a) Thiết lập các thông số giả định
Thiết lập các thông số giả định cho quá trình mô phỏng dựa trên thông số trên 2 bảng. Đƣợc đánh giá với các mô phỏng hệ thống cấp dựa trên hệ thống đƣờng xuống LTE. Dƣới đây là 2 bảng thông số giả định cho macrocell và femtocell.
Bảng 3 Các thông số thiết lập Macrocell giả định
Thông số Giả thuyết
Bố trí di động Lƣới hình lục giác, 3 Khu vực cho địa
điểm, tái sử dụng 1.
Bán kính Cell 0.289 -2 km
Số phân vùng 7(=21 cells) Bao quanh
Tần số 200 MHz Băng thông 5 MHz Tổn thất từ BS macrocell đến MS macrocell 15,3+37,6 log10(R) [dB] (R:khoảng cách đơn vị mét) Tổn thất từ BS macrocell đến MS/BS femtocell 15,3+37,6 log10(R)+ PL [dB] (PL: tổn thất thâm nhập) Độ lệch chuẩn tạo bóng 8dB
Mẫu ăng ten 2
3 ( ) min 12 ,20 dB A dB 180 180 3dB là băng thông 3dB (70 °)
BS ăng-ten thu đƣợc sau dây cáp 14 dBi
Hệ số tạp âm BS 5 dB
Ăng ten MS tăng thêm 0 dBi
Hệ số tạp âm MS 9 dB
Tổng công suất phát BS 43dBm
Mô hình lƣu lƣợng Đệm hoàn toàn với 10 macrocell MS cho
vùng phủ
Phân phối MS Thống nhất
Khoảng cách tối thiểu giữa MS và Cell
>= 35 m
Bảng 4 Các thông số thiết lập femtocell giả định
Thông số Giả thuyết
Bán kính Cell 0.289 -2 km
Femtocell Tần số kênh Cùng tần số và băng thông tƣơng tự nhƣ
lớp macrocell
Phân phối của femtocell BS Ngẫu nhiên thống nhất trong vùng phủ
sóng macrocell Tối thiểu tách biệt giữa BS femtocell và
BS Macrocell
35 m
Mẫu ăng ten Omni
Ăng ten tăng cƣờng 0 dBi
Tổn thất từ BS femtocell tới MS femtocell 38,46+20log10(R) +7*d [dB] d (m):khoảng cách trong nhà (số tầng thâm nhập đƣợc bỏ qua bằng cách thiết lập là 0) Tổn thất từ BS femtocell tới MS macrocell Max( 15,3+37,6log10(R); 38,46+20log10(R) )+0,7*d +PL [dB] Tổn thất từ BS femtocell tới MS
femtocell trong femtocell khác
Max( 15,3+37,6log10(R); 38,46+20log10(R) )+0,7*d +2PL [dB]
Độ lệch chuẩn tạo bóng 4 dB
Hệ số tạp âm BS 8 dB
Giá trị giới hạn công suất phát 20/-20 dBm
P offset / P offset o Từ 50 đến 110 dB
K 1
La 100 dBm
Mô hình lƣu lƣợng Đệm toàn bộ
Số femtocell MS hoạt động mỗi femtocell 1
Số BS femtocell mỗi vùng macrocell 10
Phân phối các femtocell MS trong femtocell
Thống nhất
Tối thiểu tách biệt giữa BS femtocell và MS femtocell
10cm
b) Kết quả mô phỏng
Sau đây là kết phỏng cho thấy mối quan hệ giữa 5% ngƣời dùng macrocell thông lƣợng thấp hơn và ngƣời dùng femtocell thông lƣợng trung bình. Với ba sơ đồ thiết lập công suất phụ thuộc vào bán kính của macrocell (CR) và tổn thất thâm nhập (PL) của tòa nhà nơi mà các BS femtocell đƣợc triển khai. Thông lƣợng macrocell 5% ngƣời dùng đƣợc đánh giá bởi vì điều này thƣờng chỉ thông qua ngƣời sử dụng tại các cạnh của macrocell. Ở đây nhiễu giữa femtocell tới macrocell trở nên tƣơng đối lớn. Mỗi ô của đồ thị thu đƣợc bằng cách thay đổi trong khả năng bù đắp hoặc truyền tải giá trị
công suất. La trong công thức (3) là 100 dB.Để tham khảo, kết quả cũng cho thấy khi chỉ có ngƣời dùng macrocell tồn tại và femtocell không.
