Đây l hai hệ th ng kề cận nhau, như đã phân tích ở trên, các anten song băng phải đảm bảo yêu cầu về độ cách ly để giảm thiểu nhiễu liên điều chế.
Đối với c c anten ơn băn
Hình 5.9 trình b y cấu hình phân cách về không gian cho các anten đơn băng. Hai phi-đơ riêng rẽ được sử dụng độc lập cho từng hệ th ng.
GSM900 BTS
GSM1800 BTS Phi-đơ Anten song băng
SVTH: Cao Hà Hải Âu, Lớp: 00ĐT3 Chương 5. Các giải pháp anten
Hình 5.9 Sơ đồ cách ly về không gian giữa GSM1800 BTS và Node B của UMTS.
Các anten được cách biệt bằng khoảng cách theo phương ngang dn hoặc dọc dv như trên hình 5.10.
Hình 5.10 Các khoảng cách chiều dọc và chiều ngang của hệ anten.
Theo Alcatel, nếu sử dụng thiết bị Alcatel EVOLLUMTM GSM1800, độ cách ly giữa cổng phát GSM1800 v cổng thu UMTS đạt tới 47dB. Nếu tính thêm tổn hao 2dB cho mỗi phi-đơ, độ phân cách về không gian thực tế l 43dB.
Trong trường hợp thiết bị GSM1800 chỉ đáp ứng được các yêu cầu của ETSI, độ cách ly không gian phải l 81dB, một giá trị khá cao.
Anten băn rộn với diplexer
Hình 5.11 giới thiệu sơ đồ kh i của một nhánh anten chung sử dụng diplexer, chỉ có duy nhất một phi-đơ kết n i tới một nhánh anten băng rộng GSM1800/UMTS. Nếu site có 3 nhánh thì cần 3 hệ th ng như vậy.
GSM 1800 UMTS dn GSM 1800 UMTS dv GSM1800 BTS UMTS Node B Phi-đơ
Anten GSM1800 Anten UMTS Cách ly không gian
SVTH: Cao Hà Hải Âu, Lớp: 00ĐT3 Chương 5. Các giải pháp anten
Hình 5.11 Sơ đồ khối anten băng rộng sử dụng diplexer.
Bộ diplexer phải có độ cách ly đạt tới 47dB (theo Alcatel khi sử dụng thiết bị Alcatel EVOLIUMTM GSM1800) v 85dB (đ i với thiết bị ETSI) trên khoảng cách từ cổng phát GSM1800 tới cổng thu UMTS. Yêu cầu đ i với chiều ngược lại l 30dB.
Ưu điểm chính của hệ th ng kép n y l s phi-đơ v tấm anten sử dụng l nhỏ nhất, nhưng nhược điểm của nó l độ linh động khơng cao vì GSM1800 v UMTS sử dụng chung một anten có cùng đặc tính v khơng thể lựa chọn góc phương vị cho từng hệ th ng.
Anten son băn GSM1800/UMTS sử dụn 2 diplexer
Cấu hình bao gồm 1 diplexer phía BTS, 1 cáp phi-đơ, 1 diplexer phía anten (thường hay được tích hợp trong tấm anten) v 1 anten song băng GSM1800/UMTS bao gồm hai anten trong cùng một tấm.
Diplexer phía BTS phải có độ cách ly đạt tới 47dB từ cổng phát GSM1800 tới cổng thu UMTS (theo Alcatel trong trường hợp sử dụng bị Alcatel EVOLIUMTM
GSM1800). Đ i với diplexer phía anten 30dB l giá trị đủ thỏa mãn yêu cầu.
GSM1800 BTS UMTS Node B Phi-đơ Anten băng rộng Diplexer
SVTH: Cao Hà Hải Âu, Lớp: 00ĐT3 Chương 5. Các giải pháp anten
Hình 5.12 Sơ đồ khối anten song băng với 2 diplexer.
Lợi thế của cấu hình n y l có thể lựa chọn góc ngẩng v độ lợi khác nhau cho anten của từng hệ th ng, nhược điểm chính l phải sử dụng tới hai diplexer.
