Mô hình lưu lượng của các hệ thống thông tin di động tế bào CDMA

Mô hình lưu lượng của các hệ thống thông tin di động tế bào CDMA

Bộ giáo dục và đào tạo Bộ quốc phòng

Học viện kỹ thuật quân sự

Bộ giáo dục và đào tạo Bộ quốc phòng

Học viện kỹ thuật quân sự

Nguyễn thị thảo

Mô hình lưu lượng của các

hệ thống thông tin di động tế bào CDMA

Chuyên ngành: Kỹ thuật điện tử

Mã số: 60 52 70

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Người hướng dẫn khoa học: PGS TS võ kim

Hà nội – 2006

Bộ giáo dục và đào tạo Bộ quốc phòng

Học viện kỹ thuật quân sự

Người thực hiện : Nguyễn Thị Thảo

Lớp: Kỹ thuật điện tử Khoá 16

Hệ đào tạo tập trung

Cán bộ hướng dẫn

Học hàm, học vị: PGS - TS Đơn vị: Học viện KTQS

Hà nội - 2006

Danh mục các chữ viết tắt

DRA Dynamic Resource Allocation Phân phối tài nguyên động DS-SS Direct Sequence – spread

spectrum

Trải phổ chuỗi trực tiếp

FCA Fixed channel assignment Phân kênh cố định

FDMA Frequency devision multiple

access

Đa truy cập phân chia theo tần số

GSM Global System For Mobile

Telecommunication

Hệ thống thông tin di động toàn cầu

LMGF Log monment generating

SIR Signal to Interference Ratio Tỉ số tín hiệu trên tạp âm TDMA Time devision multiple access Đa truy cập phân chia theo

thời gian

Mục lục

Mở đầu ……… 1

Chương 1 Cơ sở chung về di động tế bào ……… 3

1.1 Sự phát triển của các hệ thống di động tế bào ……… 3

1.2 Mô hình lưu lượng của hệ thống di động tế bào ……… 5

1.2.1 Các phép đo hiệu năng ……… 6

1.2.2 Các chiến lược phân phối kênh ……… 6

1.2.3 Phân tích lưu lượng của các chiến lược phân kênh ………… 7

1.3 Hệ thống di động tế bào CDMA ……… 8

1.3.1 Thông tin trải phổ ……… 8

1.3.2 Đa truy nhập trải phổ ……… 9

1.3.3 CDMA tế bào ……… 10

1.3.4 Tính toán dung lượng ……… 14

1.3.5 Mô hình lưu lượng CDMA tế bào ……… 16

Chương 2: Can nhiễu tế bào khác ……… 19

2.1 Vấn đề truyền sóng và mô hình hệ thống……… 19

2.1.1 Vấn đề truyền sóng……… 19

2.2.2 Mô hình hệ thống ……… 21

2.2 Tính toán nhiễu ……… 22

2.2.1 Tổn thất đường truyền: Mạng 1 chiều ……… 22

2.2.2 Tổn thất đường truyền: Mạng 2 chiều ……… 24

2.2.3 Sự kết hợp che khuất chuẩn log ……… 27

2.3 Các mô hình M/G/Ơ ……… 31

2.3.1 Giới thiệu ……… 32

2.3.2 Xấp xỉ M/G/Ơ ……… 39

2.3.3 Xác xuất chặn cải biên ……… 41

2.3.4 Xấp xỉ xác suất chặn ……… 44

2.3.5 Kết quả ……… 48

Chương 3: Nhiễu hiệu dụng ……… 55

3.1 Mở đầu ……… 55

3.2 Điều khiển giá trị dựa trên dải thông hiệu dụng ……… 58

3.2.1 Các cuộc gọi với yêu cầu tài nguyên không đổi ……… 59

3.2.2 Các cuộc gọi với yêu cầu tài nguyên thay đổi ……… 59

3.3 Điều khiển giá trị dựa trên nhiễu hiệu dụng ……… 66

3.3.1 Các kiểu tế bào đơn ……… 67

3.3.2 Các kiểu đa tế bào: sự khả thi của trạng thái hệ thống ……… 72

3.3.3 Các mô hình đa tế bào: sự quản trị trạng thái mạng ………… 78 3.4 Mô hình lưu lượng và các vấn đề điều khiển ……… 89 Kết luận ……… 92

Danh mục hình vẽ

1.1 Một mạng tế bào với 7 cell tần số ……… 3

1.2 Bộ thu – phát DS – SS cơ bản ……… 10

1.3 Tính phân tập trong CDMA ……… 12

2.1 Sơ đồ 1 chiều tế bào chuẩn ……… 20

2.2 Sơ đồ 2 chiều tế bào chuẩn ……… 21

2.3 Nhiễu trong mạng 1 chiều ……… 22

2.4 Nhiễu trong mạng 2 chiều ……… 23

2.5 Nhiễu trong mạng 2 chiều – phép xấp xỉ ……… 24

2.6 Sự xác nhận kết quả phân tích ……… 28

2.7 Phép xấp xỉ cell lục giác ……… 28

2.8 Sự so sánh các phép xấp xỉ ……… 29

2.9 Sự xấp xỉ và phép mô phỏng ……… 29

2.10 Xác suất chặn và lưu lượng trong tế bào ……… 51

2.11 Xác suất chặn và lưu lượng trong tế bào ……… 51

2.12 Xác suất chặn thay đổi với PLE ……… 52

2.13 Xác suất chặn thay đổi với G ……… 52

2.14 Xác suất chặn thay đổi với PLE ……… 53

2.15 Xác suất chặn thay đổi với G ……… 53

3.1 Các loại nhiễu ……… 82

3.2 Ví dụ mạng 7 tế bào ……… 88

Mở đầu

CDMa là một kỹ thuật đa truy cập khác với các kỹ thuật FDMA và TDMA CDMA là một kỹ thuật rất hấp dẫn với thông tin không dây nếu như khắc phục được vấn đề điều khiển công suất và đồng bộ Ưu điểm của nó vượt qua các kỹ thuật đa truy cập khác bao gồm có: hiệu quả sử dụng lại phổ tần cao hơn, tránh suy giảm đường truyền tốt, giảm sự quá tải về dung lượng, thủ tục chuyển giao mạnh hơn… Đầu năm 1978, hệ thống CDMA đã được đề xuất cho cho thông tin di động Tuy nhiên, nó không được quan tâm nhiều lắm Đến năm 1980, Qualcomm đã chứng minh được sự khả thi cuả hệ thống Sau đó, việc nghiên cứu CDMA đã phát triển nhanh chóng, tập trung chính vào việc thiết kế và thực hiện phân tích kỹ thuật thu, mã hoá, điều chế và thuật toán điều khiển công suất Lưu lượng hệ thống di động tế bào sử dụng kỹ thuật CDMA đã được kiểm tra chính xác Những vấn đề quan trọng của dung lượng lưu lượng, điều khiển cuộc gọi, phân tích chuyển giao mềm, hiệu quả giảm quá tải và chế độ điều khiển công suất vẫn chưa được hiểu rõ Hoạt động thành công của hệ thống đã được nghiên cứu trong một số khu vực là khá ngạc nhiên và có ý nghĩa to lớn

