ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ
-----------------------------------------
Dương Văn Lập
PHÂN TẬP GIAO THOA TRONG HỆ THỐNG TẾ BÀO OFDM
LUẬN VĂN THẠC SĨ
NGÀNH CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG
Huế - 2014
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ
Dương Văn Lập
PHÂN TẬP GIAO THOA TRONG HỆ THỐNG TẾ BÀO OFDM
Ngành :
Công nghệ Điện tử - Viễn thông
Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện tử
Mã số:
60.52.02.03
LUẬN VĂN THẠC SĨ
NGÀNH CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN :
Pgs.Ts. Trịnh Anh Vũ
HUẾ - 2014
1
LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành chương trình cao học và viết luận văn này, tôi đã nhận
được sự hướng dẫn, giúp đỡ và góp ý nhiệt tình của quý thầy cô trường Đại học
Công nghệ - Đại học Quốc gia Hà nội.
Trước hết, tôi xin chân thành cảm ơn đến quí thầy cô trường Đại học
Công nghệ - Đại học Quốc gia Hà nội, đặc biệt là những thầy cô đã tận tình dạy
bảo cho tôi suốt thời gian học tập.
Tôi xin gửi lời biết ơn sâu sắc đến Phó giáo sư – Tiến sĩ Trịnh Anh Vũ đã
dành rất nhiều thời gian và tâm huyết hướng dẫn nghiên cứu và giúp tôi hoàn
thành luận văn tốt nghiệp.
Nhân đây, tôi xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu trường Đại học Công
nghệ - Đại học Quốc gia Hà nội cùng quí thầy cô trong Khoa Điện tử - Viễn
thông đã tạo rất nhiều điều kiện để tôi học hoàn thành tốt khóa học.
Mặc dù tôi đã có nhiều cố gắng hoàn thiện luận văn bằng tất cả sự nhiệt
tình và năng lực của mình, tuy nhiên không thể tránh khỏi những thiếu sót, rất
mong nhận được những đóng góp quí báu của quí thầy cô và các bạn.
Huế, tháng 01 năm 2014
Học viên
Dương Văn Lập
2
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân. Các số liệu
có nguồn gốc rõ ràng tuân thủ đúng nguyên tắc và kết quả trình bày trong luận
văn được thu thập trong quá trình nghiên cứu là trung thực, chưa từng được ai
công bố trước đây bởi người nào khác ngoài việc sử dụng các tài liệu dùng để
tham khảo cho luận văn này.
Ký tên: ……………………
Học viên: Dương Văn Lập
3
MỤC LỤC
Nội dung
Trang
Lời cám ơn………………………………………………………………………1
Lời cam đoan…………………………………………………………………….2
Mục lục…………………………………………………………………………..3
Danh mục các thuật ngữ và từ viết tắt...................................................................5
Danh mục các bảng.............................................................................................10
Danh mục hình vẽ và đồ thị.................................................................................11
Chương 1: Giao thoa và giải pháp chống giao thoa trong mạng di động thế hệ
1G, 2G, 3G................................................................................................. .........12
1.1. Vấn đề giao thoa…………………………………………………………...12
1.2. Hệ thống thông tin di động toàn cầu GSM……………..…………………13
1.2.1 Quy hoạch và sử dụng tần số GSM [1]……………..………....…………13
1.2.2 Tái sử dụng lại tần số……...............................……..………....…………14
1.2.3 Nguyên lý tái sử dụng tần số [2].........……..……….................…………15
1.2.4 Các mẫu tái sử dụng tần số [2]........……..……….................…....………18
1.2.5 Một số giải pháp khác chống giao thoa cùng kênh trong GSM.................23
1.3. Hệ số dùng lại tần số toàn phần, giải pháp chống nhiễu trải phổ (2G-IS95,
3G-UMTS) ………………………………………………....…….....................24
1.3.1. Kỹ thuật trải phổ……………...............................…....…….....................24
1.3.2. Các hệ thống trải phổ [3]……...............…………………………………25
1.3.2.1. Hệ thống trải phổ trực tiếp (DS)…………………………..………......25
1.3.2.2. Hệ thống dịch tần (FH)……………………….……….........................26
1.4. Kết luận ………....……………………..…………………………............27
Chương 2: Cấu trúc hệ thống LTE .....................................................................28
2.1. Giới thiệu về công nghệ LTE [4]..................................................................28
