Mạng 3G - Đặc điểm và ứng dụng

hoa tiêu để hỗ trợ sự đánh giá cho tách sóng nhất quán và hai bit TFCI . Tổng số bit TFCI trong bản tin truy nhập ngẫu nhiên là 30. Giá trị của TFCI tương ứng với một khuôn dạng truyền tải nhất định của bản tin truy nhập hiện thời Số liệu Ndata bit Khe #0 Khe #1 Khe #14 Khe #i Khung vô tuyến phần bản tin TRACH = 10 Hoa tiêu Npilot bit Tslot = 2560 chip, 10.2k bit (k=0..3) Số liệu Điều khiển Hình 2.20. Cấu trúc khung vô tuyến phần bản tin RACH Các trường số liệu của phần bản tin RACH : Khuôn dạng khe #i Tốc độ bit kênh (kbit/s) Tốc độ ký hiệu kênh (kbit/s) SF Số bit/ khung Số bit/ khe Ndata 0 15 15 256 150 10 10 1 30 30 128 300 20 20 2 60 60 64 600 40 40 3 120 120 32 1200 80 80 Trường điều khiển phần bản tin RACH Khuôn dạng khe #i Tốc độ bit kênh (kbit/s) Tốc độ ký hiệu kênh (kbit/s) SF Số bit/ khung Số bit/ khe Npilot NTFCI 0 15 15 256 150 10 8 2 • Kênh gói chung PCPCH Kênh gói chung vật lý được sử dụng để mang CPCH. PCPCH thực chất là sự mở rộng của RACH. Sự khác nhau cơ bản so với RACH là kênh này có thể dành trước nhiều khung và có sử dụng điều khiển công suất. - Phát CPCH : Phát CPCH dựa trên nguyên tắc DSMA – CD (DSMA – Collision Detection) với chỉ thị bắt nhanh. Phát truy nhập ngẫu nhiên CPCH gồm một hay nhiều tiền tố truy nhập (AP : Access Preamble) dài 4096 chip, một tiền tố phát hiện tranh chấp (CDP : Collisiion Detection Preamble) dài 4096 chip, một tiền tố điều khiển công suất (PCP : Power Control Preamble) dài từ 0 đến 8 khe và một bản tin có độ dài khả biến Nx10ms. Phần bản tin 0 hay 8 khe N.10ms Tiền tố truy nhập Tiền tố phân giải va chạm DPCCH DPDCH Hình 2.21 Cấu trúc phát đa truy nhập ngẫu nhiên CPCH - Phần tiền tố truy nhập CPCH : Phần tiền tố truy nhập ngẫu nhiên CPCH tương tự như của RACH. Số chuỗi được sử dụng ở đây có thể nhỏ hơn số chuỗi được sử dụng ở tiền tố RACH. - Phần tiền tố phát hiện tranh chấp : Phần này giống như phần tiền tố RACH. - Phần tiền tố điều khiển công suất : Là các tiền tố điều khiển công suất có độ dài lấy giá trị từ 0 đến 8 khe được thiết lập bởi các bit cao. - Phần bản tin CPCH : Gồm các khung bản tin 10ms, số khung bản tin này do lớp cao hơn quy định. Mỗi khung 10ms được chia ra 15 khe dài 2560 chip, mỗi khe gồm hai phần : phần số liệu mang thông tin các lớp cao và phần điều khiển mang thông tin các lớp thấp. Phần số liệu và phần điều khiển được phát đồng thời. -Kênh vật lý riêng đường xuống (DPCH) Kênh riêng đường xuống được tạo bởi lớp hai và các lớp trên. Một khung kênh riêng đường xuống dài 10ms được chia ra làm 15 khe, mỗi khe dài 2560 chip tương ứng với một chu kỳ điều khiển công suất. Cấu trúc khung của kênh riêng đường xuống được thể hiện ở hình sau : Khe #0 Khe #1 Khe #i Khe #14 Số liệu 1 TPC TFCI Số liệu 2 Hoa tiêu Ndata bit NTPC bit NTFCI bit Ndata2 bit Npilot bit DPDCH DPCCH DPDCH DPCCH Tslot = 2560 chip, 10.2k bit (k = 0..7) Hình 2.22. Cấu trúc khung của DPCH đường xuống. Một khung vô tuyến Tf = 10ms -Kênh vật lý chung đường xuống • Kênh hoa tiêu chung (CPICH) Kênh hoa tiêu chung là kênh vật lý đường xuống có tốc độ cố định