Mô hình lưu lượng của hệ thống tế bào sử dụng lại tần số và được trực giao hoá đang được phát triển; chúng sử dụng đa truy cập theo tần số hoặc theo thời gian Mạng thực hiện phân chia kênh động và tĩnh đã đang được nghiên cứu, một vài hướng giải quyết phân tích chuyển giao đã được đặt ra

Đa số thành công trong lĩnh vực này xuất phát từ việc nghiên cứu phân chia lưu lượng và kết quả việc truyền dẫn

Mục tiêu của luận văn này là góp phần hiểu sâu hơn về mô hình lưu lượng hệ thống CDMA Thông qua đó đưa ra quyết định để thực hiện phân tích và thiết kế hệ thống Luận văn này tập trung vào tính toán dung lượng cho

hệ thống thực hiện kế hoạch điều khiển nhận cuộc gọi linh hoạt

Với mục đích trên, luận văn tập trung thực hiện đề tài: "Mô hình lưu

lượng của các hệ thống thông tin di động tế bào CDMA"

Luận văn bao gồm các nội dung sau:

Chương 1: Cơ sở chung về di động tế bào

Giới thiệu mạng tế bào di động và hệ thống trải phổ Điểm nổi bật của bản tóm tắt là những phương thức giải quyết hiện có trong mô hình lưu lượng của mạng tế bào

Chương 2: Can nhiễu tế bào khác

Chúng ta sẽ tìm hiểu về vấn đề can nhiễu bởi tế bào khác và các mô hình M/G/Ơ Các mô hình M/G/Ơ được chứng minh là đúng dựa trên phần mềm Tại thời điểm này khi mà mạng có lưu lượng lớn, mô hình đó có thể nhậy cảm với việc từ chối những cuộc gọi mới để duy trì chất lượng kết nối hiện có

Chương 3: Nhiễu hiệu dụng

Dựa trên nhiễu hiệu dụng và dải thông hiệu dụng, chúng ta đi tìm hiểu mô hình lưu lượng và vấn đề điều khiển mạng Đây là phần quan trọng của luận văn này

Chương 1 Cơ sở chung về di động tế bào

Chương này cung cấp những giới thiệu cơ bản về hệ thống thông tin di

động tế bào Những chủ đề được thảo luận bao gồm: phát triển của dịch vụ thông tin cá nhân tế bào, công nghệ đa truy cập và mô hình lưu lượng của hệ thống thông tin di động tế bào Sau phần tóm tắt về thông tin trải phổ là những nét đặc biệt quan trọng của mạng hoạt động với đa truy cập theo mã Chủ đề chính của luận văn này là mô hình lưu lượng của hệ thống sử dụng CDMA

1.1 Sự phát triển của các hệ thống di động tế bào

Dịch vụ điện thoại di động nguyên thủy đã thường được điều khiển bởi

1 trung tâm thu phát, phục vụ một khu vực thành thị rộng lớn Một vài kênh radio đang hoạt động và một vài người đăng kí thuê bao có thể được hỗ trợ trong quá trình duy trì chất lượng dịch vụ hợp lý

Đầu năm 1980, những hệ thống tế bào thương mại đầu tiên đã được giới thiệu Bằng việc sử dụng lại phổ tần có giá trị một cách đều đặn, hệ thống tế bào đã cung cấp một sự phát triển ấn tượng về khả năng và chất lượng dịch vụ

Thế hệ đầu tiên của mạng tế bào sử dụng kỹ thuật đa truy cập phân chia theo tần số (FDMA) với việc điều chế tương tự dải băng tần hẹp Vùng dịch vụ

được phân chia thành các tế bào và mỗi tế bào được cung cấp bởi một máy thu phát cục bộ gọi là các trạm gốc (BS) Mỗi một tế bào được chỉ định bởi một mạng nhỏ của kênh radio đang hoạt động, có thể được sử dụng lại trong các tế bào khác của mạng Khoảng cách giữa hai tế bào này đủ xa để đảm bảo tỉ số tín hiệu trên tạp âm SIR Một mạng với 7 tế bào phổ biến sử dụng lại được minh họa trong hình 1.1 Những tần số có thể được sử dụng lại trong các tế bào với số lượng như nhau

Hình 1.1 Một mạng tế bào với mẫu 7 cell tần số

Hệ quả của khái niệm vùng phục vụ cục bộ là phải hỗ trợ chuyển giao Chuyển giao xảy ra khi một trạm di động MS đang hoạt động di chuyển từ một tế bào đến những kênh hiện tại khác được giải phóng và một kênh mới ở một tế bào đích được chỉ định Môi trường truyền vô tuyến trong một khoảng cách xa là không chắc chắn dẫn đến yêu cầu tiếp tục giảm kích thước tế bào

Điều này đồng nghĩa với việc hạn chế hệ số tăng ích

Hệ thống tế bào thế hệ 1 bị hạn chế bởi dung lượng Thế hệ thứ 2 sử dụng kỹ thuật truyền thông kỹ thuật số đang được phát triển Sức mạnh của mã số cho phép hoạt động mạnh mẽ hơn với các kích thước tế bào nhỏ hơn và

sử dụng lại phổ tần nhiều hơn Dung lượng hệ thống tăng khoảng từ 3 đến 20 lần so với hệ thống tương tự hiện có

Các hệ thống kỹ thuật số chính đang tồn tại là GSM, D-AMPS và Qualcomm CDMA Hai hệ thống đầu tiên dựa theo sự lai ghép đa truy cập phân chia theo tần số FDMA và đa truy cập phân chia theo thời gian TDMA trong khi hệ thống Qualcomm hoạt động theo sự kết hợp FDMA và CDMA

Hệ thống GSM châu Âu dường như thích hợp để trở thành một chuẩn toàn cầu cho dịch vụ truyền thông cá nhân trong tương lai trừ khi dung lượng được dự

đoán và chất lượng phát triển của CDMA được chứng minh một cách đáng kể

Luận văn này liên quan đến mô hình lưu lượng của hệ thống tế bào hoạt

động với CDMA và hiểu được cách xử lý của hệ thống dưới một tải thay đổi ngẫu nhiên Trong phần tiếp theo, sự phân tích lưu lượng của mạng tế bào sử dụng FDMA/TDMA được xem xét dựa trên việc kiểm tra các tính năng quan trọng của hệ thống tế bào CDMA

