2.11.1. Nguyờn lý
Cấu hỡnh chia sẻ tối ưu (ROC) dựa trờn cơ sở dựng chung cỏc khuếch đại cụng suất giữa cỏc ụ. Phần 2.5.1 đó mụ tả cỏc khối khuếch đại cụng suất trạm gốc cú thể chia sẻ giữa cỏc súng mang như thế nào . Núi chung, làm như vậy sẽ giảm dung lượng trạm nhưng cũng giảm được yờu cầu về khuếch đại cụng suất và do đú giảm chi phớ vốn đầu tư cho trạm gốc. Đối với một số trường hợp hạn chế dung lượng đường lờn, việc sử dụng ROC cú lẽ sẽ khụng ảnh hưởng đến dung lượng hệ thống, điều này phụ thuộc vào yờu cầu cụng suất phỏt của trạm gốc.
Đường lờn của một trạm gốc ROC giống như đường lờn của một trạm gốc tiờu chuẩn, chẳng hạn như cỏc khối thu phỏt riờng rẽ dành cho từng ụ. Đặc điểm của đường xuống là một bộ chia thực hiện phõn chia cụng suất đường xuống giữa cỏc sector. Đường xuống thiết kế giống như một tế bào logic đơn được cấu hỡnh với một mó trộn duy nhất. Đõy là kết quả của việc cựng một tớn hiệu được phỏt đi từ cả ba sector. Cỏc anten đường xuống kết hợp rất hiệu quả và cú thể nhận được tớn hiệu đa tia từ nhiều anten. Kết hợp cỏc mẫu anten đường xuống cần phải xem xột cẩn thận vỡ những khoảng trống cụng suất cú thể xuất hiện. Hỡnh 2.7 minh họa cấu trỳc một trạm gốc ROC.
Đường xuống cú thể được cấu hỡnh với một hoặc hai khối khuếch đại cụng suất để phõn phối giữa cỏc Sector. Chốn thờm khối khuếch đại thứ ba cú nghĩa là bộ chia cú thể được loại bỏ và trạm gốc tiến tới cấu hỡnh chuẩn thụng thường. Hơn nữa, một trạm gốc ROC cú thể được cấu hỡnh với nhiều súng mang. Theo những lập luận
Luận văn thạc sĩ khoa học - Các ph−ơng pháp tối −u hóa hệ thống thông tin di động thế hệ mới trong phần 2.4, dung lượng trạm gốc sẽ lớn hơn nếu mỗi bộ khuếch đại cụng suất được gỏn cho mỗi súng mang thay vỡ sử dụng chung cựng một súng mang.
Hỡnh 2.7: Cấu trỳc một trạm gốc cấu hỡnh ROC
2.11.2. Tỏc dụng của cấu hỡnh ROC lờn dung lượng và vựng phủ
Về mặt vựng phủ dịch vụ, cấu hỡnh ROC hoạt động giống như một trạm 03 Sector chuẩn. Vớ dụ: quỹđường truyền đường lờn khụng đổi và kớch thước tế bào được duy trỡ tương tự như một trạm cấu hỡnh chuẩn.
Về mặt dung lượng hệ thống, ảnh hưởng của cấu hỡnh ROC phụ thuộc vào hệ thống bị hạn chế đường lờn hay đường xuống. Trong trường hợp hạn chế dung lượng đường xuống, việc sử dụng ROC sẽ giảm dung lượng như là kết quả của việc dung lượng cụng suất phỏt trạm gốc giảm, trong khi tỷ lệ nhiễu giữa cỏc tế bào của đường xuống lại ở mức tương đương với mức của cấu hỡnh trạm Omni. Sự tăng mức suy hao phụ thuộc vào suy hao truyền lan cho phộp. Một trạm được tớnh toỏn với tốc độ số liệu 64 kbit/s và cú suy hao truyền lan cho phộp tương đối lớn sẽ phải chịu suy giảm dung lượng lớn hơn so với một trạm được tớnh toỏn cho số liệu 384 kbit/s cú mức suy hao truyền lan cho phộp nhỏ hơn.
