng,p2 +f) là số khách hàng hoạt động trung bình của toàn mạng, p3 +f) là số khách hàng hoạt động trung bình của toàn mạng, p4 < 1 do còn có tỷ lệ một số kênhkhông yêu cầu cho chuyển vùng mềm mà sử dụng cho lu lợng thoại…,(S

Ta có x+f) là số khách hàng hoạt động trung bình của toàn mạng, p1 +f) là số khách hàng hoạt động trung bình của toàn mạng, p2 +f) là số khách hàng hoạt động trung bình của toàn mạng, p3 +f) là số khách hàng hoạt động trung bình của toàn mạng, p4 = m

Hay x = m/( x+f) là số khách hàng hoạt động trung bình của toàn mạng, p1 +f) là số khách hàng hoạt động trung bình của toàn mạng, p2 +f) là số khách hàng hoạt động trung bình của toàn mạng, p3 +f) là số khách hàng hoạt động trung bình của toàn mạng, p4 ) (cuộc gọi đồng thời /sector)Theo một số thống kê:

p1 =25 % =0,25; p2 = 15 % = 0,15 ; p3 = 7% =0,07 ; p4 = 3% = 0,03

do đó ta có với hệ thống sử dụng sector hoá :

23 3 , 0 7 , 0 15 , 0 25 , 0 1

28 3 , 0 7 , 0 15 , 0 1

Omni 2 sector 3 sector Ghi chú

nghẽn mạch 1%

113

Trang 18

-Do cấu hình thực tế của BTS có thể tăng dung lợng bằng cách bổ xungthêm các TRX tại các ngăn sẵn có Một BTS có thể có cấu hình tới 4 TRXnên dung lợng có thể tăng đáng kể (Tất nhiên mỗi TRX sử dụng một tần sốkhác nhau trong băng tần 800MHz Nếu sử dụng cả 4 TRX thì băng tần cần

có là 1,23 x 4 = 4,92 (MHz) cho mỗi hớng ngoài ra còn khoảng bảo vệ nênmỗi hớng cần băng tần 6MHz - Xem mục 5.1.4):

Dựa trên 23TCH/sector (28 TCH với BTS đẳng hớng)

Omni 2 Sector 3 Sector Ghi chú

Xác xuất nghẽn mạch 1%

Trong phần này ta dự tính thiết kế một mạng thông tin di động CDMA để

đáp ứng nhu cầu cho tới năm 2005 Nhng do điều kiện tợi Việt Nam đang

có hai nhà khai thác thông tin di động sử dụng công nghệ GSM Và việc thuhút khách hàng bỏ công nghệ GSM sang dùng CDMA nhất thời cha thể đ-

ợc Do vậy dự tính tới năm 2005 số khách hàng của mạng CDMA là khoảng

300000

Để phục vụ cho 300000 thuê bao ta cần thiết lập một mạng nh sau:

Giả sử ta sử dụng cấu hình BTS tối đa với 4 TRX và 3 sector: Khi đó sốBTS tối thiểu cần có để đáp ứng cho nhu cầu dung lợng là:

) ( 41 7336

300000

BTS N

N S

Trang 19

NBTS là số thuê bao một BTS có thể phục vụ.

Nếu sử dụng cấu hình BTS có 1TRX, 3 sector thì số BTS cần thiết là: 164BTS

Trong thực tế do mật độ thuê bao không đồng nhất, mà luôn phân bốkhông đều Tập chung chủ yếu ở thành thị, nhất là các khu vực trung tâmthơng mại Còn vùng nông thôn và ngoại thành, mật độ thuê bao nhỏ Mặtkhác trong giai đoạn đầu khi mạng mới đa vào hoạt động số thuê bao còn ít,dung lợng mạng cha cao nên trong một số năm đầu chỉ nên sử dụng 1 TRX( 1 sóng mang) Sau đó khi mạng có dung lợng cao ta sẽ nâng cấp cấu hìnhtrạm BTS lên bằng cách bổ xung thêm các TRX thích hợp Từ đó có thể lắp

thông tin không cao thì không cần sử dụng cấu hình tối đa Và tuỳ điềukiện có thể sử dụng anten Omni để phủ sóng Khi dung lợng những khuvực này đòi hỏi cao hơn có thể nâng cấp cấu hình BTS lên, và sử dụnganten sector Những anten Omni cũ có thể sử dụng lại ở những vùngmới

 Kết hợp với việc đáp ứng nhu cầu dung lợng, để đáp ứng nhu cầu kháchhàng mọi lúc mọi nơi thì cần phủ sóng toàn quốc, mặc dù có nhữngvùng có thể không mang lại lợi nhuận cao Từ đó số lợng BTS có thểlớn hơn số BTS tối thiểu cần đáp ứng cho nhu cầu dung lợng

5.1.2 Phơng pháp tính toán dung lợng trung kế và MSC

1 MSC

Số lợng, vị trí và dung lợng của MSC đợc xác định trên cơ sở đáp ứngmục tiêu chất lợng

Vị trí MSC trong mạng nên đặt ở những vị trí sao cho kết nối với tổng đàiToll của mạng PSTN một cách dễ dàng Việc này đảm bảo định tuyến, đồng

bộ có hiệu quả Ngoài ra nó phản ánh việc mở rộng các vùng đối với dịch

Trang 20

M-d Công suất chuyển mạch yêu cầu hàng năm

Theo thống kê của hai mạng VMS, Vinaphone tại Việt Nam, tỷ lệ chuyểnmạch các loại cuộc gọi nh sau:

L u l ợng trung kế

Other

MSC

P S T N Thuê bao di động L u l ợng thuê bao

Hình 5.5 L u l ợng MSC

Trang 21

với số thuê bao là 35000 và Erl/sub = 0,0235

Dung lợng tổng đài yêu cầu

có, mặt khác ta tính tới sự tăng nhanh về các loại máy cầm tay…,(Sta đa ramột số chỉ tiêu sau:

- GOS: 0,01

- Erlang/thuê bao: 0,0235 Erl/sub

- Tỷ số lu lợng: Nội hạt 91%; Đờng dài: 6%; Quốc tế 3%

- Tỷ lệ các loại cuộc gọi: M-L 33% ; M-M 24%; L-M 43%

- Tỷ lệ tuê bao tại mỗi vùng: Hà Nội 19,55%; Tp Hồ chí Minh24.74%

a Phơng pháp tính toán lu lợng

 Cuộc gọi nội hạt

- Thuê bao di động gọi thuê bao di động (M-to-M)

Lu lợng = Số thuê bao di động tại vùng gọi * Erlang/thuê bao * Tỷ lệ

lu lợng M-to-M * Tỷ lệ lu lợng cuộc gọi nội hạt

- Thuê bao di động gọi thuê bao cố định (M-to-L)

lu lợng M-to-L * Tỷ lệ lu lợng cuộc gọi nội hạt

- Thuê bao cố định gọi thuê di động(L-to-M)

lu lợng L-to-M * Tỷ lệ lu lợng cuộc gọi nội hạt

 Cuộc gọi đờng dài

- Thuê bao di động gọi thuê bao di động(M-to-M)

117

Trang 22

-Lu lợng = Số thuê bao di động tại vùng gọi *{Số thuê bao di động tạivùng nhận * toàn bộ số thuê bao di động ngoài vùng nhận}* Erlang/thuêbao * Tỷ lệ lu lợng M-to-M * Tỷ lệ lu lợng cuộc gọi đờng dài.

- Thuê bao di động gọi thuê bao cố định (M-to-L)

Lu lợng = Số thuê bao di động tại vùng gọi *{Tỷ lệ thuê bao cố định tạivùng nhận * toàn bộ tỷ lệ thuê bao cố định ngoài vùng gọi}* Erlang/thuêbao * Tỷ lệ lu lợng M-to-L * Tỷ lệ lu lợng cuộc gọi đờng dài

- Thuê bao cố định gọi thuê bao di động

Lu lợng = Số thuê bao di động tại vùng nhận *{Số thuê bao cố định tạivùng gọi * toàn bộ số thuê bao cố định ngoài vùng nhận}* Erlang/thuêbao * Tỷ lệ lu lợng L-to-M * Tỷ lệ lu lợng cuộc gọi đờng dài

đầu vào Có thể chọn các tốc độ 8,4,2,1 Kb/s) khi đó:

25,7 (byte/gói): 50 * 25,7 * 8(bít/byte) = 10280 bps

Số kênh trên luồng E1 là:

1,21 Mbps/10280 = 117 (kênh)

- Khi mạng cần mở rộng BTS đợc nâng cấp, số TRX tăng khi đó số

đờng E1 cần thiết đợc tính nh sau:

Trang 23

1

E

TCH E

5.1.3 Phơng pháp tính toán triển khai mạng vô tuyến

1 Tổn hao truyền dẫn:Giả sử cần truyền tín hiệu băng rộng p(t), phổ

biểu diễn bằng hình vẽ dới đây:

2 /

0

) (

B f

t f df S

Véc tơ poynting của phía phát là:

2 /

0

) (

B f

t f df S

f0+f) là số khách hàng hoạt động trung bình của toàn mạng,B/2

f0 -B/2 f

0

A/B St(f)

B

f

Hình 5.6 Dạng xung sinc(p(t)) và phổ tần S

t (f).