1.2 Mô hình lưu lượng của hệ thống di động tế bào

Trong phần này những vướng mắc liên quan đến dung lượng của hệ thống tế bào dưới tải ngẫu nhiên sẽ được thảo luận một cách tóm tắt

Lưu lượng của mạng là số đo số lượng các lần khởi xướng cuộc gọi và

độ dài các cuộc gọi Nó được định nghĩa như tích của tốc độ trung bình (số cuộc gọi trên 1 giây) và thời gian giữ cuộc gọi trung bình (giây) Đơn vị lưu lượng là Erlang Mục tiêu của nhà cung cấp mạng di động tế bào là tăng lưu lượng mạng (Erlang cho mỗi đơn vị vùng) với tài nguyên cố định và theo một vài mức yêu cầu dịch vụ Trong một mạng tế bào FDMA/TDMA có một số các kênh radio phải sử dụng lại tần số dẫn đến hạn chế chất lượng dịch vụ Trong phần còn lại chúng ta xem xét đến việc đo lưu lượng của hệ thống di

động tế bào, các phương pháp phân chia kênh radio và công nghệ nhằm phân tích những phương pháp này

1.2.1 Các phép đo hiệu năng

Một phép đo hiệu năng quan trọng là xác suất một yêu cầu truy cập di

động đến liên kết radio bị từ chối Chúng ta sẽ liên kết xác suất chặn cuộc gọi cùng với sự phân cấp dịch vụ (Grade of Service - GoS)

Trong mạng tế bào cũng có hiện tượng chặn chuyển giao Điều này xảy

ra khi máy di động đang chuyển động ra khỏi một tế bào nhưng không được chỉ định tới một kênh trong tế bào đích khác Nó dẫn đến việc cưỡng bức cuộc

gọi đó kết thúc Việc chặn cuộc gọi dẫn đến việc kết thúc không bình thường

và tỉ số SIR giảm xuống

Cuối cùng, là vấn đề chất lượng tiếng nói Chất lượng tiếng nói liên quan nhiều đến SIR trên liên kết radio Đây là một yêu cầu SIR chi phối sự tái

sử dụng kích cỡ nhóm trong các hệ thống dựa trên tái sử dụng Chú ý rằng sự

đo đạc này liên quan đến xác suất rớt khi một SIR không đủ cho một khoảng thời gian nào đó thường dẫn đế việc cuộc gọi bị ngắt Sau đây chất lượng dịch

vụ (QoS) sẽ đề cập tới sự thoả mãn của yêu cầu SIR

1.2.2 Các chiến lược phân phối kênh

Các chiến lược phân phối kênh liên quan đến các phương pháp phân phối các kênh vô tuyến cho các di động trong hệ thống tế bào sử dụng kênh trực giao (FDMA/TDMA)

Phương pháp phân chia kênh dễ nhất là phương pháp phân kênh cố định FCA Một nhóm cố định các kênh được tạo ra cho mỗi tế bào theo một cách, việc tái sử dụng sẽ luôn được thoả mãn Nếu một di động tạo một yêu cầu cuộc gọi đến 1 tế bào đã được chỉ định tất cả các kênh của nó, cuộc gọi sẽ bị ngăn chặn FCA có thể giữ không gian biến đổi bằng cách thiết lập thêm nhiều kênh đến các tế bào bận hơn tuy nhiên nó không có khả năng điều chỉnh

đến việc khởi động ngắn hạn Một phương pháp tiếp cận hay hơn nữa là sự phân kênh động (DCA)

DCA không tạo ra bất kỳ sự giới hạn nào trên các kênh có thể được sử dụng bởi bất cứ một tế bào nào Một di động có thể được phân chia một kênh cung cấp bởi sự tái sử dụng mà không bị vi phạm tại thời điểm phân kênh Thuật toán để thực hiện DCA yêu cầu số lượng lớn dữ liệu về trạng thái của mạng, được tính toán và điều khiển một cách tập trung So với FCA lượng dữ liệu của DCA tăng hơn từ 10%-20% tại điểm tính toán GoS xác định

Khả năng phát triển của DCA có thể được tăng cường hơn nữa bằng cách sử dụng phép đo thời gian thực của các mức độ nhiễu để quyết định một kênh có thể được cấp phát hay không Điều này phổ biến hơn việc tái sử dụng các quy tắc mà thường được tính toán dưới dạng giả định trường hợp xấu nhất Mô hình này sẽ được gọi là phân phối tài nguyên động DRA để phân biệt nó với DCA

Giữa FCA và DCA có một số các phương án đơn giản hơn DCA, nhưng lại phức tạp hơn FCA Chúng bao gồm các lược đồ lai trực tiếp xử lý lại và trực tiếp ngắt kết nối

1.2.3 Phân tích lưu lượng của các chiến lược phân kênh

Chúng ta xem xét các mô hình phân tích của mạng tế bào Mạng này cho phép xử lý lưu lượng của mạng và cách thức ấn định kênh khác nhau Trường hợp đơn giản nhất để phân tích là FCA khi không có mô hình chuyển giao Trong mô hình này hệ thống gồm một mạng của các hàng đợi độc lập Cùng với một số giả định chuẩn, một tế bào với N kênh được mô hình là một hàng đợi M/G/N/N và xác suất cuộc gọi mới bị chặn được tính từ công thức Erlang B

Khi DCA được giới thiệu, sự độc lập của các hàng đợi sẽ bị triệt tiêu và vấn đề trở nên vô cùng thú vị Bằng cách sử dụng mô hình DCA tổng quát,

độc lập với chi tiết thực hiện Điều này chỉ ra rằng việc phân bố kết nối cho số lượng những cuộc gọi có hiệu lực trong mỗi tế bào chiếm một hình thái của một không gian trạng thái Mặc dù công thức phân tích này cho phép một diễn giải của xác suất cuộc gọi bị chặn sẽ được viết ra ngay lập tức, việc đánh giá

sự biểu diễn này là đáng kể Trong hầu hết các trường hợp, việc sử dụng xấp

xỉ từ nguyên lý mạng chuyển mạch kênh hoặc sự mô phỏng như phương pháp Monte-Carlo phải được yêu cầu

Cách tiếp cận trên có thể được mở rộng để phân tích một vài thay đổi của DCA bao gồm các lược đồ lai, chuyển giao có điều khiển, giới hạn trang thiết bị, nhóm các kênh và đa lớp Mặc dù mạng di động tế bào CMDA có các tính năng hoạt động rất khác so với các mạng sử dụng kênh trực giao, điều này

được chỉ ra trong [8] rằng hiệu năng truyền nhận của hệ thống CDMA có thể

được phân tích trong một khuôn khổ đơn giản của DCA Tiếp theo chúng ta xem xét đến những nguyên tắc cơ bản của hệ thống CDMA trước khi xem xét lại công việc đã tồn tại của mô hình lưu lượng cho những mạng này