Luận văn thạc sĩ khoa học - Các ph−ơng pháp tối −u hóa hệ thống thông tin di động thế hệ mới Vớ dụ: Ta xột một trạm gốc ROC được cấu hỡnh với một khuếch đại cụng suất 20W duy nhất. Cụng suất 20W được phõn chia giữa 03 Sector. Điều này cú nghĩa là cụng suất lớn nhất cú thể là 6,7W cho một Sector. Cụ thể phần cụng suất 0,5W của 6,7W phải được dành cho P-CPICH và 1W nữa dành cho P-CCPCH và S-CCPCH, cũn lại 5,2W dành cho cỏc kờnh lưu lượng. Tuy nhiờn, khụng phải tất cả cỏc 5,2W này đều là cụng suất cú ớch. Cấu hỡnh ROC gõy ra suy hao cụng suất phỏt đỏng kể cho cựng một tớn hiệu được phỏt vào cả 03 Sector, như minh họa ở Hỡnh 2.8.
Hỡnh 2.8: Mụ hỡnh chia sẻ cụng suất phỏt đường xuống của cấu hỡnh chia sẻ tối ưu
Với người dựng 1 ở tại một tế bào đơn và khụng trong tỡnh trạng chuyển giao mềm, cụng suất phỏt đường xuống được chia một cỏch khụng điều kiện vào cả 03 sector, khụng theo vị trớ của người dựng trong sector nào. Điều này gõy ra tổn hao đến 200% và thực tế chỉ 1/3 của cụng suất 5,2W là cụng suất phục cho kờnh lưu lượng hữu ớch. Phần 2/3 cụng suất phỏt cũn lại đến những người dựng trong hai Sector khỏc. Bảng 2.25 và 2.26 so sỏnh dung lượng của cấu hỡnh trạm gốc 1+1+1 thụng thường với cấu hỡnh ROC 1+1+1. Bảng 2.25 dựa trờn suy hao truyền lan cho phộp ứng với một tế bào được tớnh toỏn cho dịch vụ số liệu 64 kbit/s. Bảng 2.26 dựa trờn suy hao truyền lan cho phộp lớn hơn, ứng với một tế bào được tớnh túan cho dịch vụ số liệu 12,2 kbit/s
Cỏc bảng này minh họa cỏc nguyờn lý được trỡnh bày trong phần 2.4. Vớ dụ: khi suy hao truyền lan cho phộp tăng, dung lượng đường xuốg sẽ bị chi phối bởi cụng suất phỏt của trạm gốc nhiều hơn là do mức tải đường xuống. Điều này cú nghĩa là trạm gốc chạy vượt quỏ cụng suất trước khi đạt tới “điểm ngoặt” gõy ra tăng nhiễu nền theo hàm số mũ. Khi kớch thước tế bào nhỏ (trạm micro), điểm ngoặt của hàm nhiễu
Luận văn thạc sĩ khoa học - Các ph−ơng pháp tối −u hóa hệ thống thông tin di động thế hệ mới nền sẽ làm tăng theo hàm số mũ và sẽ đạt cao nhất trước khi chạm gốc chạy hết cụng suất. Như vậy nhiễu nền sẽ tăng đột ngột, nghĩa mà mức cụng suất tối đa của trạm gốc khụng phụ thuộc vào cụng suất phỏt tối đa của nú. Bảng 2.25 làm rừ thực tế là khi tớnh toỏn cho vựng phủ đường lờn 64 kbit/s, cấu hỡnh ROC 20W cú dung lượng xấp xỉ 35% cấu hỡnh thụng thường.
