BÀI TẬP LỚN THÔNG TIN VÔ TUYẾN Nghiên cứu các phương pháp cấp phát kênh tĩnh

BÀI TẬP LỚN THÔNG TIN VÔ TUYẾN Nghiên cứu các phương pháp cấp phát kênh tĩnh Bố cục của báo cáo được trình bày như sau: Chương I: Tổng quan về mạng di động tế bào Chương II: Cấp phát kênh tĩnh cho mạng tế bào Chương III: Tối ưu hóa cấp phát kênh tĩnh Chương IV: Mô phỏng

Trang 1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

VIỆN ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG

************************************

BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN THÔNG TIN VÔ TUYẾN

Đề tài:

Nghiên cứu các phương pháp cấp phát kênh tĩnh

Giáo viên hướng dẫn : PGS.TS Vũ Văn Yêm

Nhóm sinh viên :

Nguyễn Hoàng Ân - 20093371 Hoàng Văn Pháp - 20093561 Lớp KSTN-ĐTVT-K54

Hà Nội 11/2012

Trang 2

MỤC LỤC

MỤC LỤC 1

LỜI NÓI ĐẦU 2

1.1 Khái niệm tế bào 3

1.1.1 Tái sử dụng kênh trong các mạng tế bào 5

1.1.2 Sự chia tách tế bào 9

1.1.3 Chuyển giao 10

1.2 Cấp phát kênh 11

Chương 2 Cấp phát kênh tĩnh cho các mạng tế bào 13

2.1 Tỉ số S/I mục tiêu 15

2.2 Khoảng cách sử dụng lại tần số 18

2.3 Sắp xếp tế bào và các mẫu cấp phát kênh 19

Chương 3 Tối ưu hóa cấp phát kênh tĩnh 24

3.1 Xây dựng bài toán 24

3.2 Tối ưu hóa cấp phát kênh tĩnh 26

3.2.1 Hai phương pháp sắp xếp tế bào 26

3.2.2 Chiến lược cấp phát kênh 27

Chương 4 Mô phỏng 29

Mô phỏng bằng Matlab 29

Phụ lục: Code Matlab file scritp: 33

KẾT LUẬN 34

TÀI LIỆU THAM KHẢO 35

Trang 3

LỜI NÓI ĐẦU

Trong khoảng hai thập kỉ gần đây, nhu cầu phát triển điện thoại vô tuyến và các dịch vụ dữ liệu vô tuyến ngày càng tăng mạnh Nhu cầu các dịch

vụ vô tuyến của mạng tế bào đang tăng với tốc độ rất cai trong mỗi năm, tại các vùng đô thị mật độ sử dụng dịch vụ thông tin di động cực cao, chính vì vậy nhiều kĩ thuật khác nhau đã được sử dụng để tăng dung lượng hệ thống

Có nhiều phương pháp được sử dụng bao gồm chia nhỏ tế bào, chỉ định tần số mới, các phương pháp đa truy nhập mới (TDMA, CDMA) và kĩ thuật cấp phát kênh động (DCA) Mặc dù có rất nhiều đề xuất với chiến lược cấp phát kênh động, tuy nhiên tất cả các hệ thống tế bào hiện nay đều sử dụng cấp phát kênh tĩnh vì những ưu điểm của nó Chính vì vậy chúng em đã lựa chọn đề tài

“nghiên cứu phương pháp cấp phát kênh tĩnh”, cụ thể hơn ở đây là

phương pháp cấp phát kênh tĩnh được sử dụng trong mạng di động tế bào Bố cục của báo cáo được trình bày như sau:

Chương I: Tổng quan về mạng di động tế bào

Chương II: Cấp phát kênh tĩnh cho mạng tế bào

Chương III: Tối ưu hóa cấp phát kênh tĩnh

Chương IV: Mô phỏng

Trong quá trình nghiên cứu, do trình độ có hạn nên chắc chắn không thể tránh khỏi những thiếu sót, vì vậy chúng em rất mong nhận được những ý kiến bổ sung từ thầy, và trong quá trình học tập và nghiên cứu chúng em xin

đã nhận được những lời hướng dẫn, những kiến thức vô cùng quý báu tiếp thu

được từ thầy giáo - PGS.TS.Vũ Văn Yêm Chúng em xin chân thành cảm ơn!

