Quy hoạch mạng CDMA2000 1X

Tổng quan mạng thông tin di động tế bào CDMA- vấn đề quy hoạch mạng

Lời giới thiệu

Hiện nay nhu cầu về sử dụng dịch vụ thông tin di động đã trở nên rất phổ biến, đặc biệt là dịch vụ dữ liệu tốc độ cao, đây còn là một trong các tiêu chuẩn bắt buộc của ITU cho mạng thế hệ thứ 3(3G) Tại Việt Nam 2 mạng GSM hiện tại đang sử dụng công nghệ GPRS (General Packet Rate Service), truyền dữ liệu, nhng vẫn cha thể đáp ứng đợc các dịch vụ đòi hỏi băng thông rộng nh truyền hình hội nghị Trong bối cảnh nh thế việc ra đời mạng thông tin di động sử dụng công nghệ CDMA của Sài Gòn Postel nh một giải pháp hữu hiệu để giải quyết vấn đề này Tuy nhiên việc đảm bảo , duy trì cho mạng hoạt động tốt lại là vấn đề không đơn giản Để góp phần giải quyết vấn đề này,

đợc sự hớng dẫn nhiệt tình của TS Phạm Công Hùng, Trờng Đại học Bách khoa Hà Nội, tác giả đã nghiên cứu đề tài “Quy hoạch mạng CDMA2000 1x “ Ngoài việc cung cấp cơ sở lý thuyết cho nhà khai thác mạng trong việc đảm bảo chất lợng mạng, đây còn là cơ sở cho việc mở rộng mạng sau này Với mục đích đó luận văn đợc kết cấu thành 7 chơng nh sau:

Chơng 1: Giới thiệu sơ lợc về lịch sử mạng thông tin di động CDMA, và vai trò của quy hoạch mạng trong đó, các vấn đề chính trong việc quy hoạch mạng

Chơng 2: Giới thiệu một số mô hình đờng truyền và các vấn đề liên quan làm cơ sở cho việc tính toán truyền sóng

Chơng 3: Quy hoạch dung lợng mạng, chơng này cung cấp các lý thuyết

về dung lợng, các công thức tính toán làm cơ sở tính toán số lợng thuê bao hệ thống, từ đó thiết kế mở rộng phần cứng

Chơng 4: Quy hoạch cùng phủ sóng, chơng này trình bầy các lý thuyết

về vùng phủ sóng, tính toán vùng phủ sóng

Chơng 5: Quy hoạch PN đây là vấn đề nan giải trong mạng CDMA, nó giống nh sử dụng lại tần số trong GSM, quy hoạch mà không tốt thì gây nhiều

cho mạng, điều này đặc biệt quan trọng trong CDMA vì khi mà mức nhiễu nền tăng thì đồng nghĩa với nó là số thuê bao phục vụ đồng thời giảm

Chơng 6: Lý thuyết tối u hoá, chơng này trình bầy một số vấn đề chính trong việc tối u hoá mạng, nghiên cứu mạng CDMA 2000 1x triển khai tại Việt Nam

Do thời gian nghiên cứu cũng nh khả năng bản thân có hạn nên luận văn không tránh khỏi sai sót, tác giả rất mong nhận đợc những ý kiến của các thầy cô, cũng nh bạn bè đồng nghiệp

Một lần nữa tác giả xin chân thành cảm ơn các Thầy cô, bạn bè, và các

đồng nghiệp đã giúp đỡ trong thời gian vừa qua

Hà Nội tháng 10/2003

Vũ Văn Trờng

Chơng 1: Tổng quan mạng thông tin di động tế bào

CDMA - Vấn đề quy hoạch mạng

1 Lịch sử và quá trình phát triển của thông di động tế bào CDMA

EDGE EGPRS

cdma2000 (1x)

cdma2000 (3x)

Max 3.09Mbps 64Kbps

cdma2000 (1xEV-DO)

cdma2000 (1xEV-DV)

Thế hệ thứ 3(3G) Thế hệ thứ 2(2G) Thế hệ thứ 2,5(2,5G)

Ngày nay sự phát triển của thông tin số đang trở nên mạnh mẽ, đặc biệt

là thông tin di động, tuy trải qua nhiều thế hệ khác nhau nhng tại mỗi thời

điểm thì CDMA luôn là công nghệ đáp ứng đợc các dịch vụ thoại và dữ liệu có chất lợng tốt hơn cho ngời sử dụng, đây là nền tảng của của thế hệ thứ 3 trong tơng lai, là một công nghệ trải phổ nên nó cho phép nhiều ngời chiếm cùng băng tần cùng lúc, và họ sẽ phân biệt nhau bằng mã riêng

Tuy ra đời cách đây đã lâu, ý tởng lúc đầu về CDMA là lý thuyết của shanon, vào khoảng những năm 1970 rồi đợc sử dụng trong quân sự , và theo thời gian nó đợc thơng mại hoá trên thế giới

Hình 1.1 Xu hớng phát triển của di động CDMA

IS-95 one là chuẩn di động tế bào số CDMA đầu tiên, đợc giới thiệu lần

đầu tiên vào tháng 7 năm 1993 bởi hiệp hội tiêu chuẩn công nghiệp viễn thông Mỹ, nó bao gồm CDMA IS - 95A và IS -95B

IS-95 A là hệ thống tế bào thơng mại đầu tiên do hiệp hội công nghiệp viễn thông Mỹ TIA giới thiệu Chính thức khai thác vào tháng 12 năm 1996 tại Hồng Kông, đôi khi ngời ta còn gọi đây là công nghệ CDMA thế hệ 2 (2G)

IS-95B hay còn gọi là thế hệ 2,5G ra đời sau IS-95A, đó là sự kết hợp giữa chuẩn IS-95A và một số chuẩn khác nh ANSI-J-008 và TSB-74, trong đó ANSI-J-008 ban hành năm 1995 và là chuẩn của hệ thống PCS 1,8-2,0GHz CDMA Còn TSB –74 mô tả tơng tác giữa IS-95A và CDMA PCS để chúng tơng thích nhau Hệ thống thế hệ 2,5G này đợc triển khai lần đầu tiên vào tháng 9 năm 1999 tại Hàn Quốc và sau đó đợc chấp nhận tại một số nớc khác

nh Nhật Bản và Peru

Xu hớng di động hiện này chính là 3G và CDMA2000 chính là một trong các ứng cử viên đó,

CDMA 2000 phát triển theo 2 pha, là CDMA2000 1x và CDMA 2000 1xEV

- CDMA 2000 1x có thể tăng gấp đôi dung lợng thoại so với mạng CDMAone

và có thể hỗ trợ dữ liệu với tốc độ đỉnh là 307kbps trong môi trờng di động Thơng mại hoá lần đầu tại Hàn Quốc vào tháng 10 năm 2000 bởi công ty SK

