Đường truyền vụ tuyến là can nhiễu hữu hạn khi cỏc mức nhiễu cao hơn mức nhạy của bộ thu. Hầu hết cỏc mạng là can nhiễu hữu hạn vỡ sử dụng lại cỏc tần số
giống nhau trong cỏc cell khỏc nhau để sử dụng hiệu quả phổ.
Một mạng bị can nhiễu sẽ bị giới hạn về dung lượng, nghĩa là mức nhiễu là đạt mức cỏc giới hạn của mạng vềảnh hưởng phổ. Mặt khỏc, cỏc mạng bị giới hạn bởi ồn bị coi như giới hạn vựng phủ, nghĩa là mạng cú giới hạn phạm vi cell chứ khụng phải cỏc giới hạn hiệu suất phổ.
Cỏc đầu cuối chuyển động nhanh.
Trong trường hợp MS trong một phương tiện chuyển động nhanh (250- 300km/h) giống như trờn tầu cao tốc, cú một sự ảnh hưởng trong chất lượng đường truyền. Pha của tớn hiệu thay đối rất nhanh do hiệu ứng Doppler vỡ vậy nú khụng thể cú một giỏ trị khụng đổi trong suốt khoảng thời gian truy nhập một cụm. Lỗi pha cú thể
làm bộ thu tỏch một vài bit lỗi độc lập với tỉ lệ tớn trờn tạp thu được, gõy ra một tỉ lệ lỗi BER (xem hỡnh 3.13). Sử dụng phương phỏp mó hoỏ cực đại GPRS bị giới hạn đối với CS-1-3, trong khi CS-3 vẫn cũn ảnh hưởng từ tỉ lệ lỗi khối cao. Tớn hiệu điều chế 8- PSK bịảnh hưởng nhiều hơn từ nhiễu pha.
Hỡnh 3.13. BER đối với CS1 đến CS4 với cỏc đầu cuối chuyển động nhanh. III.2.2. Quản lý tài nguyờn vụ tuyến.
III.2.2.1. Điều khiển tài nguyờn vụ tuyến của hệ tớch hợp GSM/GPRS.
Một kết nối vụ tuyến (Um) là tổ hợp giữa MS và BTS. Cỏc kờnh vụ tuyến FDMA và TDMA được sử dụng để tạo ra một kết nối giữa MS và BTS. Tài nguyờn của cỏc kờnh vật lý đơn lẻ trong GSM/GPRS được diễn tả trong hỡnh 3.14.
Cỏc kờnh CS được dành cho truyền dẫn thoại. Cỏc kờnh R được dành cho truyền dẫn dữ liệu gúi. Cỏc kờnh SW là cỏc kờnh chung, cú thể được chuyển mạch từ
dữ liệu gúi đến kờnh thoại phụ thuộc vào số người dựng và data. Trong cỏc kờnh SW người sử dụng thoại được ưu tiờn hơn ngưũi sử dụng dữ liệu. Do đú, khi tất cả cỏc tài nguyờn thoại được sử dụng, người sử dụng thoại cú thểưu tiờn cỏc kờnh SW.
Trong mạng GPRS, dung lượng của Cell cho truyền dẫn dữ liệu gúi khụng chỉ
phụ thuộc vào tài nguyờn dữ liệu được cấp phỏt mà cũn phụ thuộc vào số kờnh thoại yờu cầu và cỏc TS của chỳng. Tài nguyờn dữ liệu gúi được ấn định đến tất cả người sử
dụng dữ liệu được phục vụ trong một cell. Nếu số lượng ngưũi sử dụng thoại khụng vượt qỳa số TS dành cho thoại, số TS được ấn định đến một người dựng dữ liệu (NT) cú thểđược ước lượng như sau:
CR + CSW
NT =
ND Biểu thức trờn chỉ cú ý nghĩa khi NCS≤ CCS
CR là số lượng TS gúi dữ liệu được dành riờng CSW là số lượng TS chuyển mạch.
ND là số người sử dụng dữ liệu NCS là số người sử dụng thoại.
CCS là số TS được ấn định cho người sử dụng thoại.
III.2.2.2. Thuật toỏn điều khiển tài nguyờn dữ liệu.
