Quỹ đường truyền là cõn đối toàn bộ cụng suất phỏt cũng như khuếch đại của cỏc phần từ trờn đường truyền với tổn hao gõy ra do cỏc phần tử đường truyền cựng với dự trữ phađinh đường truyền để nhận được cụng suất thu tại mỏy thu. Cụng suất thu này phải đủ lớn để đảm bảo tỷ số tớn hiệu trờn tạp õm yờu cầu ở mỏy thu (Eb/N0')req để mỏy thu cú thể khụi phục lại thụng tin phỏt với chất lượng yờu cầu. Tổn hao cực đại đỏp ứng
điều kiện này được gọi là tổn hao cực đại cho phộp. Ta cần xỏc định tổn hao này cả ở đường xuống và đường lờn. Tổn hao cho cực đại cho phộp nhỏ hơn trong hai trường hợp này được gọi được coi là giới hạn vựng phủ của ụ và dịch vụ. Chẳng hạn nếu tổn hao cực đại cho phộp ở đường lờn là 130 dB cũn tổn hao này ở đường xuống là 125 dB thỡ ta phải đảm bảo tổn hao khụng vượt quỏ 130 dB và trong trường hợp này ta núi rằng vựng phủ hay dịch vụ giới giạn theo đừơng lờn.
Khi tớnh toỏn quỹ đường truyền ở WCDMA ta cần lưu ý đến cỏc thụng số quan trọng sau đõy:
Dự trữ nhiễu:
Cần cú dự trữ nhiễu trong quỹ đường truyền vỡ tải của ụ, hệ số tải tỏc động lờn vựng phủ súng. Nếu cho phộp tải cảng lớn, thỡ càng cần nhiều dự trữ nhiễu ở đường lờn và vựng phủ súng càng nhỏ. Đối với cỏc trường hợp bị giới hạn bởi vựng phủ, cần đề suất dự trữ nhiễu nhỏ, trong khi đú đối với cỏc trường hợp bị hạn chế bởi dụng lượng thỡ cần cú dự trữ nhiễu cao. Ở cỏc trường hợp chịu sự hạn chế vựng phủ này, kớch cỡ của ụ bị hạn chế bởi tổn hao đường truyền cho phộp cực đại trong quỹ đường truyền, và dung lượng cực đại của giao diện vụ tuyến của BS khụng được sử dụng. Sự phụ thuộc dự trữ nhiễu giao thoa vào tải ụ được cho ở bảng 8.1. Thụng thường dự trữ nhiễu ở cỏc trường hợp giới hạn vựng phủ cú giỏ trị 1,0-3,0 dB tương ứng với tải 20-50%.
Dự trữ phađinh nhanh
Cần cú một lượng dự trữ phađinh nhất định ở cụng suất phỏt MS để duy trỡ điều khiển cụng suất nhanh vũng kớn tương ứng. Điều này đặc biệt ỏp dụng cho phađinh chậm khi MS người đi bộ chuyển động chậm cú thể bự trừ hiệu quả phađinh nhanh. Giỏ trị điển hỡnh của dự trữ phađinh nhanh là 2,0-5,0 dB cho cỏc MS chuyển động chậm.
Chuyển giao: mềm hay cứng đảm bảo một độ lợi để chống lại phađinh (phađinh chuẩn log) bằng cỏch giảm dự trữ phađinh chuẩn log. Sở dĩ như vậy vỡ pha đinh chậm thường khụng tương quan giưó cỏc trạm gốc và bằng cỏch chuyển giao MS cú thể chọn BS tốt hơn. Chuyển giao mềm cung cấp độ lợi phõn tập vĩ mụ bổ sung để chống lại phađinh nhanh bằng cỏch giảm Eb/N'0liờn quan đến một đừơng truyền đơn nhờ việc kết hợp của phõn tập vĩ mụ. Tổng độ lợi của chuyển giao mềm được coi rằng bằng 2,0 và 3,0 dB cỏc thớ dụ dước đõy bao gồm độ lợi chống lại phađinh chậm và nhanh.