Trang 4

Chương 1 Tổng quan về mạng di động tế bào

Thông tin vô tuyến đã trở thành một phàn quan trọng của cơ sở hạ tầng

thông tin Mặt khác, phổ tần số vô tuyến cấp phát cho hệ thống thông tin di

động tế bào là hạn chế Chính vì vậy các tần số vô tuyến phải được sử dụng

một cách hiệu quả để đáp ứng những yêu cầu sử dụng ngày càng cao trong

thồi đại hiện nay Chính vì vậy trong Đề tài này chúng em sẽ nghiên cứu về

vần đề làm thế nào để cấp phát kênh vô tuyến cho một cuộc gọi trong một

mạng thông tin di động tế bào và phương pháp cấp phát kênh tĩnh

1.1 Khái niệm tế bào

Khái niệm tế bào xuất phát từ các hệ thống của mạng của Bell theo chuẩn AMPS, đó là một kiến trúc mạng được tổ hợp từ các tế bào

hình lục giác

(a)

Trang 5

(b) Hình 1.1 Mạng di động tế bào

Sự tăng trưởng mạnh mẽ của thông tin di động không thể đạt được thành tựu nếu không sử dụng khái niệm tế bào Trước đó, việc

tiếp cận đối với thông tin di động là khá giống với truyền thanh vô

tuyến hay truyền hình quảng bá: việc phủ sóng một khu vực được cung

cấp bằng cách lắp đặt một máy phát công suất cao trên điểm cao nhất

của khu vực và truyền đi tín hiệu tới tới toàn bộ vùng phủ sóng Phổ tần

vô tuyến khả dụng được chia tách thành nhiều kênh, mỗi kênh được

dành cho một người sử dụng cụ thể và tất cả người sử dụng liên kết tới

cùng máy phát Số người sử dụng bị giới hạn bởi số lượng kênh khả

dụng, số lượng kênh khả dụng này bị khoá trong toàn bộ khu vực phủ

sóng bởi một số lượng nhỏ các cuộc gọi Ví dụ, một nhà cung cấp dịch

vụ điện thoại vô tuyến phục vụ 10.000 khách hàng sẽ cần 10.000 kênh

khác nhau để thực hiện, mặc dù chỉ có một phần nhỏ trong số chúng sẽ

thực sự được sử dụng tại thời điểm cho trước bất kỳ

Trang 6

Số kênh yêu cầu có thể giảm xuống bằng cách tái sử dụng các kênh vô tuyến về thời gian và không gian Việc tái sử dụng về thời gian (còn được gọi là trunking), có nghĩa là sử dụng các kênh như nhau cho các người dùng khác nhau tại các thời điểm khác nhau Thiết bị đầu cuối sẽ được cấp phát một kênh chỉ khi nó yêu cầu cho cuộc gọi Mặc

dù trunking có thể sử dụng tài nguyên phổ tần vô tuyến một cách hiệu quả hơn, dung lượng hệ thống vẫn còn khá hạn chế Số lượng các cuộc gọi đồng thời bị giới hạn bởi số lượng các kênh khả dụng Vì phổ tần

vô tuyến là một nguồn tài nguyên quý hiếm nên chính điều này giới hạn dung lượng hệ thống khá nhiều Ví dụ, hệ thống di động tế bào Bell của thành phố New York trong những năm 1970 đã sử dụng điện thoại trunking, chỉ có thể hỗ trợ cho 12 cuộc gọi đồng thời Hướng tiếp cận khác của việc sử dụng các kênh vô tuyến một cách hiệu quả hơn là việc tái sử dụng kênh về không gian Các người dùng có thể sử dụng cùng kênh tại cùng thời điểm trong khu vực địa lý không liền kề Việc tái sử dụng các kênh về không gian là không thể trong một mạng quảng bá được tập trung, nhưng thay vào đó mạng được cấu trúc lại theo một kiểu phân tán

Việc tái sử dụng kênh về không gian là một trong những khái niệm chủ yếu được sử dụng bởi một mạng tế bào để đạt được hiệu quả trong việc sử dụng tài nguyên phổ tần Hai đặc điểm chính khác của các mạng tế bào là sự chia tách tế bào để giải quyết những yêu cầu tăng cao và chuyển giao của các cuộc gọi di chuyển từ tế bào này đến tế bào khác Sau đây ta sẽ miêu tả chi tiết hơn mỗi đặc điểm này