để mang chuỗi bit/ký hiệu đã được định nghĩa trước Khe #0 Khe #1 Khe #i Khe #14 Chuỗi ký hiệu đã được định nghĩa trước Tslot = 2560 chip, 20 bit = 10 ký hiệu Hình 2.23. Cấu trúc khung của DPCH đường xuống Có hai kiểu kênh hoa tiêu chung là kênh hoa tiêu chung sơ cấp và kênh hoa tiêu chung thứ cấp, phân biệt về lĩnh vực sử dụng và các hạn chế đối với tính năng vật lý của chúng. - Kênh hoa tiêu chung sơ cấp : Được ngẫu nhiên hóa bởi mã ngẫu nhiên sơ cấp và luôn được sử dụng cùng một mã định kênh. Mỗi ô có một kênh và chúng được phát quảng bá trên toàn bộ ô. - Kênh hoa tiêu chung thứ cấp : Mã ngẫu nhiên hóa có thể là sơ cấp hoặc thứ cấp và sử dụng mã định kênh tuỳ ý. Một ô có thể không có hoặc có nhiều kênh. Chúng chỉ được phát trong một phần ô. Kênh vật lý điều khiển chung sơ cấp (P-CCPCH) Là kênh vật lý đường xuống có tốc độ cố định (30 kbit/s) đưọc sử dụng để mang BCH Khe #0 Khe #1 Khe #i Khe #14 Số liệu 18 bit Tslot = 2560 chip, 20 bit Hình 2.24. Cấu trúc khung của kênh vật lý điều khiển chung sơ cấp Một khung vô tuyến Tf = 10ms Tx tắt Kênh vật lý điều khiển chung thứ cấp (S-CCPCH) Kênh vật lý điều khiển chung thứ cấp sử dụng để mang thông tin FACH và PCH. Có hai kiểu kênh S-CCPCH là kiểu có mang TFCI và kiểu không mang TFCI Khe #0 Khe #1 Khe #i Khe #14 Số liệu Ndata bit Tslot = 2560 chip, 20.2k bit (k = 0..6) Hình 2.25. Cấu trúc khung của S-CCPCH Một khung vô tuyến Tf = 10ms TFCI NTFCI bit Kênh đồng bộ (SCH) Kênh đồng bộ là kênh mang tín hiệu tìm ô ở đường xuống. SCH gồm hai kênh con là SCH sơ cấp và SCH thứ cấp. Các khung 10ms của SCH sơ cấp và thứ cấp được chia thành 15 khe, mỗi khe dài 2560 chip. acp acs1.0 acp acs1.1 acp acs1.14 SCH sơ cấp SCH thứ cấp 256 chip 2560 chip Một khung vô tuyến SCH 10ms Khe #0 Khe #1 Khe #14 . . . . Hình 2.26. Cấu trúc khung kênh đồng bộ acp : Mã đồng bộ sơ cấp (Primary Synchrization Code) acsi,k : Mã đồng bộ thứ cấp (Secondary Synchrization Code) SCH sơ cấp gồm một mã đồng bộ sơ cấp PSC (Primary Synchronization) được điều chế 256 chip, mã đồng bộ sơ cấp như nhau trong mọi ô hệ thống. SCH thứ cấp gồm 15 chuỗi mã được điều chế có độ dài 256 chip. Các mã đồng bộ thứ cấp (Secondary Synchrization Code) phát đồng thời với SCH sơ cấp. Mỗi SSC được chọn từ tập của 16 mã dài 256. Chuỗi này ở SCH thứ cấp chỉ thị mã ngẫu nhiên đường xuống của ô thuộc nhóm mã nào. Kênh vật lý dùng chung đường xuống (PDSCH) Kênh vật lý dùng chung đường xuống (PDSCH) được sử dụng để mang kênh dùng chung đường xuống. PDSCH luôn được dùng chung với nhiều kênh khác trên cơ sở ghép kênh theo mã. Khe #0 Khe #1 Khe #i Khe #14 Số liệu Ndata bit Tslot = 2560 chip, 20.2k bit (k=0..6) Hình 2.27. Cấu trúc khung của PDSCH Một khung vô tuyến Tf = 10ms Kênh chỉ thị bắt (AICH) Kênh chỉ thị bắt được sử dụng để mang thông tin chỉ thị bắt. Chỉ thị bắt AIs tương ứng với một chữ ký s trên kênh PRACH hoặc PCPCH. AICH gồm một chuỗi lặp của 15 khe truy nhập liên tiếp (AS = Access Slot), mỗi khe dài 40 bit. Mỗi khe gồm hai phần : phần chỉ thị bắt (AI) gồm 32 giá trị thực a0,a1,..,a31 và một phần không sử dụng gồm 8 giá trị thực a32,a33,..a39 