Đề tài Giải pháp nâng cấp mạng thông tin di động GSM theo công nghệ WCDMA

Công nghệ viễn thông đang có những bước phát triển tuyệt vời. Cùng với sự phát triển của các ngành công nghệ khác như đện tử, tin học, quang học, công nghệ viễn thông đã và đang mang đến cho con người những ứng dụng trong tất cả các lĩnh vực: kinh tế , giáo dục, văn hoá, y học, thông tin quãng bá .các quốc gia đều coi viễn thông là một trong những ngành mũi nhọn và đầu tư thích đáng để có những thành tựu những vị trí xứng đáng trong công nghệ ứng dụng công nghệ thông tin, làm đòn bẩy để kích thích sự phát triển của các ngành kinh tế quốc dân khác. Hệ thống thông tin di động trong những năm qua đã phát triển rất nhanh chóng, cung cấp các loại hình dịch vụ đa dạng đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của người sử dụng. Hiện nay, mạng thông tin di động của Việt Nam đang sử dụng công nghệ GSM, tuy nhiên mạng GSM không đáp ứng được các yêu cầu về dịch vụ mới cũng như đòi hỏi chất lượng dịch vụ ngày càng cao của người sử dụng. Do đó việc nghiên cứu và triển khai mạng thông tin di động thế hệ ba WCDMA là một điều tất yếu. Xuất phát từ những suy nghĩ như vậy nên em đã quyết định chọn đề tài: ” GIẢI PHÁP NÂNG CẤP MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM THEO CÔNG NGHỆ WCDMA” Nội dung đồ án gồm 6 chương:  Chương 1: CẤU TRÚC MẠNG GSM Chương này trình bày tổng quan về cấu trúc, kiến trúc mạng và các kỹ thuật vô tuyến của hệ thống thông tin di động GSM và sự cần thiết của việc xây dựng hệ thống thông tin di động thế hệ ba.  Chương 2: CẤU TRÚC MẠNG WCDMA Giới thiệu công nghệ thông tin di động thế hệ 3 WCDMA và cấu trúc mạng WCDMA.  Chương 3: PHÁT TRIỂN MẠNG WCDMA TRÊN NỀN MẠNG GSM Chương này trình bày các vấn đề ảnh hưởng tương tác giữa hai hệ thống WCDMA - GSM và các giải pháp khắc phục.  Chương 4: GIẢI PHÁP TRIỂN KHAI CELL WCDMA Chương này trình bày các vấn đề về triển khai cell, vùng phủ, tiến trình phát triển của hệ thống tích hợp.  Chương 5: CÁC GIẢI PHÁP ANTEN Chương này trình bày các giải pháp anten dùng trong đồng quy hoạch mạng trên thực tế.  Chương 6: QUY HOẠCH MẠNG WCDMA Chương này trình bày một số bước chính trong quá trình quy hoạch mạng WCDMA. Trong quá trình làm đề tài, em đã cố gắng rất nhiều song do kiến thức hạn chế nên không thể tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong nhận được sự phê bình, hướng dẫn và sự giúp đỡ của Thầy , Cô, bạn bè. Em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ tận tình của Thầy Dư Quang Bình cùng các Thầy cô trong khoa để em hoàn thành đề tài tốt nghiệp này.