2.2. Kỹ thuật OFDM............................................................................................29
2.2.1 Sự trực giao (Orthogonal)…………………………...................................32
2.2.2 Bảo vệ chống lại ISI…………………………...........................................32
4
2.3 Công nghệ OFDMA [5]……….............………...........................................33
2.4. Cấu trúc ký hiệu OFDMA và phân kênh con…………..............................34
2.5. So sánh quy hoạch và tái sử dụng tần số có tính toán tới các loại nhiễu…36
Chương 3: Một giải pháp cải tiến phân tập giao thoa [6]……………….39
3.1. Mô hình phân tập giao thoa..……............…………………………………..39
3.2. Đánh giá phân tập nhiễu giao thoa……………...…..……...…...…………40
3.3. Đo mức phân tập nhiễu (IDM)………………………..…….......................42
3.4 Giải pháp cải tiến……………..……………………….…............................43
3.5. Kết quả phân tập nhiễu…………………………...........................……...…44
3.6. Kết luận chương…………………….…….......................…...…………....45
Chương 4 Mô phỏng hiệu quả của phân tập tần số............................................46
4.1. Mô hình mô phỏng………………….…….…………........................…….46
4.2. Kết quả mô phỏng bằng Matlab…………………....….…………………..48
Kết luận và hướng phát triển đề tài.................................................................... 50
Tài liệu tham khảo..............................................................................................51
Phụ lục................................................................................................................52
5
DANH MỤC C C
3GPP
2G
3G
Third Generation
Tổ chức chuẩn hóa mạng di
Partnership Project
động thế hệ thứ 3
second generation
Thế hệ thứ 2
Công nghệ truyền thông thế hệ
thứ ba
Third-generation
technology
A
AMC
Adaptive Modulation And
Coding
Mã hóa và điều chế thích nghi
B
BCW
Broadcast Channel
Kênh quảng bá
BER
Bit-Error Rate
Tỷ lệ lỗi bit
BICM
Bit-interleaved coded
modulation
Bit-xen kẽ điều chế mã hóa
BPSK
Binary Phase-Shift Keying
Khóa dịch pha nhị phân
BS
Base Station
Trạm gốc
BPSK
Binary Phase Shift Keying
Điều chế pha nhị phân
BTS
Base Transceiver Station
Trạm thu phát gốc
C
CC
Convolutional Code
Mã chập
CCI
Co_channel Interference
Nhiễu đồng kênh
CDMA
Code Division Multiple
Access
Committee of European
CEPT
Post and
Telecommunication
C/I
Cochannel Interference
D
Đa truy nhập phân chia theo mã
Ủy ban bưu chính viễn thông
Châu Âu
Nhiễu đồng kênh
6
Diversity Subcarrier
Phương pháp đa dạng sóng
Method
mang con
DFT
Discrete Fourier Transform
Biến đổi fourier rời rạc
DL
Downlink
Đường xuống
Downlink Full Use of
Sóng mang con được sử dụng
Subcarrier
hoàn toàn
Downlink partial usage of
Sóng mang con được sử dụng
subchannel
một phần
Direct Sequency
Hệ thống trải phổ trực tiếp
DSM
DL FUSC
DL PUSC
DS
E
EDGE
Enhanced Data Rates for
GSM Evolution
European
ETSI
Telecommunication
Standards Institute
Công nghệ web trên di động
Viện tiêu chuẩn viễn thông
Châu Âu
F
FEC
FDD
forward error correction
Hiệu chỉnh lỗi
Frequency Division Duplex Song công phân chia theo tần số
Frequency Division
Ghép kênh phân chia theo tần
Multiplexing
số
FFT
Fast Fourier Transform
Biến đổi fourier nhanh
FH
Frequency Hopping
Trải phổ dịch tần
FDM
G
GPRS
GI
GSM
General Packet Radio
Services
Dịch vụ vô tuyến gói tổng hợp
Gaurd Interval
Khoảng bảo vệ
Global Sytem For Mobile
Hệ thống truyền thông di động
Communications
toàn cầu
H
7
HSPA
High Speed Packet Access
Truy nhập gói tốc độ cao
I
IEEE
Institute Of Electrical And
Electronics Engineers
Viện kỹ sư điện và điện tử
IFFT
Inverse FFT
FFT đảo ngược
ICI
Inter-Channel Interface
Nhiễu liên kênh
IDM
IMT-2000
ISI
Interference Diversity
Metric
Thước đo phân tập giao thoa
International Mobile
Viễn thông di động quốc tế
Telecommunications 2000
2000
Inter-Symbol Interface
Nhiễu liên kí tự
L
LTE
Long Term Evolution
Sự phát triển dài hạn
M
MIMO
MoU
MS
Multiple Input Multiple
Ouput
Memorandum of
Đa ngõ vào đa ngõ ra
Biên bản ghi nhớ
Understanding
Trạm di động.