1.3 Hệ thống di động tế bào CDMA

Qui tắc phân chia đa truy nhập theo mã hay còn gọi là CDMA là một ứng dụng của khái niệm thông tin trải phổ Trong phần này chúng ta sẽ xem xét một cách ngắn gọn khái niệm trải phổ, bàn luận về cách sử dụng nó như một phương thức đa truy nhập và xem xét các tính chất quan trọng của mạng

Khái niệm trải phổ đã được dùng ít nhất là từ những năm 1920 và các

hệ thống đã phát triển từ những năm 1950 Phần lớn các ứng dụng là thông tin thuộc quân đội và khai thác một hoặc nhiều các thuộc tính sau của trải phổ :

- Xác suất đụng độ thấp

- Chống nhiễu

- Triệt hiện tượng đa tia

- Bảo mật

- Khả năng đa truy nhập

Hai phương thức thông dụng nhất của việc thực hiện trải phổ là sự điều chế chuỗi trực tiếp (DS) và nhảy tần (FH) Trong điều chế DS, sóng mang điều chế dữ liệu được điều chế bằng cách trộn với một chuỗi mã hóa giả ngẫu nhiên bất kỳ, nhanh (băng thông lớn hơn băng thông dữ liệu) Trong FH tần số sóng mang được phân đoạn để sử dụng ngẫu nhiên

1.3.2 Đa truy nhập trải phổ

Từ những năm 1980 trải phổ có các ứng dụng ngoài quân đội tăng lên Phần lớn trong số đó, đáng kể có các hệ thống vệ tinh và các mạng di động,

đều dựa trên khả năng đa truy nhập Các thuộc tính khác của trải phổ tạo cho

kỹ thuật này các lợi ích riêng biệt trên các phương thức đa truy nhập khác nhau, đặc biệt là trong môi trường tế bào di động không thân thiện

Một cặp thu – phát trải phổ chuỗi trực tiếp (DS-SS) đơn giản tại băng gốc được mô tả trong hình 1.2 Tín hiệu truyền gồm một chuỗi dữ liệu số điều biến bởi một chuỗi mã hóa giả ngẫu nhiên nhanh hơn Tín hiệu nguồn được trải một cách hiệu quả trên một băng thông vượt quá mức của băng thông dữ liệu Các thuộc tính giả ngẫu nhiên của chuỗi dải rộng bao hàm dữ liệu trải có phổ phẳng nhưng không giống với nhiễu trắng

Tại nơi nhận tín hiệu được lấy tương quan với một phiên bản cục bộ

đồng bộ của mã hóa giả ngẫu nhiên sử dụng trong bên truyền Thao tác này giải trải dữ liệu trong khi để lại nhiễu và tạp âm làm băng thông rộng hơn Tiếng ồn và nhiễu này có thể được bỏ một cách triệt để bằng bộ lọc thông thấp

Hình 1.2 Bộ thu – phát DS-SS cơ bản

Trong đa truy cập, mỗi người dùng được cung cấp một mã giả ngẫu nhiên bất kỳ duy nhất hoặc một thời gian dịch duy nhất của mã đó Thuộc tính tương quan chéo thấp và tự tương quan nghĩa là mỗi máy thu tương quan người dùng để lại nhiều người dùng khác vẫn trải phổ Bộ lọc dải hạn chế khi

đó sẽ lọc ra hầu hết năng lượng nhiễu Những mã giả ngẫu nhiên thường không trực giao nên không giống như FDMA và TDMA, đa truy cập trải phổ hoặc CDMA có thuộc tính mà tất cả người dùng sẽ gây nhiễu đến những người khác Thuộc tính này không được mong muốn trong truyền thông đa người dùng giữa một cặp thu – pháp đơn tại đó lược đồ trực giao sẽ cho ra dung lượng lớn nhất Tuy nhiên tình huống này khá khác với môi trường di

động tế bào

1.3.3 Di động tế bào CDMA

Sự đề xuất sử dụng CDMA cho thông tin di động bắt đầu xuất hiện trên sách báo trong những năm cuối của thập kỷ 70 Hệ thống này bao gồm FH-CDMA và sự cải thiện khả năng dự báo trên những hệ thống sẵn có cỡ 5 lần Gần đây sự phát triển và kiểm chứng của hệ thống di động DS-CDMA bởi công ty Qualcomn Inc sự cải thiện khả năng dự báo giữa 10 và 20 lần hệ thống tương tự (analog) đã có và từ 3 đến 7 lần hệ thống số (digital) đã được chứng minh Trong một lĩnh vực mà dải thông là tài nguyên chủ yếu, sự tăng hiệu quả phổ tạo cho công nghệ CDMA trở thành một ứng cử viên chủ yếu cho thị trường di động và không dây trong tương lai

Bây giờ chúng ta sẽ thảo luận một số tính năng hoạt động của hệ di

động tế bào CDMA Chúng ta giả sử rằng đường lên và đường xuống thực hiện trực giao tần số và vì vậy không gây nhiễu lẫn nhau

Điều khiển công suất

Dung lượng của hệ thống CDMA bị giới hạn bởi xuyên nhiễu giữa tất cả người sử dụng Trong một tế bào di động đơn tế bào, tất cả người dùng phát với cùng một công suất, một di động gần trung tâm tế bào sẽ có tín hiệu thu tại BS lớn hơn nhiều so với tế bào ở gần biên Điều này tạo ra sự không công bằng và giảm đi dung lượng của hệ thống Vấn đề này được biết đến như là hiệu ứng gần - xa, khắc phục bằng cách sử dụng điều khiển công suất Đối với

đường lên, mục đích của điều khiển công suất là giữ công suất tín hiệu nhận

được hoặc SIR là hằng số cho mỗi người sử dụng Cả hai phương pháp là tương đương cho đơn tế bào, nhưng với trường hợp đa tế bào, yếu tố SIR sẽ là

đáng kể hơn

Trên đường xuống, điều khiển công suất là không cần thiết trong môi trường đơn tế bào Bằng cách cho mọi người dùng một giá trị như nhau của công suất phát và nhận tín hiệu và nhiễu cùng độ sai lệch, những SIR nhận

được từ người dùng sẽ bằng nhau và không thay đổi Tuy nhiên, đối với môi trường đa tế bào, những di động gần biên tế bào sẽ bất lợi bởi nhiễu từ phía các tế bào khác Thuật toán điều khiển công suất để chống sự bất cân bằng này cho phép những mobile ở xa hơn nhận được công suất lớn hơn

Phân tập

Một nguyên nhân chính của sự suy giảm tín hiệu trong môi trường di

động là fađing đa đường do các bản sao của tín hiệu đến tại thiết bị thu cùng với độ trễ biến thiên Bộ cân bằng mạnh trong những hệ thống FDMA hay TDMA là cần để giải quyết được vấn đề này Tuy nhiên trong hệ thống CDMA, các thuộc tính tương quan tự động của các chuỗi mã cho phép những

