Nghiên cứu kỹ thuật chuyển giao và điều khiển công suất trong hệ thống WCDMA

Nghiên cứu kỹ thuật chuyển giao và điều khiển công suất trong hệ thống WCDMA

(i09: 07777 .‹ Ầ 1 IðlnIE¡9)1-⁄aađỖỖ 20

DIN€;Lo 8n): 9ì10:e)ii-GdŨŨŨŨ ÀẦ 20 2.2 Một số lý thuyết sử dụng trong thuật toán :-: .-5-22 20 2.2.1 Hệ số tái sử dụng tần số (Frequency Reuse Factor) -::-:: ¿ 20

"#58)Ìn1inn n8 22

2.2.3 Nhiễu kênh lân cận :-::5:¿52++22++2++22+222+E22+E22E2+zEEsrcsv2 23

2.2.4 Hiệu ứng gần xa (Near-Far EEffect) ¿ 2222222 2222222222122212x 2 24

#55iY-i8i0i8010/5 00777 Ô 26 2.2.6 Cấp độ phục vụ GoS (Grade of ServiC€) - ¿c:cc c 222E222E2EEEEzEsscee 27 2.2.7 Hiệu quả sử dụng kênh :-¿: ¿22222 2222232222222222223222E3222c+ 28 2.3 Thuật toán điều khiển công suất theo bước động DSSPC 29

2.3.2.1 Khái niệm và lợi ích của độ dự trữ công suất (cửa sổ công suất) 30 2.3.2.2.Sự hoạt đỘng cỦa mạng -¿- - k2 E E2 E2 SE E25 E2 E2 2E 2xx: 31 2.3.2.4.Sự hoạt đỘng cỦa TE L L 2E 1E 1 5E 51 5E 5E 5E 5E 2E E2 cn: 33 Tiêu chuẩn so sánh ST - - 1E 1 0 5110101510515 5951010321 5123 5323 E1 51232512320 34

2.4.3 Thuật toán điều khiển công suất phân tán ( DPC ) - c5¿ 37

"88.(-¡ 0i 38 3.1 Giới thiệu ChƯƠng - - - LL 00000 0 1 T011 G1112 12 222 3/ 3.2 TỔng quan LG E1 1E E11 11 5 0 0 1 1 001000000000 210121202022 21 23222 37

3.3 Quy đường truyền vô tuyến hướng lên trong hệ thống WCDMA 37 3.4.1 ThOng SO AAU VAO .cccccccccsccesccscscsssccscssscsscssscsssesscssscsssesscesscsssesssseussssstsseessseees Al

3.4.2 Các công thức tính toán trong ChUOng trinh [2] cccccccssscccssssssscseesesesssees 42

3.4.3 Tính toán điều khiển công suất theo bước động DSSPC 22222 43 3.4.3.1 Lưu đồ thuật toán điều khiỂn - LG 1T 1T 1T 1T 121 1 1 51g12 1 32a 43

Additive White Gaussian Noise - Nhiéu Gauss trang cOng

Advance Mobile Phone System - Hệ thống điện thoại di động tiên tiến

Bit Error Rate - Ti 16 16i bit

Binary Phase Shift Keying - Khéa dich pha nhi phan

Broadcast Control Channel - Kénh quảng bá điều khiển

Broadcast Channel - Kénh quang ba

Base Station - Tram g6c

Base Station Controller - BO điều khiển trạm gốc

Base Tranceiver Station - Tram vo tuyến gốc

Common Control Channel - Kénh diéu khién chung

Code Division Multiple Access - Da truy cap phan chia theo ma

Common Control Physial Channel - Kênh vật lý điều khiển chung

Common Power Control Channel - Kênh điều khiển công suất chung

Common Packet Chamnel - Kênh gói chung

Common Pilot Channel - Kénh hoa tiéu chung

Core Network - Mạng lõi

Circuit Switch - Chuyển mạch kênh

CPCH Status Indication Channel - Kénh chỉ thị trạng thái cho CPCH Carrier to Interference Ratio - Ty sO séng mang trén nhiéu

