Nghiên cứu về quy hoạch mạng thông tin di động VinaPhone Hà Nội

ng tin của kênh hiệu chỉnh tần số. FB mang FCCH hướng xuống để hiệu chỉnh tần số bộ tạo dao động của MS, khoá nó một cách hữu hiệu với tần số bộ giao động bên trong của BTS ( các bít cố định ở đây được quy định bởi các bit 0). 2.3- Cụm đồng bộ (SB-Synchnonisation Burst) 0 1 2 3 4 5 6 7 TB Các bit được mật mã hóa Chuỗi đồng bộ Các bít được mật mã hóa TB GB 3 39 bit 64 bit 39 bit 3 8, 25 Hình-19: Cụm đồng bộ SB được dùng để đồng bộ thời gian của MS. Nó chứa một chuỗi đồng bộ dài dễ dàng được nhận biết vì mang thông tin của số khung TDMA cùng với mã nhận dạng trạm gốc cụm này mang thông tin cho SCH. 2. 4- Cụm thâm nhập (AB-Access Burst) 0 1 2 3 4 5 6 7 TB Chuỗi đồng bộ Các bit được mật mã hóa TB GB 3 41bit 36bit 3 8, 25 Hình-20: Cụm thâm nhập Cụm AB này có thời gian ngắn hơn nhiều so với các loại cụm khác. Và cụm AB còn phục vụ MS thâm nhập hệ thống ngẫu nhiên hay chuyển giao cụm thâm nhập có 36 bit tin được mật mã hóa và khoảng bảo vệ dài 68. 25 bit tương ứng với 252 ms để dành cho việc phát cụm từ MS vì MS lần đầu tiêm thâm nhập mạng không biết định trước thời gian hay sau khi chuyển giao tới BTS mới. 2.5- Cụm giả (DB-Dummy Burst) Được sử dụng khi không có thông tin được mang trên các khe thời gian không được sử dụng của sóng mang BCCH (chỉ dùng cho hướng xuống). Cụm giả này được phát đi từ các BTS, trong một số trường hợp xắp xếp các kênh logic thì cụm này không mang thông tin và có khuôn mẫu giống như cụm bình thường. vi-/ Mã hóa kênh 1-/ Chống và phát hiện lỗi Để bảo vệ kênh logic khỏi các lỗi truyền dẫn xuất hiện do đường truyền vô tuyến, nhiều lược đồ mã hóa khác nhau được sử dụng. Sơ đồ ở dưới minh họa quá trình mã hoá thoại, kênh điều khiển và số liệu. Lược đồ cài xen và mã hóa dựa vào loại kênh logic được mã hóa. Tất cả các kênh logic yêu cầu một vài thủ tục mã hóa vòng xoắn, nhưng vì sự cần thiết bảo vệ là khác nhau, nên tỷ số mã hóa cũng có thể khác nhau. 20 ms 0, 577 ms Khối thông tin Các cụm thông tin Thoại (260 bit) Thoại (8 cụm) Điều khiển (184 bit) Điều khiển (4 cụm) Số liệu (240 bit) Số liệu (22 cụm) Hình-22: Phương pháp chống và phát hiện lỗi Mã cài Hóa xen 2-/ Các cách mã hoá. - Mã hóa kênh thoại: thông tin thoại trong một khối thoại 20 ms được chia thành 8 cụm GSM. Việc này đảm bảo rằng nếu các cụm bị mất do giao thoa qua giao diện vô tuyến thì thoại có thể vẫn được tái sinh lại một cách chính xác nhất. - Mã hóa kênh điều khiển chung: 20ms thông tin qua giao diện vô tuyến sẽ mang 4 cụm thông tin điều khiển, ví dụ là BCCH. Việc này tạo điều kiện cho các cụm được chèn vào một đa khung TDMA. - Mã hóa kênh số liệu: thông tin số liệu được trải ra 22 cụm, có việc này bởi vì mọi bít thông tin số liệu là rất quan trọng. Vì vậy khi số liệu được tái xây dựng lại ở máy thu; nếu một cụm bị mất, chỉ một phần rất nhỏ khối số liệu 20ms bị mất. Cơ chế mã hoá chống lỗi sau đó sẽ tạo điều kiện cho số liệu bị mất trước đó được xây dựng lại. Phần ii quy hoạch tần số cho hệ thống thông tin di động tại khu vực hà nội Chương i Giới thiệu về quy hoạch tần số I-/ Giới