Dự trữ phađinh chuẩn log phụ thuộc vào mức độ yờu cầu độ tin cậy vựng phủ của ụ (xỏc suất phủ súng).
Vỡ đường lờn thường chịu tổn hao cao hơn do tần số thấp hơn và cụng suất phỏt MS cũng hạn chế nờn dưới đõy ta sẽ xột vựng phủ giới hạn đường lờn.
Bảng 2.2 . Phụ thuộc dự trữ nhiễu yờu cầu vào tải ụ
Tải ụ Dự trữ nhiễu (hay tăng tạp õm)
yờu cầu 0% 0 dB 10% 0,46 dB 20% 1 dB 50% 3 dB 75% 6 dB 90% 10 dB 95% 13 dB 99% 20 dB 2.3.2 Quỹ đường lờn
NT = (N ìNF)[dB]= 10lg(290ì1,38ì10-23) + NF + 30 + 10lgBw dBm/Hz (2.13)
trong đú N = tạp õm nhiệt ở đầu vào mỏy thu NF= hệ số tạp õm của mỏy thu
Bw = độ rộng kờnh bằng tốc độ trải phổ
Độ nhạy cần thiết của mỏy thu để đảm bảo tỷ số (Eb/NT0')req yờu cầu được xỏc định như sau:
Pmin/(NT+I) = (1/Gp)ì(Eb/(NT0+I0)req=(1/Gp)ì(Eb/(NT0')req , (2.14)
trong đú Pmin là độ nhạy mỏy thu cần thiết để đảm bảo tỷ số (Eb/NT0)req yờu cầu, Gp là độ lợi xử lý, NT và I là tạp õm nhiệt và nhiều từ cỏc người sử dụng khỏc, NT0 và I0 là mật độ tạp õm nhiờt và nhiễu từ cỏc người sử dụng khỏc, NT0'=NT0+I0 là một độ phổ cụng suất tạp õm tương đương. Từ ptr. (2.14) ta được:
Pmin = (NT+I)[dbm] -Gp[db]+(Eb/NTo')req[dB], (2.14) NT+I= NTìMI hay (NT+I)[dBm]= NT[dB]+MI[dB] (2.16) trong đú MT là dự trữ nhiều giao thoa của cỏc người sử dụng khỏc.
Tổn hao cực đại cho phộp đường lờn được tớnh như sau:
Lmax= EIRPm-Pmin+Gb-Lf-Lpenet -Mf-F-Ml-F+GHO (2.17) trong đú:
EIRPm= Ptxm-Lfm-Lb+Gm là cụng suất phỏt xạ hiệu dụng của mỏy di động và Ptxm , Lfm, Lb, Gm là cụng suất phỏt, tổn hao phi đơ +đấu nối, tổn hao cơ thể và hệ số khuếch đại anten của mỏy di động;
Gb, Lf là hệ số khuếch đại anten, tổn hao phiđơ+connectơ của BTS;
Lpenet= tổn hao thõm nhập;
GHO=Độ lợi chuyển gao mềm;
Cỏc bảng 2.12, 2.13 và 2.14 cho thấy thớ dụ tớnh toỏn quỹ đường truyền cho ba dịch vụ WCDMA: dịch vụ tiếng ở tốc độ 12,2kbps ngoài nhà, dịch vụ số liệu tốc độ 128 kbps trong nhà và dịch vụ số liệu tốc độ 384 kbps trong nhà khi khụng sử dụ phõn tập anten (Gd=0).
