Tính toán vùng phủ của ô có thể được xác định thông qua các mô hình đường truyền khi đã xác định giá trị suy hao đường truyền tối đa cho phép. Mô hình đường truyền cần được lựa chọn sao cho nó mô tả tối ưu nhất các điều kiện đường truyền trong khu vực cần tính toán. Những hạn chế của các mô hình có liên quan đến khoảng cách từ BS, chiều cao hiệu dụng của ănten BS, chiều cao ănten MS và tần số sóng mang. Trong UMTS có nhiều mô hình hay được sử dụng nhưng ởđây ta chỉ giới thiệu hai mô hình đó là:
• Mô hình Modified Hata COST231.
• Mô hình truyền sóng chuẩn (Standard Propagation Model).
a) Mô hình Modified Hata COST231
Cơ sở của mô hình truyền sóng dùng trong hệ thống UMTS là mô hình COST231 Hata sử dụng với tần số trên 1500 MHz.
44
Trong khi phương trình chuẩn Hata được sử dụng với tần số tối đa là 1000MHz, COST231 đã biến đối để phương trình này tính toán được suy hao đường truyền đối với hệ thống hoạt động ở dải tần giữa 1500 và 2000 MHz. Phương trình tính suy hao đường truyền theo mô hình Modified Hata COST231 đối với một số môi trường được đưa ra như sau:
Vùng đô thị:
( Trong đó:
• f: tần số của hệ thống (MHz).
• hb: chiều cao anten của Node B (m).
• hm: chiều cao anten của UE (m).
• d: Khoảng cách giữa Node B và UE.
• A(hm): Hệ số hiệu chỉnh tăng ích anten UE và được tính bởi công thức : (2.18)
• Cm: Hệ số hiệu chỉnh suy hao. Cm có giá trị bằng 3 dB đối với thành phố lớn, còn lại có giá trị bằng 0 dB. Vùng ngoại ô: Với (2.19) Vùng nông thôn: Với (2.20) Vùng trống trải: Với (2.21)
b) Mô hình truyền sóng chuẩn
Mô hình truyền sóng chuẩn là mô hình truyền sóng cơ sở của mô hình Hata dùng để tính toán suy hao đường truyền đối với hệ thống có tần số hoạt động từ
45
150~3000 MHz và khoảng cách từ 1~20 km. Mô hình này được sử dụng tính toán trong một số hệ thống như: GSM 900/1800, UMTS, CDMA2000...
Công thức tính suy hao đường truyền trong mô hình này như sau:
Trong đó:
• d: là khoảng cách giữa UE và Node B.
• HTxeff: là độ cao hiệu dụng của của anten Node B.
• DiffractionLoss: Suy hao do nhiễu xạ.
• HRxeff: Độ cao hiệu dụng của anten UE.
• f(clutter): Suy hao trung bình ảnh hưởng bởi vật chắn.
• K1: Hằng số lệch. • K2: Hệ sốảnh hưởng của khoảng cách d. • K3: Hệ sốảnh hưởng của HTxeff. • K4: Hệ sốảnh hưởng bởi sự nhiễu xạ. • K5: Hệ sốảnh hưởng bởi d và HTxeff • K6, K7: Hệ sốảnh hưởng của HRxeff. • Kclutter: Hệ sốảnh hưởng bởi vật chắn.
Các hệ số K có thể được xác định thông qua quá trình định cỡ mô hình bằng phần mềm với đầu vào là dữ liệu đo đạc CW (Continuous Wave). Các hệ số này phụ thuộc vào từng vùng khảo sát và độ chính xác của các hệ số này ảnh hưởng đến độ chính xác của mô hình.
Dưới đây là bảng giá trị cho các hệ số K có thểđược dùng:
Bảng 2. 6 Hằng số lệch với một số hệ thống
Project type Frequency (MHz) K1
GSM 900 935 12.5
GSM 1800 1805 22
GSM 1900 1930 23
UMTS 2110 23.8 1xRTT 1900 23
46 2300 24.7 2500 25.4 2700 26.1 3300 27.8 WIMAX 3500 28.3
Bảng 2. 7 Giá trị các hệ sốảnh hưởng K trong hệ thống UMTS
Minimum Typical Maximum
K1 Variable Variable Variable K2 20 44.9 70 K3 -20 5.83 20 K4 0 0.5 0.8 K5 -10 -6.55 0 K6 -1 0 0 K7 -10 0 0 c) Tính toán bán kính phục vụ của ô và vùng phủ của ô
Dựa vào giá trị suy hao tối đa cho phép xác định từ quỹ đường truyền vô tuyến và mô hình truyền sóng sử dụng, ta có thể dễ dàng tính toán được bán kính phục vụ của ô (r).
Ví dụ: Với thành phố lớn suy hao tối đa cho phép là 130 dB, tần số hoạt động của mạng WCDMA là 2110 MHz, chiều cao trung bình anten UE là 1.5 m và chiều cao của anten Node B là 25m. Sử dụng mô hình Modified Hata COST231 ta có:
Với
Suy ra:
Từđó ta có thể tính toán được diện tích vùng phủ của ô theo công thức:
S = K.r2 (2.23)
Trong đó:
• S: là diện tích vùng phủ.
47
• r: Bán kính cực đại của ô. Dưới đây là một số giá trị của K:
Bảng 2. 8 Giá trị các hệ số K trong tính toán phủ sóng