CD/CA-ICH Collision Detection/Channel Assignment- Indication Channel

D

DCCH

Kênh chỉ thị phát hiện tranh chấp/ ấn định kênh

Dedicated Control Channel - Kênh điều khiển dành riêng

il

Dedicated Physical Channel - Kénh vat ly riéng

Distributed Power Control - Điều khiển công suất phân tán

Dedicated Physical Data Channel - Kênh số liệu vật lý riêng

Down Link - Đường xuống

Dedicated Traffic Channel - Kênh lưu lượng riêng

Downlink Share Channel - Kênh dùng chung đường xuống

Dynamic Step-Size Power Control

Điều khiển công suất theo bước động

Direct Sequence Spread Spectrum - Trải phổ chuỗi trực tiếp

Enhanced Data Rates for GSM Evolution

Tốc đỘ bit tăng cường sử dụng cho nhánh tiến hoá GSM

Equipment Indentification Register - Thanh ghi nhận dạng thiết bị

Forward Access Channel - Kênh truy nhập đường xuống

Forward Common Control Channel

Kênh điều khiển chung đường xuống

Frequency Hopping Spread Spectrum - Trải phổ nhảy tần

Frequency Division Duplexing

Ghép kênh song công phân chia theo tần số

Frequency Division Multiple Access - Da truy cập phan chia theo tan s6

Forward Dedicated Control Channel

Kênh điều khiển riêng đường xuống

Freedom of Mobile Multimedia Access- Truy nhập đa phương tiện tự do

Grade Of Service - Cấp độ phục vụ

Global System for Mobile Communication

Hệ thống thông tin di động toàn cầu

General Packet Radio Service

Dịch vụ vô tuyến gói chung

iti

Kỹ thuật truyền dữ liệu chuyển mạch kênh tốc đỘ cao

Inter Channel Interference - Nhiễu xuyên kênh

Internation Mobile Telecommunications 2000

Tiêu chuẩn viễn thông di động quốc tế

Integrates Service Digital Network - Mạng số liệu đa dịch vụ

North Amarican version of the CDMA standard

Một phién ban CDMA ở Bắc Mỹ

Intersymbol Interference - Nhiễu xuyên ký tự

Location Area - Khu vực định vị

Line of Sight - Tuyến truyền dẫn thẳng

Mobile Equipment - Thiết bị di động

Mobile Station - Trạm di động

Mobile Switch Center - Trung tâm chuyển mạch di động

Medium Access Control - Điều khiển truy nhập môi trường

Non Access Statum - Tầng không truy nhập

Orthogonal Frequency Division Multiplexing

Ghép kênh phân chia theo tần sỐ trực giao

Open-loop Power Control - Điều khiển công suất vòng hở

Paging Control Channel - Kênh điều khiển tìm gọi

Packet Data Convergence Protocol - Giao thức hội tụ số liệu gói

Pseudo Noise - Nhiễu giả ngẫu nhiên

Packet Switch - Chuyển mạch gói

Public Land Mobile Network - Mạng di động công cộng mặt đất

Public Switched Telephone Network

Mạng chuyển mạch thoại công cỘng

Quadrature Amplitude Modulation- Điều biên cầu phương

Quality of Service - Chất lượng dịch vụ

IV

Random Access Channel - Kênh truy cập ngẫu nhiên

Radio Resource Management - Quản lý tài nguyên vô tuyến

Radio Network Control - B6 diéu khiển mạng vô tuyến

Radio Link Budgets - Quy nang lượng đường truyền vô tuyến

Radio Link Control - Điều khiển kết nối vô tuyến

Signal to Noise Ratio - Tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu

Synchronization Channel - Kênh đồng bộ

Stand alone Dedicated Control Channel - Kênh điều khiển dành riêng

Time Division Multiple Access - Da truy cap phân chia theo thỜi gian

Time Division Duplexing - Ghép song công phân chia thỜi gian

Time Hopping Spread Spectrum - Trải phổ nhảy thời gian

Universal Terrestrial Radio Access Network

Mạng truy cập vô tuyến toàn cầu

Universal Mobile Telecommunication System

Hệ thống viễn thông di động toàn cầu

Uplink - Đường lên

Visitor Location Register - BỘ định vị tạm trú

Wideband Code Division Multiple Access

Đa truy cập phân chia theo mã băng rỘng

LOI MO DAU

Ngày nay thông tin di động đóng góp một vai trò vô cùng to lớn trong cuỘc sống Các loại hình dịch vụ viễn thông phát triển rất đa dạng, chất lượng được nâng cao một cách rõ rệt đã đáp ứng được nhu cầu ngày càng cao của con ngƯời

Sở dĩ có được những thành quả như vậy là do sự phát triển không ngừng các công nghệ viễn thông trên thế giới, trong đó có công nghệ băng rộng WCDMA Hệ thống WCDMA ra đời đã làm cho viễn thông thế giới bước sang một kỷ nguyên mới

Hiện nay, ở Việt Nam các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông đang từng bƯỚc triển khai và đưa vào sử dụng hệ thống thông tin di động thứ ba này, nhằm mang lại những dịch vụ tốt nhất cho người sử dụng

Một trong nhỮng khâu quan trọng của hệ thống thông tin di động nói chung va

hệ thống WCDMA nói riêng là Vấn để chuyên giao và điều khiển công suất nhằm hạn ché anh hưởng “Hiệu ứng gan - xa” dén chat lượng thoại, tăng dung lượng hệ thống, khả năng chống lại fading, Xuất phát từ tầm quan trọng đó nên em chọn đề tài tiểu luận “Nghiên cứu Kỹ thuật chuyền giao & Điều khiên công suất trong hệ thống WCDMA” Tiểu luận được chia làm 3 chương:

Chương 1: “KỸ thuật chuyển giao và điều khiến công suất trong hệ thống

WCDMA” Trong chuOng nay sẽ tập trung đi sâu vào tìm hiểu ý nghĩa, nguyên lý

cũng như cách phân loại về chuyển giao và điều khiển công suất trong WCDMA

vi

công suất phân tán DPC” Do đó trong chƯơng này sẽ giới thiệu về lưu đồ thuật toán cũng như nguyên lý cơ bản của hai phương pháp này

Chương 3: “Tính toán và đưa ra kết quả” Đây là chương quan trọng nhất của tiểu luận NỘi dung chương này sẽ kiểm chứng lại lý thuyết về hai thuật toán điều khiển công suất DSSPC và DPC

Việc tính toán và vẽ đồ thị theo từng bước lặp giúp cho chương trình điều khiển hoạt động theo bước động, đồ thị được vẽ liền nét liên tục, giá trị điều khién (SIR, Pa.) được điều chỉnh liên tục đến khi đạt giá trị tối ưu, các thông sỐ điều khiển không phải là mặc định mà người điều khiển có thể thiết lập lại cho phù hợp với hệ thống

Vil

Chương 1

KỸ THUẬT CHUYỂN GIAO VÀ ĐIỀU KHIỂN CÔNG

SUẤT TRONG HỆ THỐNG WCDMA l1 Giới thiệu

Ở trong chương này chúng ta sẽ tập trung tìm hiểu về kỹ thuật chuyển giao, đặc biệt là chuyển giao mềm cũng như các phƯơng pháp điều khiển công suất trong hệ thống WCDMA Bởi kỹ thuật chuyển giao và điều khiển công suất

là những vấn dé quan trọng nhằm đảm bảo cho các dịch vụ vô tuyến, giỮ vững chất lượng QoS yêu cầu, hạn chế nhiễu giao thoa

Nội dung chương này sẽ đề cập đến mục đích, các tiêu chuẩn, trình tự cũng như các loại chuyển giao, đồng thời sẽ phân tích ý nghĩa của việc điều khiển công suất và các phương pháp của nó trong hệ thong WCDMA

1.2 Kỹ thuật chuyển giao

1.2.1 Sự cần thiết của việc chuyển giao trong hệ thống thông tin di động

Hệ thống thông tin di động WCDMA là hệ thống sử dụng trải phổ trực tiếp Cấu trúc mạng gồm tập hợp các cell có hình lục giác liên kết với nhau tạo thành một mạng tổ ong Trong mỗi cell có một BS đặt ở trung tâm của cell, đảm bảo việc phủ sóng cho các UE trong cell đó Do đặc điểm của UE trong thông tin

di động luôn luôn di chuyển, vì thế khi UE càng ở gần trạm gốc thì chất lượng tín hiệu tốt, nhưng khi UE di chuyển càng ra gần biên của cell thì chất lượng cuộc thoại càng giảm xuống và dần dần cuộc thoại sẽ bị ngắt Do đó, cần phải có một

kỹ thuật để chuyển cuộc thoại của UE vừa rời khỏi cell cũ sang cell mới để đảm bảo tính liên tục của cuộc thoại Kỹ thuật này gọi là chuyển giao Do đặc tính động của UE nên có thể thấy chuyển giao là một vấn đề rất quan trọng trong hệ thống thông tin di động tổ ong Việc thực hiện chuyển giao càng tốt thì xác suất rớt cuỘc gọi tại biên của các cell càng thấp, cũng có nghĩa là chất lượng cuỘc thoại càng cao Nếu UE rời khỏi vùng phỦ sóng của một cell mà không được chuyển giao tốt thì xác suất rớt cuỘc gọi là rất lớn, điều này sẽ ảnh hưởng đến chất lượng của thông tin

Tuy nhiên, ngoài chuyển giao do UE di chuyển ra ngoài vùng biên của cell, tức là chuyển giao vì mục đích để cuộc thoại được liên tục (chuyển giao giải cứu)

còn có các loại chuyển giao cho các mục đích sau:

" Loại chuyển giao không phải do tín hiệu yếu, mà mục đích là để cải thiện chung về nhiễu UE sẽ tối thiểu hóa công suất phát nếu nó thuộc cell có suy hao đường truyền tối thiểu với nó Nếu các UE đều tối thiểu hóa công suất phát thì mức nhiễu chung cũng tối thiểu Nếu hệ thống khởi động chuyển giao chỉ vì tối ưu hóa về nhiễu, thì đó là chuyển giao kiêng kị nhiễu (Confinement Handover)