Mobile Station
N
NLOS
Non Light of Sight
Không theo tầm nhìn thẳng
O
OFDM
OFDMA
Orthogonal Frequency
Ghép kênh phân chia theo tần
Division Multiplexing
số trực giao
Orthogonal Frequency
Đa truy nhập phân chia theo tần
Division Multiple Access
số trực giao
P
PRNG
Pseudo – Random Number
Bộ phát số giả ngẫu nhiên
8
Generato
Q
QAM
QPSK
Quadrature Amplitude
Modulation
Quadrature Phase Shift
Keying
Điều chế biên độ vuông góc
Khóa dịch pha vuông góc
S
SC-FDMA
Single Carrier FDMA
FDMA đơn sóng mang
SS
Spread Spectrum
Trải phổ
T
TDD
Time Division Duplex
Song công phân chia thời gian
TDM
Time Division Multiplexing
Ghép kênh phân chia theo thời gian
Hệ thống dịch thời gian
TH
U
UL
UL PUSC
UL AMC
Đường lên
Uplink
Uplink Partial Usage of
Subcarriers
Adaptive Modulation And
Coding
Universal Mobile
UMTS
Telecommunications
System
Các hoán vị không bắt buộc
Mã hóa và điều chế thích nghi
Hệ thống viễn thông di động
toàn cầu
W
WCDMA
WIMAX
Wideband Code Division
Đa truy nhập băng rộng phân
Multiple Access
chia theo mã
Worldwide Interoperability
Kết nối Internet băng thông
for Microwave Access
rộng không dây
V
VMS
virtual memory specification
Đặt tả bộ nhớ ảo
9
DA
MỤC C C BẢ
Trang
Bảng 1.1: Quan hệ N & C/I…………………….……………….......................15
Bảng 1.2: Ấn định tần số mẫu 3/9…………………............….…………….…18
Bảng 1.3: Ấn định tần số mẫu 4/12…………………….……………...............20
Bảng 1.4: Ấn định tần số mẫu 7/21…………………….…………..….............21
Bảng 3.1: Đa dạng nhiễu của hệ thống 802.16e dựa trên tuyến xuống……….41
Bảng 3.2: Nhiễu đa dạng hệ thống 802.16e dựa trên đường lên.........................41
Bảng 3.3: Phạm vi ngẫu nhiên…………………….……………………………43
10
DANH MỤC HÌNH VẼ
ĐỒ THỊ
Trang
Hình 1.1: Mảng mẫu gồm 7 cells…………………….……………….………16
Hình 1.2: Khoảng cách tái sử dụng tần số…………………………………….17
Hình 1.3: Sơ đồ tính C/I…………………….……………......................…….17
Hình 1.4: Mẫu tái sử dụng lại tần số 3/9…………...........................………….19
Hình 1.5: Mẫu tái sử dụng lại tần số 4/12…………………….………………..21
Hình 1.6: Mẫu tái sử dụng tần số 7/21………..…………….……….........……22
Hình 1.7: Trải phổ trực tiếp (DS)…………………….………..............………25
Hình1.8: Đặc tính của hàm tương quan..…………………….………...………25
Hình 1.9: Trải phổ nhảy tần (FH/SS)………….…....................……...………26
Hình 1.10: Trải phổ nhảy thời gian……………….……...............……………27
Hình 2.1: Kiến trúc của mạng LTE…………………….…………..........……28
Hình 2.2: So sánh FDM và OFDM.…………………….…………..........……30
Hình 2.3: OFDM với 256 sóng mang………………………………………….30
Hình 2.4: OFDM phát và thu………….…………….…….…………...………31
Hình 2.5: Chức năng của khoảng bảo vệ chống lại ISI………………..…..… 33
Hình 2.6: Các kênh con trong OFDMA………………...……………….…….33
Hình 2.7: Cấu trúc sóng mang con OFDMA………………...………………..34
Hình 2.8: Kênh con phân tập tần số DL…………………….…….……....…...35
Hình 2.9: Cấu trúc tile cho UL PUSC………….....................................….......35
