Một nét quan trọng của hệ thống CDMA là nó đóng góp cho việc tăng dung lượng ởđường lên nhờ chuyển giao mềm. Ở mạng CDMA, MS có thể được nhiều BTS phục vụđồng thời. Tuy nhiên tính năng này cũng làm nặng thêm tải cho đường xuống. Vì nhiều BTS phải cung cấp dịch vụ cho cùng một MS, nên phải bổ sung tài nguyên cho đường xuống. Hiệu năng đường xuống rất khác với đường lên vì :
- Truy nhập là một đến nhiều thay vì nhiều đến một.
- Đồng bộ và tách sóng nhất quán được giảm nhẹ nhờ sử dụng kênh hoa tiêu chung.
45
- Nhiễu nhận được từ các nguồn lớn tập trung (các BTS) chứ không phải từ
các nguồn nhiễu nhỏ phân bố (các MS).
Đểđạt được dung lương cực đại cho đường xuống, cần điều khiển công suất BTS sao cho công suất này có thểấn định cho từng MS theo nhu cầu của nó. Cung cấp công suất nhiều hơn cho MS bị nhiễu cao hơn từ các BTS lân cận. Các MS ở
các vùng biên có thểở chuyển giao mềm, lúc này chúng có thể nhận được công suất từ nhiều BTS. Điều khiển công suất đường xuống được thực hiện bằng cách đo công suất thu được từ BTS đang phục vụ và tổng công suất thu. Thông tin về hai giá trị này được phát đến BTS phục vụ.
Đối với đường xuống, một hệ số chất lượng được định nghĩa cho các kênh khác nhau. Hệ số chất lượng là hiệu số giữa Eb/No và (Eb/No)setpoint quy định. Độ dự
trữ an toàn đường truyền cho từng kênh ởđường xuống được định nghĩa như sau : Mht = (Ecr/No)r, ht – (Ecr/No)setpoint, ht > 0
Mll = (Ebr/No)r, ll – (Ebr/No)setpoint, ll > 0 Mđb = (Ebr/No)r, đb – (Ebr/No)setpoint, đb > 0 Mtg = (Ebr/No)r, tg – (Ebr/No)setpoint, tg > 0 trong đó :
- ht, ll, đb và tg ký hiệu cho hoa tiêu, lưu lượng, đồng bộ và tìm gọi. - r và setpoint ký hiệu cho thu và qui định.
Lưu ý rằng (Ecr/No)r của kênh hoa tiêu được sử dụng thay cho (Ebr/No)r, vì kênh hoa tiêu không mang thông tin. Ec là năng lượng trên chip, tốc độ chip là 1,2288Mchip/s.
Quỹ đường xuống được sử dụng để khẳng định rằng các đại lượng Mht, Mll, Mđb, Mtg là dương và đủđộ dự trữ cho đường xuống đểđảm bảo hoạt động hiệu quả. Trong số các đại lượng Mht, Mll, Mđb, Mtg, thì hai đại lượng Mht, Mll là quan trọng hơn cả. Nếu hai đại lượng này dương, thì hai đại lượng còn lại cũng dương.
46
* Kênh hoa tiêu: MS liên tục đo Ecr/No của kênh hoa tiêu và so sánh nó với giá trị ngưỡng. MS báo cáo kết quả của so sánh này với các BTS khác. BTS phục vụ quyết định MS có cần chuyển giao hay không. Ecr/No là thông số quan trọng để
xác định xem MS có nằm trong vùng phủ của BTS nào đó hay không. Tín hiệu hoa tiêu của một BTS được phát tương đối cao hơn công suất của các kênh logic tìm gọi và đồng bộ. Để thiết lập được cuộc gọi , MS phải thu thành công tín hiệu hoa tiêu. Kênh hoa tiêu đóng vai trò như tham chiếu pha sóng mang nhất quán để giải điều chế cho các kênh logic khác ởđường xuống. Ecr/No xác định hiệu quả vùng phủ của BTS hay từng sector.
