CHƯƠNG III : TÍNH TỐN MẠNG DI ĐỘNG GSM
3.3 Nhiễu đồng kênh C/I
Nhiễu đồng kênh xảy ra khi cả hai máy phát phát trên cùng một tần số hoặc trên cùng một kênh. Máy thu điều chỉnh ở kênh này sẽ thu được cả hai tín hiệu với cường độ phụ thuộc vào vị trí của máy thu so với hai máy phát.
Tỉ số sĩng mang trên nhiễu được định nghĩa là cường độ tín hiệu mong muốn trên cường độ tín hiệu nhiễu.
C/I = 10log(Pc/Pi) . Trong đĩ:
Pc = cơng suất tín hiệu thu mong muốn Pi = cơng suất nhiễu thu được.
Hình vẽ 3.2: Tỷ số nhiễu đồng kênh C/I
Hình ở trên chỉ ra trường hợp mà máy di động (cellphone) đặt trong xe đang thu một sĩng mang mong muốn từ một trạm gốc phục vụ (Serving BS) và đồng thời
Ngơ Ngọc Cảnh 24 Vơ tuyến điện tử K52
Khĩa luận tốt nghiệp GVHD: Ths. Vũ Thành Thái cũng đang chịu một nhiễu đồng kênh do nhiễu phát sinh của một trạm gốc khác (Interference BS).
Giả sử rằng cả hai trạm đều phát với một cơng suất như nhau các đường truyền sĩng cũng tương đương (hầu như cũng khơng khác nhau trong thực tế) và ở điểm giữa, máy di động cĩ C/I bằng 0 dB, cĩ nghĩa là cả hai tín hiệu cĩ cường độ bằng nhau. Nếu máy di động đi gần về phía trạm gốc đang phục vụ nĩ thì C/I > 0 dB. Nếu máy di động chuyển động về phía trạm gây ra nhiễu thì C/I < 0 dB.
Tỉ số C/I được dùng cho các máy di động phụ thuộc rất lớn vào việc quy hoạch tần số và mẫu tái sử dụng tần số. Nĩi chung việc sử dụng lại tần số làm dung lượng tăng đáng kể tuy nhiên đồng thời cũng làm cho tỉ số C/I giảm đi. Do đĩ việc quy hoạch tần số cần quan tâm đến nhiễu đồng kênh C/I.
3.4 Tái sử dụng lại tần số
3.4.1 Khái Niệm
Đối với mạng vơ tuyến của GSM, do số lượng kênh phát trong dải tần cho phép là hữu hạn, nên để tối ưu việc sử dụng các kênh tần số, tăng dung lượng phục vụ, tồn bộ vùng phục vụ được chia thành các phân khu nhỏ hơn, gọi là cluster. Tại mỗi cluster, tất cả các tần số (f1 …. fn ) được cấp đều được sử dụng. Trong trường hợp này, độ rộng vùng phủ sĩng và dung lượng phục vụ đều được nâng cao, tuy nhiên sẽ xảy ra trường hợp nhiễu đồng kênh giữa tần số fi của cluster này với tần số fi của cluster khác.
Như vậy, cần thiết phải cĩ một kỹ thuật phân bổ, sắp xếp sử dụng các tần số sĩng mang riêng lẻ trong các nhĩm hợp lý để tránh gây nhiễu và đảm bảo các thơng số kỹ thuật theo yêu cầu, đĩ chính là kỹ thuật tái sử dụng tần số trong GSM.
Tùy theo số lượng tần số được cấp, mức độ yêu cầu về dung lượng, độ rộng vùng phủ mà cĩ nhiều kỹ thuật tái sử dụng tần số khác nhau, ta gọi đĩ là mẫu tái sử dụng tần số FRP (Frequency Reuse Pattern).
Kích cỡ nhĩm N:
Kích cỡ nhĩm N là số lượng cell cĩ trong một nhĩm tần số, nhĩm tần số này được tái sử dụng trong một khu vực phủ sĩng, sao cho khoảng cách giữa hai tần số giống nhau thuộc hai nhĩm khác nhau là D, trạm phát sĩng BTS được xem như đặt tại trọng tâm của hình lục giác, bán kính của cell là R.