Hình 2.10: Mô hình tái sử dụng tần số…………………….……………..........36
Hình 2.11: Phân đoạn tần số trong một cell………….……………..................37
Hình 2.12: Phân đoạn tái sử dụng tần số trong một site gồm 3 cell...................38
Hình 3.1: Sự can thiệp từ nhiều người sử dụng, can thiệp đa dạng……………39
Hình 3.2: Minh họa sự đa dạng can thiệp vào hệ thống nhiều ô………………40
Hình 3.3: (a) số liệu cho đường xuống (b) phương pháp đề xuất tiêu chuẩn của
Wimax……………………………………………………...…………………..45
Hình 4.1: 4 tần số được phân cho 1 mobile…………………….…………...…46
Hình 4.2: 4 tần số được phân cho 2 mobile…………………….……………...47
11
Hình 4.3: 4 tấn số phân cho 4 mobile…………………….……………………47
Hình 4.4: Giá trị giao thoa…………………….……………………...………..49
Hình 4.5: Đánh giá phương sai của nhiễu.…………………….………………49
12
Chương 1: AO
OA
Ả P
RO
MẠ
DI ĐỘ
P C Ố G GIAO THOA
Ệ 1G, 2G, 3G
1.1 ấn đề giao thoa
Trong thông tin di động có một vấn đề cơ bản khác với các loại hình khác
như phát thanh truyền hình...là tài nguyên băng tần hạn chế phải phục vụ một số
rất lớn các cuộc liên lạc cá nhân riêng rẽ độc lập.
Phương pháp duy nhất để giải quyết vấn đề nhiều người dùng độc lập trên
một dải tần vô tuyến hạn chế là : một cuộc liên lạc di động này có thể sử dụng
đúng dải tần của một cuộc liên lạc di dộng khác với điều kiện hai cuộc liên lạc
phải ở đủ xa nhau về khoảng cách vật lý để sóng truyền đến nhau nhỏ hơn sóng
truyền của 2 người trong cuộc (điều này có thể ví như trong một lớp học ồn ào
vì tất cả cùng nói chuyện một lúc, song 2 người ngồi cạnh nhau vẫn có thể
chuyện trò thoải mái, không ảnh hưởng đến các cặp khác ở xa). Do vậy và để
thích hợp với việc quản lý, một địa bàn có dịch vụ thông tin di động phải được
chia thành các phần nhỏ, gọi là tế bào, hai cuộc liên lạc ở 2 tế bào đủ xa nhau có
thể sử dụng cùng một dải tần số sóng điện từ thông qua việc quản lý của một
trạm trung tâm của tế bào. Về lý thuyết, nếu kích cỡ tế bào là rất nhỏ, công suất
thu phát liên lạc được khống chế trong đó (để không làm "phiền" đến tế bào
khác) thì có thể phục vụ được vô số cuộc gọi di động cùng một lúc mà chỉ cần
một dải tần sóng vô tuyến hạn chế. Phương pháp này gọi là phương pháp sử
dụng lại tần số.
Việc sử dụng lại tần số luôn dẫn đến vấn đề phải giải quyết trong thông
tin di động là chống nhiễu đồng kênh. Tùy theo các kỹ thuật được dùng trong
thế hệ thông tin di động 1G, 2G hay 3 G mà kỹ thật chống nhiễu (hay giao thoa
đồng kênh) tương ứng khác nhau. Về cơ bản có thể phân chống nhiễu đồng kênh
thành 2 loại chính:
- Chống nhiễu giao thoa băng hẹp: Ứng với kỹ thuật sử dụng trong 1G, 2G
- Chống nhiễu giao thoa bằng rộng : Ứng với kỹ thuật sử dụng trong 2G, 3G.
Trong kỹ thuật băng hẹp, mỗi người dùng được phân 1 khe tần số (1G)
hay 1 khe thời gian trong một băng tần số (2G), nên chống nhiễu trong việc sử
13
dụng lại khe hay băng tần này là phải đạt cách nhau đủ xa. Điều này liên quan
đến thiết kế chỉ số nhóm tế bào (sẽ nói chi tiết ở phần sau).