doc95 trang | Chia sẻ: lvcdongnoi | Ngày: 03/07/2013 | Lượt xem: 1962 | Lượt tải: 0download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Đề tài Giải pháp nâng cấp mạng thông tin di động GSM theo công nghệ WCDMA, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
o hoặc là sự kết hợp của nhiều thành phần tần số đó. Các thành phần tần số mới này được gọi là các sản phẩm điều chế hay các hài. Nếu tín hiệu đầu vào là tổng hợp của hai tín hiệu hình sin với các tần số là fl và f2 tín hiệu ra sẽ bao gồm các thành phần: fIM = mf1 + nf2 với m,n: nguyên. (5.2) Tổng của và được gọi là bậc của hài, ví dụ là fIM = 2f1 – f2 hài bậc 3 (IM3). Các hài do điều chế liên kết phát sinh từ các thành phần bậc 3 và các bậc lẻ cao hơn trong chuỗi công suất biểu thị đặc tuyến. f2-f1 2f1-f2 2f1-f2 f1 f2 2f1 2f2 f2+f1 3f1 3f2 2f1+f2 2f2+f1 S(f) Hình 5.6 Các hài liên điều chế từ bậc 1 tới bậc 3. Độ lớn của một hài phụ thuộc vào ảnh hưởng chung của chuỗi công suất đầu ra tới thành phần này và các mức đầu vào phần tử tuyến tính. Do các số hạng bậc cao trong chuỗi công suất, độ lớn của các hài liên điều chế tăng hơn mức tuyến tính với tín hiệu vào, ví dụ các số hạng bậc 3 sẽ tăng 3dB nếu tín hiệu vào tăng 1dB. Đây chính là lý do các hài liên điều chế không phải là một vấn đề nghiêm trọng khi mức công suất đầu vào các phần tử phi tuyến thấp. Tỉ số tín hiệu trên nhiễu liên điều chế tăng khi tăng tín hiệu vào. Một sơ đồ điển hình cho các BTS chung vị trí được thể hiện trên hình 5.7. Phi-đơ Anten đơn băng Phân cách Không gian GSM BTS/ Node B UMTS TRE TRE ANC TRE TRE ANC Phân cách Diplexer GSM BTS/ Node B UMTS TRE TRE ANC GSM BTS/ Node B UMTS TRE TRE ANC Diplexer Diplexer Anten song băng Phi-đơ Hình 5.7 Độ phân cách về không gian và diplexer khi co-site. Trong bất kỳ trường hợp nào, dù là ghép đôi sử dụng diplexer hay không, anten thu hay phát thì các chức năng TX/RX đều được tích hợp trong mô-đun kết hợp mạng anten ANC. Giả sử rằng nếu mỗi hệ thống riêng rẽ đều có thể tự đáp ứng yêu cầu về hiệu năng liên điều chế đảm bảo không giảm mức tín hiệu thu. Khi đó, chỉ cần xem xét các cơ chế liên điều chế do sự tương tác giữa hai hệ thống. Với hai hệ thống A, B ở hình vẽ trên có thể thấy, khi truyền dẫn với một sóng mang nhất định, hệ thống A sẽ sinh ra một hài liên điều chế rơi vào vùng tần số thu của hệ thông B và ngược lại. Đồng thời sự kết hợp của các tần số truyền dẫn của hai hệ thống cũng có thể rơi vào vùng tần số thu của hệ thống A hay B. Các trường hợp này có thể phân biệt dựa vào vị trí xảy ra nhiễu liên điều chế. 5.2.4 Tổng hợp về vấn đề độ cách ly yêu cầu. Độ cách ly đối với các hệ thống kết hợp được trình bày trên bảng 5.7 theo các khuyến nghị của ETSI và Alcatel. GSM900 GSM1800 UMTS Khuyến nghị GSM 05.05 Alcatel GSM 05.05 Alcatel 3G TS 25.104 Alcatel GSM900 (Alcatel) 30dB(*) 30dB 85dB 30dB GSM1800 (Alcatel) 30dB(*) 30dB 85dB 47dB UTMS (Alcatel) 30dB 30dB 30dB(*) 30dB Bảng 5.7 Độ cách ly yêu cầu. (*) trường hợp không cần yêu cầu về độ cách ly do IM bị triệt tiêu bằng giải pháp quy hoạch tần số. 5.3 Các giải pháp anten. Các hệ thống anten đặt cùng vị trí có thể bao gồm các anten đơn băng riêng lẻ. Tuy nhiên, vấn đề ảnh hưởng tầm nhìn, trong hầu hết các trường hợp, là một thách thức đối với công nghệ site. Sử dụng các anten đa băng là một giải pháp tốt. Với các anten đa băng (2 hoặc 3 băng), số lượng các anten trên một site sẽ được giảm xuống mức tối thiểu. Đồng thời với việc sử dụng diplexer và triplexer, số lượng phi-đơ cho một site sẽ thấp hơn. Sử dụng anten và các bộ ghép cho các hệ thống anten đặt cùng vị trí được gọi là giải pháp co-site. Tuy nhiên, co-site cũng có những nhược điểm nhất định. Thêm diplexer vào một hệ thống có sẵn sẽ là tăng