Sự chuyển giao nay làm cho UE hoạt động thông tin trong vùng tỐi Ưu nhất theo quan điểm phòng vệ nhiễu, mặc dù tín hiệu trước chuyển giao vẫn đủ mạnh Vì thế, chuyển giao này chỉ thực hiện trong điều kiện biết rõ chất lượng truyền dẫn tốt sau khi chuyển giao

= Loai chuyển giao khác là chuyển giao lưu thông (Traffic Handover) Do điều kiện nào đó mà dung lượng của một cell tăng đột ngột, khi đó sự tắc nghén

sẽ xảy ra Để giải quyết vấn đề này, người ta chuyển giao sang cell kế cận vì thƯờng vùng biên của các cell sẽ trùng lên nhau mỘt cách đáng kể

1.2.2 Tiêu chuẩn khi thực hiện chuyển giao

Tiêu chuẩn chuyển giao phụ thuộc vào loại chuyển giao, vào cell được dự định chuyển giao đến và kết quả chuyển giao được dự kiến Đối với chuyển giao giải cứu, tiêu chuẩn chuyển giao là:

= Sai 160i truyền dẫn

= Suy hao duOng truyén

= Tré truyén dan

Trong quá trình thông tin giỮa ÚE và BS thì các thông tin về chất lượng truyền dẫn, mức tín hiệu sẽ được UE đo lường liên tục một cách định kỳ Sau đó, dựa vào các yếu tố trên đưa ra dự đoán về suy hao đường truyền UE truyền sỐ liệu đo lường về BS một đến hai lần trong một giây

Đối với chuyển giao kiêng kị nhiễu, tiêu chuẩn là kết quả so sánh chất lượng truyền dẫn với các cell kế cận Thường chỉ đo được suy hao truyền dẫn giữa các UE và BS ở đường xuống mà thôi

Còn đối với chuyển giao lưu thông, tiêu chuẩn là tải lưu lượng của mỗi BS

do MSC và BSC biết được

1.2.3 Trình tự của chuyển giao

Trình tự của chuyển giao gồm ba giai đoạn chính:

" Giai đoạn đánh giá

" Giai đoạn quyết định

" Giai đoạn thực thi

Nhiệm vụ của ba giai đoạn trong quá trình chuyển giao được minh họa qua

hình vẽ 1.1

ì chuyển giao - Giai đoạn đánh giá

Giai đoạn quyet định

e_ SỐ lượng các báo cáo đo lường quá nhiều sẽ làm ảnh hưởng đến tải hệ thống

Để thực hiện chuyển giao, trong suốt quá trình kết nối, UE liên tục đo cường

độ tín hiệu của các cell lân cận và thông báo kết quả tới mạng, tới RNC

“+ Pha quyết định chuyển giao bao gồm đánh giá tổng thể về QoS của kết nối, so sánh nó với các thuỘc tính QoS yêu cầu và ước lượng từ các cell lân cận Tùy theo kết quả so sánh mà ta có thể quyết định thực hiện hay không thực hiện chuyển giao RNC kiểm tra các giá trị của các báo cáo đo đạc để kích hoạt đồng

bộ các điều kiện chuyển giao Nếu các điều kiện này bị kích hoạt, RNÑC phục vụ

sẽ cho phép thực hiện chuyển giao

Các thuật ngữ và các tham sỐ trong thuật toán chuyển giao:

e Ngưỡng giới hạn trên: là mức tín hiệu của kết nối đạt giá trị cực đại cho phép thỏa mãn một chất lượng dịch vụ QoS yêu cầu

e NgƯỡng giới hạn dưới: là mức tín hiệu của kết nối đạt giá trị cực tiểu cho phép thỏa mãn một chất lượng dịch vụ QoS yêu cầu Do đó mức tín hiệu của nối kết không được nằm dưới ngưỡng đó

e Giới hạn chuyển giao: là tham số được định nghĩa trước, được thiết lập tại điểm mà cường đỘ tín hiệu của cell bên cạnh (cell B) vượt quá cường độ tín hiệu của cell hiện tại (cell A) một lượng nhất định

e Tập tích cực: là một danh sách các nhánh tín hiệu (các cell) mà UE thực hiện kết nối đồng thời tới mạng truy nhập vô tuyến (UTRAN)

Hình 1.2 Nguyên tắc chung của các thuật toán chuyển giao

Thời gian

Giả sử thuê bao UE trong cell A đang chuyển động về phía cell B, tín hiệu hoa tiêu của cell A bị suy giảm đến mức ngưỡng giới hạn dưới Khi đạt tới mức này, xuất hiện các bước chuyển giao theo các bƯỚc sau đây:

(1 Cường độ tín hiệu A bằng với mức ngưỡng giới hạn dưới Còn tín hiệu

B sẽ được RNC nhập vào tập tích cực Khi đó UE sẽ thu tín hiệu tổng hợp của hai kết nối đồng thời đến UTRAN

(2) Tại vị trí này, chất lượng tín hiệu B tốt hơn tín hiệu A nên nó được coi là điểm khởi đầu khi tính toán giới hạn chuyển giao

(3) Cường độ tín hiệu B bằng hoặc tốt hơn ngưỡng giới hạn dưới Tín hiệu

A bị xóa khỏi tập tích cực bởi RNC

Kích cỡ của tập tích cực có thể thay đổi được và thông thƯỜng Ở trong khoảng từ 1 đến 3 tín hiệu

1.2.4 Các loại chuyển giao trong hệ thống WCDMA

Chuyển giao trong hệ thống WCDMA phân thành bốn loại:

" Chuyển giao trong cùng hệ thống

" Chuyển giao ngoài hệ thống

“ Chuyển giao cứng

" Chuyển giao mềm và mềm hơn

Hình 1.3 Các loại chuyển giao trong hệ thống WCDMA

1.2.4.1 Chuyển giao trong cùng hệ thống (Intra-system Handover)

Chuyển giao trong cùng hệ thống bao gồm hai loại: chuyển giao cùng tần

1.2.4.2 Chuyển giao ngoài hệ thống (Inter-System Handover)

Chuyển giao ngoài hệ thống xuất hiện giữa các cell thuộc hai kỹ thuật truy

nhập vô tuyến khác nhau RAT (Radio Access Transmission ) hoặc giỮa các mode truy nhập vô tuyến khác nhau RAM (Radio Access Mode)

Trường hợp thông thƯỜng nhất của loại này là chuyển giao giữa mạng WCDMA và mạng GSM/EDGE Chuyển giao giỮa hai hệ thống CDMA cũng thuộc loại này Thí dụ của loại chuyển giao RAM bên ngoài là chuyển giao giữa hai mode: UTRAN FDD va UTRAN TDD

1.2.4.3 Chuyén giao cling (HHO: Hard Handover)

Chuyển giao cứng đƯợc thực hiện khi cần chuyển sang một kênh tần số mới, là loại chuyển giao được thực hiện dựa trên nguyên tắc “cất trước nối sau” (“Break before Make”), tức là liên kết với kênh lưu lượng cũ bị cắt bỏ trước khi nó được nối đến kênh lưu lượng mới