Ngơ Ngọc Cảnh 25 Vơ tuyến điện tử K52
f3
Dc
f2
f7
N = 7 ; i = 1 , j = 2
Hình vẽ 3.3: Các cell hình lục giác, mỗi nhĩm gồm 7 cell. Ta cĩ cơng thức tính khoảng cách sử dụng lại tần số:
D =R* 3*N
(trong đĩ: R là bán kính cell)
Hình vẽ 3.4: Khoảng cách tái sử dụng tần số
- Tính tốn C/I
Ngơ Ngọc Cảnh 26 Vơ tuyến điện tử K52 download by : skknchat@gmail.com
Hình vẽ 3.5: Sơ đồ tính C/I
P là vị trí của MS thuộc cell A, chịu ảnh hưởng nhiễu kênh chung từ cell B là lớn nhất. Tại vị trí P (vị trí máy di động MS) cĩ:
x
C.a.R = I .a.(D-R)
Trong đĩ: x là hệ số truyền sĩng, phổ biến nằm trong khoảng từ 3 đến 4 đối với hầu hết các mơi trường.
Þ CI (dB) = 10*lg( 3.N -1)x Tỉ số C/I (dB) Số cell (N) Kích thước mảng 3 4 7 9 12 21
Bảng quan hệ N & C/I
Để xác định vị trí của các cell đồng kênh ta sử dụng cơng thức: N = i2 + i.j + j2. (i; j nguyên)
3.4.2 Các mẫu tái sử dụng tần số
Ký hiệu tổng quát của mẫu sử dụng lại tần số: Mẫu M /N Trong đĩ: M = tổng số sites trong mảng mẫu
N = tổng số cells trong mảng mẫu
Ba kiểu mẫu sử dụng lại tần số thường dùng là: 3/9, 4/12 và 7/21.
3.4.2.1 Mẫu tái sử dụng tần số 3/9
Mẫu tái sử dụng lại tần số 3/9 cĩ nghĩa các tần số sử dụng được chia thành 9 nhĩm tần số ấn định trong 3 vị trí trạm gốc (Site). Mẫu này cĩ khoảng cách giữa các trạm đồng kênh là D = 5,2R.
Các tần số ở mẫu 3/9 (giả thiết cĩ 41 tần số từ các kênh 84 đến 124 - là số tần số sử dụng trong mạng GSM900 của VMS): A1 BCCH 84 TCH1 93 TCH2 102 TCH3 111 TCH4 120
Ngơ Ngọc Cảnh 28 Vơ tuyến điện tử K52
Khĩa luận tốt nghiệp GVHD: Ths. Vũ Thành Thái
Ta thấy mỗi cell cĩ thể phân bố cực đại đến 5 sĩng mang.
Như vậy, với khái niệm về kênh như đã nĩi ở phần trước thì phải dành một khe thời gian cho BCH, một khe thời gian cho SDCCH/8. Vậy số khe thời gian dành cho kênh lưu lượng của mỗi cell cịn (5 x 8 – 2) = 38 TCH.
Tra bảng Erlang-B (Phụ lục), tại GoS 2% thì một cell cĩ thể cung cấp dung lượng 29,166 Erlang.
Giả thiết trung bình mỗi thuê bao trong một giờ thực hiện 1 cuộc gọi kéo dài 120s tức là trung bình mỗi thuê bao chiếm 0,033 Erlang, thì mỗi cell cĩ thể phục vụ được 29,166/0,033 = 833 (thuê bao).
Hình vẽ 3.6: Mẫu tái sử dụng lại tần số 3/9
Theo lý thuyết, cấu trúc mảng 9 cells cĩ tỉ số C/I > 9 dB đảm bảo GSM làm việc bình thường.
Ngơ Ngọc Cảnh 29 Vơ tuyến điện tử K52
một tỉ số quan trọng và người ta cũng dựa vào tỉ số này để đảm bảo rằng việc ấn định tần số sao cho các sĩng mang liền nhau khơng nên được sử dụng ở các cell cạnh nhau về mặt địa lý.