thiệu chung. Đặc điểm của thông tin di động là thông tin vô tuyến. Để trao đổi được thông tin vô tuyến cần phải quy hoạch vùng phủ sóng để được chất lượng trao đổi thông tin tốt nhất, hiệu quả nhất,và giá thành không quá cao. Vì vậy trong GSM người ta đưa ra khái niệm về quy hoạch ô. Quy hoạch ô là tính các thông số của một ô như: Vị trí dặt trạm gốc (BTS), các anten sử dụng, hình dạng kích thước của địa hình và các ảnh hưởng của các địa hình tới thông tin, ảnh hưởng của mật độ gia tăng các thuê bao di động (MS) và các tổ chức mạng gồm nhiều ô, công suất các đài trạm, sự phân bố kênh, các nhóm kênh.... ii-/ Yêu cầu về quy hoạch ô. Vấn đề yêu cầu quy hoạch ô dựa theo những nguyên tắc sau đây: - Giá thành. - Khả năng về lưu lượng. - Vùng phủ sóng. - Cấp phục vụ. - Chất lượng thông tin (âm thanh, tiếng nói). - Khả năng phát triển thuê bao di động trong tương lai. Trong đó yêu cầu về lưu lượng trao đổi thông tin có nghĩa: bao nhiêu cuộc gọi đồng thời tại một thời điểm giữa thuê bao được chấp nhận lưu lượng trao đổi thông tin là yếu tố cơ bản quyết định năng lượng của một ô. Yêu cầu lưu lượng khác nhau so với từng khu vực và việc tính toán về lưu lượng được dựa trên cơ sở sau: - Phân bố truyền sóng. - Phân bố thiết bị chuyển động. - Mức phân bô gia tăng. - Phân bố địa hình. - Phân bố của điện thoại cố định. - Thời gian cuộc gọi và giá của MS. Để được tính toán các tham số được đơn giản người ta đưa ra mẫu sử dụng cho các trường hợp khác nhau, thường là mẫu hình lục giác. Với sự hạn chế về tần số vô tuyến nên khả năng gia tăng lưu lượng (ở những vùng có lưu lượng cao) không thể gia tăng số kênh mà ngưoừi ta thực hiện cắt thành những ô nhỏ hơn. Việc quy hoạch ô không chỉ đáp ưáng yêu cầu về lưu lượng ở thời điểm hiện tại mà còn đáp ứng những yêu cầu đòi hỏi trong tương lai. III-/ Khảo sát vùng quy hoạch. Để đạt sự chính xác các dự đoán vùng phủ sóng vô tuyến về môi trường. Ta phải tiến hành khảo sát các vùng (khảo sát vị trí), nếu chọn các vị trí sơ bộ thì nó phải được đáp ứng các yêu cầu sau: - Quan hệ của vị trí tới mạng. - Không gian cho anten và thiết bị vô tuyến. - Công suất điện. - Truyền dẫn. - Môi trường truyền sóng vô tuyến. - Khả năng sử dụng. Trong đó việc thiết lập sự truyền dẫn của một đài kiểm tra các thông số. Nội dung bao gồm: Sự định vị sơ đồ trạm thu phát với anten, điều khiển và đơn vị sử lý bằng kênh được đưa ra ở mức điều chỉnh tốc độ. Dữ liệu được lưu giữ lại và kết quả này đưa ra với sự chấp nhận tương đối. Trong việc kiểm tra các thông số của tại vị trí định vị cần phải chú ý đến khảo sát phổ nhận vị trí định vị cần phải chú ý đến khảo sát phổ tín hiệu và nhiễu giao thoa. Từ đó dẫn tới việc chấp nhận vị trí đã chọn hay phải tìm vị trí mới. Mạng di động có những bộ phận cố định sau: - Hệ thống chuyển mạch di động (MSC). - Đài điều khiển trạm gốc (BSC). - Đài vô tuyến gốc (BTS). - Mạng truyền dẫn. Một hệ thống đầy đủ thì các tỷ số S/N, S/N đồng kênh phải được phân tích đầy đủ trên vùng phủ sóng đó là điều quan trọng cho kỹ thuật truyền sóng và cho các thuê bao. Do có mạng máy tính nên việc phân tích thể hiện