Tuy nhiên, nhược điểm chính của loại chuyển giao này là xác suất rớt cuỘc thoại trong quá trình chuyển giao cao, chất lượng cuỘc thoại thấp

Chuyển giao cứng có thể xảy ra trong một số trường hợp như: chuyển giao

từ một cell này sang cell khác khi hai cell có các tần số sóng mang khác nhau hoặc

từ một cell này sang cell khác khi các cell này được nối đến hai RNC khác nhau và không tồn tại giao diện Iu, giỮa hai RNC này

+» Chuyến giao cứng cùng tần số

Chuyển giao cứng cùng tần số có thể thực hiện khi giao diện Tu, không còn hiệu lực Trường hợp chuyển giao này có thể phát sinh nếu chuyển giao gồm hai

RNC được cung cấp bởi các hãng sản xuất khác nhau Trong chuyển giao cứng cùng tần số, UE truyền trong phạm vi dải tần số bằng nhau, nhưng kết nối cũ kết thúc trước khi kết nối mới có thể được thiết lập, do đó gây ngắt quãng kết nối trong khoảng thời gian ngắn

Đây là kiểu chuyển giao giống chuyển giao GSM, giữa hai tần số WCDMA f¡

và f› Trong trường hợp chuyển giao này, kết nối qua cell cũ (cell A) bị xoá và kết nối đến mạng vô tuyến vẫn được duy trì qua cell mới (cell B) Chuyển giao khác tần số cũng có thể thực hiện giữa hai tần số trong giới hạn của cùng một cell Trong chuyển giao khác tần số cần thiết phải đo cường độ tín hiệu và chất lượng ở các tần số khác trong khi vẫn có các kết nối với tần số hiện tại

1.2.4.4 Chuyển giao mềm (Soft HO) và mềm hơn (Softer HO)

Chuyển giao mềm và mềm hơn dựa trên nguyên tắc kết nối “nổi trước khi cất” (“Make before Break”) Chuyển giao mềm hay chuyển giao giữa các cell là chuyển giao được thực hiện giữa các cell khác nhau Chuyển giao mềm hơn hay

chuyển giao giỮa các đoạn cell là chuyển giao giữa các đoạn cell của cùng một cell

Chuyén giao mềm

UE phát đến và thu tỪ hai BS này đồng thời UE thu đồng thời thông tin từ các

BS và kết hợp chúng để được thông tin tỐt nhất Ở đường lên thông tin phát đi từ

UE được các BS thu lại rồi chuyển đến RNC để được kết hợp chung

Trong chuyển giao mềm các BS đều phát lệnh điều khiển công suất UE ở vùng chồng lấn vùng phủ của hai đoạn cell thuộc hai trạm gốc khác nhau (chuyển giao hai đường) Thông tin giữa UE và BS xảy ra đồng thời ở hai kênh của giao diện vô tuyến từ hai (hoặc hơn) BS khác nhau

Hình 1.6 Chuyển giao mềm hai đường

Chuyển giao mềm chỉ có thể được thực hiện khi cả BS cũ lẫn BS mới đều làm việc ở cùng một tần số UE thông tin với 2 sector của 2 cell khác nhau (chuyển giao 2 đường) hoặc với 3 sector của 3 cell khác nhau (chuyển giao 3 đường) BS điều khiển trực tiếp quá trình xử lý cuộc gọi trong quá trình chuyển giao gọi là BS

sơ cấp, các BS khác không điều khiển quá trình cuộc gọi gọi là các BS thứ cấp Chuyển giao mềm kết thúc khi hoặc BS sơ cấp hoặc BS thứ cấp bị loại bỏ Nếu

BS sơ cấp bị loại thì BS sơ cấp trở thành BS thứ cấp của cuỘc gọi này Chuyển giao ba đường có thể kết thúc bằng cách loại bỏ một trong số các BS và trở thành chuyển giao hai đường

Lợi ích của chuyển giao mềm là quá trình thông tin trên kênh lưu lượng

hướng ởi và hướng về Hệ sỐ thu phải

đủ lớn để đảm bảo thu được vì công

suất phát thấp được yêu cầu trên kênh

lưu lượng hướng đi và hướng về

Điều này có ý nghĩa là tổng nhiễu của

hệ thống giảm và kết quả là dung

lượng của hệ thống tăng lên, đồng

nghĩa với chất lượng cuộc thoại tốt

hơn Ngoài ra công suất phát thấp từ Hình 1.7 Chuyển giao mềm ba đường

UE cũng làm tăng tuổi thọ và thời gian làm việc của pin Trong chuyển giao mềm, nếu một trạm di động thu đƯợc tín hiệu điều khiển công suất tăng từ mỘt trạm gốc và thu được tín hiệu điều khiển công suất giảm từ một trạm gốc khác thì UE

sẽ giảm công suất phát của nó Để thực hiện điều này có hiệu quả thì phải đảm bảo có một tuyến liên kết thông tin tin cậy từ trạm gốc thứ hai

Kết nối cũ 'Ý

7

Chuyển giao mềm hơn xảy ra giữa

hai hay nhiều sector thuộc cùng một BS

Trong trường hợp này chỉ có mỘt vòng

điều khiển công suất do BS điều khiển

để phục vụ cả hai đoạn cell

Trong chuyển giao mềm hơn, UE Ở

vùng chồng lấn giữa hai vùng phủ của hai

Cell A Cell B

Hinh 1.8 Chuyén giao mém —

đoạn cell của BS Thông tin gitfa UE va BS xảy ra đồng thời trên hai kênh giao diện vô tuyến Vì thế, cần sử dụng hai mã khác nhau ở đường xuống để UE có thể phân biệt được hai tín hiệu DỮ liệu bị chia nhỏ tại BS và được định tuyến tới các anten khác nhau Máy thu của UE nhận hai tín hiệu này bằng phương pháp xử

lý RAKE

Ở đường lên cũng xảy ra quá trình tương tự như ở UE: BS thu được kênh mã của UE ở tỪng đoạn cell, sau đó chuyển chúng đến cùng máy thu RAKE và kết hợp chúng để nhận được tín hiệu tốt nhất

+» Chuyển giao mềm - mềm hơn

UE thông tin với mỘt sector của

cùng thuộc một BS A và hai sector của

BS B Các tài nguyên mạng cần cho

kiểu chuyển giao này gồm tài nguyên

cho chuyển giao mềm hai đường giỮa

BS A và BS B cộng với tài nguyên cho

chuyển giao mềm hơn tại BS B Cell thuộc BS A Cell thuộc BS B

1.3 Kỹ thuật chuy ển giao mềm Hình 1.9 Chuyển giao mềm - mềm hơn

1.3.1 Nguyên lý chuyển giao mềm

Chuyển giao mềm khác với tiến trình chuyển giao cứng truyền thống Đối với chuyển giao cứng quyết định có chuyển giao hay không là xác định và di động chỉ liên lạc với một BS Với chuyển giao mềm quyết định chuyển giao hay không

là có điều kiện Phụ thuỘc vào sự thay đổi của cường độ tín hiệu hoa tiêu từ hai hay nhiều BS có liên quan, một quyết định cứng sẽ xảy ra để chỉ liên lạc với một

