Repeater trước hết ñược sử dụng ñể mở rộng vùng phủ sóng cho các cell hiện tạị Dự trữñường truyền của cell donor duy trì không ñổị Dự trữ ñường truyền cho repeater phải ñược tính toán. Dự trữ ñường truyền này là tương ñối khác so với cell donor. Các tham số hầu hết là khác bao gồm yêu cầu về Eb/No, NF bộ thu,
ñộ lợi của anten, suy hao cáp và dự trữ fading nhanh. Bảng 17 mô tả các tham số
có thể khác nhau như thế nào giữa cell donor và repeater. Hơn nữa, sự khác nhau giữa ñộ lợi repeater và suy hao ñường truyền giữa repeater tới cell donor nên ñược tính toán trong dự trữñường truyền.
Ảnh hưởng kết hợp của các tham số này dẫn tới suy hao ñường truyền cho phép lớn nhất thấp hơn ñối với repeater khi so sánh vơi cell donor.
Ảnh hưởng của repeater ñôi với dung lượng hệ thống phụ thuộc vào dung lượng hệ thống là giới hạn hướng lên hay hướng xuống. Nếu nó là giới hạn dung lượng hướnglên, sẽ có tổn thất về dung lượng khi sử dụng repeater. Điều này là do yêu cầu về Eb/No bị tăng lên cho các kết nối giữa thuê bao và cell donor thông qua repeater. Tăng yêu cầu về Eb/No phụ thuộc lớn vào việc repeater có phân tập thu hay không. Bảng 18 mô tả tổn hao về dung lượng khi sử dụng repeater ñối với cell giới hạn dung lượng hướng lên.
Trong trường hợp dung lượng hệ thống là giới hạn hướng xuống, phương
tŕnh tải hướng xuống và dự trữ ñường truyền hướng xuống có thể ñược xem xét. Dự trữ ñường truyền hướng xuống bao gồm các cell donor cũng như repeater và các kết nối vô tuyến ñịnh hướng giữa cell donor và repeater. Các thuê bao ñược kết nối tới cell donor thông qua repeater sẽ có yêu cầu về Eb/No cao hơn. Điều này sẽ tăng tải hướng xuống cho cả repeater và cell donor. Việc tăng tải cell hướng xuống sẽ dẫn tới giảm dung lượng hệ thống. Hơn nữa, các thuê bao nằm trong vùng biên giữa cell donor và repeater thường gánh hiệu ứng ña ñường ở mức cao
Yếu tố Sự khác nhau
Uplink Eb/N0 requirement Repeater yêu cầu Eb/N0 cao hơn. Receiver noise figure Phụ thuộc vào thiết kế bộ thu Repeater
Receiver antenna gain Repeater mở rộng vùng phủ sóng trên các quốc lộ
Feeder loss Phụ thuộc vào các kịch bản
Fast fading margin Repeater yêu cầu mức dự trữ tăng, ñặc biệt nếu không dùng phân tập
Bảng 17: Sự khác nhau về quỹñường truyền của cell donor và repeater
Service Eb/N0 equirement for users onnected to donor cell [dB] Eb/N0 requiremen for users onnected via the repeater
[dB] Uplink capacity per cella [users] Three-sector site without repeater 4 - 30 Three-sector site with repeater benefiting from receive diversity 4 5 28 Three-sector site with repeater not benefiting from receive diversit
4 6 24
Bảng 18: Ảnh hưởng trên dung lượng hướng lên ñối với thuật ngữ thuê bao thoại khi repeater ñược thiết kế cho 30% tải cell
9.2. Triển khai Micro-cell
Các yêu cầu về dung lượng và vùng phủ trong khu vực ñô thị, ñông dân cư
dẫn tới mật ñộ trạm caọ Micro-cell là một giải pháp hữu ích ñể tăng dung lượng giao diện vô tuyến và tăng hiệu quả phủ sóng indoor. Micro-cell có thểñược thực
hiện bởi 1 hoặc 2 giải pháp BS/Node – sản phẩm Micro cell dành riêng hoặc sản phẩm macro-cell với anten micro-cell. Các sản phẩm Micro-cell thiết kế chuyên biệt có ưu ñiểm là dễ lắp ñặt và chi phí thấp. Các sản phẩm Macro-cell có ưu ñiểm công suất phát và xử lư băng tần gốc tăng lên. Cả 2 giải pháp ñều có thể hỗ trợ
nhiều sóng mang và nhiều cell, mặc dù việc sector hóa micro-cell là khó khăn hơn so với macro-cell. Cả 2 giải pháp ñều hỗ trợ phân tập thu hướng lên 2 nhánh. Bảng 19 cung cấp sự so sánh giữa 2 giải pháp.
