Cũng giống như các hệ thống thông tin di động tế bào khác, quỹ đường truyền trong hệ thống W-CDMA dùng để tính toán tổn hao đường truyền cực đại cho phép để tính toán vùng phủ (tính bán kính cell ). Các thành phần để tính tổn hao đường truyền cực đại cho phép của tín hiệu từ trạm phát đến trạm thu gọi là quỹ đường truyền.
Khi tính toán quỹ đường truyền ở hệ thống W-CDMA cần lưu ý các thông số quan trọng sau đây:
• Dự dự trữ nhiễu: Vì hệ số tải khác nhau sẽ tác động khác nhau lên vùng phủ sóng: hệ số tải càng lớn thì nhiễu đồng kênh càng lớn tức là càng cần có dự trữ nhiễu lớn ở đường lên và cần thu hẹp vùng phủ. Đối với trường hợp bị giới hạn bởi vùng phủ cần đề xuất dự trữ nhiễu nhỏ, và ngược lại, dự trữ nhiễu lớn cho trường hợp bị hạn chế bởi dung lượng.
• Dự dự trữ fading nhanh: để duy trì điều khiển công suất nhanh vòng kín cần một lượng dự trữ fading nhất định ở công suất phát của máy di động. Dự trữ fading nhanh điển hình 2,0÷5,0 dB cho các MS chuyển động chậm.
• Độ lợi chuyển giao mềm: chuyển giao mềm hay cứng đảm bảo độ lợi để chống fading bằng cách giảm dự trữ fading chuẩn log. Lý do là, fading chậm thường không tương quan giữa các trạm gốc nên máy di động có thể chọn được trạm gốc tốt hơn nhờ thực hiện chuyển giao. Chuyển giao mềm cung cấp độ lợi phân tập vĩ mô bổ sung để chống lại fading nhanh bằng cách giảm tỷ số Eb/N0 liên quan đến một đường truyền đơn nhờ việc kết hợp phân tập vĩ mô. Độ lợi chuyển giao mềm được coi bằng 2 dB hoặc 3 dB.
Dự trữ fading chuẩn log phụ thuộc vào yêu cầu độ tin cậy vùng phủ của ô (xác suất phủ sóng).
Do những đặc điểm khác nhau, quỹ đường truyền cần được tính riêng cho cả đường xuống và đường lên cũng như cho các tốc độ khác nhau để xác định tổn hao cực đại cho phép mỗi đường, từ đó căn cứ vào mô hình truyền sóng sẽ tính được bán kính phủ sóng tương ứng đối với mỗi loại hình dịch vụ.
Tổng công suất tạp âm nhiệt được tính theo công thức sau:
NT = (N x NF) [dB] = 10lg(290 x 1,38.10 -23) + NF + 30 + 10lgBw [dBm/Hz]
(4.1) Trong đó: + N là tạp âm nhiệt đầu vào máy thu.
+ NF là hệ số tạp âm của máy thu.
+ Bw là độ rộng kênh bằng tốc độ trải phổ.
Độ nhạy cần thiết của máy thu để đảm bảo tỷ số (Eb/N’0)req được xác định như sau:
Pmin / (NT+I) = (1/GP)x[Eb/(N0+I0)req] = (1/GP)x[Eb/(N’0)req] (4.2) Trong đó: + Pminlà độ nhạy của máy thu cần thiết để đảm bảo tỷ số (Eb/N’0)req
theo yêu cầu.
+ NT là tạp âm nhiệt.
+ I là nhiễu người sử dụng khác. + GP là độ lợi xử lý.
+ N0 là mật độ năng lượng tạp âm. + I0 là mật độ năng lượng can nhiễu.
+ N’0 là mật độ phổ công suất tạp âm tương đương. Tính theo dB ta có:
Pmin [dB] = (NT + I)[dBm] – GP[dB] + (Eb/(N’0)req) [dB] (4.3)
(NT +I)[dBm] = NT[dB] + MT[dB] (4.4)
Trong đó: + MT là dự trữ nhiễu giao thoa của các người sử dụng khác. Suy hao đường truyền lớn nhất được tính theo công thức sau:
LMax = EIRPm – Pmin + Gb– Lf– Mf-F (4.5) Trong đó: + EIRPm = PTxm – Lfm – Lb + Gm là công suất phát xạ hiệu
dụng của máy phát.
