Đề tài Quy hoạch ô và sử dụng lại tần số trong hệ thống GSM

c hiện. 12 3.2.1 Chất lượng phục vụ 12 3.2.2 Lưu lượng phục vụ 14 3.2.3 Quy hoạch mạng Ô (Cell): 14 3.2.3.1 Sơ đồ 3/9. (sử dụng cho các hệ thống có nhảy tần) 16 3.2.3.2 Sơ đồ 4/12. (sử dụng cho các vùng đô thị) 19 3.2.3.3 Sơ đồ 7/21.( sử dụng cho vùng nông thôn và ngoại ô) 21 IV. kết luận 22 Tài liệu tham khảo 22 LỜI NÓI ĐẦU Trong hai thập kỷ qua, nhu cầu phát triển điện thoại vô tuyến và các dịch vụ dữ liệu vô tuyến ngày càng tăng mạnh. Nhu cầu các dịch vụ vô tuyến của mạng tế bào đang tăng với tốc độ rất cao trong mỗi năm và tại những vùng đô thị nhu cầu này vượt quá dung lượng khả dụng, mà ngày càng có nhiều nhà khai thác dịch vụ. Để đảm bảo được phục vụ tốt với số lượng thuê bao ngày càng lớn thì việc sử dụng lại tần số và quy hoạch ô đối với mạng di động tổ ong là một việc hết sức quan trọng. Xuất phát từ những lý do đó, cùng sự định hướng của thầy giáo: Bùi Trung Hiếu– Nguyễn Viết Minh, nhóm em đã chọn đề tài: “Quy hoạch ô và sử dụng lại tần số trong hệ thống thông tin di động GSM”. Trong quá trình làm đề tài, nhóm em đã cố gắng hoàn thành đúng nhiệm vụ được giao và theo đúng tiến độ đề ra. Tuy nhiên, do thời gian nghiên cứu không nhiều và khả năng bản thân nhóm em còn hạn chế nên đề tài không tránh khỏi những sai sót. Nhóm em rất mong được sự cảm thông và góp ý của các thầy giáo và các bạn để đề tài này được hoàn thiện hơn nữa. Nhóm em xin chân thành cảm ơn thầy giáo:Bùi Trung Hiếu- Nguyễn Viết Minh, khoa viễn thông 1 trường Học Viện Công Nghệ Bưu Chính Viễn Thông và các thầy trong bộ môn Điện tử viễn thông đã tận tình chỉ dẫn và giúp đỡ nhóm em trong suốt quá trình hoàn thành đề tài này! Nhóm em xin chân thành cảm ơn các thầy cô đã giảng dạy và chỉ bảo nhóm em. Hà nội, tháng 12 năm 2009 Nhóm thực hiên: Nhóm 14 Thuật ngữ viết tắt C/I Carrier to Interference Ratio Tỉ số sóng mang trên nhiễu GOS grade of service. Chất lượng phục vụ BTS Base Transceiver System Hệ thống máy thu phát cơ sở TCH Traffic Channel Kênh lưu lượng MS Mobile -Station máy di động GSM Global System for Mobile Communications Hệ thống toàn cầu cho thông tin di động QUY HOẠCH Ô VÀ SỬ DỤNG LẠI TẦN SỐ I. GIỚI THIỆU. Trên cơ sở tính toán lưu lượng, cần vạch ra mẫu ô và quy hoạch tần số không chỉ cho mạng ban đầu mà cho cả các giai đoạn phát triển trong tương lai. Cần phải hoạch định mạng ban đầu để thích ứng kịp thời các yêu cầu tăng nhanh lưu lượng. Sự tăng lưu lượng thuê bao là một đầu vào quan trọng đối với quy hoạch mạng. Sự tăng nhanh này yêu cầu phải sử dụng lại tần số để tăng dung lượng hệ thống. Để tránh phải xây dựng lại, hệ thống cần phải được thiết kế ngay từ đầu để thích ứng với sự phát triển tiếp theo. II. TÁI SỬ DỤNG LẠI TẦN SỐ (KÊNH). Để đạt được một hiệu quả cao hơn trong việc sử dụng kênh thông qua việc tái sử dụng kênh về không gian, vùng phục vụ được chia thành nhiều khu liền kề. Một tế bào được xem như là vùng phủ sóng tương đương của một khu vực địa lý cụ thể. Mỗi tế bào đều có máy phát riêng