1.1.1 Tái sử dụng kênh trong các mạng tế bào

Để đạt một hiệu quả cao hơn trong việc sử dụng kênh thông qua việc tái sử dụng kênh về không gian, vùng phục vụ được chia thành nhiều khu liền kề Một tế bào được xem như là vùng phủ sóng tương

Trang 7

đương của một khu vực địa lý cụ thể Mỗi tế bào đều có máy phát riêng đảm bảo thông tin vô tuyến với máy di động trong vùng nội hạt của nó

và nối tới trung tâm bằng dây Khái niệm tế bào được miêu tả ở trên

được giới thiệu đầu tiên bởi MacDonald sử dụng hình tế bào lục giác

để biểu diễn một tế bào như trong hình 1.1 Lý do chọn cấu trúc tế bào lục giác là trong số tất cả các cấu trúc hình lục cùng có bán kính để có thể bao phủ một vùng mà không cần bất cứ khoảng trống nào, thì hình lục giác có diện tích lớn nhất

Không giống như các cách tiếp cận quảng bá truyền thống, ý tưởng tế bào giải quyết vấn đề phủ sóng hoàn toàn khác Thay vì bao phủ một vùng rộng với chỉ một máy phát công suất cao, một mạng tế bào cung cấp vùng phủ sóng bằng sử dụng rất nhiều máy phát công suất thấp, mỗi máy phát được thiết kế một cách đặc biệt để phục vụ chỉ một vùng (tế bào) nhỏ và bán kính không quá vài trăm mét Bằng việc chia tách khu vực phủ sóng ra thành nhiều tế bào nhỏ với mỗi máy phát của chính nó, có thể (tối thiểu là về mặt lý thuyết) tái sử dụng các kênh như nhau trong các tế bào khác nhau trong phạm vi vùng phục vụ

Các tế bào nhỏ với việc tái sử dụng kênh có thể tăng khả năng lưu lượng một cách thực sự Để hiểu rõ điều này, có thể tưởng tượng rằng có 12 kênh khả dụng trong một thành phố và thành phố được bao phủ bởi 100 tế bào Nếu tất cả các kênh có thể được tái sử dụng trong mỗi tế bào, thì với cùng 12 kênh, thay vì 12 cuộc gọi đồng thời trong toàn bộ thành phố sẽ là 12 kênh cho mỗi tế bào và 1200 cuộc gọi đồng thời trong thành phố

Tuy nhiên, trong thực tế việc tái sử dụng như thế là không thể Nếu cùng kênh được sử dụng trong 2 tế bào khác nhau mà 2 tế bào này gần nhau về mặt địa lý, thì điều này có thể gây ra can nhiễu vô tuyến, làm méo các tín hiệu Hiện tượng này được gọi là xuyên nhiễu đồng kênh, nó có thể làm giảm tỷ số tín hiệu trên tạp âm (SNR) tới một mức

Trang 8

độ mà tín hiệu không còn phân biệt được nữa từ tạp âm, khi người sử dụng khác cũng đang sử dụng cùng kênh trong tế bào kế tiếp Để đạt một SNR có thể chấp nhận được, không nên tái sử dụng kênh giống nhau trong hai tế bào khác nhau trong mạng, trừ khi chúng được chia tách bởi khoảng cách tối thiểu được gọi là khoảng cách tái sử dụng s

Mặc dù điều kiện về khoảng cách tái sử dụng làm cho việc bỏ qua một hoặc một vài tế bào trước khi tái sử dụng kênh giống nhau là cần thiết, ý tưởng cơ bản của việc tái sử dụng kênh trong khái niệm tế bào là có căn cứ Kênh giống nhau có thể được sử dụng để hỗ trợ nhiều hơn một cuộc gọi đang thực hiện trong các phần khác nhau của thành phố Điều này là có thể bởi vì nhờ sự tổn hao đường truyền vô tuyến, công suất trung bình nhận được từ một máy phát thay đổi tỷ lệ nghịch với luỹ thừa 3 của khoảng cách từ người gửi, hoặc thậm chí một luỹ thừa cao hơn lên tới 5 hay 6 phụ thuộc vào môi trườg vật lý Kết quả là nếu nghịch đảo luỹ thừa 4 của khoảng cách được chấp nhận, SNR có thể được tính như sau:

( ( ) ) ( ) (1.1)