Sản phẩmMicro-cell chuyên dụng
Macro-cell với anten ñặt phía dưới
Cabinet Compact, wall-mounted
cabinet
Full-sized base station cabinet
Transmit power Typically 8W Typically 10 W, 20W or 40W
Hardware limitations Moderate processing capability High processing capability
Cost Low cost Relatively high cost
Bảng 19: Sự so sánh khi sử dụng giải pháp micro-cell 10. Ảnh hưởng của Micro-cell 10. Ảnh hưởng của Micro-cell
Các kênh truyền sóng ñược cấp phát với môi trường vô tuyến micro-cell có
ảnh hưởng tới hiệu quả hoạt ñộng của giải pháp micro-cell. Truyền sóng micro- cell thường có thành phần tầm nhìn thẳng mạnh với tín hiệu ña ñường yếu, dẫn tới tính trực giao hướng xuống cao và nhiễu trong cell ñược giảm xuống. Hơn nữa, sự ñiều chỉnh vị trí phía dưới – trên của các micro-cell dẫn tới sự phân cách giữa các cell tốt và nhiễu giữa các cell là thấp hơn so với macro-cell. Sự phân tách giữa các trạm tốt cũng giúp việc quản lư soft handover overhead. Bảng 25 mô tả sự khác nhau chính giữa dung lượng macro-cell và micro-cell liên quan tới các tham số.
Các yêu cầu Eb/No cả hướng lên và hướng xuống là lớn hơn so với trạm Macrọ
Điều này sẽ làm giảm dung lượng cả hướng lên và hướng xuống. Yêu cầu về Eb/No tăng lên trước hết là kết quả của việc tăng fading trên các kênh vô tuyến.
lên. Yêu cầu Eb/No tăng lên là tương ñối lớn trên hướng xuống. Tăng nhiễu giữa các cell hướng lên cũng lớn hơn ñối với micro-cell. Điều này kết hợp với tỷ lệ
nhiễu giữa các cell trong phương trình tải hướng lên làm tăng mức nhiễu giữa các cell. Đối với macro-cell nhiễu giữa các cell là 0.65 + 1 dB = 0.82 và ñối với micro- cell là 0.25 + 2 dB = 0.4 Nhiễu giữa các cell hướng lên của micro-cell duy trì ở
mức thấp hơn. Giảm nhiễu giữa các cell kết hợp với tăng tính trực giao mă hóa kênh hướng xuống và giảm soft handover overhead dẫn tới tăng dung lượng hệ
thống.