BS Điều này thường xảy ra sau khi xác định rõ tín hiệu từ một BS này lớn hơn đáng kể so với các BS khác Tại thời điểm chuyển tiếp của chuyển giao mềm di động liên lạc cùng lúc với tất cả các BS trong tập tích cực Sự khác biệt giỮa chuyển giao cứng và mềm là chuyển giao cứng xảy ra trong một điểm thời gian trong khi chuyển giao mềm kết thúc sau một giai đoạn thời gian

10

UL: khéng co thém kénh đướng lên

- két hợp có lựa chọn tại RHC

Hình 2.10 Nguyên lý của chuyển giao mềm

Ở đường lên, di động truyền tín hiệu lên không trung qua mỘt anten đa hướng Hai BS đang thiết lập hiện hành có thể đồng thời cùng lúc nhận tín hiệu

Do đó tín hiệu được truyền thẳng tới RNC để kết hợp lựa chọn Khung tốt hơn sẽ được lựa chọn, khung còn lại sẽ bị loại bỏ Do đó ở đường lên không cần thêm kênh để chuyển giao mềm

Ở đường xuống, các tín hiệu giống nhau được truyền qua cả hai BS và di động có thể dễ dàng kết hợp các tín hiệu từ các BS khác nhau do nó xem chúng chỉ

là các thành phần đa đường phụ thêm PhƯơng án kết hợp hệ sỐ cực đại thường được sử dụng sẽ cung cấp một lợi ích gọi là sự đa dạng vĩ mô (macrodiversity) Tuy nhiên để hỗ trợ chuyển giao mềm trong đường xuống ta cần thêm ít nhất một kênh đường xuống (chuyển giao mềm hai đường) Với những thuê bao khác, kênh đường xuống thêm vào này tựa như nhiễu thêm trong giao diện vô tuyến Như thế

để hỗ trợ chuyển giao mềm trong đường xuống cần thêm nhiều tài nguyên Kết quả là ở phương đường xuống hoạt động của chuyển giao mềm phụ thuộc vào

độ lợi đa dạng vĩ mô và đỘ tiêu tốn thêm tài nguyên

1.3.2 Đặc điểm cơ bản của chuyển giao mềm

Chuyển giao mềm là một hình thức phân tập đường truyền (phân tập vĩ mô) ĐỘ lợi phân tập cao vì cần ít công suất ở các đường lên và đường xuống hon Điều này có nghĩa tổng nhiễu giao thoa giảm Kết quả là dung lượng trung bình của hệ thống tăng Ngoài ra, công suất phát thấp hơn sẽ tăng tuổi thọ acquy của

UE và thời gian đàm thoại sẽ lâu hơn

11

So với chuyển giao cứng, chuyển giao mềm có những đặc điểm nổi bật

như hạn chế hiện tượng “ping-pong”, và truyền dẫn liên tục không bị gián đoạn

Không có hiện tượng “ping-pong” nghĩa là tải nhỏ hơn trên mạng báo hiệu và với chuyển giao mềm không có hiện tượng mất dữ liệu do bị ngắt tạm thời như trong chuyển giao cứng

Về phía máy di động, thì có lý do khác để thực hiện chuyển giao mềm trong mạng WCDMA: cùng với điều khiển công suất, chuyển giao mềm dùng để giảm

v Điều hòa tải trên mạng Trong trường hợp tải của một cell vì một lý

do nào đó tăng đột ngột thì hệ thống sẽ chuyển giao sang các cell kế cận có lưu lượng tải thấp hơn

12

¥ Lam cho thông tin của người sử dụng được liên tục hơn, không có các tiếng “kíc” như trong chuyển giao cứng (do tín hiệu bị ngắt quãng trong một thời gian ngắn) trong quá trình chuyển giao Nhất là đối với các modem số, tiếng “kíc” thường gây ra lỗi số liệu và mất đồng bộ

" Với chuyển giao mềm không có độ dự trữ trễ, tức là giảm được thời gian trễ tương đương do phân tập có chọn lựa Điều này được thực hiện bởi việc chuyển mạch “tức thời” đến trạm gốc có cường độ tín hiệu mạnh nhất trong quá trình chuyển giao (đường lên) và tránh được nhiễu cộng kết hợp với trễ chuyển giao Vì thế:

v Cung cấp chất lượng thông tin tốt hơn cho người sử dụng

v Số UE/cell tăng lên cùng với một giá trị E./I (tăng dung lượng)

Công suất phát yêu cầu cho đường lên thấp hơn nên giảm được nhiễu đường lên

" Do trong chuyển giao mềm, UE có khả năng thông tin đồng thời với nhiều hơn một trạm gốc (phân tập), điều này làm tăng độ tin cậy của hệ thống, đảm bảo sự liên tục và chất lượng của tín hiệu

“ Giảm thời gian thâm nhập mạng như thiết lập kênh truyền, thời gian đợi trung bình để có một kênh mới từ BS đích sẽ dài hơn, điều này làm giảm khả năng gây nghẽn và rỚt cuỘc gọi

" MỘt ưu điểm nữa của chuyển giao mềm là khi nó được kết hợp với điều khiển công suất Vì vùng chuyển giao mềm là nơi mà cường đỘ tín hiệu của UE yếu và khả năng gây nhiễu của nó lên các UE của các các cell lân cận là lớn nhất nên khi chuyển giao mềm kết hợp với điều khiển công suất sẽ làm cho nhiễu của các UE tại các vùng này giảm xuống, tức là nhiễu của toàn bộ hệ thống giảm Điều này sẽ làm tăng dung lượng của hệ thống và cải thiện chất lượng cuộc

thoại

$* Những hạn chế của chuyến giao mềm

“ Thực hiện phức tạp hơn chuyển giao cứng

13

" Chuyển giao mềm làm giảm dung lượng đường xuống Do trong quá trình chuyển giao mềm, UE thông tin đồng thời với hai hay nhiều hơn các trạm gốc, tức

là cũng sẽ có hai hay nhiều hơn các kênh lưu lượng đường xuống được cấp phát cho UE Điều này làm giảm tài nguyên mạng, dẫn đến làm giảm dung lượng đường xuống Do đó, cần sử dụng thêm tài nguyên mạng ở đường xuống

" Làm tăng nhiễu đường xuống (đến nhỮng người sử dụng khác) khi chuyển giao mềm được xử lý bởi vì có nhiều hơn hai trạm gốc cùng phát đến một

UE thay vì một trạm gốc như trong chuyển giao cứng Điều này cũng có thể làm tăng nhiễu đường lên khi cả đường lên và đường xuống cùng sử dụng chung mét tần số