Hình 1.2 Sử dụng lại kênh

Ở đây dS (dN) là khoảng cách giữa nguồn tín hiệu (tạp âm) và người sử dụng, và α là hằng số vật lý của môi trường Như chúng ta có

Trang 9

thể thấy từ phương trình (1.1), SNR được xác định không phải bởi khoảng cách địa lý dS và dN, mà bởi tỷ số giữa chúng Nhờ đó có thể sử dụng cách biểu diễn lý thuyết graph về điều kiện khoảng cách dùng lại trong mạng tế bào

Như đã chỉ ra ở hình 1.2, giả sử rằng mọi tế bào đều có cùng bán kính r Khi đó bất cứ người sử dụng nào trong tế bào A sẽ có khoảng cách lớn nhất r kể từ máy phát của nó Khoảng cách giữa máy phát của

tế bào A và người sử dụng khác trong tế bào C tối thiểu là 3r Bởi vậy, nếu công suất của máy phát của tế bào A có giá trị vừa đủ đối với mọi người sử dụng trong tế bào A để nghe tín hiệu, công suất tín hiệu được nhận bởi bất cứ người sử dụng nào trong tế bào C sẽ là ( ) ᵙ 1% của tế bào A Tạp âm từ máy phát trong tế bào A khó có thể dẫn đến méo tín hiệu một cách đáng kể ảnh hưởng đến thông tin trong tế bào C Trong các hệ thống hiện đại, khoảng cách tái sử dụng 2 hay 3 có lẽ là

đủ để bảo đảm tín hiệu nhận được từ máy phát chính vượt trội tạp âm

từ máy phát khác sử dụng cùng kênh

Nếu khoảng cách tái sử dụng 2 được chấp nhận, các máy di động trong các tế bào lân cận được bảo đảm sử dụng một nhóm các kênh khác nhau Tuy nhiên các tế bào không lân cận có thể sử dụng cùng kênh Ví dụ trong hình 1.2 các tế bào A và B là kế tiếp nhau, vì vậy chúng không thể sử dụng cùng kênh Tuy nhiên, các cuộc gọi trong các

tế bào A và C có thể sử dụng cùng kênh

Trong thực tế, ảnh hưởng của việc xuyên nhiễu thường không liên quan đến khoảng cách tuyệt đối, mà đến tỷ số khoảng cách giữa các tế bào với bán kính của các tế bào làm cho ý tưởn mạng tế bào trở nên hấp dẫn hơn Bán kính tế bào được xác định bởi công suất máy phát và bằng cách tăng hay giảm đơn giản mức công suất của máy phát, các nhà khai thác hệ thống có thể thay đổi số lượng các tế bào trong hệ thống và sau đó đến số lượng các cuộc gọi sẽ được hỗ trợ thông qua

Trang 10

việc tái sử dụng Ví dụ, nếu khoảng cách tái sử dụng bằng 3 là cần thiết cho tỷ số tín trên tạp chấp nhận được và một mạng lưới các tế bào bán kính 10 dặm cho phép tái sử dụng tần số trong một tế bào tại khoảng cách 30 dặm, thì một mạng các tế bào bán kính 5 dặm sẽ cho phép tái

sử dụng tại khoảng cách 15 dặm và các tế bào bán kính 1 dặm sẽ cho phép tái sử dụng tại 3 dặm Không cần bổ sung thêm kênh hệ thống dựa trên các tế bào bán kính 1 dặm sẽ hỗ trợ số lượng người dùng 100 lần lớn hơn hệ thống dựa trên tế bào bán kính 10 dặm

Tất nhiên, nếu chúng ta có thể giảm một cách vô hạn kích thước của các tế bào, vấn đề thiếu hụt phổ tần có thể được giải quyết một cách

dễ dàng bằng việc lắp đặt số lượng không giới hạn các tế bào cực nhỏ Tuy nhiên, chi phí cho việc lắp đặt và bảo dưỡng là cao và sự phức tạp trong công việc điều khiển tăng làm cho giải pháp này không có tính khả thi Vấn đề quan trọng là phải sử dụng tốt hơn các tài nguyên sẵn