Macro-cell Micro-cell
Uplink Eb/N0 (12.2 kbps speech)a 4dB 4.5dB Increase in inter-cell interference 1dB 2dB Downlink Eb/N0 (12.2 kbps speech) 6.5 dB 9.5 dB Downlink orthogonality 0.5 0.9 Inter-cell interference ratio 0.65 0.25 Soft handover overhead 40% 20%
Bảng 20: So sánh các tham số liên quan tới dung lượng micro-cell và macro-cell
Dịch vụ Dung lượng trên Cell thuê bao]
Tải hướng lên [%] Yêu cầu về công suất phát trạm gốc dBm] Macro-cell không sử dụng phân tập phát 12.2 kbps speech 64/64 kbps data 64/128 kbpsdataa 64/384 kbps dataa 72 11 6 2 70.0 52.8 2.9 1.0 40.4 42.1 41.6 40.4 Micro-cell không dùng phân tập phát 12.2 kbps speech 64/64 kbps data 64/128 kbps dataa 64/384 kbps dataa 79 17 12 4 69.9 66.3 4.7 1.6 39.8 40.7 42.4 41.4 Micro-cell sử dụng phân tập phát 12.2 kbps speech 64/64 kbps data 64/128 kbps dataa 64/384 kbps dataa 79 17 18 7 69.9 66.3 7.0 2.7 37.2 38.7 42.7 42.0
Bảng 21: so sánh về dung lượng giữa macro-cell với suy hao ñường truyền cho phép 152.2 dB và micro-cell với suy hao ñường truyền lớn nhất cho phép
là 144.7 dB và công suất phát cấp cho chúng là 20W
Bảng 26 cung cấp sự so sánh dung lượng macro-cell và micro-cell, giả sử
cả 2 trạm ñều có công suất phát là 20W. Kịch bản dịch vụ thoại là giới hạn hướng lên và sự khác nhau giữa dung lượng macro và micro-cell là khá nhỏ, chỉ xấp xỉ
10%. Dịch vụ dữ liệu 64/64 kbps giới hạn dung lượng hướng xuống giới hạn dung lượng hướng xuống ñối với macro-cell và giới hạn dung lượng hướng lên ñối với micro-cell. Kết quả cho ñộ lợi về dung lượng xấp xỉ 55%. Các dịch vụ cLn lại giới hạn dung lượng hướng xuống cho cả macro-cell và micro-cell và ñộ lợi về dung lượng là 100%. Bao gồm phân tập phát hướng xuống như một phần của giải pháp micro-cell sẽ làm tăng thêm dung lượng hệ thống ñối với kịch bản giới hạn dung lượng hướng xuống. Dung lượng tăng thêm 70% so với khi micro-cell không sử
dụng phân tập, 350% so với macro-cell.
Trong thực tế, trạm micro-cell thường có công suất thấp hơn. Bảng 22 mô tả dung lượng micro-cell tương ứng với công suất phát là 8 W.
Giảm công suất trạm micro-cell xuống 8 W sẽ giảm dung lượng hệ thống. Sự tồn hao lơn nhất ñối với kịch bản giới hạn dung lượng hướng xuống.
Bảng 21 và 22 mô tả dung lượng giao diện vô tuyến nhưng không giới hạn về cây mã kênh. Bảng 23 mô tả sự giới hạn này ñối với môi trường micro-cell.
Dịch vụ Dung lượng trên 1 trạm [thuê bao] Tải hướng lên[%] Yêu cầu công suất phát trạm gốc [dBm] Macro-cell không dùng phân tập 12.2 kbps speech 64/64 kbps data 64/128 kbps dataa 64/384 kbpsdataa 79 15 8 3 69.9 58.5 3.1 1.2 38.8 39.0 38.7 38.7
Micro-cell không dùng phân tập 12.2 kbps speech 64/64 kbps data 64/128 kbps dataa 64/384 kbps dataa 79 17 13 5 69.9 66.3 6.4 1.9 35.1 37.3 38.7 38.9
Bảng 22: Dung lượng micro-cell khi cấp phát công suất phát 8 W, suy hao
ñường truyền tối ña cho phép 144.7 dB
Downlink bit rate
[kbps] Air interface bit rate [kbps] Spreading factor Number of possible TCHs
12.2 60 128 104
64 240 32 25
128 480 16 12
384 960 8 5
Bảng 23: Sự giới hạn về kênh lưu lượng micro-cell của cây mã kênh ñơn
So sánh với bảng 21 và 22 chỉ ra rằng ñộ khả dụng của cây mã kênh hướng xuống có thể trở thành sự giới hạn ñối với các dịch vụ dữ liệu 128 kbps và 384 kbps khi trạm micro-cell ñược trang bị 20 W cho công suất phát và phân tập phát hướng xuống.