đường đi với độ trễ lớn hơn thời gian chip được giải quyết và sử dụng Điều này có hiệu quả cung cấp một dạng của phân tập nội bộ và sự giảm fading lớn

Một dạng khác của phân tập trong hệ CDMA là phân tập macro tại đó một mobile có thể kết nối đến 2 hay nhiều tế bào (hình 1.3) Trên các đường lên các tín hiệu nhận được tại các trạm gốc khác nhau và có thể được kết hợp

sử dụng kỹ thuật phân tập tiêu chuẩn Trên các đường xuống từ các vị trí tế bào khác nhau có thể chỉ được coi như mô hình đa đường, trước tiên giải quyết

và kết hợp

Hình 1.3: Tính phân tập trong CDMA

Chuyển giao mềm

Liên quan đến tính phân tập vĩ mô là vấn đề chuyển giao mềm Khi một

di động di chuyển từ 1 tế bào đến một tế bào khác, thay vì ngắt bỏ kết nối

đang có trước khi bắt đầu giao tiếp với tế bào đích, nó có thể kết nối tới một hoặc nhiều hơn các trạm cơ sở trong suốt thủ tục chuyển giao Chỉ khi di động

được thiết lập hoàn toàn trên tế bào mới, chuyển giao còn lại sẽ bị ngắt bỏ Quy tắc này sẽ mềm dẻo hơn chuyển giao cứng của mạng FDMA/TDMA

Tích cực thoại

Trong đàm thoại hai chiều, mỗi người nói sẽ hoạt động khoảng 40% thời gian Sự phát hiện của chu trình không hoạt động và sự chặn của việc truyền sẽ làm giảm nhiễu đến mọi người dùng Điều này dẫn tới tăng dung lượng tỉ lệ nghịch với hệ số tích cực tiếng nói

Chia sectơ

Nếu các anten định hướng được sử dụng tại các trạm cơ sở, các tế bào

có thể được chia thành các sectơ Trên đường liên kết ngược, chỉ có nhiễu từ những di động (mobile) nằm trong dải thông của anten Vì vậy, khái niệm sectơ thực tạo ra dung lượng tăng cân bằng với số lượng sectơ Thông thường

3 sectơ sẽ được sử dụng cho một tế bào tạo ra sự tăng dung lượng cỡ 2,5 lần

Quá tải dần dần

Các hệ thống sử dụng FDMA và TDMA, hoặc thực tế bất cứ một công nghệ đa truy cập trực giao khác, có một giới hạn cứng đối với số lượng kênh sẵn sàng cho phổ và dải thông dữ liệu CDMA sử dụng các mã trực giao giả và cung cấp tốc độ mã nhiều hơn tốc độ dữ liệu, số lượng những mã này là rất lớn Điều này có nghĩa là một người dùng mới có thể gần như luôn được chấp nhận vào hệ thống với chi phí tăng không đáng kể trong việc can thiệp đến tất cả những người dùng khác Điều này tạo ra sự cân bằng giữa khả năng và chất lượng dịch vụ

Không cần quản lý tần số

Trong mạng di động CDMA toàn bộ phổ được sử dụng trong mỗi tế bào Vì thế không cần đưa ra kế hoạch tài nguyên thường xuyên như những hệ thống cơ sở tái sử dụng Hơn nữa DCA vốn đã có trong CDMA mà không cần quản lý tập trung của sự phân kênh và tái phân kênh

Trong phần này dung lượng sẽ được xem như số người dùng tĩnh có thể

được hỗ trợ trên liên kết về trong khi duy trì một chất lượng dịch vụ chấp nhận

được (BER) với một xác suất cho trước

Đơn tế bào

Xem xét một tế bào đơn với N mobile hoạt động và sự điều khiển công suất hoàn hảo của cường độ tín hiệu nhận được Tỉ số tín hiệu trên nhiễu của mỗi mobile, bỏ qua nhiễu nền, được tính theo:

N=1 +

b 0

W R E I

Dung lượng tính toán này có thể tăng lên khi sử dụng sectơ hóa và giảm

tỉ lệ phát trong thời kỳ lặng như thảo luận ở trên Nếu a là sự tăng thêm do quản lý hoạt động tiếng nói và b là sự tăng thêm sectơ, thì dung lượng hệ thống gần đúng là:

N ằa b

b 0

W R E I

Với sự thay thế các giá trị thông thường, công suất là N ằ W/R, điều này làm cho CDMA có tính cạnh tranh với FDMA/TDMA trên tế bào đơn cơ bản Tuy nhiên trong môi trường đa tế bào, CDMA chứng tỏ được ưu thế vượt trội

Đa tế bào

Xem xét một mảng hai chiều các tế bào với N người dùng cho mỗi tế bào Cách đơn giản nhất để tính nhiễu từ các tế bào khác là tính thêm thừa số nhiễu từ các tế bào khác k Dung lượng đa tế bào sẽ thành:

N ằa b

b 0

W R

E 1

I +k

Với k nằm từ 0.5 - 0.6 Trong một môi trường đa tế bào, dung lượng cho mỗi

tế bào xấp xỉ 60% dung lượng của tế bào đơn cách ly Trong một hệ thống cơ bản sử dụng lại được, dung lượng của mỗi tế bào bị giảm bởi hệ số sử dụng lại

và với một hệ thống sử dụng lại 1/7, số kênh cho mỗi tế bào chỉ còn 14% tổng

số

Tại sao CDMA đứng đầu sự cải thiện dung lượng trong các hệ thống tế bào? Câu trả lời đơn giản là với CDMA tổng nhiễu gồm có các sự đóng góp nhỏ từ một số lượng lớn người sử dụng trong khi với FDMA hoặc TDMA nhiễu được tạo thành từ một số nhỏ người sử dụng cái mà tạo ra nhiễu đáng kể trừ phi sự cô lập đáng kể giữa những người sử dụng cùng kênh được duy trì

Những khuyết điểm của các phân tích dung lượng hiện có

Trước tiên là khả năng của CDMA đa tế bào với việc nhấn mạnh thực tế trên sự phân tích nhiễu tế bào khác Giả sử rằng có một số người dùng bằng nhau trên mỗi tế bào và vì thế chúng bằng phẳng và liên tục trải ra qua mỗi tế bào Sự điều khiển hoàn hảo công suất tới tín hiệu cố định được giả thiết và mô hình truyền được tính toán cho hiệu quả che khuất độc lập thông thường Một Gausian xấp xỉ theo những ranh giới vào hai nhiễu hiện tại đầu tiên dẫn tới mối quan hệ giữa số người dùng trên tế bào và xác suất BER có thể chấp nhận được Những phân tích mở rộng của công việc này cho phép tập trung bao gồm những hiệu ứng fađing đa tia, mà điều khiển công suất không hoàn hảo, thu phân tập và thu chia tốc độ băng hẹp với những mảng anten Nền tảng mục tiêu luận văn này sẽ mở rộng sự phân tích đa tế bào đơn giản trong phương hướng khác nơi mà hai nguồn chính sự biến đổi tức thời gọi là ngẫu nhiên của những cuộc gọi và vị trí ngẫu nhiên của thiết bị di động được đưa vào để xem xét Chúng ta quan tâm đến việc xác định số lượng khả năng và thực hiện của mạng CDMA Một phần ngạc nhiên là rất ít công trình đã xuất hiện trong tài liệu về các mô hình lưu lượng hay điều hành mạng của hệ thống CDMA Trong chương tiếp theo chúng ta sẽ xem xét phân tích cách tiếp cận cho vấn đề