Cỏc thụng sốđược điều khiển: Hệ số truyền, thời gian phục vụ thoại và cỏc gúi dữ liệu, Thời gian truyền kờnh SW. Số lượng kờnh thoại yờu cầu, thời gian phục vụ và thụng số truyền của chỳng xỏc định trực tiếp số kờnh SW rỗi. Nếu số kờnh SW được
ấn định để truyền dữ liệu ớt thỡ số người sử dụng dữ liệu được phục vụ ớt và tốc độ
truyền dữ liệu sẽ giảm.
Thuật toỏn truyền dữ liệu phức tạp hơn truyền thoại. Khi một yờu cầu dữ liệu mới đến tốc độ truyền dữ liệu và thời gian của truyền dữ liệu được ước lượng. Trong suốt quỏ trỡnh lấy mẫu chỳng được đổi liờn tục phụ thuộc vào tải dữ liệu, số người sử
Hỡnh 3.15. Thuật toỏn điều khiển tài nguyờn dữ liệu
III.2.2.3. Chiến lược kiểm tra theo vũng (Polling).
Kiểm tra theo vũng (Polling) là một cơ chế trong đú PCU yờu cầu MS gửi thụng tin về cỏc điều kiện DL và về cỏc khối RLC được thu thành cụng. Polling là một phần cơ chế ARQ khi cỏc khối RLC nhận được khụng chớnh xỏc sẽ được truyền lại. PCU kiểm tra theo vũng MS bởi cỏch phỏt một khối dữ liệu RLC với một bit kiểm tra vũng được đặt là 1. Bản tin này được gửi trờn một kờnh PACCH. Một gúi bản tin ACK/NACK DL chứa đựng cỏc thụng tin điều kiện đường truyền bỏo hiệu và cỏc bit ACK cho cửa sổ nhận RLC tại MS. Chỳ ý rằng Polling cú thểđược sử dụng trong cả
hai chếđộ RLC-ACK và RLC-NACK.
Polling cú thể cũng được kết hợp với lưu lượng khối tạm thời (TBF). Bằng cỏch phỏt hiện cỏc bản tin ACK/NACK DL bị mất quỏ mức, nú cú thể phỏt hiện ra cỏc
điều kiện đường truyền vụ tuyến khụng cú hiệu quả.
Một vấn đề rất quan trọng để tỡm ra một tần số tối ưu của cơ chế kiểm tra theo vũng. Thuật toỏn polling cú thểđược chấp nhận với cỏc điều kiện truyền dẫn vụ tuyến khỏc nhau bằng sự hỏi vũng nhiều hơn khi BLER được phỏt hiện là nhiều hơn. Nếu MS khụng được hỏi vũng thường xuyờn, cửa sổ RLC cú thể bị ngăn trong suốt quỏ
trỡnh truyền dẫn. Mặt khỏc, nếu MS được hỏi vũng thường xuyờn, nú sẽ tạo ra rất nhiều tớn hiện tiờu đề bỏo hiệu trong UL.
Bộ phỏt cú một cửa sổ để đỏnh địa chỉ cỏc khối RLC. Trong cửa sổ này, cỏc khối RLC được phõn loại khi khụng phỏt, ACK chờ, ACK và NACK. Một khối RLC ở
trong một trạng thỏi khụng phỏt nếu nú khụng được phỏt trong lần đầu tiờn. Một khi nú
được truyền, nú sẽ thay đổi đến trạng thỏi ACK chờ. Khi một bản tin gúi ACK/NACK DL nhõn được, PCU cập nhật của sổ phỏt theo cỏch sau: Nếu khối nhận được đỳng, khối được đặt đến ACK. nếu khối khụng nhận được chớnh xỏc, khối được đặt đến NACK. Nếu khụng nhận được thụng tin ACK, trạng thỏi vẫn là ACK chờ. Khi cửa sổ
truyền được cập nhật, của sổ sẽđược trượt đến khụi NACK đầu tiờn. Xem bước 1 đến bước 3 trong hỡnh 3.17
Hỡnh 3.16. Cơ chế Polling
Hỡnh 3.17. Sự thay đổi cửa sổ RLC
Cơ chế polling được ỏp dụng chỉ cho đường DL, tuy nhiờn một cơ chế tương tự được sử dụng cho UL. Trong đường UL, PCU cú thể gửi cỏc bản tin ACK/NACK UL đến MS để thụng bỏo cho MS về khối nào được nhận thành cụng. Khi một bản tin ACK/NACK UL nhận được, MS sẽ cập nhật của sổ phỏt của nú. Nếu Khối được chấp nhận thiết lập đến NACK, trạng thỏi được thiết lập đến chấp nhận và nếu khối bị từ
truyền lại trong khoảng trễ ACK RLC. Sau đú cửa sổ truyền dẫn được trượt đến khối RLC ACK đầu tiờn.