Trong kỹ thuật băng rộng (trải phổ) ở cả 2G (IS-95) hay 3G (WCDMA),
tất cả người dùng trong 1 cell đều chung băng tần và có thể lặp lại băng tần này
ở cell bên cạnh (lặp lại toàn phần) thì việc chống nhiễu đồng kênh phải thông
qua mã (đa truy cập theo mã). Việc tách được những người dùng khác nhau mặc
dù dùng chung băng tần là do đặc tính tương quan của các dãy giả ngẫu nhiên
phân cho mỗi người dùng.
1.2
ệ thống thông tin di động toàn cầu GSM
Là một công nghệ dùng cho mạng thông tin di động, dịch vụ GSM
(Global System for Mobile Communications) được sử dụng bởi hơn 2 tỷ người
trên 212 quốc gia và vùng lãnh thổ. Các mạng thông tin di động GSM cho phép
có thể roaming với nhau do đó những máy điện thoại di động GSM của các
mạng GSM khác nhau ở có thể sử dụng được nhiều nơi trên thế giới.
GSM là chuẩn phổ biến nhất cho điện thoại di động (ĐTDĐ) trên thế giới.
Khả năng phú sóng rộng khắp nơi của chuẩn GSM làm cho nó trở nên phổ biến
trên thế giới, cho phép người sử dụng có thể sử dụng ĐTDĐ của họ ở nhiều
vùng trên thế giới. GSM khác với các chuẩn tiền thân của nó về cả tín hiệu và
tốc độ, chất lượng cuộc gọi. Nó được xem như là một hệ thống ĐTDĐ thế hệ
thứ hai (second generation, 2G). GSM là một chuẩn mở, hiện tại nó được phát
triển bởi 3rd Generation Partnership Project (3GPP).
1.2.1 Quy hoạch và sử dụng tần số
SM [1]
Ngày nay các nhà cung cấp dịch vụ di động GSM sử dụng hai dải tần số,
đó là GSM 900 và GSM 1800.
Một số quốc gia ở Châu Mỹ thì sử dụng băng 850 Mhz và 1900 Mhz do băng
900 Mhz và 1800 Mhz ở đây đã được sử dụng trước đó.
Dải tần số dùng cho GSM 900 là 890 ÷ 960 MHz, gồm 124 tần số sóng mang
với mỗi hướng:
Uplink: 890 ~ 915 MHz và Downlink: 935~960 MHz.
14
Dải tần số dùng cho GSM 1800 là 1710 ÷ 1880 MHz, gồm 374 tần số sóng
mang với mỗi hướng:
Uplink: 1710~1785 MHz và Downlink: 1805~1880 MHz.
Hiện nay, tại Việt Nam đang có 3 nhà cung cấp dịch vụ di động GSM đó là
Vinaphone, Mobiphone, Viettel, cùng đồng thời hoạt động, nên dải tần số hạn
hẹp phải chia sẻ đều cho cả 3 mạng.
Với mạng di động VMS-Mobifone dải tần được ấn định cho mạng như sau:
GSM 900: Dải tần sử dụng trong VMS là 41 tần số từ kênh 84 đến 124
tương ứng với:
Uplink: 906,6 MHz 914,8 MHz.
Downlink: 951,6 MHz 959,8 MHz.
GSM 1800: Dải tần sử dụng trong VMS là từ kênh 579 đến 644 tương
ứng với:
Uplink: 1723,6 MHz 1736,6 MHz.
Downlink: 1818,6 MHz 1831,6 MHz.
Tài nguyên tần số có hạn trong khi số lượng thuê bao thì ngày càng tăng
lên, nên việc sử dụng lại tần số là điều tất yếu. Tuy nhiên, khi sử dụng lại tần số
thì vấn đề nhiễu đồng kênh xuất hiện. Do đó cần có sự hoạch định tần số tốt để
tối thiểu hóa ảnh hưởng của nhiễu tới chất lượng của hệ thống.