đảm bảo thông tin vô tuyến với máy di động trong vùng nội hạt của nó và nối tới trung tâm bằng dây. Hệ thống mạng tế bào chia vùng phủ sóng của mạng thành cấu trúc nhỏ nhất là cell. Ký hiệu ước lệ của cell trên bản đồ là một hình lục giác. Biên giới thực địa của cell không phải lý tưởng như vậy, chỉ được xác định cụ thể trong thực tế. Mỗi vùng thay vì bao phủ một vùng rộng với chỉ một máy phát công suất cao, một mạng tế bào cung cấp vùng phủ sóng bằng sử dụng rất nhiều máy phát công suất thấp, mỗi máy phát được thiết kế một cách đặc biệt để phục vụ một vùng (tế bào) nhỏ và bán kính không quá vài trăm mét. Bằng việc chia tách khu vực phủ sóng ra thành nhiều tế bào nhỏ với mỗi máy phát của chính nó, có thể (tối thiểu về mặt lý thuyết) tái sử dụng tần số (các kênh) như nhau trong các tế bào khác nhau trong phạm vi vùng phục vụ. Các tế bào nhỏ với việc tái sử dụng tần số có thể tăng khả năng lưu lượng một cách thực sự. Điều hiểu rõ điều này, có thể tưởng tượng rằng có 12 kênh khả dụng trong một thành phố được bao phủ bởi 100 tế bào. Nếu tất cả các kênh có thể được tái sử dụng trong mỗi tế bào, thì với cùng 12 kênh, thay vì 12 cuộc gọi đồng thời trong toàn bộ thành phố sẽ là 12 kênh cho mỗi tế bào và 1200 cuộc gọi đồng thời trong thành phố. Tuy nhiên, trong thực tế việc tái sử dụng như thế là không thể. Nếu cùng kênh được sử dụng trong 2 tế bào khác nhau mà 2 tế bào này gần nhau về mặt địa lý, thì điều này có thể gây ra nhiễu vô tuyến, làm méo các tín hiệu. Hiện tượng này được gọi là xuyên nhiễu đồng kênh, nó có thể làm giảm tỷ số tín hiệu trên tạp âm (C/I) tới một mức độ mà tín hiệu không còn phân biệt được nữa từ tạp âm, khi người sử dụng khác cũng đang sử dụng cùng kênh trong tế bào kế tiếp. Để đạt một C/I có thể chấp nhận được, không nên tái sử dụng kênh giống nhau trong hai tế bào khác nhau trong mạng, trừ khi chúng được chia tách bởi khoảng cách tối thiểu được gọi là khoảng cách tái sử dụng D. Trong thực tế, ảnh hưởng của việc xuyên nhiễu thường không liên quan đến khoảng cách tuyệt đối, mà đến tỷ số khoảng cách giữa các tế bào với bán kính của các tế bào làm cho ý tưởng mạng tế bào trở nên hấp dẫn hơn. Bán kính tế bào được xác định bởi công suất máy phát và bằng cách tăng hay giảm đơn giản mức công suất của máy phát, các nhà khai thác hệ thống có thể thay đổi số lượng các tế bào trong hệ thống và sau đó đến số lượng các cuộc gọi sẽ được hỗ trợ thông qua việc tái sử dụng. Ví dụ, nếu khoảng cách tái sử dụng bằng 3 là cần thiết cho tỷ số tín hiệu trên tạp âm chấp nhận được và một mạng lưới các tế bào bán kính 10 rặm cho phép tái sử dụng tần số trong một tế bào tại khoảng cách 30 rặm, thì một mạng các tế bào bán kính 5 rặm sẽ cho phép tái sử dụng tại khoảng cách 15 dặm và các tế bào bán kính 1 rặm sẽ cho phép tái sử dụng tại 3 rặm. Không cần bổ sung thêm kênh hệ thống dựa trên các tế bào bán kính 1 rặm sẽ hỗ trợ số lượng người dùng 100 lần lớn hơn hệ thống dựa trên tế bào bán kính 10 dặm. Tuy nhiên, nếu chúng ta có thể giảm một cách vô hạn