Thông tin di động bị hạn chế về tần số, vì vậy sử dụng hiệu quả tần số vô tuyến là yếu tố quan trọng nhất để phục vụ càng nhiều thuê bao càng tốt. Người ta đã đưa ra các phương pháp sau để sử dụng hiệu quả tần số:
- Giảm độ rộng băng tần của một kênh càng nhiều càng tốt.
- Sử dụng hiệu quả các kênh vô tuyến bằng cách tạo ra khả năng cho nhiều đầu cuối sử dụng chung nhiều kênh vô tuyến trong một ô vô tuyến.
- Sử dụng lại tần sốđã dùng trong một ô vào một ô vô tuyến bằng cách giữ các ô này cách nhau lớn hơn một khoảng cách nhất định.
1.5.1 Sự tái sử dụng tần số trên mạng 1.5.1.1 Cơ sở lí thuyết
Nguyên lí cơ sở khi thiết kế các hệ thống tổ ong là các mẫu được gọi là các mẫu sử dụng lại tân số.
Theo định nghĩa thì mẫu sử dụng lại tần số là sử dụng các kênh vô tuyến trên cùng một tần số mang để phủ cho các vùng địa lí khác nhau. Các vùng này phải được cách nhau ở cự li đủ lớn để mọi nhiễu giao thoa đồng kênh chấp nhận được.
Nếu có thể biết trước, một ô đặc biệt sẽ sử dụng những kênh mà cũng được dùng trong những ô khác, tại một khoảng cách sử dụng lại. Điều này có nghĩa là những ô mà sẽảnh hưởng bởi sự nhiễu của một hệ thống kênh từ ô khác sử dụng cùng những kênh này.
Tóm lại mức độ bao phủ cơ bản được giới hạn bởi điều này nhiều hơn nhiều từ tín hiệu trường ngoài. Một vấn đề trong thiết kế hệ thống Cellular là điều khiển nhiễu này đến mức độ chấp nhận được. Nó có thể làm được bằng sựđiều khiển khoảng cách tái sử dụng kênh. Khi khoảng cách này càng lớn suy ra mức độ nhiễu càng ít.
Mức độ tín hiệu thu được C của sóng mang mong muốn sẽ cao hơn mức độ nhiễu I của tất cả các kênh và mức độ nhiễu A của các kênh lân cận. Sự hoạt động của tín hiệu thu mong muốn sẽ cao hơn sự hoạt động của tín hiệu phản xạ R.
Những giá trịđược tiến cử hệ thống GSM là : C/A> -9 dB ; C/I≥ 10dB.
C/A: Khi 1 tần sốđược tái sử dụng như mô hình 3/9 thì một số năng lượng của tần số lân cận sẽ lọt ra ngoài ô phục vụ và là nguyên nhân nhiễu. Sự liên hệ giữa tín hiệu nhiễu và tín hiệu hữu ích là tỉ số C/A.
Sử dụng lại tần số là sử dụng các kênh vô tuyến ở cùng một tần số mang để phủ cho các vùng địa lý khác nhau. Các vùng này phải được cách nhau ở cự ly đủ lớn để mọi nhiễu giao thoa đồng kênh chấp nhận được.
Nếu toàn bộ số kênh quy định N được chia thành F nhóm thì mỗi nhóm sẽ chứa N/F kênh. Vì tổng số kênh N là cốđịnh nên số nhóm tần số F nhỏ hơn sẽ dẫn đến nhiều kênh hơn ở một nhóm và ở một đài trạm. Vì vậy việc giảm số lượng các nhóm tần số sẽ cho phép mỗi đài trạm tăng lưu lượng nhờ vậy giảm tổng số các đài trạm cần thiết cho tải lưu lượng định trước. Tuy nhiên giảm số lượng các nhóm tần số và giảm cự ly đồng kênh sẽ dẫn đến phân bố C/I trung bình thấp hơn ở hệ thống.
Có ba kiểu mẫu sử dụng lại tần số phổ biến là: 7/21, 4/12 và 3/9 sử dụng cho các trạm gốc có anten phát 3 hướng, mỗi hướng dành cho một ô và góc phương vị phân cách nhau 1200. Mỗi ô sử dụng các anten phát 600 và hai anten thu phân tập 600 cho một góc phương vị. Mỗi ô được xấp xỉ hoá là hình lục giác, có bán kính R (bằng cạnh hình lục giác và bằng 1/3 khoảng cách giữa các trạm).
Ta coi lưu lượng phân bốđồng nhất ở các ô. Bình thường kích thước ô được xác định như là khoảng cách giữa hai đà trạm lân cận.
Sơ đồ 3/9 ô sử dụng các nhóm 9 tần số, trong một mẫu sử dụng lại tần số 3 đài trạm:
Hình 1.4 Mẫu ô 3/9
Sơđồ 4/12 ô sử dụng các nhóm 12 tần số, trong một mẫu sử dụng lại tần số 4 đài:
Sơ đồ 7/21 ô sử dụng các nhóm 21 tần số, trong một mẫu sử dụng lại tần số 7 đài như sau:
Hình 1.6 Mẫu ô 7/21
Trong thực tế, do sự tăng trưởng dung lượng không ngừng trong một ô nào đó tới mức chất lượng phục vụ giảm sút quá mức, người ta phải thực hiện việc chia tách ô thành các ô nhỏ hơn. Với chúng, người ta dùng công suất nhỏ hơn và mẫu sử dụng lại tần sốđược dùng ở tỷ lệ xích nhỏ hơn.
Thông thường các cuộc gọi có thể không xong trong một ô (1 cell), vì vậy hệ thống thông tin di động tế bào phảI có khả năng điều khiển, chuyển mạch để chuyển giao cuộc gọi từ ô này sang ô khác mà cuộc gọi được chuyển giao không bịảnh hưởng gì. Yêu cầu đó làm cho mạng di động có cấu trúc khác biệt với các mạng cốđịnh.
+ Kích cỡ tế bào: Đối với hệ thống GSM-900, bán kinh tế bào khoảng từ km-35 km. Còn với hệ thống DCS-1800, bán kính tế bào cỡ: <1 km - 8 km.
Hệ thống GSM hoạt động ở băng tần 1800 MHz cho bán kính vùng phủ nhỏ hơn và công suất thấp hơn so với hệ thống GSM hoạt động ở băng tần 900 MHz.