1.3.5 Mô hình lưu lượng mạng CDMA

Như được đề cập trong mục trước đa số các khả năng phân tích hiện hữu cho mạng CDMA đa tế bào giả thiết rằng tất cả các tế bào chứa đựng số lượng

máy di động bằng nhau Dung lượng được định nghĩa như số lượng tối đa thiết

bị di động trên tế bào mà có thể hỗ trợ trong khi bảo trì một SIR có thể chấp nhận với một xác suất đã cho

Một sự đo đạc hữu ích và quan trọng hơn là dung lượng lưu lượng của

hệ thống đo trong Erlang trên tế bào Dung lượng lưu lượng là một sự tính toán động hơn mà hợp nhất làm sao để mạng điều khiển tính biến thiên vào những thời gian mà các cuộc gọi từ nhiều nơi, nhiều thời gian

Thủ tục hiển nhiên nhất để đến mô hình hoá lưu lượng mạng CDMA như sau

1 Chỉ rõ sự ràng buộc QoS dưới dạng SIR vượt ngưỡng với một xác suất cao nhất định

2 Sử dụng khả năng phân tích xác định số người dùng lớn nhất trên mỗi tế bào, N, có thể được cho phép trong khi thoả mãn sự ràng buộc QoS

3 Giả thiết không thể hơn N cuộc gọi được chấp nhận trong bất kỳ tế bào nào Một cuộc gọi đến tại một vùng với N đã cuộc gọi thì bị nghẽn mạng với mỗi tế bào được mô hình như một hàng độc lập M/G/N/N và xác suất chặn tính toán từ công thức Erlang B

4 Với sự ràng buộc GoS chỉ rõ rằng một cuộc gọi mong muốn cho xác suất khoá đường truyền thì đơn giản là cực đại đường truyền trên tế bào mà kết quả trong sự cho phép của ràng buộc GoS

Phương pháp thao tác và phân tích này thì tương tự như FCA trong các kênh hệ thống Như sơ đồ FCA thì khá đơn giản dễ hiểu Nó không khai thác

sự phức tạp cố hữu trong mạng CDMA nhờ đó mà một tế bào cùng loại có thể

dễ dàng chấp nhận hơn N cuộc gọi và như vậy dẫn tới việc giảm xác suất chặn cuộc gọi Hiện thời, cả hai cách tiếp cận trên sách báo tập trung vào việc cung cấp sự phân tích lưu lượng dung lượng linh hoạt hơn Những trung tâm đầu

tiên xung quanh việc mô hình mỗi ô như một hàng M/G/Ơ độc lập Với việc không có cuộc gọi mới bị chặn trong số những người dùng có thể được điều khiển một cách đơn giản và lưu lượng mạng được xác định dựa vào những đo

đạc QoS

Một đóng góp của luận văn này dựa vào cách tiếp cận này dựa trên chi tiết trong chương 2 cùng việc xem xét tổng quan các công việc liên quan Cách tiếp cận thứ hai tập trung vào một trong nhiều thủ tục điều khiển thu nạp gọi linh hoạt hơn tương tự như DCA trong mạng FDMA/TDMA Một cuộc gọi

được chấp nhận không chỉ dựa trên số lượng người dùng trong vùng đích, mà còn dựa trên số người dùng trong mỗi vùng của mạng có tác động đến nhiễu tế bào

Như vậy đôi khi một tế bào tìm thấy những người dùng ít hơn là bình thường trong những tế bào kề bên có thể chấp nhận nhiều cuộc gọi hơn bên trong mà ít khi chú ý đến trạng thái những tế bào cận bên

Chương 2: Can nhiễu tế bào khác

Trong chương này chúng ta thảo luận các phương pháp biểu diễn nhiễu

từ những người sử dụng mạng di động CDMA cùng với sự truyền sóng và những vấn đề về hệ thống khác Các phương pháp này là cực kỳ quan trọng

đối với sự phát triển của các mô hình lưu lượng trong những phần tiếp theo Chúng ta bắt đầu từ việc xem xét lại một số hướng tiếp cận đã có với vấn đề trình bày nhiễu tế bào khác Môi trường truyền sóng di động chuẩn sẽ được thảo luận cùng với các xử lý fađing đa tia, sự che khuất và tổn hao đường truyền theo khoảng cách Cuối cùng một thuộc tính mới của nhiễu trong CDMA được phát triển ở dạng hàm phân bố nhiễu trong môi trường truyền sóng nhất định

2.1 Vấn đề truyền sóng và mô hình hệ thống

2.1.1 Vấn đề truyền sóng

Mô hình đơn giản nhất cho kênh radio di động là một sự mất mát truyền lan tỉ lệ ngược lại tới khoảng cách giữa máy phát và máy thu Nếu máy phát và máy thu được phân cách bởi d đơn vị thì công suất thu được cho bởi công thức:

(2.1) Trong đó PT là công suất phát và P0 và g không phụ thuộc vào khoảng cách P0 là một hàm của tần số sóng mang, chúng ta giả định rằng nó không thay đổi cho tất cả các đường dẫn của một trạm cơ sở g số mũ tổn hao đường truyền (PLE) thay đổi với chiều cao anten trong khoảng 3 đến 4

Mô hình đơn giản của (2.1) thì chính xác trong khoảng từ 1 đến 20 kilomet mà chiều cao của anten trạm cơ sở lớn hơn 30 mét và vùng phủ sóng

nhỏ hơn sự thay đổi của địa thế Như vậy, mô hình hợp lí cho những hệ thống thông thường ở những khu vực xung quanh đài phát không phải là trung tâm microcells

Theo những kết quả thực nghiệm đã mô tả rằng độ lệch từ (2.1) thường

được phân bố trên một biểu đồ log - log Các lỗi xảy ra chủ yếu do sự biến đổi trong giới hạn địa hình và từ che khuất từ các toà nhà Sự hợp nhất của sự lệch pha này thông thường gọi là che khuất chuẩn log, dẫn tới phương trình:

(2.2) Trong đó P0 và g là như trước và V là một biến ngẫu nhiên Gaussian với sự lệch chuẩn tiêu biểu trong khoảng 6 đến 12 PR(d) bây giờ trở thành biến ngẫu nhiên với chuẩn log

Trong đó:

Thông qua không gian giữa các biến ngẫu nhiên che khuất có thể có nghĩa trong khoảng cách vài mét Hiệu ứng truyền lan thứ 3 là fađing nhanh trong ý nghĩa hẹp này Fađing nhanh tuỳ thuộc vào nhiều bản sao của tín hiệu trong khoảng thời gian trễ không ổn định và được mô tả đặc điểm phân tách Raleigh cho biên độ nhận về Fađing nhanh độc lập với khoảng cách lớn hơn một nửa bước sóng Hình 2.2 minh hoạ 3 nhân tố chính mô tả đặc điểm kênh radio di động

Trạm cơ sở

Hình 2.1 Sơ đồ 1 chiều tế bào chuẩn

Hình 2.2 Sơ đồ 2 chiều tế bào chuẩn

2.1.2 Mô hình hệ thống

Xuyên suốt quá trình này chúng ta nghiên cứu cả sơ đồ 1 chiều và 2 chiều của mạng Hệ thống 1 gồm có một đường cách đều của trạm cơ sở như hình 2.1 Hệ thống 2 là đơn giản, đồng nhất, có hình lục giác như hình 2.2 với trạm cơ sở nằm ở trung tâm mỗi tế bào

Đường lên và đường xuống sử dụng những băng tần tách rời và do vậy

có thể phân tích một cách độc lập Chúng ta chỉ nghiên cứu đường lên và xuống khi nó được chấp nhận rộng rãi là nhân tố giới hạn khả năng tính toán Tiếp theo đây, tất cả sự đề cập tới mất mát đuờng truyền, SIR, được tham chiếu tới liên kết đường lên

Trừ khi ở một trạng thái khác, một mối liên kết di động tới trạm cơ sở

đưa ra ít nhất sự mất mát đường dẫn ở bất cứ thời điểm nào Trạm cơ sở được chọn chiếm quyền điều khiển công suất để duy trì tín hiệu nhận về trên một

đơn vị

Hình 2.3 Nhiễu trong mạng 1 chiều

Cuối cùng, ta giả thiết rằng tất cả các hệ thống đều có giới hạn nhiễu và tạp âm là không đáng kể Trong hệ thống thực, tạp âm cung cấp tham chiếu từ công suất tín hiệu tuyệt đối được thiêt lập

2.2 Tính toán nhiễu

Trong phần này, các mô hình và giả thuyết ở 2 phần cuối được dùng để mô tả nhiễu gây ra bởi 1 thuê bao ở tế bào khác trong mạng đối với BS Trước tiên, chúng ta xét trường hợp 1 chiều và 2 chiều, bao gồm che khuất chuẩn log

2.2.1 Tổn thất đường truyền: Mạng 1 chiều

Xét hình 2.3, trạm di dộng MS ở vị trí x kết nối với Trạm gốc BS ở vị trí

a Để nhận được 1 đơn vị công suất MS phải phát tín hiệu với công suất:

Giả thuyết tiêu hao đường truyền tại trường hợp đơn giản nhất (2.1), gây ra nhiễu đối với BS tại vị trí 0 là:

(2.3) Dựa vào hình 2.1, giả thiết các tế bào có cùng một đơn vị chiều dài và cách nhau một số nguyên Chúng ta quan tâm đến sự phân bố của nhiễu khi không biết vị trí của MS trong tế bào với biến số ngẫu nhiên rv Đặt X là một

biến ngẫu nhiên có được tính bởi (a – 0.5, a + 0.5] với hàm phân bố FX Chúng

ta cần phải có hàm phân bố cho biến ngẫu nhiên I(X)

Trước tiên, nếu a=0 thì nhiễu bằng 1 đơn vị và hàm phân bố sẽ được phát lại ở bước 1 Nếu a # 0 và ghi nhớ là I đơn điệu từng đoạn

Hình 2.4 Nhiễu trong mạng 2 chiều

Kỹ thuật biến đổi chuẩn sẽ cho:

(2.4) với:

trường hợp đặc biệt, nếu X là hàm phân bố bởi: (a – 0.5, a + 0.5] thì:

2.2.2 Tổn thất đường truyền: Mạng 2 chiều

Xét hình 2.4, thuê bao di dộng MS ở vị trí (x,y) trong mạng tế bào hexagon (hình 2.2) MS kết nối với BS có tọa độ (0,0) và gây ra nhiễu với BS

ở tọa độ (-a,0) Tương tự như trường hợp mạng 1 chiều, nhiễu được tính bởi:

(3.5) chúng ta có thể tính giá trị đạo hàm của biến ngẫu nhiên I(X,Y) tạo bởi hàm Fx,y kết hợp với biến ngẫu nhiên của X và Y

Hình 2.5 Nhiễu trong mạng 2 chiều-phép xấp xỉ

Đây là trường hợp phức tạp, để đơn giản hoá, ta giả thiết X, Y được tính theo hệ toạ độ hexagon Do có các cell có các phương khác nhau và X,Y độc lập với nhau, việc phân tích tính toán trở nên rất khó khăn Ta có thể xấp xỉ hexagon bằng các đường tròn như hình 2.5 Việc xác định phương hướng trở nên rất đơn giản với các tham số a, b

Trước khi tính toán cần nhớ rằng đối xứng chỉ cần thiết khi xét nửa trên

đường tròn Ta có thể dung hệ toạ độ cực với các biến ngẫu nhiên R và được tính bởi R= X2 +Y2 và F =arctan(Y X ) độc lập với:

(2.6) (2.7) Giá trị hàm phân bố nằm trong miền 0 <r Êb và 0 Êf Ê p

Nếu MS là xác định và MS có toạ độ (r,f) trong hệ toạ độ cực và kết nối với

BS gốc, gây ra nhiễu tại BS có vị trí (a, p) là:

Vấn đề đặt ra là tính giá trị hàm phân bố của biến I(R, F)với R và F độc lập

và được cho bởi hàm (2.6) và (2.7) Ta thực hiện theo các bước sau:

1 I(R, F ) là đơn điệu với r khi có Fcố định

(3.8)với

Để chắc chắn (2.8) đúng, ta so sánh nó với các giá trị a, b khác nhau trên hình 2.6 Ta thấy rằng mô hình tế bào tròn hoạt động theo như giả thiết

Với chiều dài mỗi cạnh của hexagon là 1/ 3, ta tính giá trị của b Hình 2.7 minh hoạ 1 số khả năng: b=1/ 3 ằ 0 58 cho đường tròn bao hexagon, b = 0.5 cho đường tròn nằm trong hexagon và b= 4 3 / 2p ằ 0 53 cho diện tích của hexagon và đường tròn có diện tích tương ứng