1.2.2 ái sử dụng lại tần số
Một hệ thống tổ ong là dựa trên việc sử dụng lại tần số. Nguyên lý cơ bản
khi thiết kế hệ thống tổ ong là các mẫu sử dụng lại tần số. Theo định nghĩa sử
dụng lại tần số là việc sử dụng các kênh vô tuyến ở cùng một tần số mang để
phủ sóng cho các vùng địa lý khác nhau. Các vùng này phải cách nhau một cự ly
đủ lớn để mọi nhiễu giao thoa đồng kênh (có thể xảy ra) chấp nhận được. Tỉ số
sóng mang trên nhiễu C/I phụ thuộc vào vị trí tức thời của thuê bao di động do
địa hình không đồng nhất, số lượng và kiểu tán xạ.
* Phương pháp sử dụng lại tần số dẫn đến vùng dịch vụ được chia thành
các miền nhỏ kề nhau gọi là các tế bào. Mỗi tế bào có một ăng ten trung tâm với
15
công suất phù hợp để quản lý các di động (người dùng di động) trong tế bào mà
không gây nhiễu sang các tế bào khác. Việc phân chia này phải thoả mãn 2 yêu
cầu:
- Diện tích các tế bào phải phủ kín vùng dịch vụ, và vùng chồng lấn giữa
2 tế bào kề nhau phải cực tiểu (để có hiệu quả kinh tế).
- Hai tế bào sử dụng cùng dải tần phải cách nhau đủ xa.
1.2.3 guyên lý tái sử dụng tần số [2]
Một hệ thống tổ ong làm việc dựa trên việc sử dụng lại tần số. Nguyên lý cơ
bản khi thiết kế hệ thống tổ ong là các mẫu sử dụng lại tần số. Tổng băng thông
có trên mạng được phân chia giữa các tế bào trong một cụm. Cụm này sau đó có
thể được sử dụng để xác định số cuộc gọi có thể được hỗ trợ trong mỗi tế bào.
Bằng việc giảm số lượng các tế bào trong một cụm, dung lượng của hệ thống có
thể tăng lên, vì có thể có thêm nhiều kênh hơn trong mỗi tế bào. Tuy nhiên mỗi
lần giảm kích thước cụm sẽ gây nên một lần giảm khoảng cách sử dụng lặp tần,
do vậy, hệ thống rất có nguy cơ trở thành giao thoa đồng kênh.
Theo định nghĩa sử dụng lại tần số là việc sử dụng các kênh vô tuyến ở cùng
một tần số mang để phủ sóng cho các vùng địa lý khác nhau. Các vùng
này phải cách nhau một cự ly đủ lớn để mọi nhiễu giao thoa đồng kênh
(có thể xảy ra) chấp nhận được. Tỉ số sóng mang trên nhiễu C/I phụ thuộc vào vị
trí tức thời của thuê bao di động do địa hình không đồng nhất, số lượng và kiểu
tán xạ. Phân bố tỉ số C/I cần thiết ở hệ thống xác định số nhóm tần số F mà ta có
thể sử dụng. Nếu toàn bộ số kênh quy định N được chia thanh F nhóm thì mỗi
nhóm sẽ chứa N/F kênh. Vì tổng số kênh N là cố định nên số nhóm tần số F nhỏ
hơn sẽ dẫn đến nhiều kênh hơn ở một nhóm và một đài trạm. Vì vậy, việc giảm
số lượng các nhóm tần số sẽ cho phép mỗi đài trạm tăng lưu lượng nhờ đó sẽ
giảm số lượng các đài trạm cần thiết cho tải lưu lượng định trước. Ta biết rằng
sử dụng lại tần số ở các cell khác nhau thì bị giới hạn bởi nhiễu đồng kênh C/I
giữa các cell đó nên C/I sẽ là một vấn đề chính cần được quan tâm.
Dễ dàng thấy rằng, với một kích thước cell nhất định, khoảng cách sử
dụng lại tần số phụ thuộc vào số nhóm tần số N. Nếu N càng lớn, khoảng cách
16
sử dụng lại tần số càng lớn và ngược lại.
Mảng mẫu (Cluster)
Cluster là một nhóm các cell. Các kênh không được tái sử dụng tần số
trong một cluster.
Nhà khai thác mạng được giấy phép sử dụng một số có hạn các tần số vô
tuyến. Việc quy hoạch tần số, ta phải sắp xếp thích hợp các tần số vô tuyến vào
một mảng mẫu sao cho các mảng mẫu sử dụng lại tần số mà không bị nhiễu quá
mức.
Hình 1.1 mô tả cách phủ sóng bằng mảng mẫu gồm 7 cell đơn giản.