Bảng 2.3. Thớ dụ tớnh quỹ đường truyền cho tiếng tốc độ 12,2 kbps, đi bộ ngoài trời
Mỏy phỏt ( Di động)
Cụng suất mỏy phỏt di động(dBm) 21 PTxm
Khuếch đại anten 0 Gm
Tổn hao phi đơ+connectơ(dB) 0 Lfm
Tổn hao cơ thể (dB) 3.0 Lb Cụng suất phỏt xạ đẳng hướng tương đương (dBm) 18 EIRPm Mỏy thu ( Trạm gốc) Mật độ phổ tạp õm nhiệt (dBm/Hz) -174.0 N0 Hệ số tạp õm mỏy thu (dB) 5.0 NF Cụng suất tạp õm mỏy thu (dBm)
tớnh cho 3.84 Mcps
-103,2 NT= N0+NF +10lg(3,84ì106) Dự trữ nhiễu giao thoa (dB) 4 MI, Phụ thuộc tải ụ Tổng tạp õm + nhiễu giao thoa
(dBm)
-99,2 (NT+I)[dBm]=NT+MI
Độ lợi xử lý ( dB) 25,0 Gp=
10log(3.840.000/12.200) Tỷ số SNR yờu cầu (dB) 4 (Eb/NT0')req, Phụ thuộc
dịch vụ
Độ nhậy mỏy thu hiệu dụng (dBm) -120,2 Pmin= (NT+I)[dbm] -Gp[db]+(Eb/NT0')req[dB], Khuếch đại anten trạm gốc (dBi) 18 Gb
Tổn hao connectơ và fidơ trạm gốc (dB)
Dự trữ fading nhanh (dB) 4 Mf-F , Để được dự trữ cho điều khiển cụng suất vũng kớn
Dự trữ fading chuẩn log (dB) 7,5 Ml-F, Xỏc suất phủ 93,4% Tổn hao thõm nhập toàn nhà (dB) 0 Lpenet
Độ lợi chuyển giao mềm (dB) 2 GHO
Tổn hao đường truyền cực đại cho phộp (dB)
144,7 Lmax= EIRPm-Pmin+Gb-Lf- Lpenet -Mf-F-Ml-F+GHO
Bảng 2.4. Thớ dụ tớnh quỹ đường truyền cho số liệu tốc độ 128 kbps,trong nhà
Mỏy phỏt ( Di động)
Cụng suất mỏy phỏt di động(dBm) 24 PTxm
Khuếch đại anten 0 Gm
Tổn hao phidơ+connectơ Lfm
Tổn hao cơ thể (dB) 0 Lb
Cụng suất phỏt xạ hiệu dụng tương đương (dBm) 24 EIRPm Mỏy thu ( Trạm gốc) Mật độ phổ tạp õm nhiệt (dBm/Hz) -174,0 N0 Hệ số tạp õm mỏy thu (dB) 5,0 NF Cụng suất tạp õm nhiệt mỏy thu
(dBm), tớnh cho 3.84 Mcps
-103,2 NT= N0+NF +10lg(3,84ì106) Dự trữ nhiễu giao thoa (dB) 4 MI, Phụ thuộc tải ụ Tổng tạp õm + nhiễu giao thoa -99,2 (NT+I)[dBm]=NT+MI
Độ lợi xử lý ( dB) 14,8 Gp=
10log(3.840.000/12.200) Tỷ số SNR yờu cầu (dB) 2 (Eb/NT0')req, Phụ thuộc dịch
vụ
Độ nhạy mỏy thu hiệu dụng (dBm) -112,0 Pmin= (NT+I)[dbm] -Gp[db] +(Eb/NT0')req[dB],
Khuếch đại anten trạm gốc (dBi) 18 Gb
Tổn hao fidơ + connectơ trạm gốc (dB)
2 Lf
Dự trữ phađinh nhanh (dB) 4 Mf-F , Để được dự trữ cho điều khiển cụng suất vũng kớn
Dự trữ phađinh chuẩn log (dB) 7,5 Ml-F, Xỏc suất phủ 93,4% Tổn hao thõm nhập toà nhà (dB) 15 Lpenet
Độ lợi chuyển giao mềm (dB) 2 GHO
Tổn hao đường truyền cực đại cho phộp (dB)
127,5 Lmax= EIRPm-Pmin+Gb-Lf- Lpenet -Mf-F-Ml-F+GHO
Bảng 2.5. Thớ dụ tớnh quỹ đường truyền cho số liệu tốc độ 384 kbps,trong nhà
