Các thông số của anten ảnh hưởng đến vùng phủ và nhiễu trong mạng khi anten bức xạ năng lượng. Ngoài các tham số nhưđộ cao, loại anten sử dụng, việc tối ưu có thể dựa trên điều chỉnh góc phương vị và góc ngẩng.
Thay đổi độ cao của anten thường yêu cầu giá thành cao. Nếu độ cao anten cần tăng lên, chi phí để nâng cột và đi cáp sẽ rất lớn. Ngược lại, nếu giảm độ cao anten, cần phải hết sức thận trọng khi quyết định vì khi đã giảm độ cao anten, rất khó để có thể nâng lại độ cao về mức cũ nếu kết quảđiều chỉnh vẫn chưa đạt mức yêu cầu. Ngoài ra, nhà khai thác có thể phải làm lại thủ tục xin phép giấy chứng nhận an toàn bức xạđiện từ trường (EMC).
Thay đổi phần cứng cho anten ít phức tạp hơn nhưng yêu cầu chi phí và thi công tương đối lớn. Đa số các anten hiện nay đều được sản xuất theo công nghệ tiên tiến nên có chất lượng ổn định, độ bền cao. Do đó, trừ khi có sự cố về mặt vật lí, việc thay đổi phần cứng anten gần như không mang lại hiệu quả rõ rệt.
Thay đổi góc ngẩng (cơ, điện) của anten và góc phương vị cải thiện đáng kể chất lượng mạng trong khi chi phí thực hiện tương đối thấp. Hiện nay, việc thay đổi góc ngẩng anten có thể thực hiện dễ dàng bằng cách sử dụng các loại anten có góc ngẩng điện.
Việc thay đổi các thông số của anten trước hết sẽ tối ưu về mặt tổn hao đường truyển giữa BTS và Mobile. Khi đó công suất yêu cầu cho đường truyền giảm đi đáng kể nên sẽ có nhiều hơn công suất dự trữ tại BTS phục vụ. Phần dự trữ đó có thể phục vụ cho các kết nối mới hay các ứng dụng đòi hỏi băng thông cao. Do đó,
giao thoa trong một cell và giữa các cell. Giảm nhiễu, tăng công suất dự trữ sẽ làm tăng dung lượng cho toàn mạng.
Trên thực tế, kết quả điều chỉnh tối ưu mạng CDMA tại Mỹ chỉ ra rằng góc ngẩng trung bình sử dụng cho CDMA thường cao hơn 30 so với góc ngẩng sử dụng trong hệ thống FDMA nếu cả hai mạng hoạt động ở tần số 800MHz. Khi hoạt động ở tần số cao hơn, độ rộng búp sóng theo phương thẳng đứng và vùng phủ của cell sẽ nhỏ hơn; do đó chênh lệch của góc ngẩng theo phương thẳng đứng giữa UMTS và GSM1800 thường vào khoảng 2 độ.
Bằng cách điều chỉnh góc ngẩng anten, tỉ lệ nhiễu giữa cell phục vụ và các cell khác sẽ giảm đi. Búp sóng chính của anten phát ra ít công suất về phía các BTS xung quanh hơn. Trên thực tế, khi nhiễu trong hệ thống giảm thì dung lượng của mạng sẽ tăng. Tuy nhiên, giảm góc ngẩng anten sẽ làm giảm hiệu quả của việc chia sector, do đó sẽ ảnh hưởng đến dung lượng cell. Một điều lưu ý là góc ngẩng tối ưu dành cho UMTS lớn hơn của GSM vì đối với các cell neighbor WCDMA, nhiễu có vai trò quyết định. Trong một số trường hợp đặc biệt, có thể sử dụng loại anten hỗ trợ cả 2 băng tần GSM/UMTS.
Ngoài ra, điều chỉnh góc ngẩng anten tác động đến vùng phủ của cell. Góc ngẩng quá lớn sẽ giảm vùng phục vụ, dẫn đến xuất hiện các khoảng trống phủ sóng. Hơn nữa, khi góc ngẩng anten đạt đến một giá trị xác định, nhiễu trong các neighbor cell sẽ tăng lên do xuất hiện các búp sóng phụ trong bức xạ theo phương thẳng đứng của anten.
Để nâng cao chất lượng hoạt động của mạng, cần phải chỉnh đồng thời cả hai loại góc ngẩng cơ và điện của anten. Góc ngẩng cơđược điều chỉnh để hạn chế búp sóng phụ phía sau ảnh hưởng đến các cell lân cận. Góc ngẩng điện được điều chỉnh để tối ưu vùng phủ của cell và làm giảm nhiễu đến các cell lân cận tại hướng chính và hướng bên cạnh. Do vậy, cần sử dụng cả 2 loại điều chỉnh góc ngẩng nói trên đối với các cell có vấn đề như nằm trong vùng có lưu lượng cao và số lượng lớn cell trong danh sách neighbor.