nhiễu đầy kênh trên vùng phủ sóng rộng đã thực hiện với nhiều vị trí trạm gốc. Dự toán cho hệ thống đầy đủ là tốt hơncho vị trí cụ thể hay một ô vì mức tín hiệu thấp đối với một vị trí này nhưng cũng có thể chấp nhận được với một vị trí khác (tối thiểu là 1). Đặc điểm thể hiện các trạm số đo được với một vùng không khảo sát trên cùng một đồ thị, nên có thể nhận thấy được và có quyết định đúng đắn cho việc phủ sóng. Sự điều hoà hệ thống ô: Đây là đặc điểm rất tiến bộ của một hệ thống đã được tổ chức và chạy thử nghiệm với một lưu lượng nào đó trong một khoảng thời gian. Coa thể điều chỉnh lại lưu lượng của hệ thống. Thực chất xã định lưu lượng trao đổi thông tin của hệ thống xem đã ổn định chưa dẫn đén việc điều chỉnh để đi đến quyết định cuối cùng về hệ thống. Những giá trị có thể điều chỉnh: Thay đổi tham số chuyển giao để chuyển lưu lượng trên một ô tắc nghẽn tới một ô có lưu lượng thấp. Thay đổi tham số chuyển mạch để cải thiện khả năng xử lý lưu lượng cho hệ thống. Thêm vào hay bớt đi các kênh vô tuyến trên một ô với yêu cầu tăng hay giảm lưu lượng. Chương ii Các thông số ảnh hưởng đến việc quy hoạch tần số I-/ Vấn đề khoảng cách. Trong GSM thì công suất phát tối đa của trạm di động là 20W (với loại lắp trên ôtô và loại cầm tay thì công suất phát tối đa là 2W và khả năng cảm nhận của trạm gốc bị giới hạn bởi tạp âm mà thông thường là tạp âm nhiệt. Đây chính là nguyên nhân cho giới hạn trên của công suất phát và giới hạn dưới cho mức thu tín hiệu thu. Hơn nữa, việc phủ sóng cũng bị giới hạn bởi đường truyền. Xét trường hợp sóng điện từ lan truyền trực tiếp trong không gian tự do, trên đường truyền không có vật cản. Qua khảo sát thì cường độ sóng vô tuyến thay đổi (giảm dần) khi truyền. Mức độ suy giảm này tỉ lệ với bình phương khoảng cách đường truyền. Hình 23: Truyền sóng trong không gian tự do Nhưng trong thực tế việc truyền không chỉ đơn giản như trên bởi trên đường truyền cò rất nhiều vật cản (chướng ngại vật). Lúc này việc thông tin liên lạc truyền sóng không còn thông qua những đường truyền trực tiếp nữa mà thông qua các sóng phản xạ. Sự ttổn hao đường truyền trong trong trường hợp này lại khác, cụ thể mức độ tổn hao sẽ tăng đáng kể theo khoảng cách. Mức độ tổn hao sẽ tỷ lệ với d (mức độ tuỳ thuộc tính phức tạp địa hình mà có thể lấy được 3 hoặc 4). Trong thông tin di động, thông tin liên lạc được thiết lập qua đường truyền sóng siêu cao (liên lạc vô tuyến tầm nhìn thẳng, nên mặt đất cũng bị ảnh hưởng đến khoảng cách truyền sóng vô tuyến). Hình 24: Truyền sóng trong môi trường có vật cản. ms a ms b Qua tia phản xạ. Qua tia tán xạ. Trong thực tế thì người ta sử dụng muốn mình có thể sử dụng máy di động ở mọi nơi như trên đưoừng phố, trong nhà, những nơi có độ cao v.v. Do vậy vấn đề đường truyền có ý nghĩa rất quan trọng đối với chất lượng thông tin. Vào năm 1982 tổ chức CCIR chấp nhận mô hình truyền sóng Hata để tính suy hao đường truyền theo công thức sau. + Thành phố trong điều kiện bình thường. Ltp = 69.55 + 26.16logF - 13.82loghb - a(hm) + (44.9 - 6.55loghb)log(d) (1) Với: d: Cự ly từ BTS đến MS, đơn vị là Km. Ltp: Suy hao đường truyền sóng (bd). F: Tần số sóng mang (MHz). hb: Độ cao anten trạm phát (m). d: Khoảng cách từ trạm phát đến trạm thu (Km). a(hm) = (1.1logF - 0.7)hm - (1.56logF - 0.8) hm: Độ cao anten thu (MS). Vùng ngoại ô ở điều kiện bình thường. Lngoại ô= Ltp- 2[log(F/28)]2 - 5.4 (2) Vùng bằng phẳng thưa dânở điều kiện bình thường Lbằng phẳng = Ltp- 4.78(logF)2 + 18.33logF -40.94 (3) Trong điều kiện 15% diện tích bị bao phủ bởi các toà nhà (đo thị)và địa hình thực tế thì sai số của công thức trên là ± 10%. Theo mô hình cost 213 thì suy hao đường truyền được tính theo công thức (4). Ltp = 46.33 + 33.9logF - 13.82loghb - a(hm) + (44.9 - 6.55loghb)log(d) +Cm Với LP:Suy hao đường truyền (dB). F, hb, a(hm) và d giống công thức (1). 0 dB cho vùng thành phố và trung tâm ngoại ô. Cm = 3 dB cho trung tâm đô thị. Mô hình Hata áp dụng cho F = 150 á 1500MHz hb = 30 á 200m hm = 1 á 10m d = 1 á 20Km Mô hình cost 231 áp dụng cho các ô nhỏ, đó là: F = 800 á 2000MHz hb = 4 á 50m hm = 1 á 3m d = 0.02 á 5Km II-/ vấn đề nhiễu. Mục đích quan trọng trong việc quy hoạch ô là làm sao cho hệ thống có thể đạt được dung lương lưu thông cao nhất mà vẫn đạt được chất lượng phục vụ. Nói theo cách khác là ta muốn có một số lượng lớn thuê bao hoà mạng trong khi vẫn duy trì được cáap phục vụ và chất lượng phục vụ theo tiêu chuẩn trong hệ thống vô tuyến tổ ong thì vấn đề nhiễu ảnh hưởng rất lớn đến mục tiêu. Nhiễu có thể sinh ra từ nhiều nguồn khác nhau, nhưng cần quan tâm nhất là nhiễu của hệ thống. 1-/ Nhiễu đồng kênh. Để tăng dung lượng thông tin thì hệ thống vô tuyến tổ ong phải sử dụng lại tần số. Tức là một ô bất kỳ trong hệ thống cũng sử dụng lại các kênh ô khác đã dùng, điều này cũng có nghĩa là ô này cũng sẽ chịu nhiễu đồng kênh từ ô khác mà có sử dụng các kênh cuả nó. Nhiệm vụ của việc quy hoạch ô là phải đưa ra khoảng cách thích hợp cho các ô này để sao cho nhiễu đồng kênh ở các ô sử dụng lại cùng tần số này là không đáng kể. Như vậy công việc của nhà quy hoạch là giới hạn ởmức độ có thể chấp nhận được. Chính thông số này đã quyết định cho việc tính toán kích cỡ của một ô. Để hiển thị cho mức độ nhiễu đồng kênh trong hệ thống người ta đưa ra tỷ số C/I dưới dạng (dB). Với : C: Mức tín hiệu nhận được từ sóng mang mong muốn. I: Mức nhiễu nhận được từ hệ thống. Trong thực tế, các nhà khai thác mạng cho rằng tỷ số C/I nhỏ nhất là 12dB trong trường hợp nhẩy tần không sử dụng và 9dB khi nhẩy tần sử dụng. Đây là ngưỡng của tỷ số tín hiệu trên nhiễu đồng kênh để đạt được chất lượng thoại theo yêu cầu. 2-/ Nhiễu kênh lân cận. Một loại nhiễu thường xẩy ra trong hệ thống GSM đó là nhiễu kênh lân cận. Nhiễu kênh lân cận ở kênh điều khiển sẽ làm sai dữ liệu và cũng là nguyên nhân làm hỏng các cuộc gọi. Vì hệ thống tổ ong chịu đáng kể nhiễu kênh lân cận, nên trong vấn đề quy hoạch tần số yêu cầu đầu tiên đặt ra là quy hoạch các kênh lân cận. Để định nghĩa mức độ nhiễu kênh lân cận trong hệ thống GSM người ta đưa ra tỷ số C/A. Với: C: Mức tín hiệu nhận được từ sóng mang mong muốn. A: Mức dữ liệu nhận được từ kênh lân cận. Theo khuyến nghị GSM thì tỷ số C/A