Hình 1.2 Các ứng cử viên cho mạng 3G

Telecom Rồi sau đó tại các nớc châu á nh Việt Nam (7/2003), Peru và một

số nớc khác

CDMA 2000 1xEV bao gồm CDMA 2000 1xEV-DO hỗ trợ việc truyền dữ liệu với tốc độ đến 2,4Mbps phù hợp với các ứng dụng đa phơng tiện nh nhạc MP3 và truyền hình hội nghị Triển khai tại Hàn Quốc vào năm 2002 bởi

SK Telecom và KT Freetel và CDMA 2000 1xEV-DV là sự tổ hợp của thoại

và dịch vụ đa phơng tiện tốc độ cao lên đến 3,09 Mbps Hiện nay đã nghiên cứu thành công trong phòng thí nghiệm

2 Vấn đề quy hoạch mạng

Tại Việt Nam một dự án hợp tác giữa Công ty SPT và SLD theo hình thức hợp đồng hợp tác kinh doanh BCC đã đợc thành lặp để triển khai mạng CDMA2000 1x , mạng chính thức đa vào khai thác 1/7 năm 2003 Tính đến thời điểm này mạng đã và đang cung cấp các dịch vụ cơ bản nh thoại fax và các dịch vụ dữ liệu tốc độ cao cho khách hàng trong cả nớc, tuy nhiên diện phủ sóng hiện nay mới chỉ là các thành phố lớn ở phía Bắc và Nam cụ thể là đã phủ sóng đợc 12 tỉnh thành trong cả nớc bao gồm Hà Nội, Hà Tây Quảng Ninh, Hải Phòng, Hải Dơng, Hng yên, Thành Phố Hồ Chí Minh, Bình Dơng,

Đồng Nai, Vũng Tàu Trong năm tới sẽ tiến hành phase 2 tức là phủ sóng tất cả các tỉnh thành trong cả nớc Nh vậy sẽ phải cắm thêm các trạm mới tính toán các vị trí trạm, tính dung lợng, Để đảm bảo tốt các yêu cầu ký thuật đó thì cần phải có một sự quy hoạch mạng chi tiết trớc khi triển khai, để giảm thiểu chi phí đồng thời đạt hiệu quả kinh tế cao Không những thế việc quy hoạch mạng còn để duy trì các tham số, chỉ tiêu kỹ thuật của mạng

Tuy nhiên trong khuôn khổ của luận văn tác giả chỉ trình bầy một số vấn đề chính về mặt kỹ thuật của quy hoạch mạng, nhằm cung cấp các lý thuyết cơ bản, cái nhìn tổng quan cho những nhà khai thác mạng

Vấn đề quy hoạch ở đây có thể tách thành một số vấn đề chính nh sau: vấn đề dung lợng mạng, truyền sóng, phủ sóng, PN offset, đó cũng chính là nội dung các chơng tiếp theo của luận văn

Chơng 2: Mô hình đờng truyền và một số vấn đề

+ PT: Công suất tại đầu ra của bộ khuyếch đại công suất máy phát

+ LC: Tổn hao cáp giữa khuyếch đại công suất phát và Antena phát

điều khiển đợc đó chính là tham số đờng truyền hay tổn hao đờng truyền

Muốn biết đợc tham số này thì ngời ta phải dựa vào các mô hình dự

đoán, vì các phần tiếp theo sẽ nghiên cứu về các mô hình dự đoán tổn hao cũng nh các vấn đề khác của đờng truyền

2.2 Các mô hình dự đoán tổn hao đờng truyền

2.2.1 Môi trờng outdoor

2.2.1.1 Mô hình tổn hao không gian tự do

Trong không gian tự do sóng điện từ suy giảm theo hàm bình phơng ngợc của khoảng cách 1/d2

2 d

2 4 P

hay:

LP = -32,4-20log(fC)-20log(d) (2.5)Trong đó:

+ d (km): khoảng cách giữa máy thu và máy phát

+ λ(àm): bớc sóng của tín hiệu

+ fC (Mhz): tần số sóng mang của tín hiệu

+ LP(dB): tổn hao đờng truyền của tín hiệu(L=loss, P=path)

Số hạng thứ nhất và thứ 2 là hằng số hiệu dụng do vậy tổn hao đờng truyền sẽ thay đổi theo khoảng cách d, với độ dốc của đờng cong logarit là -20dB/decade

Nhận xét: Mô hình tổn hao không gian tự do đợc sử dụng chủ yếu trong thông tin vệ tinh và các hệ thống thông tin khoảng cách xa khi mà tin hiệu chủ yếu là truyền trong không gian tự do

Trong hệ thống thông ti di động của chúng ta thì các tổn hao chủ yếu

là do các vật cản mặt đất nh toà nhà cây cối thì mô hình này không phù hợp và cần sử dụng các mô hình dự đoán khác chính xác hơn.

2.2.1.2 Mô hình Hata-Okumura

Xuất phát từ các kết quả đo thực tế trong các môi trờng đờng truyền di

động đợc thực hiện bởi Okamura, và các công cụ xấp xỉ toán học, Hata đã xây dựng nên mô hình dự đoán tổn hao đờng truyền Hata-Okumura

a) Vùng đô thị (urban area):

LP= -K1- K2log(fC)+13.82log(hb)+a(hm)-[44.9-6.55log(hb)].log(d)- K0 (2.6)Trong đó:

+ LP(dB): tổn hao đờng truyền

+ fC(=150-ữ2000Mhz): tần số sóng mang của tín hiệu

+ hb(=30-ữ200 m): chiều cao antenna trạm gốc

+ hm(=1-ữ10 m): chiều cao antenna trạm di động

+ d (=1-ữ20 km): khoảng giữa cách trạm gốc và trạm di động

Chú ý: độ dốc ở đây là - [44.9-6.55log(hb)] dB/decade

Tham số a(hm) và hệ số K0 đợc sử dụng để điều chỉnh chiều cao của antenna tuỳ theo môi trờng:

Nếu thành phố nhỏ hoặc trung bình thì :

a(hm) = [1.1log(fC)-0.7].hm - [1.56log(f)-0.8] và K0 =0dB

K2=33.9

b) Vùng ngoại ô (suburban area):

dB 4 5

2

28C

f log 2 ) urban ( P L ) suburban

4 ) urban ( P

và tổn hao che chắn (multiscreen) (Lms)

LP = Lf + Lrts + Lms (2.9)Trong đó:

Hình 2.1 Mô hình đờng truyền COST123

Ta có:

Lms= Lbsh+ka+kdlogd+kflogfC-9logb (2.10)+ b(m): Khoảng cách giữa các toà nhà dọc theo đờng truyền vô tuyến+ Lbsh=-18log11+∆hb, nếu hb>hr

d

k

h b h , 18

+ Đối với trung tâm đô thị

Dải tham số cho mô hình

800 ≤ fC ≤ 2000 (Mhz)

4 ≤ hb ≤ 50 (m)

1 ≤ hm ≤ 3 (m)0.02 ≤ d≤ 5 (km)Một số giá trị mặc định cho mô hình

b=20-50mW=b/2

bỏ qua ảnh hởng của các yếu tố nh bề rộng phố, tổn hao khúc xạ, tán xạ phố trong khi đó các yếu tố này lại xuất hiện trong mô hình Wdfish-ikegami

2.2.2 Môi trờng Indoor

Các nghiên cứu về lý thuyết và thực nghiệm đã chỉ ra rằng khi MS di chuyển bên trong của toà nhà thì nó sẽ chịu ảnh hởng của phading Rayleigh

do các vật cản trên đờng truyền và phading Ricean do đờng truyền sóng ngoài tầm nhìn thẳng (LOS, đờng truyền nhìn thẳng là đờng không có vật cản toà nhà , không có các phản xạ của tín hiệu) Nếu không xét đến kiểu nhà thì phading Rayleign là phading ngắn hạn vì các tín hiệu đa đờng triệt tiêu nhau một phần khi tổng hợp tại máy thu MS Phadinh Ricean là sự kết hợp của một

đờng LOS mạnh và phản xạ từ mặt đất cùng với một số các đờng phản xạ yếu khác

Đối với CDMA việc xác định lợng suy hao truyền dẫn giữa các tầng là rất quan trọng và cần thiết để quy hoạch sử dụng lại các tần số giữa các tầng tránh đợc nhiễu đồng kênh Có rất nhiều yếu tố ảnh hởng đến suy hoa đờng truyền nh loại vật liệu, kiểu cửa sổ toàn nhà, nội thất Tuy nhiên một đặc điểm rất quan trọng ở đây là tổn hao giữa các tầng sẽ không tăng tuyến tính với khoảng cách (theo đơn vị dB) Tổn hao lớn nhất xảy ra khi máy thu và máy phát cách nhau một tầng đơn Tổn hao đờng truyền tổng cộng sẽ tăng với tỷ lệ nhỏ hơn so với tăng số lợng tầng, cụ thể là giá trị điển hình của suy hao giữa các máy thu và máy phát nếu cách nhau 1 tầng là 15dB, trong 4 tầng tiếp theo, thì suy hao sau mỗi tầng là từ 6-10dB cho tầng tiếp theo, sau đó nếu tăng số tầng lên nữa thì lợng suy hao chỉ còn là vài dB sau mỗi tầng

Trong trờng hợp máy phát đặt bên ngoài toà nhà thì nghiên cứu đã chỉ

ra rằng tín hiệu thu đợc bên trong nhà sẽ tăng theo chiều cao toà nhà bởi vì,

đối với các tầng thấp hơn thì các cụm dân c xung quanh làm cho suy hao lớn hơn nên giảm mức đâm xuyên Với các tầng cao hơn có thể tồn tại đờng

truyền tầm nhìn thẳng (LOS) và vì vậy tín hiệu tới tờng mặt ngoài của toà nhà mạnh hơn, khi đó tổn hao đâm xuyên là một hàm của tần số (tỷ lệ nghịch), và của chiều cao toà nhà (tỷ lệ nghịch) Nếu mặt đâm xuyên có cửa sổ thì thực nghiệm đã chỉ ra tổn hao cờng độ tín hiệu bên trong toà nhà sẽ giảm đợc trung bình khoảng 6 dB so với không có cửa sổ, nh vậy mức thu tín hiệu bên trong sẽ cải thiện đợc 6dB Thực nghiệm cũng chỉ ra rằng tổn hao đâm xuyên sẽ giảm khoảng 2 dB/ tầng từ tầng mặt đất đến tầng thứ 10 và sau đó bắt đầu tăng, sự tăng này là do đóng góp của hiệu ứng che chắn của các toà nhà lân cận Tổn hao đờng truyền trung bình là hàm của khoảng cách giữa máy thu và máy phát trong toà nhà giữa các tầng là

0 r

r log 10 0 r L r L







 +

Trong đó:

+ L( )r : Tổn hao đờng truyền trung bình giữa các tầng

+ L( )r0 :Tổn hao đờng truyền từ máy phát đến khoảng cách chuẩn, ở

đây ta chọn khoảng cách chuẩn là r0 = 1 km

+ γ: Độ dốc hàm tổn hao trung bình, đây là hàm của số tầng

Nếu sử dụng hệ số suy hao tầng ( FAF= Floor Attennuation Factor ), tức là ta dự đoán tổn hao trung bình cho một tầng, của một kiểu nhà sau đó sử dụng hệ số suy hao tầng là một hàm của số tầng và kiểu nhà để tính theo công thức sau

0 r

r log

10 0 r L r

+ p: Số vách ngăn giữa máy thu và máy phát

+ q: Số bức tờng bê tông giữa máy thu và máy phát

+ AF= 1,39 dB cho mỗi vách ngăn

+ AF= 2,38 dB cho mỗi tờng bê tông

2.3 Trễ trải phổ đa đờng

Hiện tợng đa đờng xảy ra khi tín hiệu đến máy thu trực tiếp từ máy phát

và gián tiếp thông qua các vật cản và phản xạ Lợng tín hiệu phản xạ tuỳ thuộc vào nhiều yếu tố nh góc tới, tần số sóng mang, sự phân cực sóng tới Bởi vì quãng đờng đi của các sóng trực tiếp và gián tiếp khác nhau nên thời điểm tới của các sóng cũng khác nhau Hình 2.2 minh hoạ điều này

Hình 2.2 Vấn đề đa đờng trong thông tin di động

Hình 2.3 Ví dụ về trễ trải phổ

Một xung phát đi ở thời điểm 0, giả sử có hiện tợng phản xạ đa đờng, máy thu cách trạm gốc khoảng 1km sẽ thu đợc một số xung, đây chính là hiện tợng trải phổ Nếu sai số thời gian ∆t là đáng kể so với chu kỳ ký hiệu (symbol) thì có thể xảy ra nhiễu xuyên ký hiệu, tốc độ truyền dữ liệu càng lớn thì càng dễ xảy ra hiện tợng nhiễu xuyên ký hiệu Trờng hợp các ký hiệu đến sớm hay muộn hơn chu kỳ của nó thì có thể xảy ra hiện tợng mất hoặc trợt ký hiệu