Trong các trường hợp này mã scrambling code thứ 2 có thểñược giới thiệu
ñể cung cấp cây mã kênh thứ 2. Tuy nhiên, các cây mã này sẽ không trực giao với mã ñầu tiên và các thuê bao của nó sẽ làm tăng tải cell hướng xuống.
Dung lượng micro-cell có thể ñược tăng lên bằng cách thêm sóng mang hoặc sector tương tự như macro-cell. Tuy nhiên nếu các sector không ñược quy hoạch tốt, sẽ không có ñịnh nghĩa rễ ràng vùng phủ chiếm ưu thế, và sẽ gánh các mức nhiễu giữa các cell caọ
Trong thuật ngữ vùng phủ dịch vụ, các micro-cell cung cấp giải pháp hiệu quảñể ñạt ñược mức thâm nhập cao trong vùng indoor. Phạm vi của cell nhỏ hơn. Bảng 24 mô tả sự khác nhau chính giữa vùng phủ macro-cell và micro-cell liên quan tới các mức tham số kết nối và hệ thống.
Macro-cell [dB] Micro-cell [dB]
Uplink fast fading margin 3 5
Downlink Eb/N0 (12.2 kbps speech) 6.5 9.5
Bảng 24: so sánh liên quan ñến vùng phủ của macro-cell và micro-cell
Dự trữñường truyền hướng lên của micro-cell ñược biểu thị qua yêu cầu về
Eb/No và dự trữ fading nhanh tăng. Điều này dẫn tới suy hao ñường truyền cho phép lớn nhất giảm. Dự trữ ñường truyền hướng xuống ñược biểu thi qua yêu cầu về Eb/No tăng. Các micro-cell ñược cấu hình với công suất phát 8 W và hỗ trợ các dịch vụ dữ iệu bất ñối xứng là khá giống với giới hạn vùng phủ hướng xuống.
Hoạt ñộng của các kênh lân cận cũng phải ñược xem xét khi quy hoạch triển khai micro-cell. Khả năng suy hao coupling nhỏ nhất thấp giữa anten micro- cell và các thuê bao trên các kênh lân cận dẫn tới ảnh hưởng của hiệu ứng gần xa tương ñối mạnh. Khi các kênh lân cận ñược sử dụng bởi nhà cung cấp thứ 2, hiệu
ứng gần xa ñược giảm ñáng kể nếu nhà cung cấp thứ 2 cũng sử dụng các kênh ñó
ñể triển khai micro-cell.
IIỊ CÁC KỸ THUẬT NÂNG CAO DUNG LƯỢNG HỆ THỐNG.
Cách hiệu quả nhất và ñơn giản nhất ñể tăng dung lượng hệ thống là thêm một hoặc nhiều sóng mang. Khi nâng cấp 1 trạm từ single carrier sang dual carrier có thể mở rộng hơn gấp ñôi về dung lượng. Điều này có thể ñược thực hiện mà không cần phải thay ñổi quy hoạch mạng vô tuyến hoặc các yêu cầu cấu hình anten mớị Tuy nhiên, khi tất cả các sóng mang sẵn có ñã ñược sử dụng, các kỹ
thuật khác phải ñược tìm kiếm ñể tăng dung lượng. Các kỹ thuật này bao gồm truy nhập gói hướng xuống tốc ñộ cao (HSDPA), phân tập phát, kỹ thuật beamforming – ñiểu chỉnh tín hiệu trực tiếp trên anten, thêm các mã scrambling code, sector hóa tăng cường, và các micro-cell.
Phương pháp ñơn giản nhất ñể hiểu về dung lượng hệ thống ñang sử dụng các phương tŕnh tải kết hợp với dự trữ ñường truyền. Dự trữ ñường truyền ñược yêu cầu trong kịch bản giới hạn dung lượng hướng xuống ñể ñánh giá yêu cầu công suất phát BS. Phương tŕnh tải và dự trữ ñường truyền cũng rất hữu ích cho
việc xác ñịnh các tham số cần phải ñược cải thiện ñể tăng dung lượng hệ thống, các tool quy hoạch mạng vô tuyến WCDMA có thể ñược sử dụng ñể cung cấp
ñánh giá chính xác và chi tiết hơn về dung lượng hệ thống.