Anten son băn với n iều bộ lọc
Cấu hình n y bao gồm một bộ lọc ngo i gắn trực tiếp v o BTS GSM1800, đồng thời sử dụng 2 phi-đơ để kết n i h i hệ th ng tới 2 anten.
Hình 5.13 Sơ đồ khối anten song băng sử dụng thêm bộ lọc ngoài.
Chức năng của bộ lọc (với tần s cắt fc = 1900MHz) l loại bỏ nhiễu bức xạ giả của GSM1800 BTS trong giải tần thu của UMTS để đạt tới độ cách ly yêu cầu. Với giải pháp n y độ cách ly có thể đạt tới 39dB. Ngo i ra cịn phải tính tới tổn hao 2dB cho mỗi phi-đơ.
Công suất nhiễu bức xạ giả của GSM 1800 tại cổng thu UMTS phải thấp hơn mức tạp âm nền –114dB, giả sử tổn 2dB trên mỗi phi-đơ.
GSM1800 BTS UMTS Node B Phi-đơ Diplexer Anten song băng
Diplexer GSM900 BTS GSM1800 BTS Phi-đơ Anten song băng
Phi-đơ Bộ lọc
SVTH: Cao Hà Hải Âu, Lớp: 00ĐT3 Chương 5. Các giải pháp anten Theo khuyến nghị GSM 05.05 của ETSI, công suất bức xạ giả trong dải thơng của một sóng mang UMTS phải thấp hơn –29dBm. Đ i với thiết bị Alcatel GSM1800 EVOLIUMTM giá trị n y l –67dBm như trong bảng 5.8.
Khuyến nghị của ETSI Thiết bị Acatel EVOLIUMTM
GSM1800 Pspur = –29dBm Pspur = –67dBm Prec.max = –114dBm Pcable = 4dB aair = 30dB αrequired = 51dB αrequired = 13dB
Bảng 5.8 Các đặc tính yêu cầu của bộ lọc.
Hệ s yêu cầu của bộ lọc khi có mặt cơng suất bức xạ giả được tính theo phương trình sau:
Prec = Pspur – α – 2.Lcable – aair ≤ –114dBm (5.3) αrequired = Pspur – Prec – 2.Lcable – aair (5.4) Để bảo đảm an to n cần tính dự trữ thêm 5dB cho mỗi trường hợp. Khi đó, độ suy hao yêu cầu đ i với hai trường hợp trên lần lượt l 56dB v 18dB. Ưu điểm của hệ th ng n y l giảm giá trị cách ly yêu cầu đảm bảo không xảy ra nghẽn máy thu GSM1800 do máy phát UMTS gây ra.
5.3 2 C c site 3 băn
Trong các trường hợp yêu cầu anten, có thể có 3 giải pháp:
Sử dụng 1 anten song băng với 1 anten đơn băng. Sử dụng 3 anten đơn băng.
Sử dụng 1 anten 3 băng.
5 3 2 1 Anten son băn
Có ba giải pháp có thể sử dụng:
1 anten GSM900 đơn băng, 1 anten GSM1800/UMTS song băng. 1 anten GSM900/GSM1800 song băng, 1 anten UMTS đơn băng. 1 anten GSM900/UMTS song băng, 1 anten GSM1800 đơn băng.
Việc lựa chọn cấu hình n o phụ thuộc v o hệ th ng anten hiện có v các bước phát triển site lên ba băng.
SVTH: Cao Hà Hải Âu, Lớp: 00ĐT3 Chương 5. Các giải pháp anten
5 3 2 2 Anten ba băn
Các anten 3 băng sử dụng 1 anten duy nhất cho cả ba băng trong mỗi đoạn cell tại những địa điểm hạn chế về khơng gian lắp đặt v tầm nhìn.
Hình 5.14 Anten 3 băng.
Trên hình 5.14 có thể thấy BTS GSM900 được n i riêng bằng 1 phi-đơ tới anten. BTS của GSM1800 v UMTS được kết n i thông qua ma trận kết n i trước khi đi đến anten. Thực chất ma trận kết n i l một trong hai giải pháp kết n i cho anten song băng đã được đề cập ở phần trên. Sơ đồ của ma trận kết n i được trình bày trên hình 5.15.