AS #0 AS #1 AS #0 AS #14 AS #i a1 a2 a30 a31 a32 a33 a38 a39 Phần AI Phần không sử dụng 5120 chip, 40 bit 20ms AS #0 AS #14 Hình 2.28. Cấu trúc kênh chỉ thị bắt AICH Kênh chỉ thị tìm gọi (PICH) Kênh chỉ thị tìm gọi là kênh vật lý có tốc độ cố định được sử dụng để mang các chỉ thị tìm gọi (PI). Một khung PICH dài 10ms chứa 300 bit, trong đó 288 bit được sử dụng để mang thông tin, 12 bit còn lại không được định nghĩa ……………………… ……………………… Một khung vô tuyến 10ms 288 bit chỉ thị 12 bit (không định nghĩa) b0 b1 b287 b288 b299 Hình 2.29. Cấu trúc kênh chỉ thị tìm gọi b Kênh truyền tải -Kênh truyền tải riêng Kênh truyền tải riêng duy nhất là kênh DCH được sử dụng để mang thông tin từ các lớp trên lớp vật lý riêng cho người sử dụng. Thông tin bao gồm số liệu cho dịch vụ hiện thời và các thông tin điều khiển lớp cao. Kênh truyền tải riêng có các tính năng đặc trưng sau : - Điều khiển công suất nhanh theo từng khung. - Thay đổi tốc độ số liệu theo từng khung và khả năng phát đến một phần ô hay một đoạn ô bằng cách thay đổi hướng anten của hệ thống anten thích ứng. - Hỗ trợ chuyển giao mềm -Kênh truyền tải chung Có sáu kiểu kênh truyền tải chung được định nghĩa trong UTRA. Các kênh truyền tải chung không có chuyển giao mềm, tuy vậy một số kênh có điều khiển công suất. So với hệ thống thông tin di động thế hệ hai, các kênh này có một số điểm khác như truyền dẫn gói ở các kênh chung, dùng chung một kênh đường xuống để phát số liệu gói… • Kênh quảng bá (BCH) Kênh quảng bá BCH (Broadcast Channel) là một kênh truyền tải được sử dụng để phát các thông tin đặc thù UTRA trong một ô • Kênh truy nhập đường xuống (FACH) Kênh truy nhập đường xuống FACH (Forward Access Channel) là một kênh truyền tải đường xuống mang thông tin điều khiển đến các UE nằm trong một ô cho trước. Kênh FACH cũng có thể truyền các gói số liệu. Khi có nhiều kênh FACH, các kênh bổ sung có thể có tốc độ bit cao hơn. FACH không sử dụng điều khiển công suất nhanh và các thông tin được phát phải chứa thông tin nhận dạng trong băng. • Kênh tìm gọi (PCH) Kênh tìm gọi PCH (Paging Channel) là một kênh truyền tải đường xuống mang số liệu liên quan đến thủ tục tìm gọi • Kênh truy nhập ngẫu nhiên (RACH) Kênh truy cập ngẫu nhiên RACH (Random Access Channel) là kênh truyền tải đường lên được sử dụng để mang thông tin điều khiển từ UE. Kênh này cũng có thể sử dụng để phát đi các cụm nhỏ số liệu gói từ UE. Để hoạt động đúng, hệ thống phải thu được kênh truy cập ngẫu nhiên từ toàn bộ vùng phủ của ô • Kênh gói chung đường lên (CPCH) Kênh gói đường lên CPCH (Common Packet Channel) là một mở rộng của kênh RACH để mang số liệu của người sử dụng được phát theo gói trên đường lên. Kênh CPCH cùng với kênh FACH ở đường xuống tạo nên cặp kênh để truyền số liệu. • Kênh đường xuống dùng chung (DSCH) Kênh đường xuống dùng chung DSCH (Dedicated Shared Channel) là kênh truyền tải để mang thông tin của người sử dụng, ngoài ra DSCh cũng có thể mang thông tin điều khiển. DSCH hỗ trợ điều khiển công suất nhanh và có thể được dùng chung cho nhiều người sử dụng. -Sắp xếp kênh truyền tải lên