1.4 Điều khiển công suất trong hệ thống WCDMA

1.4.1 Ý nghĩa của việc điều khiển công suất

Trong hệ thống thông tin di động WCDMA, các UE đều phát chung một tần

số ở cùng thời gian nên chúng gây nhiễu đồng kênh với nhau Chất lượng truyền dẫn của đường truyền vô tuyến đối với từng người sử dụng trong môi trường đa người sử dụng phụ thuộc vào tỷ số E/NÑ, ( E¿ là năng lượng bit, N, là mật độ tạp

âm trắng GausƠơ bao gồm tự tạp âm và tạp âm quy đổi từ máy phát của người sử dụng khác) Để đảm bảo tỷ số E,/N, không đổi và lớn hơn ngưỡng yêu cầu cần điều khiển công suất UE Ở hệ thống WCDMA việc điều khiển công suất là bắt buộc và phải nhanh nếu không dung lượng của hệ thống sẽ bị giảm

Dung lƯợng của hệ thống di động WCDMA đạt giá trị cực đại nếu công suất phát của UE được điều khiển sao cho ở BS công suất thu được là nhƯ nhau đối với tất cả các người sử dung

Điều khiển công suất được sử dụng cho đường lên để tránh hiện tượng

“gần-xa” và giảm thiểu ảnh hưởng của nhiễu lên dung lượng của hệ thống Điều khiển công suất là điều khiển công suất phát từ mỗi thuê bao sao cho công suất thu của mỗi thuê bao ở trạm gốc là bằng nhau Đối với đường xuống không cần điều khiển công suất ở hệ thống đơn cell, vì nhiễu gây ra cỦa các người sử dụng khác

14

luôn ở mức không đổi với tín hiệu hữu ích, các tín hiệu đều phát chung và vì thế không xảy ra sự khác biệt về tổn hao truyền sóng nhƯ ở đường lên

Hình 1.12 Các hiệu ứng gần xa (điều khiển công suất đường lên) Hình 2.12 cho thấy vấn đề về hiệu Ứng gần xa ở đường lên tín hiệu từ những UE khác nhau được truyền đồng thời trên cùng một băng tần trong hệ thống WCDMA

Mục đích chính của kỹ thuật điều khiển công suất là sẽ làm cực đại SIR tại mỗi kênh của hệ thống WCDMA, giỮ yêu cầu tối thiểu QoS của các kênh Hơn nữa, điều khiển công suất còn để chống lại hiệu ứng Fading Rayleigh trên tín hiệu truyền đi bởi việc bù cho Fading nhanh của kênh truyền Ngoài ra việc điều khiển công suất còn có tác dụng giảm nhiễu đa đường, vì công suất phát của máy

di động thấp nên làm tăng tuổi thọ của pin

1.4.2 Phân loại điều khiển công suất

1.4.2.1 Điều khiển công suất cho đường xuống và đường lên

Điều khiển công suất cho đường lên (từ UE đến BS) là một yêu cầu hệ thống rất quan trọng vì hiệu ứng “gần-xa” Trong trường hợp này, cần có một dai động để điều khiển khoảng chừng 80 dB Ở đường xuống, không yêu cầu điều khiển công suất trong hệ thống đơn tế bào, từ đó các tín hiệu được truyền cùng nhau và thay đổi cùng nhau Tuy nhiên trong hệ thống đa tế bào, nhiễu giao thoa từ các cell bên cạnh làm giảm sự độc lập từ vị trí các cell đã cho và do đó làm giảm hiệu suất Như vậy, phải sử dụng điều khiển công suất trong trường hợp này để làm giảm sự giao thoa giỮa các cell

1.4.2.2 Điều khiển công suất phân tán và tập trung

15

Một bộ điều khiển tập trung có tất cả các thông tin về các kết nối được thiết lập và độ lợi kênh và điều khiển tất cả các mức công suất trong mạng hay một phần của mạng Điều khiển công suất tập trung theo yêu cầu tín hiệu điều khiển phạm vi rộng trong mạng và không thé Ung dung trong thực tế Chúng có thể sử dụng để đưa ra giới hạn về hiệu suất của thuật toán phân tán

BỘ điều khiển phân tán chỉ điều khiển công suất của một trạm phát đơn và thuật toán chỉ phụ thuộc vào nỘi bộ, nhu SIR hay đỘ lợi kênh của người sử dụng đặc biệt NhữỮng thuật toán này thực hiện tỐt trong trường hợp lý tưởng nhưng trong các hệ thống thực tế có một số hiệu ứng không thích hợp như:

“ Tín hiệu đo và điều khiển làm mất thời gian dẫn đến thời gian trễ trong hệ thống

" Công suất phát hợp lý của máy phát bị hạn chế bởi giới hạn vật lý và sự lượng tử hóa Những hạn chế bên ngoài khác như công suất phát cực đại trên một kênh đặc biệt tác động đến công suất ra

" Chất lƯợng là một sự đo đạc chủ quan và cần phải tận dụng sự đo đạc

khách quan hợp lý

1.4.2.3 Điều khiển công suất vòng hở, điều khiển công suất vòng kín, điều

° x“? A ~ ` xe

khiên cong suat vòng ngoài

‹*» Điều khiển công suất vòng hd (OPC: Open-loop Power Control)

OPC hay con gọi là phương pháp tự diéu khién (AGC: Automation Gain

Control) Ở máy di động Trước khi phát, máy di động giám sát tổng công suất thu được từ trạm gốc Công suất đo được cho thấy tổn hao đường truyền đối với tỪng người sử dụng để căn cứ vào đó, máy di động điều chỉnh công suất phát của mình tỷ lệ nghịch với tổng công suất mà nó thu được Điều khiển công suất vòng

hở có thể là không tuyến tính Mục đích là cho phép đáp ứng nhanh với sự hiệu chỉnh âm, nhƯng đáp ứng chậm với sự hiệu chỉnh dương Nếu cường đỘ tín hiệu thu được cao, có nghĩa là máy di động rất gần trạm gốc hoặc lượng suy hao đường dẫn thấp thì máy di động điều chỉnh cho công suất phát giảm xuống Tốc

đỘ tăng công suất phát máy di động thường phải nằm trong tốc độ điều khiển

16

công suất mạch vòng khép kín từ trạm gốc Bằng cách này các máy di động không thể tăng công suất phát quá lớn cho dù có sự suy giảm đột ngột chất lượng thoại trên kênh hướng xuống Như vậy, trong phương pháp này trạm gốc không tham gia vào quá trình điều khiển công suất

Nhược điểm của phương pháp OPC là do điều kiện truyền sóng của đường lên và đường xuống khác nhau, nhất là do fading nhanh nên sự đánh giá sẽ thiếu chính xác Tần sỐ trung tâm của các đường lên và đường xuống thường nằm Ở các băng tần khác nhau nên sẽ không có sự đối xứng giữa hai đường, vì thế tổn hao đường truyền giữa hai đường là khác nhau

Trong hệ thống WCDMA, phương pháp này chỉ được sử dụng để thiết lập công suất gần đúng khi truy cập mạng lần đầu tiên