+ PTxm là công suất phát xạ của máy phát. + Lfm, Lb là tổn hao phi đơ và suy hao cơ thể. + Mf-F là độ dự trữ fading nhanh.
+ Gb, Lf là hệ số khuyếch đại và tổn hao phiđơ, connector của máy thu.
Suy hao truyền sóng được phép đối với phạm vi của cell:
L’
max = Lmax– Ml-F + GHO – Lpenet (4.6)
Trong đó: + Lpenet là tổn hao thâm nhập. + GHO là độ lợi chuyển giao mềm. + Ml-F là độ dự trữ fading chuẩn-log.
Dưới đây ta sẽ xét ba thí dụ về quỹ đường truyền đường lên cho các dịch vụ W-CDMA: dịch vụ thoại 12,2 kbps, dịch vụ số liệu 64 kbps, 144 kbps, 384 kbps. Độ dự trữ nhiễu 3 dB được sử dụng cho mức tăng công suất đường lên. Các giá trị cho trước được dùng để tính toán quỹ đường truyền được cho ở bảng 4.1 và 4.2.
Bảng 4.1 Các thông số cho trạm di động MS [9]
Thông số Đầu cuối thoại Đầu cuối số liệu
Công suất phát cực đại (PTxm) 21 dBm 24 dBm
Hệ số khuếch đại anten (Gm) 0 dBi 2 dBi
Tổn hao cơ thể (Lb) 3 dB 0 dB
Bảng 4.2 Các thông số cho trạm gốc BS [9]
Hệ số tạp âm (NF) 5,0 dB
Hệ số khuếch đại anten (Gb) 18,5 dBi ( cấu hình 3 sector) Yêu cầu Eb/N’0:
- Thoại
- Dịch vụ số liệu tốc độ 144 kbps thời gian thực - Dịch vụ số liệu tốc độ 384 kbps phi thời gian thực
6,0 dB 1,5 dB 1,0 dB
Tổn hao cáp (Lf) 2,0 dB
Bảng 4.3 Quỹ đường truyền tham khảo cho các dịch vụ khác nhau [9, 10]
Loại dịch vụ Thoại Dữ liệu Dữ liệu Dữ liệu
Tốc độ bit đường lên [kbps] 12,2 64 124 384 R
Trạm phát (MS)
Công suất phát cực đại [dBm] 21 21 24 24 PTxm
Suy hao cáp phía phát [dB] 0 0 0 0 Lfm EIRP [dBm] 18 21 26 26 EIRPm=PTxm-Lfm-Lb+Gm Trạm thu (BTS) Mật độ tạp âm nhiệt [dBm/Hz] -174 -174 -174 -174 N0 Hệ số nhiễu bộ thu trạm gốc [dB] 5 5 5 5 NF Mật độ tạp âm bộ thu [dBm/Hz] -169 -169 -169 -169 N0 + NF
Công suất tạp âm bộ thu [dBm] -103,2 -103,2 -103,2 -103,2 NT=N0+NF+10lg(3,84x1 06)
Hệ số tải [%] 50 50 50 50 ηUL
Độ dự trữ nhiễu [dB] 3 3 3 3 MT= -10lg(1- ηUL)
Tổng tạp âm hiệu dụng + nhiễu -100,2 -100,2 -100,2 -100,2 NT + MT
Độ lợi xử lý [dB] 25 17,8 14,3 10 Gp=10lg(3840/R)
Eb/N0 yêu cầu 6 2 1,5 1 Eb/N0’
Độ nhạy máy thu [dBm] -119,2 -116 -113 -109,2 Pmin=NT+MT-Gp+ Eb/N0’
Tăng ích anten thu [dBi] 18,5 18,5 18,5 18,5 Gb
Suy hao cáp phía thu [dB] 2 2 2 2 Lf
Dự trữ fading nhanh [dB] 3 3 3 3 Mf-F
Suy hao đường truyền lớn nhất
[dB] 150,7 150,5 152,5 148,7
Lmax= EIRPm- Pmin+Gb-Lf
-Mf-F
Các thông số khác
Dự trữ fading chuẩn-log [dB] 7 7 7 7 Ml-F
Độ lợi chuyển giao mềm [dB] 4 4 4 4 GHO
Tổn hao trong nhà, xe 6 6 6 6 Lpenet
Suy hao đường truyền cho
phép [dB] 141,7 141,5 143,5 139,7
L’max=Lmax-Ml-F+GHO- Lpenet