kênh vật lý Trong quá trình truyền dẫn thông tin, các kênh truyền tải được đặt lên các kênh vật lý thể hiện ở sơ đồ sau : CÁC KÊNH VẬT LÝ CÁC KÊNH TRUYỀN TẢI Kênh vật lý điều khiển chung sơ cấp (P-CPCH) Kênh vật lý điều khiển chung thứ cấp (S-CPCH) Kênh vật lý truy cập ngẫu nhiên (PRACH) Kênh số liệu vật lý riêng (DPDCH) Kênh điều khiển vật lý riêng (DPCCH) Kênh vật lý đường xuống dùng chung (PDSCH) Kênh gói chung vật lý (PCPCH) Kênh đồng bộ (SCH) Kênh hoa tiêu chung (CPICH) Kênh chỉ thị bắt (AICH) Kênh chỉ thị tìm gọi (PICH) Kênh phát hiện tranh chấp/chỉ thị ấn định kênh (CD/CA-ICH) BCH FACH PCH RACH DCH DSCH CPCH Hình 2.30 Sắp xếp các kênh truyền tải lên các kênh vật lý Kênh riêng (DCH) được sắp xếp lên hai kênh vật lý. Kênh số liệu vật lý riêng mang thông tin các lớp cao, còn kênh điều khiển vật lý riêng mang thông tin của lớp vật lý cần thiết 2.4.5. Truy nhập gói trong W-CDMA a. Tổng quan về truy nhập gói trong W-CDMA Truy nhập gói trong W-CDMA cho phép các vật mang không phải thời gian thực sử dụng động các kênh chung, riêng và dùng chung. Việc sử dụng các kênh khác nhau được điều khiển bởi bộ lập biểu gói PS (Packet Scheduler). Bộ lập biểu gói thường được đặt ở RNC vì tại đây việc lập biểu gói có thể thực hiện hiệu quả cho nhiều ô, ngoài ra ở đây cũng xem xét các kết nối chuyển giao mềm. Bộ lập biểu gói có các chức năng chính sau : - Phân chia dung lượng của giao diện vô tuyến giữa các người sử dụng. - Phân chia các kênh truyền tải để sử dụng cho truyền dẫn số liệu của từng người sử dụng. - Giám sát các phân bổ gói và tải hệ thống b Lưu lượng số liệu gói Truy nhập gói sử dụng cho các dịch vụ không theo thời gian thực, nhìn từ quan điểm giao diện vô tuyến nó có các thuộc tính điển hình sau : - Số liệu gói có dạng cụm, tốc độ bit yêu cầu có thể biến đổi rất nhanh. - Số liệu gói cho phép trễ lớn hơn các dịch vụ thời gian thực. Vì thế số liệu gói là lưu lượng có thể điều khiển được xét theo quan điểm mạng truy nhập vô tuyến. - Các gói có thể được phát lại bởi lớp điều khiển kết nối vô tuyến (RLC). Điều này cho phép sử dụng chất lượng đường truyền vô tuyến kém hơn và tỷ số lỗi khung cao hơn so với các dịch vụ thời gian thực Lưu lượng gói được đặc trưng bởi các thông số sau : - Quá trình đến của phiên. - Số cuộc gọi đến phiên. - Thời gian đọc giữa các cuộc gọi. - Số gói trong một cuộc gọi gói. - Khoãng thời gian giữa hai gói trong một cuộc gọi gói. - Kích thước gói. Phiên dịch vụ gói Cuộc gọi gói Thời gian đọc Thời gian Kích thước gói Hình 2.31. Đặc trưng của một phiên dịch vụ gói c. Các phương pháp lập biểu gói Chức năng lập biểu gói là phân chia dung lượng giao diện vô tuyến khả dụng giữa các người sử dụng. Bộ lập biểu gói có thể quyết định tốc độ bit phân bổ và thời gian phân bổ. Thuật toán lập biểu gói trong W-CDMA được thực hiện theo hai phương pháp : phân chia theo mã và phân chia theo tần số. Trong phương pháp phân chia theo mã, khi có nhu cầu tăng dung lượng thì tốc độ bit phân bổ cho người sử dụng sẽ giảm đi. Trong phương pháp phân chia theo thời gian biểu dung lượng được dành cho một số ít người theo từng