2.4 Hiện tợng che chắn đờng truyền

Chúng ta đều biết rằng tín hiệu khi di chuyển từ máy phát đến máy thu thì bị tổn hao, có nhiều loại tổn hao nhng chủ yếu vẫn là tổn hao đờng truyền

do khoảng cách và tổn hao che chắn do xuất hiện các vật cản giữa máy thu và máy phát nh toà nhà, cây cối, xe cộ trên đờng

Các tổn hao này sẽ làm cho mức công suất thu đợc tại máy thu giảm, có thể dẫn đến rớt cuộc gọi Mức giảm công suất này xảy ra với nhiều bớc sóng khác nhau và đợc gọi là fading chậm, phading chậm thờng đợc mô hình hoá bằng phân bố chuẩn logarit nên cũng gọi là fading chuẩn logarit

Nguyên nhân gây ra phân bố chuẩn logarit là tín hiệu thu đợc tại máy thu là tổng hợp của các tín hiệu trực tiếp từ máy phát và một phần gián tiếp phản xạ hoặc xuyên qua từ các vật cản khác nhau nh toà nhà cây cối Qua mỗi vật cản tín hiệu bị suy giảm một phần, kết quả là tín hiệu thu đợc sẽ phụ thuộc vào các yếu tố truyền dẫn của các vật cản này Khi các yếu tố này nhiều lên, thì lý thuyết giới hạn chỉ ra rằng phần bố tổng sẽ là phân bố Gaussion

2.5 Phading đa đờng

Có những thời điểm khi mà máy thu không nhìn thấy máy phát do các vật che chắn, lúc đó máy thu của MS vẫn thu đợc tín hiệu, đây là tổng hợp của các tín hiệu phản xạ từ các vật thể trên đờng truyền, trong số các tín hiệu thu

đợc không có tín hiệu nào trội hơn hơn hẳn Các đờng truyền của các tín hiệu khác nhau nên thời điểm các tín hiệu đến máy thu khác nhau, biên độ và pha của các tín hiệu khác nhau Cả lý thuyết và thực nghiệm đã chứng minh rằng

đờng bao tín hiệu sóng mang thu đợc đối với MS di động theo phân bố Rayleigh Kiểu phading này gọi là phading Rayleigh Mô hình lý thuyết đã chỉ

ra rằng nếu có N đờng tín hiệu phản xạ thì tín hiệu tổng hợp thu đợc tại MS là:

( ) N (2 π ft 2 fD,nt)

1

cos n R t

Mỗi tín hiệu thu đợc có biên độ Rnvà tần số sóng mang f Độ dịch tần

do hiệu ứng Doppler khi MS di động là fD , n Nếu hớng di động của MS song song với tín hiệu thì dịch tần Doppler là

λ

ν n , D

Trong đó:ν là tốc độ di động của MS λ là bớc sóng của sóng mang

Biến đổi tơng đơng (2.6) theo dạng biên độ(Quadrature) và pha(I-phase) ta ợcs

đ-( )t RICos(2 ft) RQCos(2 ft)

Với thành phần pha là

( ) N (2 fD,nt)

1

Cos n R t

Q

Các thừa số trong tổng (2.8) và (2.9) là độc lập và phân bố giống hệt nhau theo các biến ngẫu nhiên Vì vậy nếu N lớn cả 2 tổng này đều bằng 0 Biên độ tín hiệu đờng bao là

R R p

−

Và p(R) = 0 với R < 0 (2.21)Bởi vì kiểu phading này thay đổi rất nhanh nên đôi khi gọi là phading nhanh

Ví dụ : đối với băng tần di động CDMA 900Mhz, tốc độ di chuyển là 90km/h(25m/s) thì

- Bớc sóng là

m 33 , 0 6 10 x 900

8 10 x

m 167 , 0 ν

Δ t =λ/2 = =

- Dịch tần Doppler trong trờng hợp này là

Hz 75 33

, 0

sec / m 25 n

,

D

λ ν

Chơng 3: Quy hoạch dung lợng mạng

l-Đối với hệ thống CDMA thì số ngời sử dụng (MS=Mobile Station) tối

đa mà hệ thống(trạm gốc) có thể cung cấp đối với tuyến xuống tức là từ BTS

→MS sẽ khác đối với tuyến lên tức là từ MS→BTS Thông thờng thì dung ợng của hệ thống CDMA tuỳ thuộc vào dung lợng của tuyến lên vì dung lợng của tuyến xuống đợc quyết định bởi tổng công suất phát của trạm gốc(cell site) và sự phân bố công suất đối với kênh lu lợng và các kênh mào

l-đầu(Overhead) khác nh kênh pilot, kênh nhắn tin(paging channel), kênh đồng bộ(synchronous channel) Nếu công suất của trạm gốc không đủ để cung cấp cho các kênh lu lợng tuyến xuống thì dung lợng hệ thống có thể bị hạn chế Các chuyển giao mềm của tuyến lên có thể cải thiện dung lợng của tuyến lên, tuy nhiên chúng cũng ảnh hởng cụ thể là giảm đến dung lợng tuyến xuống

Việc quy hoạch dung lợng tức là tính toán sao cho tối u hoá hệ thống nhằm đạt đợc số ngời sử dụng tối đa, trong khi vẫn đảm bảo chất lợng dịch vụ(QoS= Quality of Service) và chi phí tối thiểu Đồng thời tính toán mở rộng

đợc dung lợng khi cần thiết

Chơng này sẽ trình bầy các khái niệm, các kỹ thuật cơ bản trong việc quy hoạch dung lợng mạng

3.2 Các khái niệm cơ bản

3.2.1 Mật độ lu lợng

Trớc khi bàn về lu lợng chúng ta sẽ định nghĩa đơn vị của nó Lu lợng

đợc đo bằng mật độ lu lợng, với đơn vị là Erlang, do vậy khi nói về lu lợng ta hiểu đó là mật độ lu lợng

Có nhiều định nghĩa về Erlang nhng đơn giản nhất thì một Erlang là một kênh thông tin làm việc trong 1giờ

Ví dụ: Thống kê từ lúc 8 -9 giờ cho thấy thời gian chiếm dụng kênh tổng cộng của trạm di động đối với trạm gốc là 1200 phút thì mật độ lu lợng của trạm gốc là:

Erlang 20

s 3600

s 60 x

1200 =

3.2.2 Tải hệ thống

Dự báo tải lu lợng (Traffic demand = offered Load) là một vấn đề quan

trong trong việc quy hoạch mạng nói chung và trạm gốc nói riêng, tuy nhiên nhu cầu này không thể đo trực tiếp đợc, mà chỉ có thể ớc lợng gián tiếp Cái

mà ta có thể đo trực tiếp đợc chính là tải sóng mang(carried load) của trạm

gốc Mối quan hệ giữa chúng có thể ớc lợng theo phơng trình sau

Rate Blocking 1

Load Carried Load

3.3 Cấp dịch vụ

3.3.1 Đặt vấn đề

Trớc hết chúng ta cần làm rõ 2 khái niệm là tỷ lệ nghẽn (Blocking rate)

và xác suất nghẽn (Blocking probability) Tỷ lệ nghẽn chính là số lợng đo đợc

của một trạm gốc xác định nào đó, còn xác suất nghẽn là xác suất mà một cuộc gọi bị nghẽn do không còn kênh, xác suất này là hàm số của tải lu lợng mong muốn và số kênh sẵn có theo quan hệ tỷ lệ thuận với tải, và tỷ lệ nghịch với số kênh, và nó sẽ tăng khi nhu cầu tải tăng

Trong thực tế ngời ta còn gọi xác suất nghẽn là cấp độ dịch vụ(GoS= Grade of Service), GoS đợc đánh giá bằng các mô hình toán học, điển hình là mô hình Erlang-B và Erlang-C mà ta sẽ xét trong phần tiếp theo

3.3.2 Mô hình Erlang-B

Mô hình này giả thiết các cuộc gọi bị nghẽn sẽ cố gắng để gọi lại tuy nhiên không phải ngay lập tức Khi đó xác suất nghẽn Pm hay cấp dịch vụ GoS là:

λ

≈

∑

= η

η

! M

M

M 0

i i!i

! M

M )

blocking (

m

Với: + M: số kênh (số ngời sử dụng) mà trạm có thể phục vụ

+ Các cuộc gọi đến theo phân bố Poisson có nghĩa là thời gian giữa các cuộc gọi đến theo phân bố hàm mũ, các cuộc gọi bị nghẽn không thể gọi lại ngay

+ Tải lu lợng trung bình của cell là:

à

λ

=

+ λ là số di động(ngời sử dụng) trung bình trong 1giây

+ 1/à (giây) là thời gian trung bình cuộc gọi

Mối quan hệ giữa các tham số trong (3.2) với 3 giá trị QoS khác nhau

đ-ợc thể hiện bằng đồ thị hình 3.1

3.3.3 Mô hình Erlang-C

Điểm khác biệt của mô hình này so với mô hình Erlang-B là ở chỗ các cuộc gọi mà bị nghẽn sẽ tiếp tục gọi lại cho đến khi thành công thì thôi, các cuộc gọi lại đợc mô hình hoá nh một hàng đợi tức là sẽ không bị mất mà bị trễ lại cho đến khi có thể Xác suất theo Erlang-C bằng xác suất các cuộc gọi bị trễ, hay xác suất trễ P

∑−

=

η η

− + η

η

=

1 M 0

i i!

i )

M 1 (

! M

M )

delayed (

Các giả thiết về M, η nh mô hình Erlang-B Mối quan hệ ở (3.4) đợc biểu diễn trên hình (3.2) với 3 xác suất trễ khác nhau

Nhận xét: Qua 2 đồ thị hình 3.1 và hình 3.2 ta thấy mô hình Erlang-C cần nhiều kênh hơn Erlang-B để đáp ứng tải lu lợng và xác suất nghẽn

Ví dụ: Trong giờ bận ví dụ từ lúc 5 đến 6 giờ chiều, một trạm gốc thống kê

đ-ợc tải sóng mang là 10 Erlang, cùng thời gian đó tỷ lệ nghẽn kênh là 9% Nếu muốn tỷ lệ nghẽn là 1% thì cần phải sử dụng bao nhiêu kênh ở trạm gốc

-Ta có tải lu lợng là, theo (3.2)

Erlang 99 10 09 0 1

Erlang 10 Rate Blocking 1

Load Carried Load

-Tra bảng Erlang-B với xác suất nghẽn 1% ta đợc số kênh cần thiết là

19 kênh, nếu tra bảng Erlang-C số kênh là 20 kênh Rõ ràng Erlang-C cần nhiều kênh hơn Erlang-B

3.4 Một số khái niệm khác trong hệ thống CDMA

chung phổ tần vô tuyến nên nhiễu tăng làm cho tỷ lệ mất khung khung(FER=Frame Erase Rate) tăng và tỷ lệ rớt cuộc gọi sẽ cao hơn Trong trờng hợp này ngời ta gọi là nghẽn mềm vì số ngời sử dụng có thể tăng nếu nh nhà cung cấp dịch vụ muốn chấp nhận mức nhiễu cao hơn và chất lợng dịch vụ thấp hơn.

Nh vậy trong hệ thống CDMA tồn tại 2 kiểu nghẽn

+ Khi có nhiều ngời dùng thì mức nhiễu đối với ngời sử dụng mới sẽ tăng, nếu mức này tăng hơn ngỡng thì cuộc gọi sẽ bị từ chối mặc dù còn nhiều kênh ở trạm gốc, đây là nghẽn mềm

+ Một cuộc gọi có chất lợng tốt nhng nếu không có kênh tại trạm gốc thì cuộc gọi vẫn bị nghẽn, đây là nghẽn cứng

Trong phần tiếp theo của chơng này sẽ đề cập rõ hơn về 2 loại nghẽn này

3.4.2 Nghẽn mềm trong hệ thống

Chúng ta sẽ xem xét điều kiện về nghẽn mềm đối với tuyến lên(từ trạm

di động đến trạm gốc) vì đây là tuyến bị giới hạn về dung lợng Giả sử có đủ kênh tại trạm gốc, khi đó việc xảy ra nghẽn cứng hầu nh là không thể Các giả thiết

+ Có M ngời sử dụng ở mỗi cell, và hệ thống có K cell

+ Điều khiển công suất là hoàn hảo

o N 1

K 1 j

M 1 i

R bij E fij v M

1 i

R bi E fi v t

= ∑= +

∑

=

Trong đó:

M: Số cuộc gọi đồng thời trong 1 cell(sector)

Ebi : Năng lợng bit trên tín hiệu trạm di động thứ i trong cell đang xét

Ebij : Năng lợng bit trên tín hiệu của trạm di động thứ i trong cell thứ jR: Tốc độ mã hoá thoại của Vocoder

vfi : Hệ số tích cực thoại của trạm di động thứ i trong cell đang xét

vfij : Hệ số tích cực thoại của trạm di động thứ i trong cell thứ j

Chia 2 vế của (3.6) cho Id.R ta đợc

= ∑=  =+

∑

=  

≥ à

Z M

1

i Id

j bi E fij v M

1

i Id

bi E fi v 1

R w B

3.4.3 Nghẽn cứng trong hệ thống

Bây giờ chúng ta nghiên điều kiện xảy ra nghẽn cứng trong CDMA Giả sử

tỷ lệ nhiễu tổng so với mức tạp âm nền đủ nhỏ, khi đó xác suất xảy ra nghẽn mềm là không thể