độ tổn hao và tất nhiên là giảm hiệu năng mạng (giảm độ rộng vùng phủ, dung lượng,...), do đó cần phải tiến hành các hoạt động kiểm tra đánh giá để lựa chọn phương pháp tối ưu trước khi triển khai co-site. 5.3.1 Các site song băng. Các site song băng có thể được thiết lập với các anten đơn hoặc đa băng. Đối với hệ thống kết hợp GSM1800 - UMTS thì anten băng rộng là giải pháp khả thi nhất. 5.3.1.1 GSM900 và GSM1800. Các anten song băng của một số nhà cung cấp hiện tại có thể đáp ứng được yêu cầu với độ cách ly đạt tới 30 dB. Không có điều kiện gì đặt ra trong quá trình lắp đặt anten song băng. Có thể lắp đặt các tấm anten kề cận nhau để tiết kiệm không gian trên cột. GSM900 BTS GSM1800 BTS Phi-đơ Anten song băng Phi-đơ Hình 5.8 Anten song băng. Tuy nhiên, việc quyết định lắp đặt một anten song băng thay vì hai anten GSM900 và GSM1800 độc lập còn tùy thuộc vào nguyên tắc quy hoạch và mục đích của nhà khai thác. 5.3.1.2 GSM900 và UMTS. Các điều kiện của hệ thống kép này cũng tương tự như trường hợp GSM900 - GSM1800 vì UMTS là hệ thống kề cận giải tần với GSM1800. 5.3.1.3 GSM1800 và UMTS. Đây là hai hệ thống 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 các anten đơn băng. Hình 5.9 trình bày 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 thống. GSM1800 BTS UMTS Node B Phi-đơ Anten GSM1800 Anten UMTS Cách ly không gian Phi-đơ 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. GSM 1800 UMTS dn GSM 1800 UMTS dv 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 và cổng thu UMTS đạt tới 47dB. Nếu tính thêm tổn hao 2dB cho mỗi phi-đơ, độ phân cách về không gian thực tế là 43dB. Trong trường hợp thiết bị GSM1800 chỉ đáp ứng được các yêu cầu của ETSI, độ cách ly không gian phải là 81dB, một giá trị khá cao. Anten băng rộng với diplexer. Hình 5.11 giới thiệu sơ đồ khối của một nhánh anten chung sử dụng diplexer, chỉ có duy nhất một phi-đơ kết nối tới một nhánh anten băng rộng GSM1800/UMTS. Nếu site có 3 nhánh thì cần 3 hệ thống như vậy. GSM1800 BTS UMTS Node B Phi-đơ Anten băng rộng Diplexer 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) và 85dB (đối với thiết bị ETSI) trên khoảng cách từ cổng phát GSM1800 tới cổng thu UMTS. Yêu cầu đối với chiều ngược lại là 30dB. Ưu điểm chính của hệ thống kép này là số phi-đơ và tấm anten sử dụng là nhỏ nhất, nhưng nhược điểm của nó là độ linh động không cao vì GSM1800 và UMTS sử dụng chung một anten có cùng đặc tính và không thể lựa chọn góc phương vị cho từng hệ thống. Anten song băng GSM1800/UMTS sử dụng 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) và 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). Đối với diplexer phía anten 30dB là giá trị đủ thỏa mãn yêu cầu. GSM1800 BTS UMTS Node B Phi-đơ Diplexer Anten song băng Diplexer Hình 5.12 Sơ đồ khối anten song băng với 2 diplexer. Lợi thế của cấu hình này là có thể lựa chọn góc ngẩng và độ lợi khác nhau cho anten của từng hệ thống, nhược điểm chính là phải sử dụng tới hai diplexer. Anten song băng với nhiều bộ lọc. Cấu hình này bao gồm một bộ lọc ngoài gắn trực tiếp vào BTS GSM1800, đồng thời sử dụng 2 phi-đơ để kết nối hài hệ thống tới 2 anten. GSM900 BTS GSM1800 BTS Phi-đơ Anten song băng Phi-đơ Bộ lọc Hình 5.13 Sơ đồ khối anten song băng sử dụng thêm bộ lọc ngoài. Chức năng của bộ lọc (với tần số cắt fc = 1900MHz) là 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 này độ cách ly có thể đạt tới 39dB. Ngoài ra còn 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. Theo khuyến nghị GSM 05.05 của ETSI, công suất bức xạ giả trong dải thông của một sóng mang UMTS phải thấp hơn –29dBm. Đối với thiết bị Alcatel GSM1800 EVOLIUMTM giá trị này là –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 số yêu cầu của bộ lọc khi có mặt công 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 toàn cần tính dự trữ thêm 5dB cho mỗi trường hợp. Khi đó, độ suy hao yêu cầu đối với hai trường hợp trên lần lượt là 56dB và 18dB. Ưu điểm của hệ thống này là 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 Các site 3 băng. 