+» Điều khiển công suất vòng kín

Điều khiển công suất vòng kín (trong hệ thống WCDMA còn gọi là điều khiển công suất nhanh) chịu trách nhiệm kiểm soát công suất truyền của UE (đường lên) hay là BS (đường xuống) nhằm phản ứng lại fading của kênh vô tuyến và đạt được SIR đích do vòng ngoài thiết lập Ở phương pháp này BS (hoặc UE) thường xuyên Ước tính tỷ số tín hiệu trên can nhiễu thu được (SIR nhận) và

so sánh nó với tỷ số SIR Ví dụ ở đường lên trạm gốc sẽ so sánh SIR nhận từ UE với SIR đích mỗi khe thời gian một lần (0,666 ms) Nếu như SIR nhận được lớn hon SIR đích trạm gốc sẽ truyền một lệnh điều khiển công suất phát “0” tới UE thông qua đường xuống dành cho kênh kiểm soát Nếu SIR nhận nhỏ hơn đích thì

BS truyền một lệnh kiểm soát công suất phát “1” đến UE Bởi vì tần số điều khiển công suất vòng kín nhanh nên có thể bù cho fading nhanh và fading chậm

17

Vô a

Tín hiệu eee: a

hing git

thụ | GBitrải >| Thu Đo chất híƒng công

phổ RAKE | suất dài hạu |

Ghép bit điêu khiên công Tạo bít điều khiển

suất vào lung phát công suất

Hình 1.13 Nguyên lý điều khiển công suất vòng kín

Kỹ thuật điều khiển công suất vòng kín như vậy (còn gọi là vòng trong) cũng đƯợc sử dụng cho đường xuống mặc dù ở đây không có hiện tượng gần xa

vì tất cả các tín hiệu đến các UE trong cùng một cell đều bắt đầu từ một BS Tuy nhiên lý do điều khiển công suất ở đây như sau Khi UE tiến đến gần biên giới cell, nó bắt đầu chịu ảnh hưởng ngày càng tăng của nhiễu từ các cell khác Điều khiển công suất trong trường hợp này để tạo một lượng dự trữ công suất cho các

UE trong trường hợp nói trên Ngoài ra điều khiển công suất đường xuống cho phép bảo vệ các tín hiệu yếu do fading Rayleigh gây ra, nhất là khi các mã sửa lỗi làm việc không hiệu quả

Điều khiển công suất vòng ngoài thực hiện đánh giá dài hạn chất lượng đường truyền trên cơ sở tỷ lệ lỗi khung FER hoặc BER để quyết định SIR đích cho điều khiển công suất vòng trong

‹» Điều khiển công suất vòng ngoài

Điều khiển công suất vòng ngoài cần thiết để duy trì chất lượng thông tin

ở mức yêu cầu bằng cách thiết lập chỉ tiêu đích cho điều khiển công suất nhanh

Điều khiển công suất vòng ngoài nhằm đảm bảo chất lượng yêu cầu: không xấu hơn và không tốt hơn Tần số của điều khiển công suất vòng ngoài thường là 10-100 Hz Thuật toán của điều khiển công suất vòng ngoài được biểu

diễn trên hình 1.14

18

I Ì

| Glam SIR địch | l2 Tang SIR dich |

| — Chất lượng thu tot Âm |

Yes Ỉ = hơn yêu câu « No |

vô tuyến được đánh giá bằng tỷ số bit lỗi (BER: Bit Error Rate) hay tỈ số khung lỗi

(FER: Frame Error Rate) Mối liên quan giữa SIR đích và chất lượng đích phụ

thuộc vào tốc đỘ di động và đặc điểm truyền nhiều đường Nếu chất lượng thu tốt hơn nghĩa là SIR đích hiện tại đủ để đảm bảo chất lượng dịch vụ yêu cầu Tuy nhiên nếu chất lượng thu thấp hơn chất lượng yêu cầu thì SIR đích cần được tăng lên để đảm bảo chất lượng dịch vụ (QoS) yêu cầu

Biểu khiển công suất Điểu khiển công suất nhanh : X

voug ugoai: Nếu SIR< SIR đích, phát lệnh UE khong

Nếu chất lượng < đích, tăng công suất chuyển động Thời gi an

Hinh 1.15 Diéu khiển công suất vòng ngoài Hình 1.15 cho thấy sự thay đổi SIR đích theo thời gian Và việc để SIR đích thả nổi xung quanh một giá trị tối thiểu là nhằm mục đích đáp ứng được yêu cầu chất lượng

1.4.3 Phân phối công suất đường xuống

19

Phân phối công suất đường xuống là mỘt thỦ tục rất quan trỌng trong các

hệ thống WCDMA Tổng công suất truyền của BS gồm hai phần, một phần dành

cho kênh kiểm soát đường xuống chung như là kênh hoa tiêu chung (CPICH) và

kênh đồng bộ (SCH); phần kia dùng cung cấp cho các thuê bao nhƯ là các kênh đường xuống chuyên dụng ThƯờng thì công suất dành cho các kênh kiểm soát chung chiếm khoảng 20 đến 30 % tổng công suất truyền của BS Nhằm giảm thiểu nhiễu giao thoa cũng nhƯ sự tiêu tốn tài nguyên vô tuyến, hệ thống cố cung cấp cho mỗi kênh chuyên dụng của các thuê bao cá nhân càng ít công suất càng tốt

mà không ảnh hưởng đến nhu cầu chất lượng dịch vụ Với sự điều khiển công suất đường xuống lý tưởng, hệ số mật đỘ phổ công suất năng lượng bit trên nhiễu E,/I, của tất cả các di động được giữ ở giá trị đích Khi di động chỉ được nối với một BS, chỉ có một kênh đường xuống chuyên dụng dành cho di động này; nhưng khi di động trong tình trạng chuyển giao mềm ít nhất sẽ có hai BS liên quan đến việc cung cấp công suất

Chuyển giao và điều khiển công suất trong hệ thống thông tin di động WCDMA là một trong nhỮng khâu quan trọng của hệ thống Nó hạn chế được ảnh hưởng của hiệu ứng gần xa đến chất lượng dịch vụ thoại, dung lượng của

hệ thống và khả năng chống lại fading vốn là đặc trưng của môi trường di động Chương này đã trình bày cụ thể về các kỹ thuật chuyển giao cũng như các phương pháp điều khiển công suất trong hệ thống thông tin di động thế hệ ba WCDMA

Chính vì tầm quan trọng của việc điều khiển công suất trong hệ thống WCDMA nên ở chương tiếp theo sẽ đề cập đến hai phương pháp điều khiển công suất và sẽ đi sâu vào tìm hiểu nguyên lý cũng như thuật toán của hai phương pháp

này

20

Chương 2

ĐIỀU KHIỂN CÔNG SUẤT THEO BƯỚC ĐỘNG (DSSPC)

VÀ ĐIỀU KHIỂN CÔNG SUẤT PHÂN TÁN (DPC) TRONG

HỆ THỐNG WCDMA

2 _ Giới thiệu chương

Chương này đề cập đến hai thuật toán điều khiển công suất trong hệ thống thông tin di động WCDMA Đó là điều khiển công suất theo bước động và điều khiển công suất phân tán