Mỏy phỏt ( Di động)
Cụng suất mỏy phỏt di động(dBm) 24 PTxm
Khuếch đại anten (dBi) 2 Gm
Tổn hao phiđơ+connectơ (dB) 0 Lfm Tổn hao cơ thể (dB) 0 Lb EIRP (dBm) 26 EIRPm Mỏy thu ( Trạm gốc) Mật độ phổ tạp õm nhiệt (dBm/Hz) - 174,0 N0 Hệ số tạp õm mỏy thu (dB) 5.0 NF Cụng suất tạp õm nhiệt mỏy thu
(dBm), tớnh cho 3,84 Mcps
- 103,2
NT= N0+NF +10lg(3,84ì106) Dự trữ nhiễu giao thoa (dB) 4 MI, Phụ thuộc tải ụ Tổng tạp õm+ nhiễu giao thoa -99,2 (NT+I)[dBm]=NT+MI
Độ lợi xử lý ( dB) 10,0 Gp=
10log(3.840.000/384.000) Tỷ số SNR yờu cầu (dB) 1 (Eb/NT0')req, Phụ thuộc
dịch vụ Độ nhậy mỏy thu hiệu dụng (dBm) -
108,2
Pmin= (NT+I)[dbm] -Gp[db]+(Eb/NT0')req[dB], Khuyếch đại anten trạm gốc (dBi) 18 Gb
Suy hao bộ nối và fidơ trạm gốc (dB) 2 Lf
Dự trữ Phađinh nhanh (dB) 4 Mf-F , Để được dự trữ cho điều khiển cụng suất vũng kớn
Dự trữ Phađinhg chuẩn log (dB) 7,5 Ml-F, Xỏc suất phủ 93,4% Tổn hao thõm nhập toà nhà (dB) 15 Lpenet
Độ lợi chuyển giao mềm (dB) 2 GHO
Tổn hao đường truyền cực đại cho phộp (dB)
125,7 Lmax= EIRPm-Pmin+Gb-Lf- Lpenet -Mf-F-Ml-F+GHO
Trong bảng 2.3, ta cú quỹ đường truyền cho dịch vụ tiếng đi bộ ngoài nhà. Thiết bị của người sử dụng cú cụng suất phỏt danh định 0,125 W (21 dBm) (thuộc loại 4: 21dBm ±2dB hoặc loại 3: 21dBm, +1/-3dB). Trong trường hợp này ta coi rằng khụng cú khuếch đại anten và tổn hao cơ thể 3 dB vỡ thiết bị rất gần người sử dụng và tớn hiệu phải đi xuyờn qua người.
Trong bảng 2.4, ta cú quỹ đường truyền cho dịch vụ số liệu 128 kbps trong nhà. BTS phục vụ nằm ngoài nhà. Thiết bị của ngừơi sử dụng cú cụng suất phỏt danh định 0,25 W (24 dBm) (thuộc loại 3: 24dBm, +1/-3dB hoăc loại hai: 27dBm, +1/-3dB). Trong trường hợp này ta coi rằng khụng cú khuyếch đại anten và tổn hao cơ thể 0 dB vỡ thiết bị số liệu khụng được đặt gần người sử dụng.
Trong bảng 2.5, ta cú quỹ đường truyền cho dịch vụ số liệu 384 kbps trong nhà. BTS phục vụ nằm ngoài nhà. Thiết bị của ngừơi sử dụng cú cụng suất phỏt danh định 0,25 W (24 dBm). (thuộc loại 3: 24dBm, +1/-3dB hoăc loại hai: 27dBm, +1/-3dB). Trong trường hợp này ta coi rằng thiết bị sử
dụng là một thiết bị số liệu đặc biệt sử dung anten ngoài với khuyếch đại là 2 dBi. ta cũng coi tổn hao cơ thể 0 dB.
Đối với dịch vụ số liệu trong nhà ở cỏc bảng 2.4 và 2.5, cụng suất phỏt MS cao hơn nhưng SNR yờu cầu thấp hơn (chuyển động tốc độ thấp hơn). Tốc độ số liệu càng cao thỡ độ lợi xử lý Gp càng thấp.