kích thước của các tế bào, vấn đề thiếu hụt phổ tần có thể được giải quyết một cách dễ dàng bằng việc lắp đặt số lượng không giới hạn các tế bào cực nhỏ. Tuy nhiên, chi phí cho việc lắp đặt và bảo dưỡng là cao và sự phức tạp trong công việc điều khiển tăng làm cho giải pháp này không có tính khả thi. Vấn đề quan trọng là phải sử dụng tốt hơn các tài nguyên sẵn có trong hệ thống trước khi chuyển sang một hệ thống tế bào nhỏ hơn. 2.1.1. Nhóm sử dụng lại tần số. Nguyên lý cơ sở khi thiết kế các hệ thống tổ ong là các nhóm được gọi là các mẫu sử dụng lại tần số. B C A E D C G B F A E D F G Hình2.1: Nhóm 7 cell Giả sử coi lưu lượng phân bố đồng nhất ở các ô. Bình thường, kích thước các ô được xác định như là khoảng cách giữa hai đài trạm lân cận. Bán kính ô R (bằng cạnh của lục giác) luôn luôn là một phần ba khoảng cách giữa hai trạm. Tuỳ theo số mẫu mà nhóm các ô cạnh nhau được gọi là nhóm M tế bào (M kích thước nhóm). Nhà khai thác mạng được phép sử dụng một số có hạn các tần số có hạn các tần số vô tuyến. Vào giai đoạn đầu của việc quy hoạch tần số, ta phải sắp xếp thích hợp các tần số vô tuyến vào một nhóm M tế bào sao cho các nhóm M này dùng lại tần số mà không bị nhiễu quá mức. 2.1.2. Cự ly sử dụng lại tần số. Hai cell tương ứng của hai nhóm kề nhau đều dùng các tần số vô tuyến giống nhau, gây nhiễu kênh chung cho nhau. Sử dụng lại tần số là sử dụng lại các kênh vô tuyến ở cùng tần số sóng mang để phủ cho các vùng địa lý khác nhau. Các vùng này phải được cách nhau một cự ly đủ lớn để mọi nhiễu giao thoa đồng kênh (có thể xảy ra) có thể chấp nhận được. Ta có thể tính cự ly sử dụng lại tần số như sau: Cự ly sử dụng lại tần số với kích thước nhóm là 7: (R là bán kính mỗi cell) R D C C C C C C Hình 2.2 về sử dụng lại tần số 2.1.3. Kích cỡ nhóm. Nếu nhóm có kích cỡ nhỏ thì sẽ có ưu điểm là dung lượng mỗi cell là tương đối cao (vì mỗi cell được sử dụng nhiều tần số vô tuyến). Cự ly sử dụng lại tần số ngắn. Điều này tuy tăng dung lượng mạng nhưng cũng làm giảm C/I. 2.1.4. Tỷ số C/I. Tỷ số sóng mang trên nhiễu giao thoa là tỷ số giữa mức tín hiệu mong muốn thu và mức tín hiệu không mong muốn thu. Tỷ số này phụ thuộc vào vị trí tức thời của máy di động do địa hình không đồng nhất, các hình dạng khác nhau và các kiểu vùng tán xạ địa phương. Các nhân tố khác nhau như kiểu anten, tính hướng và chiều cao anten, vị trí và độ cao đài trạm, số lượng các trạm gây nhiễu địa phương cùng ảnh hưởng đến phân bố tỷ số C/I hệ thống. Phân bố tỷ số C/I cần thiết để hệ thống xác định số nhóm tần số f mà ta có thể sử dụng. Nếu toàn bộ số kênh quy định c được chia thành f nhóm thì mỗi nhóm sẽ chứa c/f kênh. Vì tổng số kênh c là cố định nên số nhóm tần số f nhỏ hơn sẽ dẫn đến nhiều kênh hơn ở một nhóm và ở một đài trạm. Do đó, việc giảm số lượng các nhóm tần số sẽ cho phép mỗi đài trạm tăng lưu lượng, nhờ vậy giảm tổng số các đài trạm cần thiết cho tải lưu lượng định trước. Tuy nhiên, việc giảm số lượng các nhóm tần số và giảm cự ly đồng kênh sẽ dẫn đến phân bố C/I trung bình thấp hơn ở hệ thống. Tỷ số C/I được xác định theo kích thước nhóm M. Thông thường M = 3, 4, 7, 9, 12, 21. 