Hình 5.15 . Các giải pháp kết nối cho hệ thống GSM 1800 và UMTS.
GSM1800 UMTS Phi-đơ Diplexer Diplexer GSM1800 UMTS Phi-đơ Phi-đơ Bộ lọc Ứng dụng diplexer Ứng dụng bộ lọc GSM1800 BTS UMTS Node B GSM900 BTS Anten 3 băng Phi-đơ Ma trận kết cu i
SVTH: Cao Hà Hải Âu, Lớp: 00ĐT3 Chương 5. Các giải pháp anten
5 4 Kỹ t uật c ia sẻ p i- ơ
Chia sẻ các cáp phi-đơ l một phương pháp hiệu quả để giảm giá th nh cho một site đa hệ th ng. Mục sau sẽ xét kỹ thuật chia sẻ phi-đơ cho từng loại site.
5 4 1 C c site son băn
Các hệ th ng song băng có thể được cấu th nh từ các anten đơn băng riêng rẽ hoặc từ 1 anten song băng như đã đề cập ở trên. Tuy nhiên, nếu hệ th ng hỗ trợ phân tập sẽ có ít nhất hai nhánh anten cho mỗi đoạn BTS v hệ th ng di động. Điều n y n y kéo theo 4 nhánh anten cho mỗi đoạn cell (trừ giải pháp anten băng rộng cho GSM1800 v UMTS). Do đó. nếu khơng thực hiện biện pháp chia sẻ sẽ cần tới 4 phi-đơ. Bằng cách sử dụng thêm các diplexer, s phi-đơ cần thiết sẽ giảm xu ng. Có thể thấy rõ điều n y qua ví dụ về chia sẻ phi-đơ với một hệ th ng anten song băng phân tập chéo.
Hình 5.16 Giải pháp anten song băng có hoặc khơng sử dụng diplexer.
Các anten song băng được thiết kế phù hợp khi cả hai dải tần với các bộ kết n i đầu v o riêng. Điều n y dẫn đến s connector cần sử dụng tăng gấp đôi so với hệ th ng đơn băng, cụ thể l 4 cho 1 anten song băng phân cực.
Bằng cách nâng cấp các anten song băng với các diplexer phụ (thường được tích hợp trong bộ bảo vệ anten), s bộ kết n i sẽ giảm xu ng được một nửa. Tuy nhiên, cấn tiến h nh đo thử đ i với mỗi loại thiết bị cụ thể trước khi lắp đặt.
Anten Song băng Phi-đơ Anten Song băng Phi-đơ Song băng Khơng có diplexer tích hợp Có diplexer tích hợp Các diplexer Tại vị trí BTS Diplexer Diplexer Diplexer Diplexer Song băng
SVTH: Cao Hà Hải Âu, Lớp: 00ĐT3 Chương 5. Các giải pháp anten
5.4.2 Site ba băn
Một hệ th ng 3 băng riêng lẽ có hỗ trợ phân tập cần ít nhất 6 phi-đơ cho mỗi sector. Với giải pháp dùng chung s phi-đơ có thể giảm xu ng t i thiểu l 2.
Để sử dụng duy nhất 2 phi-đơ cho cả 3 băng, cần triển khai một thiết bị gọi l bộ ghép ba (triplexer). Hình vẽ sau minh hoạ sơ đồ sử dụng 2 diplexer với anten ba băng.
Trên hình 5.17. có thể thấy triplexer thực chất l sự kết hợp 2 diplexer. Nếu chỉ xét trên khía cạnh s lượng phi-đơ thì đây l một giải pháp t i ưu. Tuy nhiên, hệ th ng ghép đôi sử dụng 4 phi-đơ (2 phi-đơ dùng chung cho hệ th ng kép GSM1800/UMTS) có được một s ưu điểm sau:
Cho phép lựa chọn một cách linh động loại phi-đơ cho từng dải tần khác nhau (suy hao của phi-đơ phụ tăng theo h m đồng biến với tần s ).
Diplexer cải thiện đồng thời độ cách ly giữa các hệ th ng.