Độ chính xác của các phép xấp xỉ này được minh họa trong hình 2.8 với a=1 và PLE = 4, 3 Cell được tính bởi phương pháp trên: giá trị b=0.53 phản

ánh chính xác do đó được sự dụng trong thực tế

Khi giá trị a và PLE thay đổi thì các phép xấp xỉ trên là đúng và được minh hoạ qua hình 2.9

2.2.3 Sự kết hợp che khuất chuẩn log

Dưới đây chúng ta sẽ xem xét các trường hợp một chiều và hai chiều xảy ra đồng thời, sử dụng ký hiệu:

x là vectơ vị trí 1 chiều hoặc 2 chiều

. là chuẩn ơ- clit 1 chiều hoặc 2 chiều

(2.3) và (2.5) được khái quát bằng biểu thức sau:

Nó miêu tả nhiễu trong môi trường không che khuất đến BS tại xj(BSj)

từ MS tại x kết nối tới BS tại xi(BSi)

Chúng ta quan tâm đến việc mở rộng các kết quả nhiễu của những phần cuối, dựa trên mô hình truyền sóng theo (2.1), nhằm bao gồm hiệu ứng ánh xạ như đã đưa ra trong công thức (2.2)

Cùng với sự tham khảo các phương trình mới, chúng ta giả thiết P0, g

và s là những hằng số và che khuất các biến ngẫu nhiên độc lập với các

đường đi khác

Đầu tiên giả thiết rằng MS tại x kết nối đến BS, BSi gần nhất và giả sử chúng ta xem xét đến nhiễu kế tiếp sản sinh ra tại đích BS, BSj Nếu xi = xj thì nhiễu là một đại lượng rõ ràng sẽ kết nối tới đích BS và có khả năng kiểm soát tới công suất tín hiệu bằng 1 Nếu xi ạ xj thì:

(2.9)

Trong đó là sự khác nhau của 2 thành phần độc lập Khi đại lượng các biến ngẫu nhiên Gaussian bằng không nghĩa là biến ngẫu nhiên Gaussian với biến số 2s 2

Tuy nhiên giả thiết rằng thay vì kết nối tới BS gần nhất, một MS được liên kết tới BS có tổn hao đường truyền ít nhất Điều đó không thể thực hiện

được trên cả lý thuyết và thực hành để cho phép kết nối tới bất kỳ BS nào trong một mạng lớn và điều đó có thể đoán được để xem xét giữa việc lựa chọn duy nhất giữa M gần nhất

Hình 2.6 Sự xác nhận kết quả phân tích

Hình 2.7 Phép xấp xỉ cell lục giác

H×nh 2.8 Sù so s¸nh c¸c phÐp xÊp xØ

H×nh 2.9 Sù xÊp xØ vµ phÐp m« pháng

Một lần nữa chúng ta giả thiết rằng nếu BS, BSj đích, là BS gần nhất, thì

MS sẽ kết nối tới nó và gây ra một đơn vị của nhiễu Bỏ qua điều đó và với BSi gần BS nhất, nhiễu được tạo ra bởi MS tại x như phương trình dưới:

Như một sự lựa chọn chúng ta có thể xem công thức (2.11) như là một hàm phân bố điều kiện của Ii, j(X):

(2.12) Theo trên, b = ln10/10 và 2s là độ lệch chuẩn của V trong (2.10) (2.11) có thể không là điều kiện của X đã cho trong FX:

(2.13) trong khi (2.12) có thể không là điều kiện của Ii, j(X) được xác định bởi hàm phân bố FI j

, của nó

(2.14) Theo như trên FI,j suy ra từ phương trình (2.3) với một chiều và từ

(2.5) với hai chiều được thay thế bởi x i - x j

Công thức cuối cùng cho hàm phân bố của Ji,j(X) được đưa ra như sau:

(2.15)

và kết quả suy ra từ toán tử min của phương trình 2.10

Tóm lại, phương trình (2.15) đưa ra đạo hàm của nhiễu tạo ra tại BSj từ một MS với vị trí của tế bào được phân bố như là FX Nó tương đương (2.3) và (2.5) khi che khuất được mô hình hóa và khi các công thức (2.13) và (2.14) ở dạng một chiều, tuy nhiên khi ở dạng 2 chiều sẽ yêu cầu một mức độ tích hợp nhỏ hơn

thực hiện điều này là mô hình hoá mỗi tế bào của mạng là một hàng đợi

“queue” M/G/Ơ độc lập Điều này cho phép chúng ta thay thế số lượng người dùng xác định trong mỗi tế bào bằng một biến ngẫu nhiên Poatxông độc lập

đối với mỗi tế bào Tổng của các biến Poatxông có một vài thuộc tính rất tốt cho phép chúng ta tính toán xác suất chặn bằng cách phân tích một tổng ngẫu nhiên Điều này dẫn tới một kỹ thuật rất hiệu quả cho truy cập dung lượng lưu lượng của đường ngược của các mạng di động tế bào CDMA

2.3.1 Giới thiệu

Mặc dù tài liệu về CDMA cho di động tế bào rất phong phú song có rất ít đóng góp tập trung vào hoạt động xử lý truyền lưu lượng viễn thông (teletraffic) và các vấn đề kết nối mạng gắn với việc cho chạy các hệ thống như vậy Các vấn đề chủ yếu được tập trung là ở các vấn đề có mức thấp hơn bao gồm thiết kế mã, cấu trúc máy thu, tính toán tỷ lệ lỗi bit, phát hiện đa người dùng, ước lượng, các thuật toán điều khiển công suất Hầu hết không một phân tích dung lượng nào tập trung vào số người dùng tĩnh và bằng nhau trong mỗi tế bào, tuy nhiên các phân tích như vậy đưa ra sự hiểu biết không

đầy đủ trong các hoạt động thời gian thực dưới một tải ngẫu nhiên Các vấn đề cần được làm rõ bao gồm tính toán dung lượng teletraffic của các mạng tế bào CDMA, các sơ đồ điều khiển cho phép cuộc gọi, hoạt động của các mạng này trong môi trường lưu lượng hỗn hợp

Trong mục này, chúng ta trình bày một kỹ thuật cho phép ước lượng dung lượng teletraffic của các mạng tế bào CDMA Sự đơn giản của kỹ thuật bắt nguồn từ mô hình hoá mỗi tế bào của mạng là một hàng đợi M/G/Ơ độc lập Một mô hình mạng tiên tiến hơn thực hiện tác động lên sơ đồ điều khiển cho phép cuộc gọi sẽ được trình bày trong chương tiếp theo

Chúng ta bắt đầu với sự xem xét một vài bài báo sử dụng một sự xấp xỉ M/G/Ơ và so sánh chúng với mô hình được trình bày trong mục này Nhớ là