2.1.5. Vùng chuyển tiếp. Đó là vùng ở giữa các cell lớn (vùng xa vùng sâu lưu lượng thấp) với các cell nhỏ (đô thị lưu lượng cao). Các cell kích cỡ khác nhau dùng công suất phát khác nhau. Cell có kích cỡ lớn hơn sẽ gây ra cho cell nhỏ hơn gần nó nhiễu kênh chung quá mức chấp nhận được. Để khắc phục bất lợi đó, người ta phải quy hoạch tấn số một cách cẩn thận, để dành một số tần số vô tuyến đệm vào vùng chuyển tiếp. Sự phức tạp của việc điều khiển hệ thống tăng lên với một hệ thống tế bào nhỏ hơn. Với kích cỡ của các tế bào giảm đến vài trăm mét, một hiện tượng xảy ra ngày càng nhiều cuộc gọi di động không thể hoàn thành trong phạm vi của một tế bào. Một người sử dụng trong ô tô đang chạy có thể xuyên qua một vài tế bào rất nhỏ trong một cuộc đàm thoại. Không có một đường kết nối thông tin một cách chính xác được thiết lập giữa người sử dụng và máy phát trong tế bào mới, cuộc gọi hiện thời sẽ bị mất một cách đột ngột. Để giải quyết vấn đề này, một kỹ thuật chuyển giao phức tạp được sử dụng. Sự di chuyển của cuộc gọi hiện tại được giám sát một cách liên tục thông qua việc đo cường độ của tín hiệu nhận được từ các máy di động di chuyển từ một tế bào đến một tế bào khác và có thể chuyển mạch cuộc gọi từ tế bào hiện tại đến tế bào kế tiếp mà không bị rớt hoặc ngắt quãng cuộc gọi đang đàm thoại. III. QUY HOẠCH MẠNG. 3.1 Lưu đồ công việc quy hoạch mạng: Có thể tổng kết lưu đồ công việc quy hoạch mang ô như sau: Sơ đồ phân bố kênh, vị trí đài trạm theo tính toán khi lưu lượng số thuê bao và chất lượng phục vụ cần thiết. Quyết định mẫu sử dụng lại tần số, nghĩa là hoán định tần số và ấn định vị trí kênh logic. Dự kiến vùng phủ sóng trên cơ sở đài trạm dự kiến (tọa độ, chiều cao, anten,…) và các hạn chế do phân kênh thời gian gây ra. Nghiên cứu nhiễu giao thoa C/ (I+R+A). Nhiễu giao thoa đônhf kênh C/I. Phản xạ C/R. Nhiễu giao thoa kênh lân cận C/A. Khảo sát mạng: Kiểm tra các điều kiện đài trạm và môi trường vô tuyến . Xây dựng sơ đồ mạng trên cơ sở đài trạm phù hợp. Nghiên cứu các thông số ấn định. Đo đạt vô tuyến cuối cùng và các dự đoán C/(I+R+A). Hoàn thiện tư liệu thiết kế ô Sau đây hình vẽ mô tả lưu đồ công việc quy hoạch mạng ô: Phân bố kênh đài trạm Lưu lượng Chất lượng phục vụ 2 3 1 1 2 3 2 3 1 1 2 3 Sơ đồ chuẩn quy hoạch logic Dự đoán truyền sóng vô tuyến Đánh giá phân tán thời gian Số liệu đài trạm dự kiến C/(I + R + A) Khảo sát đài trạm Sơ đồ mạng Đo đạt vô tuyến Các dự án cuối cùng Số liệu thiết kế ô (các thông số) Các thông số định vị Hình 3.1.mô hình công việc quy hoạch mạng 3.2. Phương pháp thực hiện: 3.2.1 Chất lượng phục vụ Trước hết thể hiện ở mức độ tắc nghẽn ở một kênh cho phép. Nó được đo bằng % lưu lượng tắc nghẽn có thể có trên lưu lượng toàn thể số cuộc gọi. Lưu lượng của một thuê bao được xác định theo công thức sau: A = (nxT)/3600 n: Số cuộc gọi trong một giờ của thuê bao T: thời gian trung bình của cuộc gọi. A: lưu lượng mang 1 thuê bao – đơn vị tính Erlang. Theo giá trị thống kê điển hình n và T nhận giá trị sau: n=1: Trung bình 1 người 1 cuộc gọi trong một giờ T= 120s: thời giant rung bình cuộc gọi là 120s. Vậy A= (1x120)/3600 = 0,033 Erlang = 33m Erlang. Như vậy để phục vụ cho 1000 thuê bao cần lưu lượng là 33 erlang, từ con số này để tính toán số kênh yêu cầu trong mạng tổ ong. Nếu một thuê bao cần lưu lượng là 33 Erlang, nó sẽ chiếm 3,3% thời gian một kênh TCH. Vậy với 30 thuê bao có lưu lượng là 33m Erlang sẽ chiếm 100% thời gian 1 kênh TCH nhưng điều đó dẫn đến tắc nghẽn cao không thể chấp nhận được. Để giảm tắc nghẽn này phải giảm tải xuống bằng cách tăng tần số kênh thích hợp phải căn cứ vào tổng lưu lượng và tương ứng với tắc nghẽn có thể chấp nhận được. Tắc nghẽn chấp nhận được gọi là chất lượng phục vụ (Grade of Service) thường là 2-5%. Với 1 mức GOS có thể tính toán được số kênh thích hợp theo bảng sau: Ch Grate of Service (GOS ) 1% 2% 3% 9% 10% 20% 40% Ch .01010 .02041 .03093 .05263 .11111 .25000 .66667 .15259 .22347 .28155 .38123 .59543 1.0000 2.0000 .45549 .60221 .71513 .89940 1.2708 1.9299 3.4796 .86942 1.0923 1.2589 1.5246 2.0454 2.9452 5.0210 1.3608 1.6571 1.8752 2.2185 2.8811 4.0104 6.5955 1.9090 2.2759 2.5431 2.9603 3.7584 5.1086 8.1907 2.5009 2.9354 3.2497 3.7378 4.6662 6.2302 9.7998 3.1276 3.6271 3.9865 4.5430 5.5971 7.3692 11.419 3.7825 4.3447 4.7479 5.3702 6.5464 8.5217 13.045 4.4612 5.0840 5.5294 6.2157 7.5106 9.6850 14.677 51599 5.8415 6.3280 7.0764 8.4871 10.857 16.414 5.8760 6.6147 7.1410 7.9501 9.4740 12.036 17.954 6.6072 7.4015 7.9667 8.8349 10.470 13.222 19.596 7.3517 8.2003 8.8035 9.7295 11.473 14.314 21.243 8.1080 9.0096 9.6500 10.633 12.484 15.608 22.891 8.8750 9.8284 10.505 11.544 13.500 16.807 24.541 9.6516 10.656 11.368 12.461 14.522 18.010 26.192 10.437 11.491 12.238 13.385 15.548 19.216 27.844 11.230 12.333 13.115 14.315 16.579 20.424 29.498 12.031 13.182 13.997 15.249 17.613 21.635 31.152 12.838 14.036 14.885 16.198 18.651 22.848 32.808 13.651 14.896 15.778 17.132 19.692 24.064 34.464 14.470 15.761 16.675 18.080 20.737 25.281 36.121 15.292 16.631 17.577 19.031 21.784 26.499 37.779 16.125 17.505 18.483 19.985 22.833 27.720 39.437 16.959 18.383 19.392 20.943 23.885 28.941 41.096 17.797 19.265 20.305 21.904 24.939 30.164 42.755 18.640 20.150 21.221 22.867 25.995 31.388 44.414 19.487 21.039 22.140 23.833 27.053 32.614 47.735 20.337 21.932 23.062 24.802 28.113 33.840 49.395 21.191 22.827 23.987 25.773 29.174 35.067 51.056 22.048 23.725 24.914 26.746 30.237 36.295 52.718 22.909 24.626 25.844 27.721 31.301 37.524 54.379 23.772 25.529 26.776 28.698 32.367 38.754 56.041 24.638 26.435 27.711 29.677 33.434 39.985 57.703 25.507 27.343 28.674 30.657 34.503 41.216 59.365 26.378 28.254 29.585 31.640 35.572 42.468 61.027 27.252 29.166 30.526 32.624 36.643 43.680 62.690 28.129 30.081 31.468 33.609 37.715 44.913 64.353 29.007 30.997 32.412 34.596 38.787 46.147 64.353 30.771 31.916 33.357 35.584 39.861 47.381 66.016 31.656 