So sỏnh ba thớ dụ trờn ta thấy rằng tổn hao đường truyền cực đại cho phộp cũng giảm khi tốc độ số liệu tăng và điều này dẫn đến diện tớch vựng phủ giảm.
Tất nhiờn ta khụng thể so sỏnh chớnh xỏc một một giữa cỏc dịch vụ khỏc nhau trong thớ dụ tớnh toỏn quỹ đường truyền ở cỏc bảng trờn vỡ ta đó sử dụng cỏc giả thiết khỏc nhau cho cụng suất phỏt, khuếch đại anten và cỏc tổn hao thõm nhập. Ta sẽ thấy rừ hơn sự giảm của vựng phủ phụ thuộc vào tăng tốc độ số liệu dẫn đến giảm độ lợi xử lý, nếu để so sỏnh ta giả thiết rằng cỏc đại lượng trờn như nhau cho cỏc trừơng hợp. Tuy nhiờn cũng cần lưu ý rằng trong khi độ lợi xử lý giảm thỡ sự giảm này cũng được cõn bằng một phần do yờu cầu tỷ số (Eb/NT0')req giảm khi tốc độ số liệu tăng.
Núi chung (Eb/NT0')req phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố như: tốc độ MS, tốc độ số liệu và tớnh chất truyền súng đa tia. Riờng lý do giảm (Eb/NT0')req
khi tốc độ số liệu tăng cú thể giải thớch như sau. Tốc độ số liệu tăng đồng nhĩa với cụng suất phỏt tăng. Cụng suất phỏt cho cỏc kờnh DPCCH và DPDCH cũng tăng, trong đú tỷ phần tăng của DPCCH cao hơn DPCCH. Tỷ số SIR (tỷ số tớn hiệu trờn nhiễu) được đỏnh giỏ trờn cơ sở cỏc ký hiệu hoa tiờu ở DPCCH do đú cũng tốt hơn vỡ thế cú thể giảm (Eb/NT0')req.
Từ cỏc quỹ đường truyền núi trờn, cú thể dễ dàng tớnh toỏn bỏn kớnh phủ R của ụ cho một mụ hỡnh biết trước, chẳng hạn mụ hỡnh Okumura- Hata hay Walfish-Ikegami. Mụ hỡnh truyền súng mụ tả truyền súng tớn hiệu trung bỡnh ở mụi trường và biến đổi tổn hao truyền súng cho phộp cực đại ở mụi trường phụ thuộc vào cự ly phủ của ụ ở km. Chẳng hạn ta cú thể chọn
mụ hỡnh truyền súng Okumura-Hata cho ụ Macro với độ cao anten BS 30 m, độ cao anten MS 1,5 m và súng mang 1950 Mhz:
L=137,4+35,2 lg(R) (2.18)
trong đú L là tổn hao đừơng truyền ở dB và R là cự ly ở km. Đối với vựng ngoại ụ ta cú thể sử dụng thừa số hiệu chỉnh vựng phủ bổ sung bằng 8 dB và nhận được tổn hao đường truyền như sau:
L= 129,4 + 35,2lg(R) (2.19)
Theo ptr. (2.18), cự ly phủ của ụ cho dịch vụ tiếng 12,2 kbps với suy hao đường truyền 144,7 dB như ở bảng 2.3 ở vựng ngoại ụ là 2,72 km. Cự ly trong nhà cho dịch vụ số liệu thời gian thực 128 kbps (theo tổn hao đường truyền cực đại cho phộp ở bảng 2.4) là 943 m. Khi đó xỏc định được cự ly của ụ R, diện tớch ụ (phụ thuộc vào cấu hỡnh phõn đoạn BS) cũng cú thể tớnh được. Đối với ụ hỡnh lục giỏc được phủ bởi anten vụ hướng, cú thể tớnh diện tớch vựng phủ gần đỳng như sau: 2,6R2.