Để tính ảnh hưởng can nhiễu ngoài đối với đường xuống, ta chỉ tính Mht, Mll, nếu nguồn nhiễu ngoài có tần số nằm trong băng tần phát của BTS có công suất I đủ
lớn để hai đại lượng này âm thì kết luận rằng nguồn nhiễu ngoài đã gây can nhiễu cho BTS đó. Còn nếu I không đủ lớn, hai đại lượng này bảo đảm dương, kết luận rằng BTS cấp phát công suất ở các kênh đường xuống thoả mãn yêu cầu, BTS không bị can nhiễu.
Một số thông số phục vụ cho việc tính toán :
- Công suất phát của BTS của mạng CDMA450 thường có công suất từ 10
đến 20W, thông thường sử dụng khoảng 15W, ta sử dụng giá trị này để tính toán. - Công suất dành cho kênh hoa tiêu chiếm 20% công suất phát của BTS
Pht = 3W = 34,77dBm
- Công suất dành cho kênh đồng bộ chiếm 2% Pđb = 0,3W = 24,77dBm
- Công suất dành cho kênh tìm gọi chiếm 6% Ptg = 0,9W = 29,54dBm
- Công suất dành cho kênh lưu lượng chiếm 72% Pll = 10,8W = 40,33dBm
47
Ptổng = 10log(100,1Pht + 100,1Pll + 100,1Ptg + 100,1Pđb )
Ptổng = 10log(103,47 + 104,03 + 102,95 + 102,47 ) = 41,71dBm
- Tổn hao truyền sóng trung bình giữa BTS và MS: Một đường xuống có công suất lớn hơn sẽ gây nhiễu đối với các MS ở các BTS khác. Một đường lên có công suất lớn hơn sẽ làm giảm dung lượng. Vì thế cần thiết kế hệ thống để các biên giới trên trùng nhau. Các đường truyền được cân bằng sẽ giảm thiểu nhiễu và loại bỏ các vấn đề chuyển giao liên quan. Biên giới BTS ởđường lên được xác định bởi tải cell và biên giới đường xuống nhận được từ Ecr/No cực tiểu. Để giữ cho hai biên giới gần nhau, ta cần cân bằng tổn hao trên hai đường truyền. Người ta định nghĩa thừa số cân bằng Bf = tổn hao đường xuống – tổn hao đường lên.
Trên cơ sở Bf, người thiết kế có thể quyết định đường truyền nào là nhân tố
giới hạn. Nếu Bf < 0, hệ thống giới hạn bởi đường xuống. Nếu Bf > 0, hệ thống bị
giới hạn bởi đường lên. Nếu Bf = 0, các đường truyền cân bằng (nếu thiết kế tốt phải bảo đảm rằng hai đường truyền cân bằng, điều này làm cho việc chuyển giao dễ dàng hơn và giảm lượng nhiễu). Tổn hao đường lên cực đại phụ thuộc vào tải ô theo đường cong dưới đây :
Hình 3.1 Sự phụ thuộc của tổn hao đường lên theo tải cell
Như vậy, đối với hệ thống CDMA450, tải cell cực đại chỉđạt 75%, tổn hao truyền sóng cực đại từ MS đến BTS hoặc ngược lại tối đa bằng 139dB. Lp = 139dB.
48
Pr, tổng = Ptổng - Lp = 41,71 - 139 = - 97,29dBm. - Công suất kênh hoa tiêu thu được tại MS:
Pr, ht = Pht - Lp = 34,77 - 139 = - 104,23dBm. - Công suất kênh lưu lượng thu được tại các MS:
Pr, ll = Pll - Lp = 40,33 - 139 = - 98,67dBm. - Công suất kênh lưu lượng thu được tại mỗi MS:
Pr, ll/MS = Pr, ll - 10loga - 10logKtổng a là hệ số tích cực kênh , a = 0,42. Ktổng = K (1 + b).
b là phần trăm bổ sung kênh lưu lượng cho chuyển giao, b = 0,85 K là số kênh lưu lượng sử dụng cho MS, K = 13.
Vậy:
Pr, ll/MS = Pr, ll - 10loga - 10logKtổng
= - 98,67 - 10log0,42 - 10log(13 × 1,85) Pr, ll/MS = -108,72dBm
- Mật độ công suất tạp âm No = 10logKT + NF = -165dBm/Hz. NF của MS bằng 9dB.