Xét hệ thống với 3 cell nh hình 3.3

2-Way H/O

3-Way H/O

No soft handoff

Vùng phủ sóng của các cell chồng lên nhau, kết quả là xuất hiện các vùng chuyển giao mềm 2 đờng(MS bắt tay với 2 trạm cùng lúc) và 3 đờng (MS bắt tay với 3 trạm cùng lúc) Gọi X1 là phần trăm thời gian trạm di động không

ở trong trạng thái chuyển giao X2 là phần trăm thời gian trạm di động giành cho chuyển giao 2 đờng X3 là phần trăm thời gian trạm di động giành cho chuyển giao 3 đờng Khi đó: X1 + X2 + X3 =100%

Hay X1 =1- X2 - X3 (3.9)Chúng ta phân biệt khái niệm tải thực (real load) và tải biểu kiến(apparent load) Đối với hệ thống bình thờng nh AMPS chẳng hạn thì 2 giá trị này bằng nhau Nhng trong CDMA tải biểu kiến là lợng tải mà ngời sử dụng phải trả tiền tính cớc, trong khi tải thực là giá trị thực tế đã dùng bởi hệ thống Sự khác nhau chính giữa 2 loại này chính là chuyển giao Vì trong quá trình chuyển giao 2 đờng, trạm di động sử dụng các tài nguyên kênh từ 2 cell

khác nhau cùng lúc, nếu 3 đờng thì sẽ từ 3 cell, do vậy hệ số tải(load factor)

đ-ợc định nghĩa là tỷ số tải thực và tải biểu kiến

Load

1

3 X 3 2 X 2 3 X 2 X 1 3 X 2 X 1 X

3 X 3 2 X 2 1 X Load Apparent

Load al Re factor

Load

=

+ +

=

+ +

−

−

= + +

+ +

Thông qua việc nghiên cứu thị trờng và nhân khẩu học(demographic) các

kỹ s lu lợng ớc tính đợc rằng tải lu lợng cho cell mới là 11Erlang Đồng thời cũng ớc tính thêm đợc rằng thời gian giành cho chuyển giao 2 đờng là 30%, 3

đờng là 10% Nếu xác suất nghẽn cứng mong muốn là 1% thì cần bao nhiêu kênh lu lợng(sử dụng bảngErlang- C ) Hệ số tải là:

5 1 1 0 x 2 3 0 1 3 X 2 2 X 1 factor

Giả sử trạm gốc(BTS) sử dụng Antenna đẳng hớng và đang phục vụ

đồng thời M trạm di động (MS) Trong môi trờng CDMA đối với mỗi MS thì (M-1)MS còn lại sẽ là nhiễu đồng kênh Tại trạm gốc công suất tín hiệu trung bình thu đợc từ trạm di động thứ i là Sri (r=received ) Khi đó công suất cho một bít tín hiệu Eb (b=bit) là:

R ri

S b

R(bps): Tốc độ truyền dữ liệu thoại (9.6Kbps hoặc 14.4Kbps)

NOBW: Công suất tạp âm nhiệt

NO (Noise ): Là mật độ phổ công suất tạp âm nhiệt

BW (Bw=BandWith): Là băng thông của tín hiệu trải phổ(1.25Mhz)

IC (c=cell hoặc co-channel): Là có mật độ phổ công suất nhiễu đồng

kênh trung bình vì bản chất đây chính là nhiễu do các trạm di động khác trong cell gây ra

B

1 c

Trong (3.5.1.2) thì v f là hệ số tích cực thoại (V=voice, f=factor)

Chúng ta đều biết rằng trong hệ thống IS-95 nói riêng và CDMA nói chung thì tốc độ của đầu ra của Vocoder biến đổi theo thoại thực tế, ví dụ nếu không có thoại tức là ngời sử dụng không nói thì tốc độ đầu ra của Vocoder thấp giảm công suất phát không cần thiết, điều đó có nghĩa là giảm đợc nhiễu Với việc sử dụng Vocoder tốc độ biến đổi mà công suất nhiễu tổng cộng sẽ giảm, hệ số giảm này gọi là hệ số tích cực thoại vf Nếu Vocoder phát liên l ục thì vf =1, nhng thống kê thoại cho thấy thuê bao chỉ sử dụng khoảng 40%-50% thời gian thoại nên trong thực tế thì vf =0.4∼0.5

Giả sử điều khiển công suất tốt tuyến lên hoàn hảo, tín hiệu phát từ tất cả các di động sẽ tới trạm gốc với cùng công suất thu nghĩa là Sri= Sr với mọi giá trị của i trong khoảng [1,M-1] Tổng mật độ phổ công suất của tạp âm

nhiệt và của nhiễu đồng kênh là It (t=total):

o N 1

M 1

i vf.Sriw

B

1 o N c I t

=

= +

Chú ý: Khái niệm “mật độ nhiễu” khác với “nhiễu” ở chỗ “nhiễu” tính trên cả băng thông trải phổ BW tức là muốn tính “mật độ nhiễu” ta phải lấy “nhiễu” chia cho băng thông BW

Biểu thức (3.5.1.3) trở thành

( )

o

N w

B

ri S f v 1 M t

Khi đó kết hợp (3.12) và (3.13) ta đợc

( ) No Bw (M 1) vf Sr

r S

P

G r S f v 1 M w B o N

r S

=

− +

Ta có cờng độ tín hiệu Sr theo đơn vị dB

Sr = Pm + Gm + Gb + Gdv + Gsho + LP + Mfade + Lb + LPent + Lc ( 3.15)Với:

LP (dB): Tổn hao đờng truyền

LPent (dB): Tổn hao do tín hiệu xuyên qua các phơng tiện, toà nhà

Lb (dB): Tổn hao do các vật thể khác nh cây cối

Mfade(dB): Dự trữ fading che chắn

Pm : Công suất phát của di động

Giải phơng trình (3.14) ta đợc

f v r S w B o N f v t I b E

1 P G 1

Bw

t I b E f v 1 M R 1

t I b E o N r

Trong thực tế ngoài nhiễu do (M-1) di động trong cell phục vụ ra còn có nhiễu do các cell lân cận, nhiễu này lớn hay nhỏ tuỳ thuộc vào khoảng cách