Trƣờng hợp mô phỏng cho macrocell bán kính 2 km và mất sự xâm nhập của 30 dB. Trƣờng hợp này tƣơng ứng với môi trƣờng có sự gây nhiễu yếu nhất giữa các macrocell và femtocell. Trong trƣờng hợp này, các thiết lập dựa trên công suất trực tiếp từ macrocell BS luôn luôn thực hiện tồi tệ hơn so với đề án đề xuất. Femtocell thông lƣợng dùng trung bình của đề án đề xuất là 36% lớn hơn so với các chƣơng trình dựa trên sức mạnh tiếp nhận ở mức 0,27 Mbps của ngƣời sử dụng thông lƣợng macrocell 5%. Đề án dựa vào công suất tiếp nhận từ các BS macrocell có thể không phải luôn luôn bồi thƣờng Pm rất nhỏ trong công thức (1) bởi công suất bù đắp và Ptx
thƣờng đạt đến giới hạn thấp hơn. Nếu sức mạnh bù đắp cố gắng gia tăng để bù đắp sự tổn hao đƣờng lớn để cùng một mức độ femtocell thông lƣợng dùng trung bình của đề án đề xuất, ngƣời sử dụng thônglƣợng macrocell 5% trở nên nhỏ hơn. Điều này có thể hạn chế cho thiết kế này dựa trên công suất tiếp tân. Sau đây là kết quả mô phỏng cho trƣờng hợp này:
Trƣờng hợp mô phỏng tiếp theo cho macrocell bán kính 2 km và mất sự xâm nhập của 10 dB. Tất cả ba thiết lập đã cho thấy hiệu suất tƣơng tự. Bởi vì sự mất mát xâm nhập trong hình 3.9 là nhỏ hơn so với trong hình3.8, Pmcủa thiết lập dựa trên công suất tiếp nhận từ các BS macrocell là lớn hơn, dẫn đến truyền tải công suất lớn hơn. Kết quả là, các chƣơng trình dựa trên công suất tiếp nhận từ các BS macrocell có thể đạt đƣợc mức độ hiệu năng giống nhƣ hai sơ đồ khác khác. Kết quả mô phỏng cho trƣờng hợp này đƣợc thể hiện trong hình dƣới đây:
Hình 3.9: Trường hợp CR=2km; PL =10 dB
Trƣờng hợp mô phỏng cho bán kính macrocell 0,289 km (khoảng cách vùng liên đới là 0,5 km) và tổn thất xâm nhập của 10 dB. Trƣờng hợp này tƣơng ứng với nhiễu mạnh mẽ giữa các macrocell và femtocell. Trong trƣờng hợp này, chƣơng trình thiết lập công suất cố định luôn luôn thực hiện tồi tệ hơn so với đề án đề xuất. Femtocell thông lƣợng dùng trung bình của đề án đề xuất là 73% lớn hơn của sơ đồ thiết lập cố định công suất ở mức 0,27 Mbps của ngƣời sử dụng thông lƣợng macrocell 5%. Sơ đồ thiết lập công suất cố định có thể không phải lúc nào cũng bù đắp cho sự nhiễu từ macrocell khi so sánh với đề án đề xuất có thể điều chỉnh công suất phát dựa trên Pm
trong công thức (2). Nếu công suất phát cố định cố gắng để tăng giới hạn trên, ngƣời sử dụng thông lƣợng macrocell 5% trở nên nhỏ hơn nhiều.Đây có thể là nhƣợc điểm
cho các thiết kế cài đặt công suất cố định. Kết quả mô phỏng đƣợc thể hiện trong hình 3.10 sau đây:
Hình 3.10: Trường hợp CR=0,289km; PL=10 dB
Trƣờng hợp mô phỏng cho bán kính macrocell 0,289 km và mất sự xâm nhập của 30 dB. Tất cả ba thiết lập đã cho thấy hiệu suất tƣơng tự. Bởi vì sự tổn thất xâm nhập trong hình 3.11là lớn hơn so với trong hình 3.10, sự nhiễu từ các BS macrocell là nhỏ hơn, dẫn đến SINR lớn hơn trong các thiết kế cài đặt công suất cố định. Kết quả là, sơ đồ thiết lập quyền lực cố định có thể đạt đƣợc mức độ hiệu năng giống nhƣ hai chƣơng trình khác. Kết quả mô phỏng trong trƣờng hợp này đƣợc đánh giá trong hình 3.11 dƣới đây:
Hình 3.11: Trường hợp CR= 0,289Km; PL= 30dB
Từ những kết quả mô phỏng trên ta rút ra kết luận đề án đề xuất giảm nhẹ sự can thiệp macrocell MS trong khi vẫn duy trì tốt femtocell phủ sóng trong nhà cho femtocell MS. Theo mô phỏng hệ thống cấp LTE với 5 MHz băng thông đƣờng xuống, trong điều kiện mà trong đó sự giao thoa giữa các macrocell và femtocell là tƣơng đối yếu (bán kính tế bào = 2 km, sự thâm nhập mất = 30 dB), femtocell trung bình ngƣời sử dụng thông lƣợng của đề xuất chƣơng trình ở rìa của macrocell là 36% lớn hơn so với các chƣơng trình dựa trên sức mạnh tiếp từ macrocell BS. Hơn nữa, trong điều kiện mà trong đó sự giao thoa giữa các macrocell và femtocell là tƣơng đối mạnh (bán kính tế bào = 0,289 km, sự thâm nhập mất = 10 dB), femtocell thông dùng trung bình của đề án đề xuất tại các cạnh của các macrocell là 73% lớn hơn của các chƣơng trình cài đặt điện cố định.