- Mật độ phổ công suất nhiễu do các MS trong cùng BTS gây ra đối với kênh hoa tiêu:
Iin, ht = 10log(100,1Pr, tổng - 100,1Pr, ht) - 10logB
Iin, ht = 10log(10-9,729 - 10-10,423) - 10log1,25.106= -169,23dBm/Hz. - Mật độ phổ công suất nhiễu do các MS đang nằm trong vùng phục vụ của BTS khác gây ra đối với kênh hoa tiêu tại MS:
49
f là hệ số tái sử dụng f = 0,65
Iout, ht = - 169,23 + 10log[(1/0,65) - 1] = - 171,91dBm/Hz.
- Tổng mật độ công suất nhiễu do các MS và nhiễu ngoài gây ra trên kênh hoa tiêu tại MS:
Iht = 10log(100,1Iin, ht + 100,1Iout, ht + 100,1I) I là mật độ công suất nhiễu ngoài thu tại MS Iht = 10log(10-16,923 + 10-17,191 + 100,1I).
- Mật độ phổ công suất nhiễu do các MS trong cùng BTS gây ra đối với kênh lưu lượng tại MS:
Iin, ll = 10log(100,1Pr, tổng - 100,1Pr, ll/MS) - 10logB
Iin, ll = 10log(10-9,729 - 10-10,872) - 10log1,25.106= -156,62dBm/Hz. - Mật độ phổ công suất nhiễu do các MS đang nằm trong vùng phục vụ của BTS khác gây ra đối với kênh lưu lượng tại MS:
Iout, ll = Iin, ll + 10log[(1/f) - 1] dBm/Hz, f là hệ số tái sử dụng f = 0,65. Iout, ht = -156,62 + 10log[(1/0,65) - 1] = -159,30dBm/Hz.
- Tổng mật độ công suất nhiễu do các MS và nhiễu ngoài gây ra trên kênh lưu lượng tại MS :
Ill = 10log(100,1Iin, ll + 100,1Iout, ll + 100,1I) I là mật độ công suất nhiễu ngoài thu tại MS Ill = 10log(10-15,662 + 10-15,930 + 100,1I). * Tính toán trường hợp đối kênh hoa tiêu :
Ta có:
(Ecr/N0)r, ht = Pr, ht - 10logB - 10log(100,1N0 + 100,1Iht) (dB)
50
(Ecr/N0)r, ht = -163,23 - 10log(100,1N0 + 100,1Iht).
Mạng CDMA450 thiết lập (Ecr/N0)setpoint, ht = - 9dB, BTS bị can nhiễu do nguồn nhiễu ngoài khi Mht < 0 thì (Ecr/N0)r, ht < - 9dB.
Tức là -163,23 - 10log(100,1N0 + 100,1Iht) < - 9 100,1N0 + 100,1Iht > 10-15,425 100,1Iht > 10-15,425 - 10-16,5 100,1Iht > 10x10-16,5 Iht > -155dBm/Hz Tức là 10log(10-16,923 + 10-17,191 + 100,1I) > -155 10-16,923 + 10-17,191 + 100,1I > 10-15,5 100,1I > 10-15,5 - 10-16,923 - 10-17,191 I > - 154dBm/Hz. (1)
I là mật độ công suất nhiễu ngoài thu tại MS (tăng ích anten 2dB). Khi đo bằng thiết bị phân tích phổ và anten BTS (tăng ích anten 12dB), ta cần chú ý đến tổng tổn hao 2,25dB (bao gồm tổn hao bộ ghép song công là 0,5dB; tổn hao connector và cáp nhảy 1 là 0,25dB; tổn hao chống sét là 0,25dB; tổn hao fider là 1dB; tổn hao connector và cáp nhảy 2 là 0,25dB). Mức độ ảnh hưởng can nhiễu
được tính như sau:
- Trường hợp sử dụng máy phân tích phổ nối trực tiếp vào anten của BTS cần khảo sát, tắt hoàn toàn BTS cần khảo sát và bảo đảm không có ảnh hưởng can nhiễu của các MS đối với kênh hoa tiêu, lúc này nguồn nhiễu chỉ bao gồm nhiễu nhiệt và nguồn nhiễu ngoài, mật độ công suất nhiễu trên kênh hoa tiêu được đo tại BTS lúc này bao gồm Iht = 10log100,1I và nhiễu nhiệt N=10logKT. Như vậy tổng mật độ công suất nhiễu trong trường hợp này là 10log(100,1I + 100,1N).