địa lý của cell phục vụ so với cell bên cạnh, bán kính cell phục vụ lớn thì nhiễu sẽ nhỏ, và ngợc lại Nhiễu này đợc đánh giá bằng hệ số nhiễu giữa các cell f, f tuy khó tính đợc nhng có thể xác định đợc bằng thực nghiệm

Khi đó (3.14) có thể viết lại thành

(M 1) vf Sr.(1 f)

W B o N

r S

P

G t I b E

+

− +

rS

P

GtIbE

−+

Giải phơng trình (3.9) ta đợc

( ) Sr vf.(1 f)

c w B o N f

1 f v t I b E

c

P G 1 M

Bw.c

tIbEf1.fv.1MR1

tIbE.o

Nr

Nhận xét: Theo (3.5.1.11) thì M tỷ lệ nghịch với Sr nên M=Mmax khi Sr

→∞, lúc đó MMax đợc gọi là dung lợng cực của trạm gốc (pole point cell

=

f 1 f v t I b E

c

P G 1 max

Kết hợp (3.21) và (3.22) ta đợc

(1 f).( 1 )

f v max M

c c

w B o N r S

ρ

− +

=

1

1

Lý tởng thì F=1, trong trờng hợp 1 trạm gốc tức là ρ=0, còn trờng hợp

có nhiều trạm gốc thì ρ sẽ tăng, khi đó F sẽ giảm tơng ứng

- Hệ số tải nói lên rằng nếu nh chỉ có 1 cell đơn phát đẳng hớng, sẽ không có nhiễu từ các cell khác và cell đạt dung lợng cực đại Mmax nhng thực

tế cell lại sector hoá, và dù các trạm di động ở các cell(sector) bên cạnh đợc

điều khiển công suất bởi chính cell (sector) đó nhng dù sao một phần công suất từ chúng sẽ là nhiễu đối với cell hay sector đang xét, có nghĩa là cell này

bị chịu thêm một phần tải (loaded) từ các trạm di động khác, nên dung lợng hệ thống sẽ bị giảm với hệ số tải ρ<1

Kết hợp (3.11), (3.12), (3.10), (3.14) với các giả thiết nh Sri= Sr và bỏ qua giá trị 1 trong (3.12) ta đợc giá trị gần đúng của hệ số tải ρ là:

o N c I c I max M

- Nếu ρ = 0.5 có nghĩa là nhiễu trong hệ thống bằng mức tạp âm nhiệt IC=NO

- Nếu ρ < 0.5 có nghĩa là IC<NO hay hệ thống bị giới hạn bởi tạp âm nhiệt

- Nếu ρ > 0.5 có nghĩa là IC>NO hay hệ thống bị giới hạn bởi tạp nhiễu

Thông thờng thì ρ = [0.5; 0.7]

Nhận xét: Trờng hợp mà ta đã xét chỉ là Antenna đẳng hớng, còn khi sử dụng Antenna sector thì ta sẽ đạt thêm đợc tăng ích xử lý Sau đây ta sẽ xét

ảnh hởng của việc sector hoá đối với dung lợng

Nhiễu từ các di động của các cell khác sẽ giảm Khi ta sector hoá cell

đang xét, thay vì Antenna đẳng hớng 3600 , cell đang xét có thể đợc chia nhỏ thành 3 hoặc 6sector, nh vậy mỗi sector chỉ thu tín hiệu với góc độ 1200 hoặc

600mức nhiễu tơng ứng sẽ giảm khoảng 3 hoặc 6 lần, giá trị này chính là tăng ích của Antenna sector hoá GS Xem hình 3.4

Hình 3.4 Sử dụng Antenna sector hoá để giảm

nhiễu từ các trạm di động khác

Antenna Sector

MS MS

MS

BTS

Nhiễu cho Sector

Đối với một trạm gốc thì giá trị chính xác tăng ích sector hoá GS chính

là tỷ số giữa tổng công suất nhiễu từ các hớng chia cho công suất thu đợc của

Antenna sector:

( )( )( ) ( )

d I 0 G G

2 0 d I s

Trong đó:

GS (θ): Tăng ích của Antenna Sector ở hớng θ, tăng ích này phụ thuộc cả vào khoảng cách

GS (0): Tăng ích cực đại của Antenna Sector (giả sử ở hớng θ=00)

I (θ): Công suất nhiễu thu đợc từ các ngời sử dụng của các cell khác,

đây là hàm của θ

Chú ý:

- Ta có thể tính chính xác đợc tăng ích Sector hoá theo phơng trình (3.27) nếu nh biết đợc tăng ích của Antenna sector hoá sử dụng, phân bố không gian và khoảng cách các trạm di động gây nhiễu trong các cell đến trạm

đang xét

- Giá trị thực tế của GS = 2.55 đối với hệ thống cấu hình 3 sector, và GS

= 5 đối với cấu hình 6 sector

Ví dụ: Trạm gốc đợc cấu hình với các tham số sau

Tính dung lợng của hệ thống Mmax=?

Dung lợng của trạm gốc (cell) là, áp dụng công thức (3.22) ta đợc

5 0 x 4

8 0 x

9600

6 10 x 23 1 1 max

Nếu có 3 sector khi sector hoá thì tăng ích sector hoá là GS =2.55 và:

27 3

55 2 x 32 3

55 2 max M tor sec

Kết luận:

+ Tuyến thông tin cần tỷ số Eb/It để đảm bảo BER(Bit Error Rate, tỷ lễ lỗi bit) và cuối cùng là đảm bảo FER(Frame Error Rate, tỷ lệ lỗi khung) Nhng dung lợng của hệ thống lại tỷ lệ nghịch với Eb/It, nếu Eb/It thấp hơn giá trị ng-ỡng yêu cầu thì dung lợng hệ thống cao hơn

+ Có thể tăng dung lợng nếu nh có thể giảm đợc tải của cell bên cạnh, hay sector hoá cell, chẳng hạn cell 6 sector sẽ có dung lợng cao hơn 3 sector

3.5.2 Dung lợng erlang của tuyến lên

Để tính dung lợng Erlang của 1 cell ta giả sử số di động đang đợc trạm gốc phục vụ là M thì theo phân bố Poison nh đã đề cập ở phần (3.1):

λ

! M

M m

Với: + Tải lu lợng trung bình của cell là: λ/à (Erlang)

+ Số di động(ngời sử dụng) trung bình là: λ

+ Thời gian trung bình cuộc gọi là: 1/à

Thời gian trung bình cuộc gọi τ là phân bố hàm mũ, nên sxác suất để

λ à

λ

−

=

f v

f v r' Q

! K

1 r'