Hình 1.1: Mảng mẫu gồm 7 cells
Cự ly dùng lại tần số
Ta biết rằng sử dụng lại tần số ở các cell khác nhau thì bị giới hạn bởi
nhiễu đồng kênh C/I giữa các cell đó nên C/I sẽ là một vấn đề chính cần được
quan tâm.Dễ dàng thấy rằng, với một kích thước cell nhất định, khoảng cách sử
dụng lại tần số phụ thuộc vào số nhóm tần số N. Nếu N càng lớn, khoảng cách
sử dụng lại tần số càng lớn và ngược lại.
Ta có công thức tính khoảng cách sử dụng lại tần số:
D = R* 3 * N
(trong đó: R là bán kính cell)
Hình 1.2: Khoảng cách tái sử dụng tần số
17
Tính toán C/I
Đồng thời ta có công thức tính tỉ số C/I như sau:
Hình 1.3: Sơ đồ tính C/I
P là vị trí của MS thuộc cell A, chịu ảnh hưởng nhiễu kênh chung từ cell
B là lớn nhất.
Tại vị trí P (vị trí máy di động MS) có:
x
x
(
D
R
)
D
C
x
x
C..R = I ..(D-R)
=
= 1 = (
I
Rx
R
3.N -1)
x
Trong đó: x là hệ số truyền sóng, phổ biến nằm trong khoảng từ 3 đến 4
đối với hầu hết các môi trường.
C
(dB) = 10*lg( 3.N -1)x
I
Tỉ số C/I (dB)
Số cell (N)
Kích thước mảng
x
3,0
3,5
4,0
3
9,0
10,5
12,0
4
11,7
13,7
15,6
7
16,6
19,4
22,2
9
18,7
21,8
24,9
12
21,0
24,5
28,0
21
25,2
29,4
33,6
Bảng 1.1: Quan hệ N & C/I
Để xác định vị trí của các cell đồng kênh ta sử dụng công thức:
N = i2 + i.j + j2.
(i; j nguyên)
18
Theo công thức này: di chuyển từ cell thứ nhất đi i cell theo một hướng,
sau đó quay đi 600 và di chuyển đi j cell theo hướng này. Hai cell đầu và cuối
của quá trình di chuyển này la hai cell đồng kênh.
Phân bố tỉ số C/I cần thiết để hệ thống có thể xác định số nhóm tần số N
mà ta có thể sử dụng. Nếu toàn bộ số kênh quy định được chia thành N nhóm
thì mỗi nhóm sẽ chứa ( /N) kênh. Vì tổng số kênh là cố định nên số nhóm
tần số N nhỏ hơn sẽ dẫn đến nhiều kênh hơn ở một nhóm và một đài trạm. Vì
vậy, việc giảm số lượng các nhóm tần số sẽ cho phép mỗi đài trạm tăng lưu
lượng nhờ đó sẽ giảm số lượng các đài trạm cần thiết cho tải lưu lượng định
trước.
1.2.4 Các mẫu tái sử dụng tần số [2]
Ký hiệu tổng quát của mẫu sử dụng lại tần số: Mẫu M /N
Trong đó: M = tổng số sites trong mảng mẫu
N = tổng số cells trong mảng mẫu
Ba kiểu mẫu sử dụng lại tần số thường dùng là: 3/9, 4/12 và 7/21.
Mẫu tái sử dụng tần số 3/9:
Mẫu tái sử dụng lại tần số 3/9 có nghĩa các tần số sử dụng được chia
thành 9 nhóm tần số ấn định trong 3 vị trí trạm gốc (Site).
Mẫu này có khoảng cách giữa các trạm đồng kênh là D = 5,2R.
Các tần số ở mẫu 3/9 (giả thiết có 41 tần số từ các kênh 84 đến 124 - là số
tần số sử dụng trong mạng GSM900 của VMS):
Ấn định tần số
A1
B1
C1
A2
B2
C2
A3
B3
C3
BCCH 84
85
86
87
88
89
90
91
92
TCH1
93
94
95
96
97
98
99
100 101
TCH2
102 103 104 105 106 107 108 109 110
TCH3
111 112 113 114 115 116 117 118 119
TCH4
120 121
122 123
124
Bảng 1.2: Ấn định tần số mẫu 3/9
Ta thấy mỗi cell có thể phân bố cực đại đến 5 sóng mang.
- Xem thêm -