Vậy I (đo bằng phân tích phổ) = 10log(100,1I + 100,1N) - GMS + GBTS - tổng tổn hao.
51
I (đo bằng phân tích phổ) = 10log(10-15,4 + 10-17,4) - 2 + 12 - 2,5 = -159,5dBm/Hz.
Như vậy, khi sử dụng thiết bị phân tích phổ nối với anten của BTS, đo theo chế độ công suất kênh 1,25MHz ở băng tần phát của BTS, nếu công suất của nguồn nhiễu ngoài lớn hơn -100dBm thì việc cấp phát công suất cho kênh hoa tiêu không bảo đảm.
* Tính toán trường hợp đối với kênh lưu lượng :
Ta có: (Ebr/N0)r, ll = Pr, ll/MS - 10logRb - 10log(100,1N0 + 100,1Ill) (dB)
Với Rb =9600bit/s
(Ebr/N0)r, ll = -108,72 - 10log9600 - 10log(100,1N0 + 100,1Ill) (Ebr/N0)r, ll = -148,54 - 10log(100,1N0 + 100,1Ill).
Mạng CDMA450 thiết lập (Ebr/N0)setpoint, ll = 3,8dB, BTS bị can nhiễu do nguồn nhiễu ngoài khi Mll < 0 thì (Ebr/N0)r, ll < 3,8dB.
Tức là -148,54 - 10log(100,1N0 + 100,1Iht) < 3,8 100,1N0 + 100,1Ill > 10-15,234 100,1Ill > 10-15,234 - 10-16,5 100,1Iht > 18,45x10-16,5 Iht > -152,40 Tức là 10log(10-15,662 + 10-15,930 + 100,1I) > -152,40 10-15,662 + 10-15,930 + 100,1I > 10-15,24 I > - 156,3dBm/Hz. (2) Kết hợp (1) và (2), để việc cấp phát công suất ở các kênh đường xuống không thoã mãn yêu cầu của hệ thống, mật độ công suất nguồn nhiễu ngoài được thu tại MS phải lớn hơn -156,3dBm/Hz.
52
Vậy, để xác định BTS có bị can nhiễu hay không, ta sử dụng máy phân tích phổ nối trực tiếp vào anten của BTS cần khảo sát, tắt hoàn toàn BTS cần khảo sát và các BTS khác để bảo đảm không MS nào hoạt động trong khu vực khảo sát, đo theo chế độ công suất kênh 1,25MHz ở băng tần phát của BTS, nếu công suất của nguồn nhiễu ngoài lớn hơn -102dBm thì việc cấp phát công suất cho các kênh đường xuống không bảo đảm, BTS bị can nhiễu.
KẾT LUẬN:
Chương này đã nghiên cứu phương pháp để xác định hệ thống có bị ảnh hưởng bởi can nhiễu hay không đối với cả đường lên và đường xuống. Một trong những thông số quan trọng để tính toán đó là tỷ số năng lượng bít trên mật độ nhiễu Eb/No. Ta cũng đã xác định được giá trị nhiễu ngoài có thể gây ảnh hưởng đến việc
điều khiển công suất của hệ thống CDMA 450 là lớn hơn -104dBm đối với đường lên và lớn hơn -102dBm đối với đường xuống. Căn cứ các giá trị này ta có thể khảo sát xem liệu một BTS của hệ thống CDMA 450 có bị can nhiễu hay không.
53 PHẦN TRIỂN KHAI
Chương 4: PHƯƠNG PHÁP ĐO XÁC ĐỊNH CAN NHIỄU VÀ ĐỀ XUẤT TRONG VIỆC GIẢI QUYẾT CAN NHIỄU