Anten 3 băng Hệ th ng anten Diplexer GSM 1800 UMTS GSM 900 Diplexer Triplexer Hệ th ng phi-đơ Hệ th ng BTS GSM900 GSM1800 UMTS Triplexer Diplexer Diplexer Anten 3 băng Hệ th ng anten Diplexer GSM 1800 UMTS GSM 900 Hệ th ng phi-đơ Hệ th ng BTS GSM900 GSM1800 UMTS Diplexer 5.18. Ghép đơi GSM 1800/UMTS ở site 3 băng tần. Hình 5.17 Sơ đồ sử dụng Triplexer
SVTH: Cao Hà Hải Âu, Lớp: 00ĐT3 Chương 5. Các giải pháp anten
5.4 3 C c tổn ao p ụ
Nhược điểm của giải pháp chia sẻ phi-đơ l l m tăng giá trị tổn hao trong hệ th ng phi-đơ (tuy nhiên giá trị n y tương đ i nhỏ).
Giá trị tổn hao của một s thiết bị được trình b y trong bảng 5.9.
Thiết bị Tổn hao Diplexer GSM900 - GSM1800 0,3 dB Diplexer GSM900 - GSM1800/UMTS 0,3 dB Diplexer GSM900 - UMTS 0,3 dB Diplexer GSM1800 - UMTS 0,5 dB Bộ lọc GSM1800 0,4 dB
Bảng 5.9 Tổn hao chia sẻ phi-đơ.
Quy trình nâng cấp site được mơ tả trong hình 5.19.
Hoạt động: Một hệ th ng anten GSM900 được mở rộng th nh hệ th ng ba băng GSM900/GSM1800/UMTS.
Điều kiện: Các phi-đơ hiện có phải được chia sẻ cho tất cả các dải tần. Giải pháp: Sử dụng diplexer hay triplexer.
Hình 5.19 Hoạt động chia sẻ phi-đơ.
Diplexer Diplexer Diplexer Diplexer Triplexer Hệ th ng BTS GSM900 GSM1800 UMTS Triplexer Hệ th ng phi-đơ Hệ th ng anten GSM900 GSM1800 UMTS GSM900 GSM900
SVTH: Cao Hà Hải Âu, Lớp: 00ĐT3 Chương 5. Các giải pháp anten Ảnh hưởng của hoạt động chia sẻ phi-đơ được phân loại theo từng hệ th ng trong bảng sau:
Ảnh hưởng của giải pháp chia sẻ phi-đơ (tổn hao tính theo dB)
Các th nh phần GSM900 GSM1800 UMTS 2 diplexer GSM900 - GSM1800 0,6 0,6 0,6 2 diplexer GSM900 - UMTS 1,0 1,0 Các loại tổn hao khác 0,5 0,5 0,5 Tổn hao tổng 1,1 2,1 1,1 Bảng 5.10 Một số giá trị tổn hao phụ. 5 5 Qu trìn t iết kế
To n bộ q trình thiết kế anten được mơ trên hình sau:
Hình 5.20 Tiến trình thiết kế.
Từ sơ đồ trên có thể thấy giải pháp anten luôn tiến h nh song song với quá trình quy hoạch mạng. Một s giải pháp anten đa ra cần phải tiến h nh đo đạc thử nghiệm trước khi đưa v o thực tế tránh gây lãng phí chi phí đầu tư.
Các bước thử nghiệm cần được đánh giá bằng công cụ mô phỏng quy hoạch mạng vì các thơng s anten, đặc biệt l anten cho hệ th ng tích hợp có ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu năng của hệ th ng. Với một yêu cầu về các tham s hiệu năng cho
Thu thập dữ liệu về hệ th ng anten hiện có (Các yêu cầu về co-site)
Các hạn chế về tầm nhìn Tiến h nh quy hoạch mạng Lựa chọn giải pháp Tính tốn ảnh hưởng đến hệ th ng hiện thời. Lựa chọn giải pháp khả thi nhất Các hạn chế đ i với quá trình quy hoạch Chấp nhận được ? Có giải pháp thay thế ? Kết thúc Tổng kết các t i liệu Có Có Khơng Khơng
SVTH: Cao Hà Hải Âu, Lớp: 00ĐT3 Chương 5. Các giải pháp anten trước nếu khơng có giải pháp anten n o thoả mãn, lúc đó q trình quy hoạch mạng phải lặp lại với một s chỉ tiêu mới cho các tham s hiệu năng.