nhỏ nhất là 9dB tức là tín hiệu mang muốn nhỏ hơn 8 lầntín hiệu kênh lân cận. Do hai tỷ số C/I và C/A nhỏ dẫn đến tỷ lệ bit lỗi BER lớn. 3-/ Phân tán thời gian. Phân tán thời gian cũng là trường hợp truyền lan nhiễu do đường phản xạ. Phân tán thời gian sẽ làm sai dữ liệu thông tin và có ảnh hưởng rất xấu tới chất lượng phủ sóng. Các khu vực có thể xẩy ra phân tán thời gian là các khu vực đồi núi, các toà nhà cao tầng trong thành phố, hay ngay cả các vùng ao, hồ v.v... Để giảm ảnh hưởng của phân tán thời gian, hệ thống GSM đã được trang bị mật độ cân bằng mà nguyên lý hoạt động của nó là có khả năng cân bằng các tín hiệu trong khoảng 15 ms sau tín hiệu trực tiếp (tín hiệu đến đầu tiên). Phần giai đoạn mà bộ cân bằng có thể đáp ứng được gọi là cửa sổ thời gian. Phần phản xạ đến máy thu ngoài cửa sổ thời gian được gọi là nhiễu do phản xạ. Để định nghĩa mức độ tín hiệu phản xạ ngoài cửa sổ thời gian người ta đưa ra tỷ số giữa cường độ sóng mang và sóng phản xạ là C/12. Tỷ số C/12 càng nhỏ thì chất lượng tín hiệu càng kém. Theo khuyến nghị của GSM thì tỷ số này đạt được ít nhất 9dB. III-/ Vấn đề truyền dẫn. Truyền dẫn là cơ sở rất quan trọng trong thiết kế mạng. Truyền dẫn trên đường vô tuyến có ảnh hưởng đến chất lượng cuộc gọi của mạng. Truyền dẫn trên Abis có ảnh hưởng cấu hình và lưu lượng phục vụ của mạng. Đặc điểm của phương thức thông tin di động là truyền dẫn vô tuyến bằng sóng viba số. Tuy nhiên điều này còn hạn chế rất lớn đến chất lượng thuê bao của mạng. 1-/ Dải tần phổ. GSM sử dụng phương pháp điều chế pha tối thiểu Gau - so - GMSK cho điều chế các tín hiệu ở tốc độ xấp xỉ 270 Kb. Tần phổ điều chế có độ rộng khoảng 900MHz do vậy việc lựa chọn các kênh trong một ô hoặc các ô lân cận có tần số quá nhỏ sẽ gây nên sự trùng hợp quá lớn về giải tần phổ bởi băng tần quá hẹp. Điều này có thể khắc phục bằng việc sử dụng lại tần số, mẫu sử dụng lại tần số phải có một cách khoa học để tránh nhiễu tần số gây ra. 2-/ Suy hao đường truyền. Là hiện tượng tín hiệu thu giảm dần do khoảng cách giữa trạm phát và trạm thu ngày càng xa nhau. Theo công thức Hata (1) thì : hb=30m => (44.9 -6.55loghb)logd = 35.2logd hb= 5.6 m => (44.9 - 6.55loghb)logd =40.0logd Vậy suy hao đường truyền sóng trong thông tin di động tổ ong tỷ lệ với xấp xỉ d4. Ví dụ: Tính suy hao truyền dẫn. Hệ thống BSC 1800 dùng trong thành phố bán kính ô 0.5Km, khoảng cách truyền 1Km, tần số làm việc 1800MHz, độ cao anten 15m bỏ qua (ahm) và có (m=0 dB). Theo mô hình cost 231 (4) áp dụng cho ô nhỏ. LD= 46.33 + 33.9logF - 13.82loghb + (44.9 - 6.55loghb)logd = 46.33 + 33.9log1800 - 13.82log15 + (44.9 - 6.55log15)logd = 140dB Vậy ở các ô đô thị LD= 140dB Khi hệ thống ở ngoại ô, bán kính 2Km. Khoảng cách truyền dẫn 4Km Lngoại ô = 46.33 + 33.9logF - 13.82loghb -a(hm) + (44.9 - 6.55loghb)logd = 46.33 + 33.9log1800 - 13.82log15 + (44.9 - 6.55log15)logd = 162.82dB Khi vùng ngoại ô bằng phẳng thưa dân thì suy hao đường truyền là: Lbằng phẳng= Lngoại ô - 4.78 (logF)2 +19.33logF - 40.94 = 1.31dB Vậy suy hao đường truyền ở vùng ngoại ô bằng phẳng thưa dân nhỏ hơn nhiều so với vùng