32.836 34.305 36.574 40.936 48.616 67.679 32.543 33.758 35.253 37.565 42.011 49.851 69.342 33.423 34.682 36.203 38.557 43.088 51.086 71.006 34.322 35.607 37.155 39.550 44.165 53.559 72.669 35.251 36.534 38.108 40.545 45.243 54.796 74.333 36.109 37.462 39.062 41.540 46.322 56.033 75.997 37.004 38.392 40.018 42.537 47.401 57.270 77.660 37.901 39.323 40.975 43.534 48.481 58.508 79.423 37.901 40.255 41.933 44.533 49.542 59.764 80.968 38.800 41.189 42.892 45.533 50.644 59.764 82.652 Ch 1% 2% 3% 9% 10% 20% 40% Ch Chất lượng phục vụ còn liên quan đến cả các khả năng phục vụ . các khả năng phục vụ được định nghĩa như sau: + Indoor: Có thể phục vụ di động ở trong nhà. + Incar: Có thể phục vụ di động ở trong xe ôtô. + Outdoor: phục vụ bình thường trong nhà 3.2.2 Lưu lượng phục vụ: Dự đoán lưu lượng để đưa ra số kênh cần thiết đảm bảo được yêu cầu về chất lượng phục vụ. Chẳng hạn dự đoán ở 1 vùng phục vụ cho khoảng 1000 thuê bao số có lưu lượng là 33 Erlang với GOS=2% tổng số TCH cần thiết tính theo bảng GOS là 60 kênh, vùng phục vụ được chia thanh môt số cell. Tuy nhiên lưu lượng phục vụ phân chia không đồng đều cho mỗi cell do đó vùng phủ có mật độ thấp thì số TCH đòi hỏi ít hơn, với vùng co mật độ cao cần nhiều TCH hơn. Từ kết quả trên ta có thể lập một dự án về một số trạm gốc BTS. Cell Lưu Lượng % Erlang Số kênh A B C D E 40 25 15 10 10 13,20 8,25 4,95 3,3 3,3 20 14 10 8 8 Tổng số 5 Cell 100% 33,00 60 Từ bảng chọn này chọn cấu hình đặc BTS. 3.2.3. Quy hoạch mạng ô (Cell): Nguyên lý cơ bnả khi thiết kế các hệ thống di động tổ ong là các mẫu được gọi là mẫu số sử dụng lại tần số. Theo định nghĩa sử dụng lại tần số là sử dụng các kênh vô tuyến ở vùng một tần số sóng mang để phủ cho các vùng địa lý khác nhau.Các vùng này phai được cách nhau ở cự ly lớn để mọi nhiễu giao thoa đồng kênh (C/I) xảy ra có thể chấp nhận được.Vì vậy mô hình quy hoạch ô có ảnh hưởng rất lớn tới tỷ số C/I,C/A.Khi mô hình ký hiệu N/M trong đó N là vị trí đặt các đài trạm và M là số cell trong một vùng sử dụng toàn bộ dải tần cho phép.Trong mạng thông tin di động số có 3 mô hình sử dụng lại tần số đó là 3/9,4/12,7/21(ví dụ mẫu sử dụng lại tần số 4/12 được sử dụng bởi VMS).Mỗi loại đều có những thuận lợi và hạn chế của nó,phù hợp với từng nuớc mà ta chọn mẫu sử dụng lại tần số nào. Khoảng cách giữa 2 cell có cùng tần số được tính theo công thức M: Số cell trong 1 vùng sử dụng hết tần số. R: Bán kính của cell. Vậy với 3 mô hình sử dụng lại tần số nói trên ta tính được khoảng cách giữa 2 cell có cùng tần số là: Mô hình 3/9: D=5,2R Mô hình 4/12: D= 6R Mô hình 7/21: D=7,9R. - Chỉ định kênh Trong các mẫu sử dụng lại toàn bộ thì các sóng mang trong cùng 1 BTS phải khác nhau µ sóng mang trong 1 cell là rất hạn chế. Cách phân bố sóng mang như bảng dưới đây: Bảng chỉ định kênh cho mô hình 4/12: Nhómkênh tần A1 B1 C1 D1 A2 B2 C2 D2 A3 B3 C3 D3 Các kênh 1 13 2 14 3 15 4 16 5 17 6 18 7 19 8 20 9 21 10 22 11 23 12 24 Theo mẫu sử dụng trên các sóng mang cùng cell cách nhau 12 sóng, các sóng cùng