Tuy nhiên, trong hệ thống 3/9 các cell cạnh nhau về mặt địa lý như A1 & C3, C1 & A2, C2 & A3 lại sử dụng các sĩng mang liền nhau. Điều này chứng tỏ rằng tỉ số C/A đối với các máy di động hoạt động ở biên giới giữa hai cell A1 và C3 là 0dB, đây là mức nhiễu cao mặc dù tỉ số này là lớn hơn tỉ số chuẩn của GSM là (- 9 dB). Việc sử
dụng các biện pháp như nhảy tần, điều khiển cơng suất động, truyền dẫn gián đoạn là nhằm mục đích giảm tối thiểu các hiệu ứng này.
3.4.2.2 Mẫu tái sử dụng tần số 4/12
Mẫu sử dụng lại tần số 4/12 cĩ nghĩa là các tần số sử dụng được chia thành 12 nhĩm tần số ấn định trong 4 vị trí trạm gốc. Khoảng cách giữa các trạm đồng kênh khi đĩ là D = 6R. Các tần số ở mẫu 4/12: A1 BCCH 84 TCH1 96 TCH2 108 TCH3 120
Ta thấy mỗi cell cĩ thể phân bố cực đại là 4 sĩng mang.
Như vậy, với khái niệm về kênh như đã nĩi ở phần trước, một khe thời gian dành cho kênh BCH, một khe thời gian dành cho kênh SDCCH/8. Vậy số khe thời gian dành cho kênh lưu lượng của mỗi cell cịn (4 x 8 – 2) = 30 TCH. Tra bảng Erlang-B ( Phụ lục), tại GoS = 2 % thì mỗi cell cĩ thể cung cấp dung lượng 21,932 Erlang. Giả sử mỗi thuê bao chiếm 0,033 Erlang thì mỗi cell cĩ thể phục vụ được 21,932/0,033 = 664 thuê bao.
Trong mẫu 4/12 số lượng các cell D sắp xếp theo các cách khác nhau để nhằm phục vụ cho các cell A,B,C. Hiệu quả của việc điều chỉnh này là để đảm bảo hai cell cạnh nhau khơng sử dụng hai sĩng mang liền nhau (khác với mẫu 3/9). Với mẫu này, khoảng cách tái sử dụng tần số là lớn hơn.
Ngơ Ngọc Cảnh 30 Vơ tuyến điện tử K52
Khĩa luận tốt nghiệp GVHD: Ths. Vũ Thành Thái
Hìnhvẽ33.7:.7:Mẫutáisửdụnglạitầnsố4/12
Về lý thuyết, cụm 12 cells cĩ tỉ số C/I > 12 dB. Đây là tỉ số thích hợp cho phép hệ thống GSM hoạt động tốt. Tuy nhiên, mẫu 4/12 cĩ dung lượng thấp hơn so với mẫu 3/9 vì:
a) Số lượng sĩng mang trên mỗi cell ít hơn (mỗi cell cĩ 1/12 tổng số sĩng mang thay vì 1/9).
b) Hệ số sử dụng lại tần số thấp hơn (đồng nghĩa với khoảng cách sử dụng lại là lớn hơn).
3.4.2.3 Mẫu tái sử dụng tần số 7/21
Mẫu 7/21 cĩ nghĩa là các tần số sử dụng được chia thành 21 nhĩm ấn định trong 7 trạm gốc. Khoảng cách giữa các trạm đồng kênh là D = 7,9R.
Các tần số ở mẫu 7/21: Hình vẽ 3.8
Ta thấy mỗi cell chỉ được phân bố tối đa 2 sĩng mang.
Như vậy với khái niệm về kênh như đã nĩi ở phần trước. Phải cĩ một khe thời gian dành cho BCH và cĩ ít nhất một khe thời gian dành cho SDCCH, số khe thời gian dành cho kênh lưu lượng của mỗi cell cịn (2 x 8 – 2) = 14 TCH. Tra bảng Erlang-B (Phụ lục), tại GoS = 2% thì mỗi cell cĩ thể cung cấp một dung lượng 8,2003 Erlang.
Giả sử mỗi thuê bao chiếm 0,033 Erlang, như vậy một cell cĩ thể phục vụ được 8,2003/0,033 = 248 thuê bao.