III.2.2.4. Thuật toỏn thớch nghi đường truyền trong GPRS.
Đầu tiờn ta xột xem thế nào là thớch nghi đường truyền?
Trong GPRS, thụng tin được truyền đi trong cỏc gúi sử dụng cỏc sơ đồ mó kờnh khỏc nhau. Mục đớch của mó hoỏ là để cải tiến chất lượng truyền dẫn khi cỏc điều kiện đường truyền vụ tuyến tồi vỡ mó hoỏ đưa vào một số dư thừa trong cỏc gúi để phỏt hiện và sửa cỏc bit lỗi xảy ra trong suốt quỏ trỡnh truyền.
Bằng cỏch tăng số lượng bit dư thừa, sửa lỗi cú thểđược cải thiện, nhưng đồng thời tốc độ bit thực sự thu được giảm. Để thụng lượng là cực đại, cỏc sơ đồ mó kờnh mó kờnh mạnh sẽ được sử dụng trong cỏc điều kiện đường truyền vụ tuyến kộm chất lượng, cũn cỏc sơ đồ bảo vệ kộm sẽ được dung trong cỏc điều kiện đường truyền vụ tuyến tốt.
Thuật toỏn LA được sử dụng để lựa chọn sơđồ mó hoỏ (CS) tối ưu như là một hàm số của cỏc điều kiện đuờng truyền vụ tuyến. Sự lựa chọn sơ đồ mó hoỏ được dựa trờn cỏc đỏnh giỏ chất lượng kờnh.
Trong một LA điển hỡnh, bộ thu đo tỉ lệ súng mang/ nhiễu hoặc tỉ lệ lỗi bit, và thực hiện đỏnh giỏ chất lượng kờnh bằng cỏch lấy trung bỡnh cỏc phộp đo trong một khoảng thời gian. Thuật toỏn LA đưa ra một sự quyết định về phương phỏp mó hoỏ bằng cỏch so sỏnh chất lượng kờnh được đỏnh giỏ với cỏc giỏ trị ngưỡng nào đú đểđạt
được thụng lượng cực đại.
Thuật toỏn LA cho đường lờn và đường xuống.
Cỏc phộp đo đường truyền vụ tuyến tương tự nhau trong chếđộ ACK RLC và NACK RLC. Cỏc bản tin gúi ACK/NACK DL và ACK/NACK UL được gửi trong cả
hai trường hợp.
9 Trong DL, PCU hỏi vũng MS bằng cỏch gửi bản tin gúi ACK/NACK DL. Cỏc bản tin này chứa đựng cỏc phộp đo với cỏc thụng tin về chất
lượng đường truyền. Cỏc bản tin GPRS chứa cỏc mức nhiễu trong cell phục vụ. RXQUAL (chất lượng tớn hiệu thu), C (mức tớn hiệu thu) và SIGN_VAR (phương sai của mức tớn hiệu thu).
9 Trong đường lờn, mạng ra lệnh cho MS với bản tin gúi ACK/NACK UL và sơ đồ mó hoỏ phải sử dụng. Sự lựa chọn sơ đồ mó hoỏ được dựa trờn cựng một thuật toỏn LA sử dụng trong cỏc phộp đo DL đươc thực hiện bởi trạm cơ sở.
Thuật toỏn LA trong GPRS.