Bảng 2.25: So sỏnh dung lượng giữa cấu hỡnh trạm gốc thụng thường với cấu hỡnh trạm gốc ROC, trờn cơ sở suy hao truyền lan cho phộp là 154,4 dB
Cụng suất phỏt
trạm gốc Dịch vụ
Dung lượng đường xuống cho một trạm
Tải đường lờn Tải đường xuống 12,2 kbit/s thoại 233 người dựng 75,5% 78,1% 64/64 kbit/s số liệu 31 người dựng 50,2% 75,5% 64/144 kbit/s số liệu a 16 người dựng 2,5% 75,5% Thụng thường 1+1+1 20W cho một trạm (tổng 12W được dành cho cỏc kờnh điều khiển chung và CPICH) 64/ 384 kbit/s số liệu a 7 người dựng 1,1% 75,5% 12,2 kbit/s thoại 84 người dựng 27,3% 25,8% 64/64 kbit/s số liệu 11 người dựng 16,8% 23,1% 64/144 kbit/s số liệu a 5 người dựng 0,8% 23,1% ROC 1+1+1 20W chia sẻ giữa cỏc trạm (4,5 W được dành cho cỏc kờnh điều khiển chung và CPICH) 64/384 kbit/s số liệu a 2 người dựng 0,4 % 23,1% 12,2 kbit/s thoại 134 người dựng 43,4 % 41,0% 64/64 kbit/s số liệu 17 người dựng 27,3% 57,5% 64/144 kbit/s số liệu a 8 người dựng 1,4% 37,5 % ROC 1+1+1 40W chia sẻ giữa cỏc trạm (9W được dành cho cỏc kờnh điều khiển chung và CPICH) 64/384 kbit/s số liệu a 4 người dựng 0,6% 37,5%
a Bao gồm tỷ lệ hệ số tớch cực là 1:10 cho hoạt động kờnh lưu lượng đường lờn/ đường xuống
Bảng 2.26 chỉ ra rằng: khi kớch thước tế bào tăng lờn, dung lượng sẽ trở lờn nhạy cảm hơn với mức cụng suất phỏt tối đa của trạm gốc và cấu hỡnh 20W ROC cú dung lượng xấp xỉ 25% dung lượng của cấu hỡnh chuẩn thụng thường. Kết quả phõn tớch trong cấu hỡh 40W ROC cho thấy cỏc chỉ số suy hao truyền lan cho phộp lớn hơn
Luận văn thạc sĩ khoa học - Các ph−ơng pháp tối −u hóa hệ thống thông tin di động thế hệ mới dẫn tới dung lượng tăng lờn tương đối nhiều khi cụng suất phỏt được nõng lờn. Rừ ràng là dung lượng tế bào của trạm gốc ROC hầu như luụn bị hạn chế bởi dung lượng đường xuống. Trường hợp duy nhất khả năng hệ thống bị hạn chế dung lượng đường lờn là khi sử dụng dịch vụ thoại với cấu hỡnh 40W ROC. Trong trường hợp này, cỏc chỉ số tải đường lờn là 43,4% và 30,7%. Điều này cú nghĩa là nếu mạng vụ tuyến được tớnh toỏn với 30% tải và lưu lượng dành cho người dựng tiếng thỡ dung lượng của tế bào sẽ bị hạn chế đường lờn. Trong trường hợp này, sẽ khụng cú suy giảm dung lượng do sử dụng cấu hỡnh ROC đặc biệt thớch hợp với cỏc vựng nụng thụn, nơi mà mạng được tớnh toỏn với tải của tế bào ởđường lờn tương đối thấp.