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 song băng. 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 nào phụ thuộc vào hệ thống anten hiện có và các bước phát triển site lên ba băng. 5.3.2.2 Anten ba băng. 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 không gian lắp đặt và tầm nhìn. GSM1800 BTS UMTS Node B GSM900 BTS Anten 3 băng Phi-đơ Ma trận kết cuối Hình 5.14 Anten 3 băng. Trên hình 5.14 có thể thấy BTS GSM900 được nối riêng bằng 1 phi-đơ tới anten. BTS của GSM1800 và UMTS được kết nối thông qua ma trận kết nối trước khi đi đến anten. Thực chất ma trận kết nối là một trong hai giải pháp kết nối cho anten song băng đã được đề cập ở phần trên. Sơ đồ của ma trận kết nối được trình bày trên hình 5.15. GSM1800 UMTS Phi-đơ Diplexer Diplexer GSM1800 UMTS Phi-đơ Phi-đơ Bộ lọc Ứng dụng diplexer Ứng dụng bộ lọc Hình 5.15 . Các giải pháp kết nối cho hệ thống GSM 1800 và UMTS. 5.4 Kỹ thuật chia sẻ phi-đơ. Chia sẻ các cáp phi-đơ là một phương pháp hiệu quả để giảm giá thành cho một site đa hệ thống. Mục sau sẽ xét kỹ thuật chia sẻ phi-đơ cho từng loại site. 5.4.1 Các site song băng. Các hệ thống song băng có thể được cấu thành từ các anten đơn băng riêng rẽ hoặc từ 1 anten song băng như đã đề cập ở trên. Tuy nhiên, nếu hệ thống hỗ trợ phân tập sẽ có ít nhất hai nhánh anten cho mỗi đoạn BTS và hệ thống di động. Điều này này kéo theo 4 nhánh anten cho mỗi đoạn cell (trừ giải pháp anten băng rộng cho GSM1800 và UMTS). Do đó. nếu không thực hiện biện pháp chia sẻ sẽ cần tới 4 phi-đơ. Bằng cách sử dụng thêm các diplexer, số phi-đơ cần thiết sẽ giảm xuống. Có thể thấy rõ điều này qua ví dụ về chia sẻ phi-đơ với một hệ thống anten song băng phân tập chéo. Anten Song băng Phi-đơ Anten Song băng Phi-đơ Song băng Không có diplexer tích hợp Có diplexer tích hợp Các diplexer Tại vị trí BTS Diplexer Diplexer Diplexer Diplexer Song băng Hình 5.16 Giải pháp anten song băng có hoặc không sử dụng diplexer. Các anten song băng được thiết kế phù hợp khi cả hai dải tần với các bộ kết nối đầu vào riêng. Điều này dẫn đến số connector cần sử dụng tăng gấp đôi so với hệ thống đơn băng, cụ thể là 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), số bộ kết nối sẽ giảm xuống được một nửa. Tuy nhiên, cấn tiến hành đo thử đối với mỗi loại thiết bị cụ thể trước khi lắp đặt. 5.4.2 Site ba băng. Một hệ thống 3 băng riêng lẽ có hỗ trợ phân tập cần ít nhất 6 phi-đơ cho mỗi sector. Với giải pháp dùng chung số phi-đơ có thể giảm xuống tối thiểu là 2. Để sử dụng duy nhất 2 phi-đơ cho cả 3 băng, cần triển khai một thiết bị gọi là bộ ghép ba (triplexer). Hình vẽ sau minh hoạ sơ đồ sử dụng 2 diplexer với anten ba băng. Anten 3 băng Hệ thống anten Diplexer GSM 1800 UMTS GSM 900 Diplexer Triplexer Hệ thống phi-đơ Hệ thống BTS GSM900 GSM1800 UMTS Triplexer Diplexer Diplexer Anten 3 băng Hệ thống anten Diplexer GSM 1800 UMTS GSM 900 Hệ thống phi-đơ Hệ thống BTS GSM900 GSM1800 UMTS Diplexer 5.18. Ghép đôi GSM 1800/UMTS ở site 3 băng tần. Hình 5.17 Sơ đồ sử dụng Triplexer Trên hình 5.17. có thể thấy triplexer thực chất là sự kết hợp 2 diplexer. Nếu chỉ xét trên khía cạnh số lượng phi-đơ thì đây là một giải pháp tối ưu. Tuy nhiên, hệ thống ghép đôi sử dụng 4 phi-đơ (2 phi-đơ dùng chung cho hệ thống kép GSM1800/UMTS) có được một số 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 hàm đồng biến với tần số). Diplexer cải thiện đồng thời độ cách ly giữa các hệ thống. 