Một thuật toỏn LA lý tưởng cho GPRS (kờnh TU3 với FH lý tưởng) là đường bao của C/I theo đường cong thụng lượng với cỏc phương phỏp mó hoỏ khỏc nhau, như trỡnh bày trờn hỡnh 3.18. Trong GPRS, cỏc thuật toỏn cú thể được dựa trờn sự đỏnh giỏ BLER và CIR. Cả hai phộp đo cú thểđược tớnh toỏn từ cỏc thụng tin nhận được từ MS hoặc BTS. Nếu C/I được sử dụng cho LA, cỏc ngưỡng khỏc nhau phải được thiết lập cho cỏc trường hợp nhảy tần và khụng nhảy tần. Đú là vỡ đồ thị C/I theo đường cong thụng lượng của mỗi sơđồ mó hoỏ (CS) thay đổi tuỳ theo việc sử dụng FH.
Hỡnh 3.18. Thuật toỏn LA trong GPRS III.2.3. Điều khiển cụng suất.
Điều khiển cụng suất cú thểđược sử dụng trong cỏc dịch vụ chuyển mạch gúi.
Điều khiển cụng suất cú thểđược ỏp dụng cho đường lờn và đường xuống. Điều khiển cụng suất gúi dữ liệu khú hơn thoại vỡ gúi là truyền theo cụm.
III.2.3.1. Điều khiển cụng suất đường lờn.
Mục đớch của điều khiển cụng suất đường lờn là để tiết kiệm pin của MS. Tuy nhiờn, nú cũng giỳp giảm nhiễu. Khi cỏc điều kiện vụ tuyến tốt, MS phỏt với cụng suất
đầu ra thấp hơn, nú được thực hiện tự động bởi MS với sự giỳp đỡ của một vài thụng sốđược cung cấp bởi mạng. Trong cỏc thuật toỏn này khụng được xột tới mà chỉ cú sự
suy hao đường truyền được đề cập đến.
Người ta cú thểđiều chỉnh α và ΓCH trong thủ tục điều khiển cụng suất, trong
đú ΓCH xỏc định cụng suất đầu ra cực tiểu của MS và α xỏc định sự thay đổi mức tớn hiệu thu (C) được chuyển đổi như thế nào khi cụng suất đầu ra của MS thay đổi. Hỡnh 3.19 chỉ ra cụng suất đầu ra của MS theo mức tớn hiệu thu DL với cỏc giỏ trị α và ΓCH
khỏc nhau, từđú cú thểđiều khiển mức tối thiểu khi điều khiển cụng suất UL bắt đầu hoạt động và việc điều khiển cụng suất được ỏp dụng thế nào khi mức cực tiểu này bị
vượt quỏ.
MS sẽđược sử dụng cụng suất đầu ra như nhau trờn cả 4 cụm trong một khối vụ tuyến. Khi truy nhập một ụ trờn kờnh PRACH và RACH và trước khi nhận cỏc thụng số điều khiển cụng suất đầu tiờn trong suốt quỏ trỡnh truyền gúi, MS sẽ sử dụng cụng suất đầu ra được xỏc định bởi PMAX là cụng suất phỏt MS cực đại.
Hỡnh 3.19. Cụng suất đầu ra của MS (MS TX Pwr) theo mức tớn hiệu thu DL với cỏc giỏ trị α và ΓCH khỏc nhau.
III.2.3.2. Điều khiển cụng suất đường xuống.
Điều khiển cụng suất đường xuống (DL PC) là để tối ưu cụng suất đầu ra BTS nhằm duy trỡ cựng một chất lượng trong cỏc kết nối đang xếp hàng. Thuật toỏn DL PC làm giảm nhiễu trong hệ thống. Trong khi kết hợp cỏc dịch vụ chuyển mạch gúi và chuyển mạch mạch, Cỏc DL PC đưa đến sự giảm nhiễu tạo ra từ PS đến cỏc dịch vụ
thoại.