1. Kịch bản giới hạn dung lượng hướng lên và hướng xuống.
Kịch bản giới hạn về dung lượng hướng lên xảy ra khi tải hướng lên lớn nhất ñạt tới trước khi BS cạn công suất phát . Điều này có nghĩa rằng không có thêm thuê bao nào có thể ñược hỗ trợ mà không giảm vùng phủ dịch vụ ñã quy hoạch. Điều này thường xảy ra trong môi trường nơi mà yêu cầu về dung lượng tương ñối thấp và mạng ñã ñược quy hoạch với tải cell hướng lên thấp ñể cực ñại hóa phạm vi của cell và do ñó giảm yêu cầu về số trạm. Lưu lượng ứng với kịch bản giới hạn dung lượng hướng lên là khá cân ñốị Tăng dung lượng hệ thống cho kịch bản giới hạn hướng lên yêu cầu
phương tŕnh tải hướng lên ñược nâng caọ
Kịch bản giới hạn dung lượng hướng xuống xảy ra khi BS cạn công suất phát. Thuê bao phát sinh sẽ không ñược thêm vào nếu không thay ñổi cấu hình trạm. Các kịch bản giới hạn dung lượng hướng xuống thường xảy ra ở môi trường
ñô thị hoặc ngoại ô nơi mà mạng ñược quy hoạch với tải cell hướng lên tương ñối caọ Lưu lượng ứng với kịch bản giới hạn dung lượng hướng xuống là không cân
ñối với số lượng lớn lưu lượng hướng xuống. Các kịch bản giới hạn dung lượng hướng xuống cũng thường xảy ra khi mạng ñược cấu hEnh với công suất phát BS thấp, ñiều này có thể ñã ñược tiến hành trong hoàn cảnh ñể giảm yêu cầu về
module khuếch ñại công suất. Tăng dung lượng hệ thống cho kịch bản giới hạn hướng xuống yêu cầu phương trình tải hướng xuống hoặc dự trữ ñường truyền hướng xuống ñược nâng caọ Bảng 25 tóm tắt các ñặc ñiểm của các kịch bản giới hạn dung lượng hướng lên và hướng xuống.
Giới hạn hướng lên Giới hạn hướng xuống
Các ly do thông thường Quy hoạch ñể tải cell hướng lên thấp
Công suất phát cao liên quan tới lưu lượng ñối xứng
Quy hoạch ñể tải cell hướng lên cao
Công suất phát thấp
Lưu lượng lớn hơn trên hướng xuống
Các chỉ thị Công suất phát trạm chưa ñạt tới mức lớn nhất khi tải cell hướng lên ñạt mức giới hạn
Công suất phát ñạt mức tối ña Tải cell hướng lên chưa ñạt ngưỡng lớn nhất
Giải pháp Cải thiện phương tŕnh cân bằng tải hướng lên
Cải thiện phương tŕnh cân bằng tải hướng xuống
Cải thiện quỹñường truyền hướng xuống
Bảng 25: Các kịch bản giới hạn hướng lên và hướng xuống
1.1. Phân tích phương trình tải
Phương trình tải riêng biệt ñược sử dụng ñể tìm hiểu các hướng lên và hướng xuống. Cả 2 bao gồm yêu cầu về Eb/No, processing gain, activity factor và nhiễu giữa các cell. Phương tŕnh tải hướng xuống cũng bao gồm yếu tố trực giao và chuyển giao mềm. Nếu hướng lên tăng mức nhiễu giữa các cell – khi ñó việc xem xét ñiều khiển công suất trong các cell lân cận không ñược tương quan với fading tới bộ thu của BS – ñược bao gồm.
Phương trình 1 tải hướng lên ñược thể hiện như phương trình:
Có thể nhận thấy rằng tải cell là phù hợp với cả yêu cầu về Eb/No và tốc ñộ
thấp ơn cho phép hệ thống hỗ trợ thêm số lượng lớn thuê baọ Mối quan hệ giữa