ngoại ô, khu đô thị và bán kính khoảng cách truyền cũng lớn hơn. chương iii các phân tử của ô Trong một ô BTS có thể được coi là thành phần chủ yếu. Còn việc thiết kế mạng sau khi đã tính toán lưu lượng và chất lượng phục vụ sẽ là lập các đài trạm BTS. Các khái niệm về trạm: Site: Trạm có thể là một BTS nếu sử dụng anten Omni hoặc 3 BTS nếu là anten Sector. Cell: ô - mỗi ô tương ứng một BTS. TRX: Trạm thu phát bao gồm anten thu phân tập và anten phát kết hợp. FU: Frame unit - tương ứng với một tần số và bằng số TRX. Các site có thể gần tối đa 3BTS. Mỗi BTS có thể gồm từ một đến nhiều FU. I-/ Cấu hình BTS. Các BTS nối đến BSC bằng giao diện Abis. Chúng được đặt cùng vị trí hoặc ở cách xa khoảng cách này đủ lớn (>10m). 1-/ Cấu hình nới vòng (Multidrop - loop). Các BTS có thể nối với nhau sau đó nối đến BSC theo hình vòng. Cho phép đồng bộ 2 hoặc 3 BTS đấu vòng nếu chúng không quá 100m. Cấu hình này sử dụng cho vùng có lưu lượng thấp và giới hạn các BTS. Nó hơi thừa đường truyền tuy nhiên đường truyền nối bị hỏng đường lưu thông có thể định tuyến theo hướng ngược lại. bts bsc bts bts bts Hình 25: Mô hình nới vòng (Multidrop - 100p). 2-/ Cấu hình đẳng hướng hình sao (Star Omnidirection). bts bsc bts bts bts Hình 26: Cấu hình đẳng hướng hình sao (Star Omnidirection). Đây là cấu hình cho phép BSC điều khiển một BTS đặt ở xa hoặc đặt ở cùng vị trí với BSC. Các BTS này sử dụng anten đẳng hướng khi thu phát vô tuyến. Cấu hình được dùng ở vùng có mật độ thấp tại vùng có lưu lượng cao. 3-/ Cấu hình thu nhỏ hình sao (Star sector). Các BTS được đặt định hướng sử dụng anten sector và nối đến một BSC. Cấu hình này cho phép phục vụ vùng có mật độ cao. Các BTS đơn lẻ trong cấu hình Star - Omnidirectional có thể được tăng cấu hình lên bằng cách cộng thêm các BTS và thay đổi đặc tính của anten từ dạng Omni sang Sector hoá. BTS bts bts BSC BTS bts bts BTS bts bts Hình 27: Cấu hình thu nhỏ hình sao (Star Omnidirection). II-/ cấu trúc anten. 1-/ Phân loại anten. Hệ thống anten cho mạng tổ ong có thể được chia thành 3 nhómphụ thuộc kiểu mẫu bức xạ. + Anten đẳng hướng (Omnidirectional antenas) Trường bức xạ sóng điện từ anten đẳng hướng ra mọi hướng là như nhau. + Anten định hướng : Trường bức xạ sóng điện từ theo một hướng nhất định. Công suất phát được tập trung vào một hướng nó được phổ biến bởi hai lý do: mở rộng vùng phủ sóng và sử dụng lại tần số. + Anten đa hướng (Multi antenas): Đây là hệ thống mà mỗi một anten thực hiện một mẫu bức xạ phối hợp. Loại đơn giản là phát theo hai hướng ngược nhau. Loại này có khả năng phủ sóng theo dải dài và có lưu lượng nhỏ. Thiết bị thu phát cho một trạm gọi là TRX. Cột thu phát cho một trạm bao gồm 2 anten. Các FU được kết hợp qua bộ Combiner và được phát trên cùng một anten phát. Các FU được phân tập về không gian để cùng thu một tín hiệu đó là các anten thu Fx và Rx - Diversity(phân tập). Phát Bộ kết hợp Bộ lọc hai chiều Bộ ghép kết Thu Anten thu phát Anten thu phân tập Hình 28: Thiết bị phát thu TRX. 2-/ Các loại góc anten. Phụ thuộc trường bức xạ mà ta có các loại góc của anten như sau: 2.1- Góc bức xạ ngang a (Horizontal): Là góc theo mặt phẳng nằm ngang của anten so với phương Bắc (North). + Anten vô hướng không tồn tại góc a. + Anten định hướng có 3 trường hợp. - Sector theo góc 1200 tức là gồm 3 anten định hướng do đó 3 góc a như nhau: a2 - a1= 1200 a3 - a2= 1200 - Sector 2 hướng theo góc bất kỳ để phục vụ theo vùng quan trọng 1200 < a2 - a1= 1800 a 1200 a B Hình 29: Góc độ anten. - Sector theo góc 1800 tức là gồm 2 anten định hướng do đó có 2 góc a như sau: a2 = a1= 1800 Góc bức xạ a phản ánh trường bức xạ tập trung theo hướng của anten. Nó có liên quan đến việc tăng mức độ phục vụ cho vùng theo hướng anten. Ví dụ khi muốn phục vụ cho các đường giao thông ta sẽ thực hiện anten sector theo góc 1800 dọc các đường giao thông để phục vụ INCAR. Khi muốn tăng lưu lượng vào một hướng cần phục vụ và giảm đối với hướng không cần thiết phục vụ cao ta sẽ thay đổi góc a nhằm tăng hoặc giảm số FU cho các ô đó cho phù hợp khi muốn phục vụ hai hướng bất kỳ ta thay đổi góc a theo hai hướng để cung cấp số FU cần thiết phục vụ ô theo hai hướng đó. 2.2- Góc bức xạ đứng b (Vertical) Là góc của trường bức xạ điện từ của anten theo phương đứng tức là góc hợp bởi biên của trường bức xạ điện từ với trục nằm ngang H. Đây là hai góc phân giới với trục H, b là góc tổng của 2 góc này (b =b1+ b2) Thông thường các giá trị sau hay được sử dụng: b = 60 (b1 = b2 = 30) b = 80 (b1 = b2 = 40) Góc này được dùng cho cả hai loại anten Omni và Sector, mạng GSM của GPC cũng được sử dụng b = 40, b = 60, b = 80. Thay đổi góc b có thể thay đổi được vùng không gian phủ sóng ví dụ muốn mở rộng vùng phủ sóng của một ô ta có thể thay đổi góc b từ 60á 80 hoặc muốn giảm nhỏ kích thước ô phục vụ ta có thể giảm góc b từ 80 xuống 60. Tuy nhiên nếu thay đổi các góc anten ta phải thay đổi loại anten. 2.3- Góc tile g: Là góc hợp bởi chấn tử anten với trục đứng (hoặc cột anten). Góc này mang các giá trị g = 30, g = 60. Góc này luôn có thể thay đổi nhưng không gian trường bức xạ luôn phụ thuộc vào góc g. Khi tăng g ta có thể phủ sóng gần trung tâm của ô hơn. Khi giảm g ta có thể phủ sóng xa trung tâm ô hơn. 3-/ Công suất thu phát của anten. Công suất thu phát của anten BTS có ảnh hưởng đến chất lượng thu phát các đầu cuối di động. Các anten khác nhau có đô khuếch đại khác nhau. Độ khuếch đại anten được định nghĩa là khả năng, theo đó tổng năng lượng bức xạ trong không gian có thể định hướng theo một trục. Trục càng hẹp thì độ thu phát càng cao. + Độ khuếch đại anten G: Khi ta sử dụng anten thu phân tập để phối hợp, lựa chọn sự đa dạng của các mức tín hiệu. Phân tập anten cải thiện được chất lượng tín hiệu trong vùng có môi trường sóng phức tạp. Có khả năng tăng mức tín hiệu lên từ 3 đến 6dB. + Độ nhậy cảm phần thu: Là mức tín hiệu thấp nhất mà anten có thể thu tốt tín hiệu. Thông thường ở BTS độ nhậy cảm phần thu là -140dB và ở mức MS là -102dBm (dBm = 10log(PW/ 10-3)) Ta có công thức cân bằng công suất anten. G phân tập(dB) + P bức xạ(dBm) = P độ nhậy phần thu(dBm) + L suy hao fender (dB) (5) Công suất phát của anten còn phụ thuộc vào chiều dài của chấn tử anten. Độ dài của