vị trí cách nhau 4 sóng. * Khả năng áp dụng: - Mô hình 3/9: mô hình này có sóng mang dung trong một cell là lớn tuy nhiên khả năng nhiễu đồng kênh, nhiễu kênh lân cận là cao vì khoảng cách dải tần giữa các sóng mang là nhỏ. Khả năng áp dụng cho những vùng có mật độ máy di dộng cao, kích thước cell là nhỏ nhưng vùng phủ sóng dễ dàng các kênh tín hiệu nhiễu cho phađinh phù hợp các phục vụ Indoor cho các khu cao tầng. - Mô hình 4/12: Sử dụng cho những vùng có mật độ trung bình số kênh trong 1 cell cho phép ít hơn, nhiễu đồng kênh ít khi là một vấn đề lớn.Với mô hình này kích thước cell có thể mở rộng phù hợp với các vung dân cư ít nhà cao tầng. - Mô hình 7/21: Có thể phục vụ cho những khu vực có mật độ thấp,khi số kênh yêu cầu cho 1cell là nhỏ.Ta thấy loại này có khoảng cách dải tần giữa các kênh lân cận lớn các cell đồng kênh cách xa nhau do đó mô hình này thích hợp với vùng có mật độ di động nhỏ. 3.2.3.1 Sơ đồ 3/9. Số 3 biểu thị số lượng cơ sở mặt bằng, số 9 biểu thị tổng số cell của một nhóm, mỗi cơ sở có 9/3 = 3 cell dải quạt. Sử dụng các nhóm 9 tần số, trong một mẫu sử dụng lại tần số 3 đài. Do đó, việc sử dụng các kênh lân cận trong mẫu này là không tránh khỏi (hình 3.2). Mô hình này có sóng mang dùng trong 1 cell là lớn tuy nhiên khả năng nhiễu đồng kênh, nhiễu kênh lân cận là cao vì khoảng cách dải tần giữa các sóng mang là nhỏ. Khả năng áp dụng cho những vùng có mật độ máy di động cao, kích thước Cell là nhỏ nhưng vùng phủ sóng dễ dàng các kênh tín hiệu nhiễu cho pha đinh phù hợp các khu cao tầng. C1 A3 c3 A2 C1 A3 A2 C1 A3 C2 B1 A1 B3 A2 C1 A3 A2 C1 A3 C3 B1 A2 A3 B1 C3 C2 B1 C3 C2 A1 B3 B2 A1 B2 C2 B1 C3 C2 C1 C3 B1 B3 B2 A1 B2 B3 A1 B3 B2 A1 A3 C1 A2 A3 C1 A2 A3 C1 C3 C2 B1 C3 C2 B1 C3 C2 B1 A1 B3 A1 B3 B2 A1 B3 B2 A3 A2 C1 A3 A2 C1 C1 A2 A3 B3 3.2: Mẫu sử dụng lại tần số 3/9 + Các nhóm tần số vô tuyến: Các nhóm tần số vô tuyến (27 tải tần) A1 B1 C1 A2 B2 C2 A3 B3 C3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 Từ bảng trên cho ta thấy cách phân chia 27 tần số vô tuyến (tải tần, sóng mang) cho các cell trong nhóm như thế nào, Kết quả tạo ra 9 nhóm tần số. Trong thực tế, lưu lượng tải của mỗi cell quyết định số lượng tải tần phân chia cho cell đó. + Điều khiển Nếu giả thiết hai cell kề dùng chung tần số vô tuyến, thì các MS ở biên giới giữa hai cell đó sẽ không thể làm việc được vì = 0 dB. Nguyên tắc quy hoạch tần số phải đảm bảo không dùng chung tần số vô tuyến ở hai cell liền kề nhau. Những cell dùng chung tần số thuộc về các nhóm khác nhau, cách nhau tối thiểu cự ly D. với R là bán kính cell, M là kích cỡ mảng. Nếu với số nhóm M= 9 và bán kính của cell là R = 5 km thì D = 26 km. Cấu trúc mảng 3/9 với > 9dB bảo đảm hệ thống GSM làm việc bình thường. + Điều khiển tỷ số C/A Các tải tần liền kề nhau không được dùng trong cùng một cell, mà cũng không nên dùng ở các cell liền kề nhau. Tuy nhiên, nhóm 3/9 thì các cell A1 và C3 liền kề về địa lý lại dùng các tải tần liền kề về tần số (9, 10 và 18, 19). Can nhiễu kênh kề sẽ giảm thiểu tác dụng nhờ kỹ thuật nhảy tần, điều khiển động công suất phát vô tuyến, phát gián đoạn. 3.2.3.2 Sơ đồ 4/12. Đối với sơ đồ 4/12, mỗi nhóm có 4 cơ sở mặt bằng, mỗi cơ sở có 3 cell dải quạt, tổng cộng 4 x 3 = 12 cell.