Bảng 2.26: So sỏnh dung lượng giữa cấu hỡnh trạm gốc thụng thường với cấu hỡnh trạm gốc ROC, trờn cơ sở suy hao truyền lan cho phộp là 156,6 dB
Cụng suất phỏt
trạm gốc Dịch vụ Dung đường xuống lượng cho một trạm
Tải đường lờn Tải đường xuống
12,2 kbit/s thoại 202 người dựng 65,5% 67,8% 64/64 kbit/s số liệu 27 người dựng 42,9% 64,5% 64/144 kbit/s số liệu a 13 người dựng 2,1% 64,5% Thụng thường 1+1+1 20W cho một trạm (tổng 12W được dành cho cỏc kờnh điều khiển chung và CPICH) 64/ 384 kbit/s số liệu a 6 người dựng 0,9% 64,5% 12,2 kbit/s thoại 56 người dựng 18,0% 17,0% 64/64 kbit/s số liệu 7 người dựng 11,0% 15,0% 64/144 kbit/s số liệu a 3 người dựng 0,5% 15,0% ROC 1+1+1 20W chia sẻ giữa cỏc trạm (4,5 W được dành cho cỏc kờnh điều khiển chung và CPICH) 64/384 kbit/s số liệu a 1 người dựng 0,2 % 15,0% 12,2 kbit/s thoại 95 người dựng 30,7 % 29,0% 64/64 kbit/s số liệu 12 người dựng 19,0% 26,1% 64/144 kbit/s số liệu a 6 người dựng 0,9% 26,1% ROC 1+1+1 40W chia sẻ giữa cỏc trạm (9W được dành cho cỏc kờnh điều khiển chung và CPICH) 64/384 kbit/s số liệu a 2 người dựng 0,4% 26,1%
a Bao gồm tỷ lệ hệ số tớch cực là 1:10 cho hoạt động kờnh lưu lượng đường lờn/ đường xuống
Luận văn thạc sĩ khoa học - Các ph−ơng pháp tối −u hóa hệ thống thông tin di động thế hệ mới
2.11.3. Áp dụng thực tế
Cỏc yờu cấu về tủ thiết bị và hệ thống anten cho một trạm gốc ROC cũng giống như cho một trạm gốc chuẩn với việc bổ sung một chia để chia cụng suất đường xuống giữa cỏc Sector. Cỏc trạm ROC 02 Sector thường thớch hợp khi cung cấp vựng phủ dọc theo những con đường. Việc giảm chi phớ của cỏc trạm gốc ROC cần được cõn đối dựa trờn cơ sở dung lượng phục tương đối thấp và nhu cầu nõng cấp trong tương lai khụng lớn.
2.12. Kỹ thuật sector húa trạm 2.12.1. Nguyờn lý
Khỏi niệm Sector húa [5] để chỉ việc tăng số lượng cỏc Sector của một trạm. Sector húa ban đầu được sử dụng như là một kỹ thuật để tăng dung lượng hệ thống, mặc dự khi đú vựng phủ dịch vụ núi chung cũng được cải thiện. Đõy là kết quả của việc tăng độ lợi anten với việc tăng thờm nhiều anten định hướng. Sự lựa chọn anten là phần khú khăn khi tớnh toỏn cho việc Sector húa. Cỏc mức tổn hao chuyển giao mềm và nhiễu giữa cỏc tế bào phải được tớnh toỏn một cỏch cẩn thận . Vớ dụ: việc nõng cấp một trạm từ 03 Sector lờn 06 Sector khụng chỉđơn giản bao gồm việc lắp thờm ba anten bổ sung mà phải thay đổi cả ba anten ban đầu. Vỡ lý do này nờn cần thiết tớnh toỏn nhu cầu cho việc Sector húa tại mức nào (03, 04 hay 06 Sector) trong khi thiết kế và nõng cấp hệ thống. Cú thể triển khai cỏc cấu hỡnh được Sector húa mức cai khi cần tăng cường dung lượng hệ thống ngay lỳc đầu để giảm yờu cầu cho việc nõng cấp tiếp theo.
Tăng số lượng cỏc Sector ở trạm gốc đặt ra yờu cầu lớn thiết bị phần cứng cần thiết cho trạm gốc. Núi chung, tăng gấp đụi số lượng Sector sẽ yờu cầu tăng gấp hai lần số khối thu phỏt, tăng hai lần số khối khuếch đại cụng suất và tăng hai lần dung lượng xử lý băng tần cơ sở. Nếu trạm sử dụng nhiều súng mang và cỏc bộ khuếch đại cụng suất đa súng mang, cụng suất phỏt hiện cú sẽđược phõn chia giữa cỏc súng mang. Vớ dụ: một trạm 2+2+2 được cấu hỡnh với cỏc bộ khuếch đại cụng suất đa súng mang 20W riờng biệt được dành cho mỗi súng mang của từng tế bào cú thể được nõng cấp lờn cấu hỡnh 2+2+2+2+2+2 mà khụng cần tăng số lựong cỏc khối
Luận văn thạc sĩ khoa học - Các ph−ơng pháp tối −u hóa hệ thống thông tin di động thế hệ mới khuếch đại cụng suất. Sỏu khối khuếch đại cụng suất hiện cú cú thể được phõn chia giữa cỏc súng mang thuộc về một tế bào, như vậy mỗi súng mang của một tế bào sẽ cú cụng suất 10W. Cỏc cấu hỡnh với cỏc mức Sector húa khỏc nhau được trỡnh bày trong bảng 2.27.