K

K f v

f v e out

)1(pG

1/η =là tỷ số giữa tổng nhiễu và công suất tạp âm nhiệt trên công suất tạp

âm nhiệt

Nếu tính đến nhiễu từ các cell khác và điều khiển công suất không hoàn hảo thì (3.30) trở thành:

( ) ( )( ) ( )

σ β + à

2

2 c e f 1 f v r ' Q out

Với: + β =(ln10)/10

+ σc = Phơng sai chuẩn lệch của điều khiển công suất

Giải phơng trình (3.32) theo biến là λ/à ta đợc dung lợng Erlang của cell là:

( ) (1 f) vf

c , B F r

λ

(3.33)Trong đó:

r '

2 out P 1 Q B

10 ln

; 2

2 c e c

B c 3

4 1 1 2

B c

2 1 c

1 c , B F

=

= β

σ β

= α

− α

+ α

= σ

(3.35)

Ví dụ:

Xác suất nghẽn Pout =1%

Dự trữ fading che chắn Mfade =8dB

Số mũ hàm tổn hao đờng truyền (γ) = 4

Hệ số tích cực thoại vf =0,4

Hệ số nhiễu từ các cell khác f = 0,55

6 10 x 23 , 1 r

[ ] 0,2356

04 , 23

2 33 , 2

2356 , 0 x 2 0701 , 1

4 1

1 2

2356 , 0 x 2 0701 , 1 1 0701 , 1

1 c

,

B

F

0701 1 2

2 5849 , 1 2303 , 0 e c 2303 0 10

10 ln

Nếu tra bảng Erlang B, với xác suất nghẽn 1% ta đợc số di động là 30

3.5.3 Dung lợng tuyến xuống(BTS ->MS)

Nh đã nói lúc đầu đối với tuyến xuống thì vấn đề dung lợng cung đồng nghĩa với việc điều khiển công suất, dung lợng tuyến xuống sẽ đạt cực đại khi công suất phát cho từng trạm di động(thuê bao) bằng đúng nhu cầu của chúng, vì nếu phát công suất lớn hơn mức cần thiết thì sẽ gây nhiễu sang các trạm di

động ở các trạm gốc bên cạnh, đặc biệt đối với các trạm di động đang ở vùng chuyển giao chẳng hạn nh 2 đờng thì sẽ thu tín hiệu từ 2 trạm gốc Việc điều khiển công suất đợc quyết định thông qua các bản tin mà trạm gốc nhận đợc từ

MS báo cáo kết quả mà nó đo đợc về công suất cũng nh mức nhiễu ở từng di

động

Việc điều khiển công suất đợc coi là tối u nếu hệ số phẩm chất (figure merit ) đối với các kênh mang giá trị dơng, hệ số phẩm chất M đối với từng kênh của trạm gốc đợc định nghĩa là hiệu số của tỷ số mức năng lợng bít trên nhiễu thu đợc (Eb/It)REC (Received) và tỷ số chuẩn (Eb/It)SP (Specified) tức là:

0 sp t I b E rec t I c E pilot

dB 7 sp t I b E Syn

7 sp t I b E T

dB 15 sp t I c E

: raffic

:

Pilot

Chú ý: Đối với kênh pilot thì do không có thông tin nên năng lợng trên chip EC/It thay cho EB/It

Thực nghiệm đã chỉ ra để có đợc dung lợng tối đa thì các mức công suất phát đối với các kênh của trạm gốc nh sau

PPILOT = 15-20%PCELL-SITE

PSYNC = 10%PPILOT =1.5-2.0%PCELL-SITE

PPAGING = 30- 40% PPILOT =7%PCELL-SITE

PTRAFFIC = [1-( PPILOT + PSYNC + PPAGING)]=71-76.5%PCELL-SITE

Công suất phát cho một trạm di động là

chan total M Traffic

P mobile Traffic P

α

MTOTAL =M(1+ξCO)Trong đó:

M: Số thuê bao trạm gốc có thể phục vụ

ξCO: Hệ số kênh mào đầu cần cho kênh lợng bổ xung theo yêu cầu của các di động tuỳ theo các kiểu chuyển giao khác nhau

αCHAN: Hệ số tích cực kênh

p N Paging

P mobile Paging

NP: Số lợng kênh nhắn tinNhận xét:

+ P(Traffic)mobilelà giá trị danh định, công suất phát thực tế cho di động có thể thay đổi 4dB quanh giá trị này tuỳ vào việc điều khiển công suất cho từng

di động Trong tuyến xuống các kênh lu lợng bổ xung cần cho chuyển giao liên quan đến tỷ lệ vùng chuyển giao, một giá trị chuẩn Xem bảng 3.1

Kiểu chuyển giao % Vùng chuyển giao Giá trị của ξCO

Softer 20% 0,20

3.5.4 Dung lợng Erlang của tuyến xuống

Trong phần này ta sẽ tính mức thu tại một trạm di động Giả sử ngời sử dụng i đợc điều khiển bởi trạm gốc 1, thu nhiễu từ Q trạm gốc khác (S1)i là công suất thu đợc tại di động m từ trạm 1 (home cell) còn (S2)i (SQ)i là công suất thu đợc tại di động m từ các trạm gốc bên cạnh

(S1)i >(S2)i> (SQ)i >0 (3.41)Nếu Φi là tỷ lệ phần trăm tổng công suất trạm gốc mà trạm gốc ấn định cho trạm di động thứ i trong M trạm MS đợc phục vụ bởi trạm gốc này thì:

fM= ∑

=Φ ≤

M 1 i

1

Giả sử tỷ lệ phần trăm công suất phát cho kênh lu lợng là β thì 1-β là tỷ

lệ phần trăm công suất phát cho kênh mào đầu khi đó

1

j jiS

i 1 S i R w B i t b E

(3.43)

No: Mật độ tạp âm nhiệt;BW: Băng thông trải phổ; R: Tốc độ dữ liệu

Giả sử tất cả trạm di động dùng cùng mức thu

sp t b E

( ) ( ) .Bw

R i 1 S w B o N Q

2

j S1 i i j

S 1

sp t b E

Dung lợng của hệ thống có thể ớc lợng theo xác suất nghẽn nh sau

Bảng 3.1 Hệ số kênh mào đầu cho đối với các kiểu chuyển giao

khác nhau

1 i r P out

0 , 5 dB 7 sp t I b E : link verse

ξCO=0.85; Phơng sai điều khiển công suất σc = 2,5dB = 1,7783

a) Đối với tuyến lên ta có:

Tra bảng hàm Q-1(Pout)= Q-1(0,01) ta đợc: Q-1(0,01)=2,33

Hình 3.5 Quan hệ xác suất nghẽn và số ngời dùng