Hỡnh 3.20 chỉ ra thuật toỏn DL PC được tạo ra như thế nào. Đầu tiờn, MS thực hiện đo chất lượng trong đường xuống và tiếp theo, phụ thuộc vào cỏc phộp đo, cụng suất đầu ra BTS được cập nhật. Phụ thuộc vào cỏc loại phộp đo và tiờu chuẩn được sử
dụng để thay đổi cụng suất đầu ra, thuật toỏn DL PC cú thểđược xỏc định. Cụng suất bộ phỏt của BTS cú thể viết dưới dạng:
BTS PWR=BCCH PWR - P0 - Delta
Trong đú BCCH PWR là cụng suất phỏt của kờnh BCCH, P0 là hằng số độ sai lệch cụng suất õm, Delta là một thành phần phụ thuộc vào cỏc điều kiện đường truyền vụ tuyến. P0 khỏc nhau cú thể được gỏn cho từng người dựng riờng lẻ. Khi sự phõn phối khối RLC UL động được sử dụng, giỏ trị Delta lớn nhất bị giới hạn đến 10dB. Điều này là để ngăn cản USF khỏi mất bởi cỏc MS khỏc khi dựng chung TSL với MS nhận khối vụ tuyến.
Hỡnh 3.20. Hoạt động của cụng suất đường xuống.
DL PC nờn hoạt động bờn ngoài cửa sổ làm việc LA để trỏnh tỡnh trạng khi giảm cụng suất đầu ra đưa đến làm thay đổi về sơ đồ mó hoỏ và gõy ra giảm thụng lượng. Nếu chỉ một phần CS được sử dụng, cửa sổ làm việc DL PC lớn hơn và hệ số
khuếch đại lớn hơn cú thểđạt được. Việc lắp đặt cỏc sơ đồ điều chế và mó hoỏ trong GPRS làm giảm đỏng kể cửa sổ làm việc DL PC, và sự giảm nhiễu khụng đỏng kể, trừ
khi một dung lượng dữ liệu nào đú được loại bỏ. Trong bất kỳ trường hợp nào, DL PC luụn cú lợi khi cỏc dịch vụ thoại và dữ liệu được kết hợp với nhau trờn cựng một lớp nhảy tần, vỡ giảm cỏc mức nhiễu được tạo ra đối với cỏc dịch vụ thoại. P0 cú thểđược sử dụng cho mục đớch này. Giảm 3dB trong cụng suất phỏt GPRS khụng cú một sự ảnh hưởng lớn đến dung lượng dữ liệu trung bỡnh, nhưng nú cú một sự thay đổi lớn
đến chất lượng thoại.
III.3. Dung lượng bỏo hiệu.
Cỏc mạng hiện tại được định cỡ cho một xỏc suất bị chặn cuộc gọi nào đú để
trỏnh sự nõng giỏ phần cứng. Do đú tài nguyờn được định cỡđể cho phộp một xỏc suất bị chặn cuộc gọi nào đú là một tiờu chuẩn thiết kế và dung lượng “bị chặn cứng” của cỏc tài nguyờn này được định nghĩa là lưu lượng gõy ra khả năng bị chặn. Phần này nghiờn cứu vể dung lượng kờnh bỏo hiệu của cỏc cấu hỡnh vụ tuyến GSM/GPRS điển hỡnh, và bao gồm cỏch thức tối ưu cấu hỡnh cỏc kờnh bỏo hiệu như thế nào theo lưu lượng của mạng. Ở đõy, cỏc kờnh bỏo hiệu bao gồm cỏc kờnh điều khiển khi tải biến
đổi theo thời gian và chỳng phõn bố độc lập với cỏc kờnh lưu lượng. Cỏc kờnh điều khiển quảng bỏ và kết hợp khụng được đề cập đến trong phần này.
Sau đõy ta tỡm hiểu chi tiết tiờu chuẩn được sử dụng để định cỡ cỏc kờnh bỏo hiệu, cỏc thủ tục bỏo hiệu và phương phỏp được sử dụng để tớnh toỏn dung lượng của cỏc kờnh đú. Dung lượng này được dựng cho cỏc kờnh thoại GSM và phần dữ liệu trong GPRS.Cuối cựng là một vài kết luận vềđịnh cỡ kờnh.
III.3.1. Tiờu chuẩn dung lượng bỏo hiệu. [23]
Cỏch chung nhất để định cỡ kờnh lưu lượng cho thoại trong GSM là định cỡ
Erlang B. Tuy nhiờn, cỏc cuộc gọi chỉ cú thể bị chặn do thiếu tài nguyờn bỏo hiệu. Giả
sử rằng xỏc xuất bị chặn đối với cỏc kờnh lưu lượng và bỏo hiệu là độc lập với nhau,