Ngơ Ngọc Cảnh 31 Vơ tuyến điện tử K52
Hình vẽ 3.8: Mẫu tái sử dụng lại tần số 7/21
Nhận xét:
Khi số nhĩm tần số N giảm (21, 12, 9), nghĩa là số kênh tần số cĩ thể dùng cho mỗi trạm (å /N) tăng thì khoảng cách giữa các trạm đồng kênh D sẽ giảm 7,9R; 6R; 5,2R. Điều này nghĩa là số thuê bao được phục vụ sẽ tăng lên là: 248, 664 và 883, nhưng đồng thời nhiễu trong hệ thống cũng tăng lên.
Như vậy, việc lựa chọn mẫu sử dụng lại tần số phải dựa trên các đặc điểm địa lý vùng phủ sĩng, mật độ thuê bao của vùng phủ và tổng số kênh å của mạng.
- Mẫu 3/9: số kênh trong một cell là lớn, tuy nhiên khả năng nhiễu cao. Mơ hình này thường được áp dụng cho những vùng cĩ mật độ máy di động cao.
- Mẫu 4/12: sử dụng cho những vùng cĩ mật độ lưu lượng trung bình. - Mẫu 7/21: sử dụng cho những khu vực mật độ thấp.
3.5 Các cấu hình của trạm BTS
3.5.1 Cấu hình 4/4/4 (cấu hình Full)
Ngơ Ngọc Cảnh 32 Vơ tuyến điện tử K52
Khĩa luận tốt nghiệp GVHD: Ths. Vũ Thành Thái Một trạm BTS cĩ cấu hình là 4/4/4. Như vậy thì mỗi cell cĩ 4 TRx và sẽ cĩ số kênh vật lý là: 4x8 =32 kênh trong đĩ số kênh phục vụ cho thoại là 32-2=30 kênh (vì 1 kênh dùng để truyền tần BCCH, và 1 hay nhiều kênh dùng cho kênh SDCCH, ởđây là dùng 1 kênh cho SDCCH). Như vậy là một cell thì cĩ thể phục vụ tối đa 30 cuộc gọi đồng thời cùng 1 lúc và cả trạm sẽ phục vụ là 3x30=90 cuộc gọi đồng thời cùng một lúc.
3.5.2 Cấu hình 2/2/2
Tương tự thì một trạm BTS cĩ cấu hình 2/2/2 thì mỗi cell cĩ 2 TRX và sẽ cĩ 2 x 8=16 kênh trong đĩ số kênh phục vụ cho thoại là: 16 - 2=14 kênh
Như vậy thì một cell cĩ thể phục vụ tối đa 14 cuộc gọi đồng thời cùng 1 lúc và cả trạm sẽ phục vụ 14 x 3=42 cuộc gọi đồng thời.
Ngơ Ngọc Cảnh 33 Vơ tuyến điện tử K52
CHƯƠNG IV: DRIVE TEST TRONG MẠNG GSM
4.1 Mục đích của việc thực hiện Drive Test
Thực hiện Drive Test nhằm đánh giá chất lượng vơ tuyến của các điểm/trạm/khu vực/vùng nhằm phát hiện và xử lý các tồn tại trên mạng di động và định hướng cho việc lập kế hoạch nhằm tăng cường phủ sĩng tại các điểm/trạm/khu vực/vùng đo.
4.2 Thiết bị đo và thủ tục đo drive test
4.2.1 Đội Drive test
Đội Drive test phải cần ít nhất 2 người, một lái xe và một kỹ sư Drive test. Người lái xe phải cần hiểu được đường phố và cấu trúc của khu vực cần đo, và như vậy lái xe cĩ thể cung cấp thơng tin về tuyến đường cĩ thể và cung cấp những thơng tin cĩ thể thay đổi.