có trong hệ thống trước khi chuyển sang một hệ thống tế bào nhỏ hơn

1.1.2 Sự chia tách tế bào

Khi số người sử dụng tăng lên, có lẽ sẽ không có sự lựa chọn nào khác ngoài việc sử dụng nhiều các tế bào nhỏ hơn để hỗ trợ những đòi hỏi ngày càng tăng trong vài vùng như là trung tâm của thành phố Nhưng sẽ là quá tốn kém nếu thay thế toàn bộ cơ sở hạ tầng thông tin tế bào bằng một hệ thống tế bào bán kính nhỏ Tuy nhiên, bằng việc sử dụng một kỹ thuật được gọi là chia tách tế bào, các tế bào bán kính lớn

có thể chia thành các tế bào bán kính nhỏ trong một khoảng thời gian Khi mà lưu lượng trong một tế bào đã đạt đến điểm mà sự phân phối kênh hiện thời trong tế bào đó không còn khả năng hỗ trợ lưu lượng tăng thêm, thì các máy phát mới với công suất phát thấp hơn được lắp đặt và mỗi máy phát này phủ sóng một khu vực nhỏ hơn bên trong vùng tế bào trước đây Bằng việc phân tế bào thành nhiều tế bào nhỏ

Trang 11

hơn, các kênh giống nhau được cấp phát với tế bào trước có thể được tái sử dụng trong tế bào ban đầu Do vậy, số lượng người sử dụng được

hỗ trợ tăng lên một cách đáng kể mà không làm gián đoạn bất cứ tế bào nào khác trong hệ thống Quá trình chia tách tế bào này có thể được lặp lại để hỗ trợ nhiều người sử dụng hơn khi cần thiết

Sự linh hoạt trong việc định thời gian và không gian đã làm cho việc chia tách tế bào thành một kỹ thuật được ưa chuộng để tăng dung lượng khi hệ thống mở rộng Hệ thống có thể bắt đầu với số ít tế bào và

sự đầu tư thiết bị ban đầu có thể là rất thấp Khi số lượng khách hàng sinh lợi tăng lên, các tế bào mới và thiết bị có thể được bổ sung thêm Hơn nữa, chi phí của việc bổ sung các tế bào nhỏ hơn sẽ chỉ cần thiết trong các khu vực với mật độ lưu lượng cao Mặt khác, số ít tế bào lớn

sẽ đủ để hỗ trợ lưu lượng nhỏ trong các khu vực Việc mở rộng của hệ thống cũng sẽ có thể được thực hiện mà không làm lãng phí sự đầu tư trước, khi một tế bào lớn được chia tách thành nhiều tế bào nhỏ, máy phát của tế bào chính thức sẽ không bị giải tán, thay vào đó nó sẽ phù hợp với phạm vi mới bằng cách giảm công suất

Tuy nhiên, sự chia tách tế bào cũng có những nhược điểm hạn chế sự áp dụng rộng rãi của nó trong thực tế Chi phí của việc thiết lập lên nhiều máy phát nhỏ là đủ lớn để làm cho các nhà khai thác mạng

sử dụng thiết bị khả dụng một cách hiệu quả trước khi thêm nhiều tế bào hơn là hoàn toàn cần thiết Bên cạnh việc chi phí nhiều về thiết bị, với nhiều tế bào nhỏ hơn trong mạng thì hệ thống trở nên khó khăn hơn cho việc quản lý

1.1.3 Chuyển giao

Sự phức tạp của việc điều khiển hệ thống tăng lên với một hệ thống tế bào nhỏ hơn Với kích cỡ của các tế bào giảm đến vài trăm mét, một hiện tượng xảy ra ngày càng nhiều là một cuộc gọi di động

Trang 12

không thể hoàn thành trong phạm vi của một tế bào Một người sử dụng trong ô tô đang chạy có thể xuyên qua một vài tế bào rất nhỏ trong một cuộc đàm thoại Không có một đường kết nối thông tin một cách chính xác được thiết lập giữa người sử dụng và máy phát trong tế bào mới, cuộc gọi hiện thời sẽ bị mất một cách đột ngột Để giải quyết vấn đề này, một kỹ thuật chuyển giao phức tạp được sử dụng Sự di chuyển của một cuộc gọi hiện tại được giám sát một cách liên tục thông qua việc đo cường độ của tín hiệu nhận được từ các máy di động Hệ thống

tế bào sẽ có thể nhận biết khi nào một cuộc gọi di động di chuyển từ một tế bào đến một tế bào khác và có thể chuyển mạch cuộc gọi từ tế bào hiện tại đến tế bào kế tiếp mà không bị rớt hoặc ngắt quãng cuộc gọi đang đàm thoại