(hình 3.3) B1 B3 b2 C1 C3 C2 A1 A3 A2 B1 B3 B2 B1 B3 b2 B1 B3 b2 C1 C3 C2 B1 B3 b2 C1 C3 C2 C1 C3 C2 C1 C3 C2 B1 B3 b2 C1 C3 C2 B1 B3 B2 D3 D1 D2 D3 D1 D2 A1 A3 A2 D3 D1 D2 A1 A3 A2 D3 D1 D2 A1 A3 A2 D3 D1 D2 A1 A3 A2 C1 C3 C2 B1 B3 b2 C1 C3 C2 B1 B3 B2 C1 C3 C2 A1 A3 A2 D3 D1 D2 A1 A3 A2 D3 D1 D2 A1 A3 A2 D1 D3 A1 3.3: Mẫu sử dụng lại tần số 4/12 hình này sử dụng cho những vùng có mật độ trung bình số kênh trong 1 cell cho phép ít hơn, nhiễu đồng kênh ít khi là 1 vấn đề lớn. Với mô hình này kích thước Cell có thể mở rộng phù hợp với các vùng dân cư ít nhà cao tầng. + Các nhóm tần số vô tuyến: Các nhóm tần số ( có 24 dải tần) A1 B1 C1 D1 A2 B2 C2 D2 A3 B3 C3 D3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Sự phân bố lưu lượng: Sự thay đổi lưu lượng và hiệu ứng điểm nóng, tức là hình thành nhu cầu tăng thêm tải tần ở một cell nào đó. Khi đó, người ta lấy tải tần ở cell nào lưu lượng rấtnhỏ để thêm vào cho cell lưu lượng quá lớn. Tuy nhiên việc này phá hỏng quy hoạch tần số và mang lại can nhiễu quá mức cho phép nếu được thực thi khoa học. Ví dụ ở mẫu sử dụng lại tần số 4/12. Ở nhóm A, cell D1 lưu lượng lớn cần 3 tải tần, và cell C3 chỉ cần 1 tải tần đáp ứng lưu lượng ở thời điểm xét. Vậy nên chọn một tải tần từ cell C3 sang D1, có thể chọn tải tần 11 hoặc 23. Các nhóm tần số ( có 24 dải tần) A1 B1 C1 D1 A2 B2 C2 D2 A3 B3 C3 D3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 + Ảnh hưởng: Ở cell D1 liền kề D3, thì tải tần 11 và 23 liền kề tương ứng với tải tần 12 và 24 của D3. Nên chọn tải tần nào, bởi tải tần 11 hay 23 của cell C3 đưa sang D1 đều làm tăng can nhiễu kênh kề, đối với MS ở biên giới D1 và D3 thì gần bằng 0dB. Nếu chọn tải tần 11 từ C3 đưa đến D1, thì cự ly sử dụng lại tần số 11 (từ D1 trong nhóm A đến C3 trong nhóm B) giảm còn một nửa. Nên nhiễu kênh chung tăng lên nghiêm trọng, tức là tỷ số sẽ giảm đáng kể. Khi bán kính cell R không đổi, mà cự ly sử dụng lại tải tần 11 giảm còn một nửa hay giảm một nửa so với quy hoạch trước, tức làm giảm khoảng 6÷8 dB. + Các yếu tố ảnh hưởng đến chuyển tải tần: Do hệ thống GSM là hệ thống bị giới hạn bởi can nhiễu, nên phải xét mẫu sử dụng lại tần số nào có mức can nhiễu chấp nhận được. Nên khi chuyển tải tần cần phải tính đến các yếu tố: - Sự khác nhau về công suất phát vô tuyến của các BTS. - Sự khác nhau về anten được dùng ở các cơ sở mặt bằng. - Địa hình thay đổi. - Kích thước nhóm thay đổi. 3.2.3.3 Sơ đồ 7/21. Sơ đồ 7/21 sử dụng các nhóm 21 tần số, trong một mẫu sử dụng lại tần số 7 đài (hình 3.4). Có nghĩa là, số 7 biểu thị số lượng cơ sở mặt bằng, số 21 biểu thị tổng số ô của một mẫu. + Các nhóm sử dụng lại tần số: Các nhóm tần số (42 tải tần) A1 B1 C1 D1 E1 F1 G1 A2 B2 C2 D2 E2 F2 G2 A3 B3 C3 D3 E3 F3 G3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19