chấn tử anten tỷ lệ với bước sóng (l/3). Do đó vấn đề tăng công suất của anten bị hạn chế. Trong việc quy hoạch mạng khi ta muốn giảm nhỏ kích thước ô để đảm bảo chất lượng phục vụ trong ô đó thì có nghĩa là ta cần giảm công suất của trạm gốc tức là công suất phát của anten 13TS. Ngược lại khi ta tăng công suất phát anten của trạm gốc tức là mở rộng kích thước ô thì với một số lượng kênh có sẵn đủ lớn ta có thể tăng được lưu lượng phục vụ của ô đó. Khả năng phủ sóng có hiệu quả còn phụ thuộc chiều cao anten. Điều này có nghĩa rất lớn để thiết kế mạng theo tính chất địa lý vùng phục vụ. 4-/ Độ cao và góc nghiêng (Downtilt). Khi anten đặt đẳng thẳng đứng, hướng búp sóng sẽ là một đường nằm ngang. ở những khu vực thị trấn nhỏ hay nông thôn có lưu lượng thấp, việc sử dụng lại tần số không cần thiết. Do vậy cần phải sử dụng các vị trí cao đặt anten để tối đa vùng phủ sóng. Tuy nhiên ở những khu vực đô thị lớn có lưu lượng cao, kích cỡ ô hẹp thì có thể thích hợp nhất là giảm độ cao anten. Nhưng nếu đặt quá thấp sẽ bị vướng các vật cản (nhà cao tầng) sẽ có ảnh hưởng xấu đến chất lượng của hệ thống. Độ cao anten hiện nay thường 30m đến 50m. Để giải quyết phạm vi vùng phủ sóng hẹp, một kỹ thuật đưa ra là "làm nghiêng anten". Tuy nhiên khi dùng kỹ thuật này ta cần phải phân tích một cách kỹ lưỡng. Bởi vì đây chỉ là một lượng nhỏ thay đổi góc Downtilt của anten cũng gây ra sự suy giảm lớn cho phạm vi phủ sóng do sự lắp ráp kém, do các yếu tố ngoại cảnh, mưa, gió. Hình 30: Độ cao và góc nghiêng. 40m Site TX 100m Ví dụ: Độ cao anten h= 40m => Phạm vi phủ sóng hiệu quả Với Downtilt = 60 d = 40/ tg30 Downtilt = 70 d = 40/ tg3.50 Downtilt = 60 d = 40/ tg50 Như vậy ta thấy rằng chỉ một lượng nhỏ góc Downtilt thay đổi cũng có thể dẫn tới thu hẹp phạm vi phủ sóng gần 100m. Nhưng trong thực tế ít khi Downtilt > 100. 5-/ Liên hệ giữa công suất thu và phát của BTS và MS. Khi sử dụng hệ thống phối hợp các FU trên kênh các anten phát bằng các bộ kết hợp Combiner sẽ gây lên suy hao tín hiệu, thông thường tín hiệu bị suy hao từ 3 á 9 dB tuỳ thuộc vào Combiner mà nó phải qua. Khi tính toán đến công suất phát của BTS cần phải quan tâm đến suy hao để nâng mức công suất phát ở BTS được chia thành các lớp. Các lớp thu phát ở TRX được định nghĩa theo mức tín hiệu lớn nhất mà có thể điều chỉnh: Lớp Công suất hiệu dụng lớn nhất Mức thu chuẩn (dBm) W dBm 1 320 55 -104 2 160 52 -104 3 80 49 -104 4 40 46 -104 5 20 43 -104 6 10 40 -104 7 5 37 -104 8 2.5 34 -104 Bảng lớp công suất cho phép ta thay đổi công suất thu phát của BTS cho MS giả sử đang ở lớp công suất phát TRX là 40W (lớp 4) thì ta có thể điều chỉnh công suất phát theo các mức 15, 17, 19, 40. Trường hợp MS ở xa trạm gốc thì có nghĩa là ta phải điều chỉnh đến công suất lớn nhất là 40W. Công suất phát của BTS không thể tăng độc lập mà phụ thuộc vào công suất lớn nhất của MS. Để thực hiện cân bằng giữa hai đường truyền dẫn từ MS tới BTS còn ngược lại thì phải thực hiện caan bằng công suất. Công suất thu, phát của MS thì nhỏ hơn rất nhiều so với BTS. Lớp Công suất hiệu dụng lớn nhất Mức thu chuẩn (dBm) W dB