Trang 24

Tại đầu thu, sau khi truyền qua, môi trờng vô tuyến di động, công suấttín hiệu băng rộng nhận đợc là:

2 /

0

) ( ) ( ) , (

B f

t

c f S f df A

f r C

Trong đó:

C(f,r) là đặc tính môi trờng

k

k là hằng số, r là khoảng cách từ đầu phát tới đầu thu

2

4 f

G c

2 /

0

) (

B f

t f

k

2 2

4 f

G c

2

) 4 ( r

G kc





2 /

0

) (

B f

GA kc

2 2

2

) 4





2 /

0

B f

GA kc

2 2

2

) 4

1 )

2 (

1 2

1

B f B f

=

    3

0

2 2 0

2 2 2

0

) 2 / ( 1

1 )

2 /

GA kc



Nh vậy công suất nhận đợc là hàm của cả tần số sóng mang và băng tần.Băng tần càng lớn thì công suất nhận đợc càng lớn

Công suất thu trong trờng hợp sử dụng tín hiệu băng hẹp là:

Trang 25

Pr = 3

0 2 2

* ) 4

GP



Ta có thể thấy rằng công suất thu băng rộng có dạng giống nh trong ờng hợp sử dụng tín hiệu băng hẹp Nh vậy ta có thể rút ra kết luận là việc -

tr-ớc tính tổn hao truyền dẫn của tín hiệu băng rộng có thể đợc thực hiện bằngcách áp dụng những nguyên tắc ớc tính tổn hao truyền dẫn tín hiệu bănghẹp

2 Phading tín hiệu băng rộng:

Tuy đặc tính tổn hao truyền dẫn của tín hiệu băng rộng và tín hiệu bănghẹp tơng tự nhau nhng các đặc tính phading đối với hai loại khác nhau rõrệt Phading tín hiệu băng rộng không nghiêm trọng nh tín hiệu băng hẹp.Tức là tín hiệu băng rộng ít bị phading hơn do tín hiệu băng rộng bản thân

nó đã tạo ra sự phân tập tần số một cách tự nhiên

Bt

Bt A



 ) sin(

trong đó A là biên độ xung





 ) / (

) / ( sin

* ) (

B m t

B m t B t

b B

A

m



Trong đó 1/B là độ rộng xung Thực tế trong công thức trên chỉ tính tổn

Hình 5.7 Minh hoạ độ trải thời gian trễ.

121

Trang 26

-Các hệ số bm(t) đặc trng cho độ thay đổi về biên độ của sóng thu đợc theocác đờng khác nhau qua môi trờng di động Ta biết, khi truyền đi một kýhiệu đơn, ta không chỉ thu đợc một tín hiệu duy nhất mà còn thu đợc nhiềubản sao, của tín hiệu đó với các độ trễ khác nhau, tuỳ thuộc vào đờng lantruyền của tín hiệu trong môi trờng vô tuyến.

Độ trải rộng thời gian trễ đợc xác định là khoảng thời gian tính từ khinhận đợc tín hiệu lần đầu tiên cho đến khi nhận đợc bản sao cuối cùng cókhả năng phát hiện đợc của tín hiệu đó

Mặt khác, 1/B đặc trng cho độ rộng xung phát đi Nh vậy, tỷ số :

/ 1

B

chính là số lợng hữu hạn của m M đợc gọi là sốnhánh phân tập tần số, M càng lớn thì khả năng phân tập càng lớn Khảnăng phân tập này là khả năng tự nhiên của chính băng tần dùng để truyềndẫn do hiệu ứng đa đờng tạo nên

đến 5 nhánh phân tập đối với môi trờng thành phố

Tóm lại, tín hiệu băng rộng ít chịu ảnh hởng của phading nhiều hơn sovới tín hiệu băng hẹp nhờ khả năng tự phân tập tần số của tín hiệu tryuyềndẫn

Dự doán tổn hao truyền dẫn của tuyến vô tuyến đồng nhất với việc dự

đoán kiểu truyền sóng trong môi trờng vô tuyến Đây là một công việc quantrọng bởi vì:

BS trong mạng

thống Nếu xác định không chính xác tổn hao truyền sóng dẫn đến việc

Định dạng
Số trang	52
Dung lượng	713,5 KB