thời điểm, như vậy người sử dụng có thể có tốc độ bit cao nhưng chỉ có thể sử dụng trong thời gian ngắn. Trong trường hợp số người sử dụng tăng thì phải đợi truyền dẫn lâu hơn. Thực tế quá trình lập biểu gói là sự kết hợp của hai phương pháp trên -Lập biểu phân chia theo thời gian Khi bộ lập biểu phân chia thời gian phân bổ các tốc độ gói, cần xét đến hiệu năng vô tuyến. Thông thường các dịch vụ tốc độ bit cao đòi hỏi ít năng lượng bit hơn, vì thế phân chia theo thời gian có ưu điểm là Eb/No thấp hơn. Ngoài ra thời gian trễ trung bình trong phương pháp này là ngắn hơn so với phương pháp phân chia theo mã. Nhược điểm chính của phương pháp phân chia thời gian là : - Thời gian truyền dẫn ngắn trong khi việc thiết lập và giải phóng kết nối đòi hỏi thời gian dài thậm chí đến vài khung. - Việc sử dụng phân bổ theo thời gian bị hạn chế bởi dải tốc độ cao do hạn chế công suất của MS ở đường lên. - Phương pháp này sử dụng các tốc độ bit cao và tạo ra lưu lượng dạng cụm, điều này dẫn đến sự thay đổi cao ở các mức nhiễu so với lập biểu phân chia theo mã. -Lập biểu phân chia theo mã Trong lập biểu phân chia theo mã tất cả người sử dụng được ấn định một kênh khi họ cần chúng. Nếu nhiều người sử dụng gói yêu cầu lưu lượng thì tốc độ bit phải thấp hơn ở lập biểu theo thời gian. Các ưu điểm chính của phương pháp này là : - Trong lập biểu phân chia theo mã, việc thiết lập và giải phóng sẽ gây ra ít tổn thất dung lượng hơn do tốc độ bit thấp và thời gian truyền dẫn lâu hơn. Do tốc độ bit thấp việc phân bổ tài nguyên ở lập biểu gói phân chia theo mã đòi hỏi nhiều thời gian hơn ở lập biểu gói phân chia theo thời gian. Điều này cho phép dự báo được mức nhiễu. - Lập biểu phân chia theo mã có thể là tĩnh hoặc động. Trong lập biểu tĩnh, tốc độ bit được phân bổ duy trì cố định trong suốt thời gian kết nối. Trong lập biểu động, tốc độ bit có thể thay đổi để phù hợp với lưu lượng gói. - Phương pháp lập biểu này đòi hỏi các khả năng của MS thấp hơn 2.5 - QUY HOẠCH MẠNG W-CDMA 2.5.1. Giới thiệu Phần này sẽ trình bày quá trình qui hoạch mạng W-CDMA và kết quả mô phỏng tình toán suy hao đường truyền, kích thước ô và dung lượng kênh,…Quá trình quy hoạch mạng vô tuyến cho hệ thống thông tin di động thế hệ ba bao gồm các bước sau : định kích cỡ, quy hoạch lưu lượng và vùng phủ sóng, tối ưu hóa mạng. Các yêu cầu vùng phủ · Yêu cầu dung lượng · Kiểu vùng, mô hình truyền sóng vô tuyến Đầu vào Suy hao đường truyền cho phép Quy hoạch dung lượng và vùng phủ Hiển thị hiệu năng mạng Tối ưu hoá Định cỡ - Sơ bộ số trạm gốc - Cấu hình đài trạm. - Chọn đài trạm. - Chọn cấu hình BS. - Các thông số RRM. - Phân tích chất lượng phục vụ Điều chỉnh thông số RRM Kết quả đo hiệu năng mạng Đầu ra Hình 2.32. Quá trình quy hoạch mạng vô tuyến cho hệ thống thông tin di động thế hệ ba. - Giai đoạn định kích cỡ sẽ đưa ra dự tính số đài trạm, số trạm gốc, cấu hình các phần tử gốc và các phần tử mạng khác trên cơ sở các yêu cầu của nhà khai thác trong vùng. Định cỡ phải thực hiện được các yêu cầu của nhà khai thác về vùng phủ, dung lượng và chất lượng phục vụ. Việc quy hoạch