Thuật toán DSSPC (Dynamic Step-Size Power Control) là phương pháp điều

khiển công suất hướng lên thông minh dựa trên việc sử dụng dữ liệu gỐc, vòng lặp kín và sự tương thích với những nhân tố quản lý tài nguyên vô tuyến

Thuật toán DPC (Distributed Power Control) chỉ sử dụng thông tin SIR và sử dụng kỹ thuật lặp để điều khiển công suất truyền đến mức tối Ưu và đáp Ứng các yêu cầu về chất lượng của người sử dụng

2.2 Một số lý thuyết sử dụng trong thuật toán

2.2.1 Hệ số tái sử dung tan sO (Frequency Reuse Factor)

Phổ tần số sử dụng trong hệ thống thông tin di động là có hạn nên người ta phải tìm cách sử dụng lại tần số để có thể tăng dung lượng điện thoại phục vụ Giải pháp này được gọi là quy hoạch tần số hay tái sử dụng tần số Việc sử dụng lại tần số được thực hiện bằng cách cấu trúc lại kiến trúc hệ thống thông tin di động theo mô hình tổ ong Mô hình sử dụng lại tần số dựa trên việc gán cho mỗi cell một nhóm kênh vô tuyến của cell lân cận với nó (cell láng giềng) Trong hệ thOng WCDMA, hệ số tái sử dụng tần số là 1

Nguyên lý cơ bản khi thiết kế các hệ thống tổ ong là các mẫu sử dụng lại tần số (các kênh vô tuyến ở cùng một tần số sóng mang ) để phỦ sóng cho các vùng địa lý khác nhau Các vùng này phải khác nhau một cự ly đủ lớn để mọi nhiễu giao thoa đồng kênh có thể xảy ra đều ở mức chấp nhận được Việc tái sử

20

dụng tần số có nghĩa là hệ thống được chia ra thành nhiều cluster, trong mỗi cluster thì dùng hết số tần số được cấp Do tần số dùng lặp lại nên các cluster phải được định cỡ và sắp xếp sao cho nhiễu đồng kênh giữa hai tần số giống nhau trong hai cluster sát nhau là bé nhất có thể

Ở hình 2.1 là mẫu sử dụng lại tần số 3/9, có nghĩa là có 9 nhóm tần số được sử dụng để ấn định cho 3 vị trí trạm gốc, mỗi trạm gốc phủ sóng cho 3 cell Như vậy sẽ có 9 cell/cluster

Ngoài 3/9 ra còn có hai kiểu mẫu tái sử dụng lại tần số thƯờng được dùng,

đó là 4/12 và 7/21 Khi số nhóm tần s6 cell giam đi tương ứỨng với 21;12 và 9, nghĩa là số kênh tần số có thể dùng cho mỗi trạm tăng lên và khoảng cách giữa các trạm đồng kênh sẽ giäm tương ứng với tỈ lệ là 7,9 ; 6 và 5,2 Điều này cũng đồng nghĩa với sỐ thuê bao sẽ được phục vụ tăng lên, tương ứng theo tỷ lệ 248; 664 và

21

883 nhưng đồng thời nhiễu trong hệ thống cũng tăng lên NhƯ vậy, việc lựa chọn mẫu sử dụng lại tần số phải dựa trên các đặc điểm địa lý vùng phủ sóng, mật độ thuê bao của vùng phỦ sóng và tổng số kênh của mạng được cấp Thông thường mẫu 3/9 sử dụng cho nhỮng vùng có mật độ lưu lượng cao, 4/12 sử dụng cho những vùng có mật độ lưu lượng trung bình và 7/21 sử dụng cho nhữỮng vùng có mật độ lưu lƯợng thấp

2.2.2 Nhiễu đồng kênh

Như đã đề cập ở trên, việc tái sử dụng tần số có nghĩa là trong mỘt vùng phủ cho trước nhiều trạm sử dụng cùng một tập tan sO Cac cell nay được gọi là các cell đồng kênh và nhiễu giỮa các tín hiệu của các cell này được gọi là nhiễu đồng kênh Nếu đối với tạp âm nhiệt để khắc phục nó ta chỉ cần tăng tỷ số tín hiệu trên tạp âm (SNR) thì đối với nhiễu đồng kênh ta không thể chỉ đơn giản tăng công suất sóng mang của máy phát Sỡ dĩ như vậy vì việc tăng công suất sóng mang sẽ dẫn đến tăng nhiễu đến các cell đồng kênh khác Để giảm nhiễu đồng kênh này, các cell đồng kênh phải được đặt phân cách vật lý một khoảng cách tối thiểu để đảm bảo sự cách l¡ cần thiết về truyền sóng

Tín hiệu mong muốn

| 1) Pes, Tín hiệu mong muốn

st ề : SANG: sinus “=z a “A

MP oat ee aes Nhiều đồng kénh

22

Tỷ số sóng mang trên nhiễu C/I (Carrier to Interference Ratio) được định

nghĩa là cường đỘ tín hiệu mong muốn trên cường độ tín hiệu nhiễu

Trong đó ?ạ: Công suất tín hiệu mong muốn từ trạm gốc cần thiết

P.: Công suất tín hiệu nhiễu thu được

Nếu ta biết được các mức tín hiệu của các cell đồng kênh thì ta có thể xác định được tỷ số SIR cho kênh đường xuống bằng phương trình trên

2.2.3 Nhiễu kênh lân cận

Nhiễu gây ra do sự tràn tín hiệu của phổ băng bên cỦa các sóng nhiễu vào băng thu khi chúng chiếm kênh lân cận kênh thu Bởi vậy, ảnh hưởng của nhiễu phụ thuộc phần lớn vào đỘ chọn lọc máy thu và độ rộng phổ băng bên ngoài băng của các sóng nhiễu Khoảng cách giữa các kênh lân cận và sự phân định củỦa các kênh tần số trong một khu vực xác định nhằm tránh nhiễu lân cận kênh Vấn dé này trở nên nghiêm trọng nếu người sử dụng kênh lân cận phát rất gần máy thu của thuê bao đang thu tín hiệu từ trạm gốc mong muốn Hiện tượng này gọi là

“hiện tượng gần xa”, máy thu của thuê bao bắt được máy phát gần (cùng loại được hệ thống tổ ong sử dụng) Một dạng khác xảy ra khi UE gần trạm gốc phát trên gần với kênh mà UE yếu khác đang sử dụng Trạm gốc có thể gặp khó khăn khi phân biệt người sử dụng di động mong muốn với” sự dò rỈ công suất “ từ UE kênh lân cận ở gần Ta có thể giảm nhiễu kênh lân cận bằng cách đảm bảo phân cách tần sỐ giữa các kênh trong một cell càng lớn càng tốt Như vậy, thay vì phân

bổ kênh ở một băng tần liên tục cho một cell, các kênh cần được phân bổ sao cho phân cách tần số giữa chúng là cực đại Bằng cách phân bổ lần lượt các kênh trong băng tần cho các cell khác nhau, ta có rất nhiều sơ đồ phân bổ kênh cho phép phân cách các kênh lân cận trong một cell thành NÑ đỘ rộng băng tần kênh, trong đó

23