1.2 Cấp phát kênh

Tài nguyên phổ tần vô tuyến bị hạn chế, chi phí cao và sự phức tạp của các tế bào nhỏ đã thúc đẩy việc nghiên cứu về việc sử dụng các kênh vô tuyến một cách có hiệu quả trong các mạng tế bào Nói chung, vấn đề cấp kênh trong một mạng tế bào là vấn đề của việc cấp phát các kênh tần số cho các phiên liên lạc sao cho tránh được sự xuyên nhiễu Mục đích là sử dụng số lượng kênh càng ít càng tốt để cung cấp cho lượng người sử dụng có thể ở mức tối đa với chất lượng dịch vụ có thể chấp

nhận được

Tại thời điểm bất kỳ cho trước trong một mạng tế bào, số lượng kết nối cuộc gọi hoạt động được cung cấp bởi trạm cơ sở gần nhất của chúng (máy phát) Dịch vụ này bao gồm việc cấp phát một kênh vô tuyến tới mỗi cuộc gọi của thuê bao theo một kiểu mà xuyên nhiễu vô tuyến giữa hai cuộc gọi khác biệt trong mạng là ở dưới mức độ có thể chấp nhận Thách thức là để tìm ra các chiến lược cấp kênh, tìm hiểu nguyên lý của việc tái sử dụng kênh một cách tối đa mà không vi phạm

Trang 13

những cưỡng bức của việc tái sử dụng để nghẽn mạch là tối thiểu Như

đã biết, tỷ số tín hiệu trên tạp âm chỉ liên quan tới tỷ lệ của khoảng cách tới nguồn tín hiệu và khoảng cách tới nguồn tạp âm Bởi vậy, sự cưỡng bức xuyên nhiễu đồng kênh có thể được tách ra một cách tương xứng như là sự cưỡng bức khoảng cách tái sử dụng trong một hình lục giác

Sự dịch chuyển này có thể cung cấp hướng tiếp cận có tính lý thuyết graph để nghiên cứu vấn đề cấp phát kênh

Các mạng thông tin tế bào được đưa ra như graph hai chiều với mỗi đỉnh đại diện một trạm cơ sở của một tế bào trong mạng và các ranh giới đại diện sự lân cận có tính địa lý của các tế bào Cụ thể, các mạng tế bào luôn luôn được thể hiện dưới các hình lục giác và các hình lục giác này có thể được định nghĩa như là các hình nhỏ được đưa ra có giới hạn của mạng tam giác không giới hạn (xem hình 1.1)

Trang 14

Chương 2 Cấp phát kênh tĩnh cho các mạng tế bào

Thách thức chính trong việc thiết kế một hệ thống thông tin vô tuyến là để đáp ứng nhu cầu sử dụng lớn trong khi tài nguyên phổ tần

vô tuyến bị hạn chế Kỹ thuật cơ bản được sử dụng để tăng dung lượng của một hệ thống thông tin tế bào là việc tái sử dụng kênh Tuy nhiên, việc tái sử dụng kênh bị giới hạn bởi hiện tượn xuyên nhiễu đồng kênh

và chi phí cao liên quan với hệ thống tế bào nhỏ hơn Các chiến lược cấp phát kênh hiệu quả là rất cần thiết để đạt hiệu quả trong việc tái sử dụng phổ tần

Cách tiếp cận cấp phát kênh tần số trong mạng tế bào khác nhau

cơ bản với cách tiếp cận sử dụng cho mạng “Tầm nhìn thẳng” Do sự phân tán trong môi trường mạng tế bào, việc sử dụng anten có độ tăng ích cao với hướng cố định tại máy di động là điều không thể thực hiện được Hơn nữa, do phân tán, sự phân cực không thể sử dụng hiệu quả

để cung cấp các kênh riêng biệt cho các máy di động riêng rẽ Thay vào

đó, tiến trình cấp phát kênh mạng tế bào là tương tự như đối với hệ thống tế bào cung cấp các dịch vụ cho vị trí người sử dụng chưa biết trong vùng phục vụ xác định Mật độ người sử dụng được thiết lập bởi thông tin lưu lượng, cùng với chất lượng dịch vụ, xác định dung lượng tốc độ dữ liệu mà mạng cần phải cung cấp