Hình 5.21 Lựa chọn các giải pháp hệ thống anten.
Có thể thêm tấm anten khác khơng ?
Có thể thêm phi-đơ khác không ?
Yêu cầu thêm về độ cách li hay không ? Kiểm tra các yêu cầu về cách li
Không yêu cầu thêm phần tử n o
Sử dụng 1 trong 3 giải pháp: - diplexer
- Bộ lọc
- Tăng khoảng cách giữa các anten Lựa chọn một giải pháp diplexer
thích hợp
Lựa chọn một anten đa băng thích hợp Có Có Có Khơng Khơng Khơng Bắt đầu Kết thúc
SVTH: Cao Hà Hải Âu, Lớp: 00ĐT3 Chương 5. Các giải pháp anten
5 6 Kết luận c ƣơn
Chương n y đã trình b y chi tiết về các giải pháp anten được áp dụng cho quá trình trùng hợp site dựa trên một s khuyến nghị cụ thể.
Mỗi nh khai thác với quan điểm, yêu cầu về quy hoạch khác nhau, mức kinh phí đầu tư khác nhau có thể lựa chọn các giải pháp riêng phù hợp đảm bảo hợp lý cả hai yếu t kinh tế v kỹ thuật, tạo sức cạnh tranh của doanh nghiệp trên thị trường thông tin di động.
Trên đây l một trong những giải pháp quan trọng được áp dụng trong giai đoạn đầu của tiến trình đi lên 3G nhằm tái sử dụng triệt để nền tảng mạng sẵn có. Các giải pháp anten n y tương đ i đơn giản khi triển khai. Tuy nhiên, để cho hệ th ng hoạt động ổn định, các tham s cụ thể đ i với từng thiết bị cần phải thực hiện đo kiểm tra chính xác trước khi tiến h nh quy hoạch mạng v triển khai các site mới.
Trong giai đoạn sau, các anten thông thường sẽ được thay thế bằng cá anten thông minh để cải thiện hiệu năng mạng. Đây sẽ l giải pháp hoàn thiện hơn cho hệ th ng thơng tin di động 3G với nhiều tính năng vượt trội m trong nội dung đồ án n y không đề cập đến.
SVTH: Cao Hà Hải Âu, Lớp: 00ĐT3 Chương 6. Quy hoạch mạng WCDMA
C
CHHƯƠƯƠNGNG 66.. QQUUYY HHOOẠCẠCHH MMẠẠNGNG WWCCDDMMAA
6 1 Giới t iệu c ƣơn
Các hệ th ng di động trước đây sử dụng các đường lên v đường xu ng đ i xứng nhưng ở hệ th ng di động 3G, đường lên v đường xu ng l bất đ i xứng. Do vậy, một trong hai đường sẽ thiết lập giới hạn về dung lượng hoặc vùng phủ sóng. Việc tính tốn quỹ đường truyền v phân tích nhiễu khơng phụ thuộc v o loại cơng nghệ sử dụng. Trong trường hợp sử dụng công nghệ WCDMA, phân tích nhiễu được sử dụng trong việc tính tốn độ nhạy v tải. Để có thể sử dụng hết khả năng của WCDMA chúng ta cần hiểu rõ giao diện vô tuyến của hệ th ng.
Chương này trình bày một số vấn đề về:
Q trình định cỡ mạng.
Phân tích quỹ năng lượng đường truyền vô tuyến. Xác định bán kính v diện tích cell.
Quy hoạch dung lượng v vùng phủ.
6 2 Địn cỡ mạn
Phần định cỡ mạng vô tuyến được thực hiện trong pha đấu tiên của quá trình quy hoạch mạng. Kết quả của quá trình định cỡ mạng được sử dụng như l nền tảng để xác định cấu hình mạng trong pha tiên quy hoạch. Định cỡ mạng vô tuyến WCDMA l q trình dự tính cấu hình v s đ i trạm dựa trên yêu cầu của nh khai