3.8.2. Điều chỉnh tham số hệ thống 3.8.2.1. Phân tích vùng phủ
3.8.2.1.1 Giới thiệu chung các vấn đề về vùng phủ và giải pháp xử lí
Phân tích vùng phủ là vấn đề then chốt trong tối ưu hóa RF. Các công việc cần thực hiện trong phân tích vùng phủ bao gồm:
- Xác định và phân tích vùng phủ yếu (Weak coverage);
- Xác định và phân tích hiện tượng chồng lấn vùng phủ của các cell ( Cross- cell);
- Phân tích hiện tượng đường lên và đường xuống không cân bằng; - Không có cell chủđạo.
Vùng phủ yếu (Weak coverage)
Vùng phủ yếu là vùng phủ có RSCP (Received Signal Code Power) của các tín hiệu pilot nhỏ hơn -95 dBm. Vùng phủ yếu thường nằm ở các khu vực như:
- Thung lũng; - Sau sườn đồi; - Thang máy; - Đường hầm; - Ga ra dưới đất; - Tầng hầm;
- Khu vực phía sau các tòa nhà cao tầng;
Vấn đề khó truy cập các dịch vụ đầy đủ sẽ xảy ra nếu các tín hiệu pilot yếu hơn so với yêu cầu của dịch vụ hoặc các tín hiệu pilot đạt yêu cầu nhưng Ec/Io của kênh PICH không phù hợp với các yêu cầu tối thiểu của các dịch vụ đầy đủ do nhiễu
Nếu RSCP của các tín hiệu pilot thấp hơn ngưỡng truy cập tối thiểu trong một khu vực phủ sóng, UE không thể kết nối vào cell, vì vậy UE bị rớt do lỗi cập nhật và đăng ký vị trí.
Để giải quyết các vấn đề trên, có thể sử dụng các phương pháp sau:
Tăng công suất pilot, điều chỉnh góc tilt và góc phương vị của anten, tăng độ cao anten, sử dụng các anten có tăng ích cao hơn để tối ưu vùng phủ sóng;
Nếu số lượng thuê bao bị quá tải tại các khu vực không bị các Node B lân cận chồng lấn vùng phủ hoặc bị chồng lấn ít, có thể xây dựng các Node B mới hoặc mở rộng phạm vi phủ sóng của các Node B lân cận. Điều này sẽ đảm bảo khu vực chuyển giao mềm có kích thước đủ lớn. Chú ý: vùng phủ tăng có thể dẫn tới nhiễu trong tần số và nhiễu liên tần số.
Xây dựng các Node B mới hoặc thêm RRU trong khu vực thung lũng và sau sườn đồi (vùng phủ yếu) để mở rộng phạm vi phủ sóng;
Sử dụng RRU, hệ thống phân tán trong nhà, anten định hướng để giải quyết các vấn đề trong thang máy, đường hầm, ga ra dưới đất, tầng hầm, các khu vực phía sau tòa nhà cao tầng ( vùng không có tín hiệu).
Vùng phủ các cell chồng lấn vùng phủ ( Cross-cell)
Vùng phủ cell chồng lấn là hiện tượng vùng phủ sóng của một số Node B vượt quá kế hoạch ban đầu và lấn sang khu vực phủ sóng của cell khác. Tại khu vực xảy ra hiện tượng chồng lấn, vùng phủ của các cell bị gián đoạn, không liên tục. Ví dụ, nếu Node B cao hơn chiều cao trung bình của các tòa nhà bên cạnh, tín hiệu pilot của cell tương ứng sẽ rất mạnh ngay tại khu vực phủ sóng của Node B khác. Trong vùng bị chồng lấn, một cuộc gọi đang kết nối với cell trên có thể bị rơi do các cell xung quanh không được khai báo là cell lân cận với cell đang kết nối.
Với vùng phủ chồng lấn cell: ngăn chặn việc truyền tín hiệu trực tiếp dọc theo các con đường hoặc giảm khu vực chồng lấn cell bằng cách xoay anten để vùng phủ của anten cao bị che chắn bởi các tòa nhà bên cạnh;
Với các Node B quá cao: do có nhiều khó khăn trong việc tìm kiếm các vị trí mới (vấn đề nhà trạm và lắp đặt thiết bị ) nên có thể triệt tiêu vùng chồng lấn và giảm nhỏ vùng phủ của Node B bằng cách điều chỉnh công suất phát pilot và sử dụng góc tilt điện.