Kết quả mô phỏng đƣợc tham khảo từ tài liệu số [5] trong danh sách tham khảo tiếng anh của đồ án.
CHƢƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
4.1 Kết luận
Với những gì đã trình bày ở trong quyển đồ án này em mong muốn truyền tải tới ngƣời đọc lƣợng kiến thức cơ bản nhƣ:
- Tổng quan về ngành vô tuyến truyền thông.
- Sự hiểu biết khái quát cho tiến trình đi lên 4G và ngƣời đọc có thể hiểu đƣợc về công nghệ LTE/LTE advaced
- Cũng nhƣ cung cấp đến mọi ngƣời về giải pháp femtocell sử dụng trong LTE/LTE- Advanced.
Trong đồ án này, em đã diễn đạt một cách nhìn đơn giản về giải pháp femtocell, đó là giải pháp trạm gốc trong nhà. Nó giúp cung cấp một dịch vụ tới ngƣời dùng với hiệu quả và chất lƣợng cao do đạt đƣợc khoảng cách ngắn. Đồng thời trong đồ án em cũng trình bày đƣợc giải pháp giải quyết vấn đề nhiễu giữa macrocell và femtocell. Một phƣơng pháp tƣơng đối đơn giản, khi thay đổi công suất phát femtocell tùy vào điều kiện môi trƣờng để đạt đƣợc kết quả tốt trong truyền tải thông tin.Việc kiểm soát công suất này cũng mang lại một lợi ích tiết kiệm năng lƣợng cho hành tinh xanh khi BS femtocell phát công suất thích ứng cũng nhƣ tự tắt khi không sử dụng vào cuối ngày.
4.2 Kiến nghị
Các giải pháp điều khiển công suất trình bày trong đồ án mới chỉ xem xét trƣờng hợp có một trạm gốc và bỏ qua nhiễu giữa các femtocells. Về nguyên tắc, các femtocells có thể hoạt động trong vùng giao giữa các cell của một số trạm gốc vì vậy sẽ chịu ảnh hƣởng nhiễu đồng thời từ các trạm gốc này (đã đƣợc nêu trong mục thách thức của femtocell). Thêm vào đó, các femtocells có thể đặt gần nhau, ví dụ khi lắp đặt trong các căn hộ trong một chung cƣ, do đó sẽ gây nhiễu đến hoạt động của nhau. Vì vị trí và hoạt động của femtocells thƣờng có tính ngẫu nhiên, việc xử lý nhiễu giữa các femtocells sẽ thách thức hơn. Tóm lại, về hƣớng nghiên cứu tiếp theo, em đề xuất việc nghiên cứu các giải pháp xử lý nhiễu trong các mô hình phức tạp và gần với thực tế hơn với ảnh hƣởng của nhiễu từ nhiều trạm gốc và từ các femtocells.
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng Việt:
1. Bài giảng giới thiệu công nghệ 3G, WCDMA UMTS- TS. Nguyễn Phạm Anh
Dũng, HV Công nghệ Bƣu Chính Viễn Thông 2009
Tiếng Anh:
1. Power control for interference managgement in LTE femto cell An overview - Zhao, Thomas Kaiser IKT, Uni Hannover
2. Femtocell Networks: A Survey -Vikram Chandrasekhar and Jeffrey G.
Andrews, The University of Texas at Austin Alan Gatherer, Texas Instruments 3. Femtocells: Past, Present, and Future -Jeffrey G. Andrews, Holger Claussen,
Mischa Dohler, Sundeep Rangan, Mark C. Reed
4. A Power Management Algorithm For Green Femtocell Networks-Fadoua.Mhiri
, Kaouthar Sethom Ben Reguiga, Ridha Bouallegue and Guy Pujolle 5. Adaptive Power Level Setting of Femtocell Base Stations for Mitigating
Interference with Macrocells- Motoki Morita, Yasuhiko Matsunaga, Kojiro HamabeSystem, Platforms Research Laboratories, NEC Corporation,
Kawasaki, Japan
Danh mục các Website tham khảo:
1. http://support.vnn.vn/tailieu/lythuyetvt/ 2. www.smallcellforum.org