dung lượng và vùng phủ phải được xem xét đồng thời do dung lượng và vùng phủ có quan hệ chặt chẽ với nhau trong mạng di động. Khi mạng đi vào hoạt động, có thể tính toán hiệu năng mạng bằng các phép đo và các kết quả đo được sử dụng để hiển thị và tối ưu hoá hiệu năng của mạng. 2.5.2. Tính suy hao đường truyền cho phép Để xác định vùng phủ cực đại của ô nhà thiết kế phải tính toán tổn hao đường truyền cực đại cho phép đảm bảo cường độ tín hiệu phù hợp ở biên giới ô cho chất lượng tiếng chấp thuận trên 90% vùng phủ. Tổn hao đường truyền cho phép là hiệu số giữa công suất phát xạ hiệu dụng của máy phát và cường độ tín hiệu tối thiểu cần thiết ở máy thu cho chất lượng tiếng chấp thuận. Các thành phần xác định tổn hao đường truyền được gọi là quỹ năng lượng đường truyền. Để tính tổn hao cực đại cho phép ta sử dụng công thức sau : La = Pm – Pmin + Gb – Lc – Lb – Lh (5.1) Với : Pmin = N0 + Fb + (Eb/N0’)req + 10lgB (5.2) Trong đó : La : Tổn hao đường truyền cho phép. Pm : Công suất phát xạ hiệu dụng của MS. Pmin : Cường độ tín hiệu tối thiểu yêu cầu. Gb : Hệ số khuếch đại của Anten phát BS. Lc : Tổn hao cáp Anten thu BS. Lb : Tổn hao cơ thể. Lh : Tổn hao truy nhập tòa nhà. B : Tốc độ bit (Bps) N0 : Tạp âm nền của BS. Fb : Hệ số tạp âm máy thu. Eb/N0’ : Độ dự trữ cần thiết của anten phát BS. 2.5.3. Xác định kích thước ô Sau khi tính được suy hao đường truyền cực đại ta tính được bán kính ô (R) cực đại thoả mãn yêu cầu truyền nhận thông tin dựa vào các mô hình truyền sóng. Do đặc điểm truyền sóng không ổn định, nên các mô hình truyền sóng đều mang tính thực nghiệm. Dưới đây ta xét hai mô hình truyền sóng được sử dụng rộng rãi là mô hình Hata – Okumura và Walfsch – Ikegami a Mô hình Hata – Okumura Hầu hết các công cụ truyền sóng sử dụng một dạng biến đổi của mô hình Hata. Mô hình Hata là quan hệ thực nghiệm được rút ra từ báo cáo kỹ thuật của Okumura cho phép sử dụng các kết quả vào các công cụ tính toán. Các biểu thức được sử dụng trong mô hình Hata để xác định tổn hao trung bình : Vùng thành phố Lp= 69,55+26,16.lgfc –13,28.lghb – a(hm) + (44,9-6,55.lghb).lgR (dB) [6] (5.3) Trong đó : fc : Tần số hoạt động (MHz). Lp : Tổn hao cho phép. hb : Độ cao anten trạm gốc (m). a(hm) : Hệ số hiệu chỉnh cho độ cao anten di động (dB) R : Bán kính ô (km). Dải thông số sử dụng cho mô hình Hata là : hb200m hm10m Hệ số hiệu chỉnh (hm) được tính như sau: Đối với thành phố lớn: a(hm) =8,29.(lg1,54hm)2 - 1,1 (dB) với fc 200MHz (5.4) a(hm) =3,2.(lg11,75hm)2 - 4,97 (dB) với fc 400MHz (5.5) Đối với thành phố nhỏ và trung bình : a(hm) = (1,1.lgfc – 0,7).hm –(1,56.lgfc –0,8) (dB) (5.6) Như vậy bán kính ô được tính : (5.7) Vùng ngoại ô Với vùng ngoại ô hệ số hiệu chỉnh suy hao so với vùng thành phố là : Lno = Lp - 2 (dB) (5.8) Vùng nông thôn Với vùng nông thôn hệ số hiệu chỉnh suy hao so với vùng thành phố là : Lnt = Lp – 4,78.