Đường lên và đường xuống không cân bằng
Hiện tượng đường lên và đường xuống không cân bằng tương ứng với các trường hợp sau:
Vùng phủđường xuống tốt nhưng vùng phủđường lên bị hạn chế. Công suất truyền sóng của UE lên tới cực đại cũng vẫn không đáp ứng các yêu cầu BLER đường lên; Vùng phủ đường xuống bị hạn chế. Công suất truyền sóng DCH đường xuống đạt tới cực đại vẫn không đáp ứng các yêu cầu BLER đường xuống.
Nếu đường lên và đường xuống không cân bằng, cuộc gọi dễ bị rớt.
Để hạn chếảnh hưởng của hiện tượng trên, nhà quản lí, vận hành mạng cần liên tục giám sát, kểm tra nhiễu thông qua các cảnh báo RTWP của Node B. Ngoài ra, trên cơ sở xác định nguyên nhân gây ra các hiện tượng trên, nhà khai thác cần có biện pháp xử lí thích hợp. Một số nguyên nhân có thể gây ra hiện tượng mất cân bằng bao gồm:
Độ tăng ích đường lên và đường xuống của các bộ lặp hoặc khuếch đại bị lỗi; Trong hệ thống sử dụng anten Rx, Tx độc lập, phần phân tập trong hệ thống anten- feeder đường thu bị lỗi;
Các vấn đề của Node B như lỗi bộ khuếch đại công suất.
Không có cell chủđạo
Khu vực không có pilot chủ đạo là các khu vực không có pilot với mức nổi trội hoặc khu vực có nhiều pilot ở mức khá gần nhau, dẫn tới tình trạng cell chủ thường xuyên thay đổi. Trong các khu vực không có cell chủ đạo, UE chuyển giao nhiều, làm giảm hiệu suất hệ thống và làm tăng khả năng rớt cuộc gọi tăng.
Trong các khu vực không có cell chủđạo, có thể mở rộng vùng phủ bằng cách tăng cường tín hiệu mạnh từ các cell hoặc giảm vùng phủ bằng các giảm tín hiệu từ các cell thông qua điều chỉnh góc tilt và góc phương vị của anten.
Như vậy, có thể thấy việc xử lí các vấn đề về vùng phủ liên quan chặt chẽ với quá trình phân tích nguyên nhân gây ra các hiện tượng trên. Khi xác định được đúng nguyên nhân, nhà khai thác, vận hành mạng sẽ có các biện pháp điều chỉnh kịp thời đểđảm bảo chất lượng mạng và chất lượng dịch vụ trong toàn hệ thống.
3.8.2.1.2 Các quá trình phân tích vùng phủ
Phân tích vùng phủđường xuống (DL)
Phân tích vùng phủ DL dựa trên đánh giá mức công suất thu RSCP trên kênh CPICH trong quá trình đo phủ sóng (Drive Test - DT).
Tiêu chuẩn chất lượng RSCP của CPICH được xác định theo yêu cầu tối ưu cụ thể. Nói chung, người ta thường đánh giá RSCP kênh CPICH theo mức -95 dBm như trong Bảng 3.
Bảng 3 - 3. Đánh giá RSCP kênh CPICH trong hệ thống UMTS Tham sốđánh giá Mức yêu cầu Phương pháp đánh giá
CPICH_RSCP≥ -95
dBm >= 95%
Kết quả kiểm tra bộ scan trong các điều kiện không tải outdoor
Đánh giá mức thu thường được chia theo các mức chất lượng như sau: Tốt nếu CPICH_RSCP≥ –85 dBm;
Trung bình nếu –95 dBm ≤CPICH;RSCP < –85 dBm; Kém nếu CPICH_RSCP < –95 dBm.
Trên kết quảđo DT, khi phân tích cần thực hiện các công việc sau:
Đánh dấu các vùng, khu vực có mức phủ sóng thấp hoặc các khu vực có hiện tượng chuyển giao xảy ra trên diện rộng, thường xuyên thay đổi cell chủ;
Đánh dấu các vị trí có tín hiệu đường xuống thấp, phân tích quan hệ của Node B chủ và các Node B xung quanh:
− Đánh giá mức thu RSCP kênh CPICH của các Node B xung quanh;
− Phân tích, ước lượng khả năng cải thiện vùng phủ bằng cách điều chỉnh tham số góc ngẩng, góc phương vị của anten.
Một điểm cần chú ý khi điều chỉnh anten để loại trừ các khu vực không phủ sóng là không được tạo ra các khu vực không phủ sóng mới. Nếu trong mọi trường hợp, không thểđiều chỉnh anten để phủ sóng được toàn bộ khu vực cần tối ưu, nhà khai thác phải nghiên cứu nâng cấp hoặc xây dựng các trạm mới.
Xác định khu vực có tín hiệu pilot thấp
Nói chung, mức RSCP mạnh nhất thu được bằng scanner trong khu vực phủ sóng phải lớn hơn –95 dBm.