4.2.2 Thiết bị Drive test và các nguồn hỗ trợ
4.2.2.1 Thiết bị Drive test
Thiết bị Drive test gồm cĩ:
- Một phần mềm đo (TEMS) và một máy tính xách tay - Một điện thoại di động để test (T610 Ericsson)
- Một GPS
- Nguồn điện cung cấp (được nối với Acqui của xe để chuyển đổi điện thành 220V cho máy tính và GPS)
- Cáp dữ liệu kết nối giữa Laptop và máy TEMS
- Hệ thống antenna (anten gắn từ đẳng hướng cĩ cáp nối với điện thoại)
Tems 8.0 và cáp dữ liệu GPS Holux
34
Khĩa luận tốt nghiệp GVHD: Ths. Vũ Thành Thái
Máy tính xách tay Bộ đổi nguồn DC - AC
4.2.2.2 Các nguồn hỗ trợ
- Ơ tơ phải cĩ nguồn làm việc ổn định và acqui hoạt động tốt - Một bản đồ đường phố cho phép định hướng đường đi
- Vị trí của Site và cấu hình chi tiết, cĩ thể trên các bản đồ riêng rẽ hoặc trên bản đồ cĩ thể chỉ ra Azimuth, titls, độ cao và các thơng số cần thích hợp khác
- Sơ đồ đường đi, bao gồm cả bản đồ đường phố và hướng chỉ dẫn - Một simcard test
- Một file mơ tả mạng với định dạng tương ứng với phần mềm cần đo (CDD) - Even Log mà kĩ sư cĩ thể ghi chú các sự kiên về thời gian địa điểm mà cĩ thể ảnh hưởng đến đọc chính xác của phép đo (ví dụ như đi trong đường ngầm cầu cao), những thơng tin này cĩ thể sử dụng cho việc phân tích lỗi sau này
4.2.3 Thủ tục đo
4.2.3.1 Các thủ tục chuẩn bị
Đường đi phải được xác định cẩn thận trước khi thực hiện, đường đi là như nhau trong suốt quá trình tối ưu. Các điểm sau phải được cân nhắc khi lên kế hoặc đo:
-Khoảng thời gian tối đa cho mỗi cluster là 4h. Đủ số cuộc gọi >=200 để cĩ thể cung cấp một số liệu đáng tin cậy
- Đường đi phải bao gồm tất cá các Cells của một cluster
- Nếu cĩ thể đường đi phải được lên kế hoạch để cĩ thể đi được handover cả 2 chiều
- Ít nhất tất cả các tuyến đường chính phải được đo
-Đường đi vào các vùng mà khơng cĩ trên bản đồ số thì khơng cần thiết đo Trước khi Drive test được tiến hành tất cả các thơng tin bao gồm độ cao, gĩc và hướng anten phải được kiểm tra lại. Những vấn đề về cài đặt phải được giải quyết trước khi thực hiện phép đo.
Các site chưa hoạt động cần phải được lưu ý và nếu cần thiết cĩ thể hỗn lại phép đo và thay đổi tuyến đường
Khĩa luận tốt nghiệp GVHD: Ths. Vũ Thành Thái
4.2.3.2 Cài đặt thiết bị
Các lỗi ngắt nguồn trong phép đo cĩ thể sinh ra lỗi dữ liệu khi tiến hành phép đo. Với mục đích để ngăn ngừa các hiện tượng trên phải đảm bảo rằng máy tính xách tay, Điện thoại test và GPS phải được nạp điện. Kiểm tra tất cả các kết nối với nguồn đã an tồn chưa và bộ chuyển đổi khơng bị quá tải.
Hệ thống Anten được sử dụng và vị trí anten cĩ thể thay đổi:
+ Để đo mức tín hiệu trên đường hoặc để kiểm tra mức tín hiệu cho trước, Anten phải được đặt trên nĩc của xe khơng gần hơn 45cm từ bất cứ cạnh nào. Nếu chiều cao của xe lớn hơn 1.8m, thì cĩ thể đặt Anten trên nắp đậy máy ơ tơ và khơng gần hơn cạnh nào 45cm và cách kính chắn giĩ là 1m.
+ Để đo đặc tính trong xe Antenna cĩ thể đặt ở một vị trí cố định ngang đầu lái xe Một qui tắc rất quan trọng cần phải nhớ đĩ là giữ cho các thiết bị đo được ổn định suốt quá trình đo. Điều này đảm bảo cho một kết quả chính xác.
Kiểm tra tất cả các kết nối để đảm bảo rằng phần mềm đo đã được kết nối với các thiết bị.
Kiểm tra xem phần mềm đo cĩ thể thu được các bản tin lớp ba và các phép đo