Do một vài khái niệm cơ bản của việc sử dụng lại tần số và xuyên nhiễu là tương tự như các hệ thống tế bào, quy tắc tiếp cận thông thường đối với việc quy hoạch kênh trong mạng tế bào sẽ được thảo luận đầu tiên Theo đó, các khía cạnh riêng biệt của đầu cuối xa cố định (chứ không phải là di động) sẽ được kết hợp chặt chẽ cùng với các chỉnh sửa phù hợp Các chỉnh sửa này khai thác các đơn giản hoá mà đầu cuối cố định có thể đem lại cho đầu cuối di động

Trang 15

Cấu trúc tế bào truyền thống cho hệ thống tế bào được chỉ ra trong hình 2.1 Cấu trúc lưới lục giác cơ bản cho các lớp tế bào được

chấp nhận bởi nó biểu diễn sự phủ sóng liên tục của vùng phục vụ

(không như hình tròn) và gần giống với vùng phục vụ đối xứng tròn

cho mỗi tế bào Vì các máy di động ở xa được giả thiết có các anten

đẳng hướng, chúng sẽ nhận được xuyên nhiễu từ tất cả các tế bào khác

trong mạng, với các tế bào lân cận gần nhất có đóng góp xuyên nhiễu

lớn nhất được biểu diễn bởi các đường chấm chấm trong hình 2.1

Khoảng cách giữa các tế bào được dùng cùng một tần số (theo đơn vị

bán kính tế bào lục giác R) được gọi là khoảng cách tái sử dụng

Khoảng cách tái sử dụng phụ thuộc vào hai yếu tố: (1) tỷ số S/I yêu cầu

cần cho dịch vụ chấp nhận được và (2) tổn thất đường truyền của tia

mong muốn và các tia xuyên nhiễu

Hình 2.1 Cấu trúc mạng tế bào lục giác đều cơ bản

Trang 16

2.1 Tỉ số S/I mục tiêu

Khoảng cách tái sử dụng kênh phụ thuộc vào tỷ số S/I yêu cầu

để đạt được dịch vụ có thể chấp nhận được tại máy di động Dịch vụ chấp nhận được có thể được miêu tả bởi độ sẵn sàng kết nối đạt được trong phần trăm thời gian nào đó (ví dụ 99%) và trong phần trăm vị trí nhất định (ví dụ 95%) của vùng dịch vụ mạng Giá trị đầu tiên chỉ ra chất lượng của tuyến liên kết trong khi giá trị thứ hai chỉ ra bao nhiêu vị trí được cung cấp với dịch vụ thích hợp Như

đã biết, cả hai tín hiệu mong muốn và tín hiệu xuyên nhiễu là đều chịu sự ảnh hưởng pha-đinh Các ảnh hưởng này được mô hình tổng quát bởi hai cơ chế:

1 Sự biến thiên đường bao điện áp tín hiệu được miêu tả bởi phân bố xác suất Rice

2 Sự biến thiên mức tín hiệu trung bình từ vị trí đến vị trí khác không thể dự đoán trước bằng các mô hình đường truyền đơn giản Pha-đinh che khuất thường được miêu tả bởi một phân bố chuẩn lôga của giá trị trung bình

Đưa pha-đinh chuẩn lôga vào tính toán, tỷ số S/I tính bằng dB được miêu tả với một phân bố xác suất được cho bởi :

Trang 17

( ) ( )

Thông thường trong các hệ thống tế bào, tiến trình cấp phát kênh được thực hiện sử dụng các giá trị trung bình của tín hiệu

mong muốn và xuyên nhiễu chứ không tính đến phân bố pha-đinh

Trong mạng băng rộng cố định có sự mong đợi độ sẵn sàng dịch vụ

cao hơn trong hệ thống tế bào, cần phải tính đến phân bố pha-đinh

trong giá trị S/I được sử dụng để thiết lập cấp phát kênh và tái sử

dụng Thuật toán cấp phát kênh trong hệ thống “Tầm nhìn thẳng”

tính đến pha-đinh bằng cách đưa vào độ dự trữ pha-đinh thích hợp

trong tỷ số S/I mục tiêu khi tìm kiếm một kênh khả dụng

Hình 2.2 Phân bố xác suất suy giảm đối với mô hình pha-đinh