Hiện tại, hầu hết các chương trình, phần mềm hỗ trợ xử lí tối ưu đều cho phép ghi và sắp xếp mức thu RSCP của các kênh CPICH theo một tiêu chí nhất định. Trên cơ sở sắp xếp nói trên, có thể xác định được các vị trí, khu vực có mức thu RSCP thấp trong vùng phủ sóng. Một điểm cần chú ý là thiết bị đo trong trường hợp này nên được chọn là scanner hoặc UE ở chế độ scanner, vì nếu thiết bị đo là UE thường, thông tin về tín hiệu pilot có thể bị mất do khai báo thiếu pilot của các cell lân cận.
Hình 3-9. Các khu vực có mức tín hiệu pilot thấp
Cell có vùng phủ sóng yếu
Thuộc tính xác định RSCP theo SC cho phép biểu diễn phân bố tín hiệu của cell cụ thể. Nếu không tốn tại thông tin SC của cell trong quá trình đo DT, có thể cell này không phát tín hiệu trong thời điểm đo hoặc có thể tín hiệu phát ra từ anten bị cản trở.
Vùng phủ cell bị chồng lấn
Nếu vùng phủ của một cell quá rộng, có thể phủ sang các cell lân cận hoặc xa hơn, cell này có thể có anten đặt quá cao hoặc góc downtilt của anten quá nhỏ. Cell
chồng lấn gây nhiễu đến cell lân cận, đặc biệt là các cell bị chồng vùng phủ, dẫn tới dung lượng của cell và của hệ thống giảm. Để xử lí hiện tượng này, có thể tăng góc downtilt hoặc hạ độ cao anten nếu cần thiết. Tuy nhiên, việc hạ anten cần được quyết định một cách thận trọng vì việc điều chỉnh lại trong trường hợp quyết định sai sẽ rất tốn kém. Ngoài ra, việc điều chỉnh anten cần xét đến ảnh hưởng trên toàn hệ thống, tránh gây ra ảnh hưởng tiêu cực đến các cell khác.
Không có pilot trội
Bằng chương trình xử lí tối ưu (Actix), có thể xác định phân bố các cell có mức pilot lớn nhất trong quá trình đo DT. Một cell được gọi là không có pilot trội nếu trong vùng phủ sóng của cell này, phân bố tín hiệu pilot lớn nhất thay đổi nhiều và liên tục. Nguyên nhân gây ra hiện tượng trên bao gồm:
− Vùng phủ chồng lấn rời (non-seamless coverage) do site quá cao; − Nhiễu pilot (pilot pollution) trong một số khu vực;
− Khoảng trống vùng phủ tại rìa các khu vực phủ sóng.
Trong các trường hợp nói trên, nhiễu cùng tần số được tạo ra có thể gây nên hiện tượng chuyển giao ping-pong và ảnh hưởng đến hiệu suất của vùng phủ phục vụ.
Phân tích vùng phủđường lên
Công suất phát của UE (UE_Tx_Power) thường được dùng khi phân tích, đánh giá vùng phủđường lên như sau:
UE_Tx_Power≤ 0 dBm: tốt
0 dBm < UE_Tx_Power≤ 10 dBm: bình thường
UE_Tx_Power > 10 dBm: xấu
Phân tích vùng phủ uplink là phân tích công suất phát UE trong quá trình đo DT. Trong tối ưu, yêu cầu đối với công suất phát UE thường đặt như trong Bảng 3-4. Đối với các vùng có công suất đường lên cao (đường lên xấu), cần xác định nguyên
Trên bản đồ biểu diễn mức công suất phát của UE, khi cuộc gọi bị rơi, công suất sẽ tăng đột biến. Trong trường hợp vùng phủ đường lên kém, hình ảnh biểu diễn là vùng phủ không liền mạch kết hợp với cuộc gọi bị rơi.
Bảng 3-4. Yêu cầu đối với công suất phát UE
Tham sốđánh giá Mức
yêu cầu Phương pháp đánh giá
UE_Tx_Power≤ 10 dBm >= 95%
Sử dụng thiết bị đo cầm tay hoặc sử dụng thiết bịđo phủ sóng đầy đủ. Công suất phát tối đa của UE được phép là 21 dBm.
Sau khi phát hiện vùng có nhiều vị trí đường lên xấu, cần đánh dấu và thực hiện các phân tích sâu hơn bằng cách kiểm tra mức tín hiệu RSCP của kênh CPICH đường xuống trong vùng đường lên xấu. Nếu cả đường lên và đường xuống đều xấu, có thể xử lí bằng giải pháp kĩ thuật đối với đường xuống. Nếu chỉ đường lên xấu, đường xuống vẫn tốt, vấn đề cần được xử lí bằng cách điều chỉnh góc downtilt,