(lgfc)2 +18,33(lgfc) - 40,49 (dB) (5.9) b Mô hình Walfsch – Ikegami Mô hình này được sử dụng để đánh giá tổn hao đường truyền ở môi trường thành phố cho hệ thống thông tin di động tổ ong. Mô hình này chứa các phần tử : tổn hao không gian tự do, nhiễu xạ mái nhà, tổn hao tán xạ và tổn hao nhiều vật chắn. Tổn hao cho phép trong mô hình này được tính như sau : Lcp = Lf + Lts + Lm [6] (5.10) Với tổn hao không gian tự do được xác định như sau : (5.11) Trong đó : fc : Tần số hoạt động. R : Bán kính cell. Nhiễu xạ mái nhà phố và tổn hao tán xạ được tính : (5.12) Trong đó : (5.13) W : Độ rộng phố. : Góc đến so với trục phố hr : Độ cao nhà. hm : Độ cao Anten trạm di động. hm = hr – hm (m) Tổn hao vật chắn : (5.14) Trong đó : b : Khoảng cách giữa các toà nhà dọc theo đường truyền vô tuyến (m) , hb là độ cao anten BS (5.15) ka = 54 – 0,8.hb (5.16) (5.17) với thành phố lớn (5.18) với thành phố trung bình (5.19) Như vậy bán kính cell tính theo mô hình Walf – Ikegami là : (5.20) Mô hình Hata bỏ qua ảnh hưởng của độ rộng phố, nhiễu xạ phố và các tổn hao tán xạ còn mô hình Walf – Ikegami có xét đến các ảnh hưởng này nên bán kính cell tính theo mô hình Hata lớn hơn so với mô hình Walf ở cùng một tổn hao cho phép. 2.5.4. Tính toán dung lượng và vùng phủ Trong thông tin di động thế hệ ba, các thuê bao được chia sẽ cùng nguồn tài nguyên ở giao diện vô tuyến nên không thể phân tích chúng riêng rẽ. Các thuê bao ảnh hưởng lẫn nhau nên công suất phát buộc phải thay đổi, sự thay đổi này lại gây ra các thay đổi khác vì vậy toàn bộ quá trình dự tính phải được thực hiện lặp cho đến khi công suất phát ổn định. Ngoài công suất phát, các thông số khác như tốc độ MS, dạng kênh đa đường, tốc độ bit và các kiểu dịch vụ được sử dụng cũng đóng vai trò quan trọng trong việc quy hoạch mạng di động thế hệ ba. Trong quá trình quy hoạch hệ thống GSM, độ nhạy của BS và ngưỡng vùng phủ được coi là không đổi cho từng trạm và quy hoạch chi tiết chủ yếu tập trung lên quy hoạch vùng phủ. Trong W-CDMA độ nhạy của BS phụ thuộc vào số lượng người sử dụng và tốc độ bit ở tất cả các ô, vì thế nó mang đặc thù ô và dịch vụ và cần phân tích dung lượng và quy hoạch nhiễu chi tiết hơn. Công cụ quy hoạch sẽ hỗ trợ việc tối ưu các cấu hình vùng phủ, chọn anten, hướng anten và vị trí đặt đài trạm để đáp ứng chất lượng dịch vụ, dung lượng và các yêu cầu dịch vụ với giá thành thấp. Để tính toán dung lượng, ta sử dụng một số định nghĩa sau : - Đơn vị lưu lượng Erlang : Một đơn vị lưu lượng Erlang là một mạch thông tin hoạt động trong một giờ. - Cấp phục vụ (GOS) : Đại lượng biểu thị số % cuộc gọi không thành công đối với hệ thống tiêu hao còn trong hệ thống đợi GOS là số % thuê bao thực hiện sự gọi trở lại. - Hệ thống thông tin hoạt động theo kiểu tiêu hao : Giả thiết về hệ thống mà các thuê bao không hề gọi lại khi cuộc gọi không thành công. - Hệ thống thông tin hoạt động theo kiểu đợi : Giả thiết về hệ thống mà các thuê bao sẽ kiên trì gọi lại cho đến khi thành công. Lưu lượng của một thuê bao A được tính theo công thức sau : (5.21) Trong đó : A : Lưu lượng của thuê bao. n : Số trung bình các cuộc gọi trong một giờ. T : Thời gian trung bình của một cuộc gọi (s). Theo số liệu thống kê đối với mạng di động thì n = 5, T = 300s. Lưu lượng Erlang cần cho một thuê bao được tính như sau : (5.22) Trong đó : m : Số lần thuê bao sử dụng kênh điều khiển. tu : Thời gian sử dụng trung bình của thuê bao đối với kênh điều khiển Ứng với số kênh điều khiển là NCCH, tra bảng ta sẽ có tổng dung lượng Erlang cần thiết là Etot. Tổng số thuê bao được phục vụ được tính như sau : (5.23) Để phục vụ Stotal thuê bao, ta tính được tổng lưu lượng Erlang cần thiết theo công thức : (5.24) Từ giá trị CErl tra bảng ta sẽ tính được tổng số kênh cần thiết CHƯƠNG III : CÔNG NGHỆ CDMA2000 Công nghệ CDMA2000 được xây dựng trên cơ sở IS-2000 của Mỹ . Trong phần này ta xét tiêu chuẩn IS-2000 3.1 Cấu trúc mạng CDMA2000 3.1.1. Cấu trúc phân lớp của IS-2000 Hình 3.1 Cấu trúc phân lớp của CDMA2000 3.1.2. Cấu trúc báo hiệu lớp 2 : Cấu trúc báo hiệu tổng quát ở hình 3.2 . Cấu trúc này gồm 2 mặt phẳng : Mặt phẳng điều khiển nơi thực hiện xử lí các quyết định và mặt phẳng số liệu nơi tạo ra , xử lí và truyền các PDU Hinh 3.2 Cấu trúc báo hiệu của IS-2000 3.1.3. Các lớp con giao thức Khi một đơn vị số liệu được tạo ra hay thu được đi qua ngăn xếp giao thức , nó được xử lí lần lượt bởi các lớp con giao thức khác nhau . Mỗi lớp con theo quy định sẽ chỉ xử lí các trường liên quan đến chức năng quy định của mình . Chẳng hạn lớp con ARQ chỉ tác động lên các trường liên quan đến công nhận và thực hiện việc phát hiện thu sự lặp hoặc phát lại . Mặt phẳng điều khiển có thể cho phép hoặc cấm lớp con giao thức . Quá trình tổng quát xử lí các đơn vị số liệu ở lớp báo hiệu 2 được cho ở hình 3.3 Hình 3.3 Quá trình tổng quát xử lí số liệu ở lớp báo hiệu 2 3.1.4. Các kênh logic Ở mặt phẳng số liệu lớp 3 phát và thu thông tin báo hiệu trên các kênh logic. Kênh logic thông thường được đặ trưng bởi tính đơn hướng ( ở đường xuống hoặ đường lên ) , nhưng trong một số trường hợp nó có thể được ghép hoặc đi cặp với kênh logic mang lưu lượng liên quan ở phương ngược lại . Các hệ thống IS-2000 sửa dụng các kiểu kênh logic sau đây để mang thông tin báo hiệu : + f-csch/r-csch ( kênh báo hiệu chung đường xuống / đường lên ) + f-dsch/r-dsch ( kênh báo hiệu riêng đường xuống / đường lên ) Các kênh báo hiệu được phân lọai theo : thông tin được mang cho 1 hay nhiều đối tượng , thông tin là thông tin báo hiệu hay thông tin của người sửa dụng , phương truyền ( đường xuống hay đường lên ) và theo các tiêu chuẩn khác . Ở các hệ IS-2000 các kênh báo hiệu được định nghĩa cho mục đích sau: + Đồng bộ + Quảng bá và tìm gọi + Thâm nhập (đường lên ) + Báo hiệu riêng Có thể nhiều đối tượng cùng sửa dụng chung 1 kênh logic ( chẳng hạn có nhiều kênh thâm nhập đường lên ) .Vì lưu lượng trên 1 kênh logic phải được mang ở kênh vật lí , nên phải tồn tại các liên kết giữa kênh logic và kênh lưu lượng . Mối liên hệ này được gọi là sắp xếp : mapping . Kênh logic có thể sửa dụng riêng hoặc cố định ở 1 kênh vật lí ( chẳng hạn kênh đồng bộ ) , hoặc có thể sửa dụng riêng hay sửa dụng chung 1 kênh vật lí ( chẳng hạn các chuỗi tham dò liên tiếp của kênh r-csch được phát ở cá kênh thâm nhập vật lí khác nhau ) , hoặc có thể sửa dụng chung 1 kênh vật lí với các kênh logic khác ( đòi hỏi chức năng ghép kênh các PDU để