Bảng 2.27. Ứng dụng của cỏc mức Sector húa khỏc nhau
Mức Ứng dụng
1 Sector ễ micro hoặc tế bào macro dung lượng thấp
2 Sector ễ micro được Sector húa hoặc tế bào macro cung cấp vựng phủ súng dọc theo đường giao thụng
3 Sector Cấu hỡnh tế bào macro tiờu chuẩn cung cấp dung lượng trung bỡnh 4 hoặc 5 Sector Núi chung khụng sử dụng nhưng được chọn để hỗ trợ cỏc yờu cầu lưu
lượng đặc biệt
6 Sector Cấu hỡnh tế bào macro dung lượng cao
2.12.2. Tỏc động của việc Sector húa lờn dung lượng và vựng phủ
Yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến hoạt động hệ thống của một trạm được Sector húa là sự lựa chọn anten. Ở phạm vi rộng, điều này xỏc định cỏc mức nhiễu giữa cỏc ụ, tổn hao chuyển giao mềm và bất kỳ thay đổi nào trong suy hao truyền lan cho phộp lớn nhất. Dung lượng hệ thống cũng bị ảnh hưởng trực tiếp bởi cả ba yếu tố. Vựng phủ dịch vụ bịảnh hưởng bởi sự thay đổi của suy hao truyền lan cho phộp lớn nhất. Bảng 2.28 trỡnh bày cỏc chỉ số đặc trưng cho việc Sector húa của cả cỏc tế bào macro và micro.
Bảng 2.28. Chỉ số nhiễu giữa cỏc tế bào, anten đặc trưng và tổn hao chuyển giao mềm cho cỏc mức Sector húa khỏc nhau
Loại ụ Mức Sector húa Độ rộng bỳp súng và độ lợi anten đặc trưng Tỷ lệ nhiễu giữa cỏc tế bào đặc trưng Tổn hao chuyển giao mềm đặc trưng 1 Sector 650/12,0 dBi 25% 20% ễ micro
2 Sector 650/12,0 dBi Phụ thuộc điều
kiện Phụ thuộc kiện điều 1 Sector 3600/6 dBi 55% 30%
2 Sector 900/16,5 dBi 60% 40% 3 Sector 650/18,5 dBi 65% 40% 4 hoặc 5 Sector 650/18,5 dBi 75% 40% ễ macro
Luận văn thạc sĩ khoa học - Các ph−ơng pháp tối −u hóa hệ thống thông tin di động thế hệ mới Việc Sector húa tế bào micro thường khụng vượt quỏ 2 Sector. Cỏc anten phải được lắp đặt dưới sự lưu ý đặc biệt đểđảm bảo sự cụ lập, phõn tỏch giữa cỏc tế bào. Tớnh chất của truyền dẫn vụ tuyến cho tế bào micro nghĩa là chỉ hướng cỏc anten theo cỏc hướng khỏc nhau là khụng đủđểđảm bảo xỏc định một cỏch rừ ràng vựng phủ súng của cỏc tế bào với sự cụ lập cần thiết.
Trong trường hợp tế bào macro, thường phải xem xột tới 6 Sector cho một trạm. Khi mức Sector húa tăng lờn thỡ độ lợi anten và nhiễu giữa cỏc tế bào tương ứng cũng tăng lờn theo. Anten càng định hướng nhiều thỡ cỏc bỳp súng phụ của anten thường càng lớn. Tổn hao chuyển giao mềm SHO nờn được duy trỡ ở mức xấp xỉ 40% với sự hỗ trợ của tham số RRM liờn quan, vớ dụ, xỏc định cửa sổ của việc chuyển giao mềm (SHO).
Bảng 2.29 và 2.30 đưa ra cỏc chỉ số dung lượng đường xuống đặc trưng cho mỗi trạm. Tải đường lờn trong bảng được mụ tảđể chỉ ra trường hợp nào thường bị hạn chế dung lượng đường lờn hơn. Mức tải đường xuống được liệt kờ để chỉ ra trạm