5.4.3 Các tổn hao phụ. Nhược điểm của giải pháp chia sẻ phi-đơ là làm tăng giá trị tổn hao trong hệ thống phi-đơ (tuy nhiên giá trị này tương đối nhỏ). Giá trị tổn hao của một số thiết bị được trình bày 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 mô tả trong hình 5.19. Hoạt động: Một hệ thống anten GSM900 được mở rộng thành hệ thống 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. Diplexer Diplexer Diplexer Diplexer Triplexer Hệ thống BTS GSM900 GSM1800 UMTS Triplexer Hệ thống phi-đơ Hệ thống anten GSM900 GSM1800 UMTS GSM900 GSM900 Hình 5.19 Hoạt động chia sẻ phi-đơ. Ảnh hưởng của hoạt động chia sẻ phi-đơ được phân loại theo từng hệ thống trong bảng sau: Ảnh hưởng của giải pháp chia sẻ phi-đơ (tổn hao tính theo dB) Các thành 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 Quy trình thiết kế. Toàn bộ quá trình thiết kế anten được mô trên hình sau: Thu thập dữ liệu về hệ thống anten hiện có (Các yêu cầu về co-site) Các hạn chế về tầm nhìn Tiến hành quy hoạch mạng Lựa chọn giải pháp Tính toán ảnh hưởng đến hệ thống hiện thời. Lựa chọn giải pháp khả thi nhất Các hạn chế đối với quá trình quy hoạch Chấp nhận được ? Có giải pháp thay thế ? Kết thúc Tổng kết các tài liệu Có Có Không Không Hình 5.20 Tiến trình thiết kế. Từ sơ đồ trên có thể thấy giải pháp anten luôn tiến hành song song với quá trình quy hoạch mạng. Một số giải pháp anten đa ra cần phải tiến hành đo đạc thử nghiệm trước khi đưa vào 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 thông số anten, đặc biệt là anten cho hệ thống tích hợp có ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu năng của hệ thống. Với một yêu cầu về các tham số hiệu năng cho trước nếu không có giải pháp anten nào thoả mãn, lúc đó quá trình quy hoạch mạng phải lặp lại với một số chỉ tiêu mới cho các tham số hiệu năng. Có thể thêm tấm anten khác không ? 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 nào 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 Không Không Không Bắt đầu Kết thúc Hình 5.21 Lựa chọn các giải pháp hệ thống anten. 5.6 Kết luận chương. Chương này đã trình bày chi tiết về các giải pháp anten được áp dụng cho quá trình trùng hợp site dựa trên một số khuyến nghị cụ thể. Mỗi nhà 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 tố kinh tế và kỹ thuật, tạo sức cạnh tranh của doanh nghiệp trên thị trường thông tin di động. Trên đây là 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 này tương đối đơn giản khi triển khai. Tuy nhiên, để cho hệ thống hoạt động ổn định, các tham số cụ thể đối với từng thiết bị cần phải thực hiện đo kiểm tra chính xác trước khi tiến hành quy hoạch mạng và 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 là giải pháp hoàn thiện hơn cho hệ thống thông tin di động 3G với nhiều tính năng vượt trội mà trong nội dung đồ án này không đề cập đến. CHƯƠNG 6. QUY HOẠCH MẠNG WCDMA –— 6.1 Giới thiệu chương. Các hệ thống di động trước đây sử dụng các đường lên và đường xuống đối xứng nhưng ở hệ thống di động 3G, đường lên và đường xuống là bất đối xứng. Do vậy, một trong hai đường sẽ thiết lập giới hạn về dung lượng hoặc vùng phủ sóng. Việc tính toán quỹ đường truyền và phân tích nhiễu không phụ thuộc vào loại công nghệ sử dụng. Trong trường hợp sử dụng công nghệ WCDMA, phân tích nhiễu được sử dụng trong việc tính toán độ nhạy và tải. Để có thể sử dụng hết khả năng của WCDMA chúng ta cần hiểu rõ giao diện vô tuyến của hệ thống. Chương này trình bày một số vấn đề về: Quá trình định cỡ mạng. Phân tích quỹ năng lượng đường truyền vô tuyến. Xác định bán kính và diện tích cell. Quy hoạch dung lượng và vùng phủ. 6.2 Định cỡ mạng. 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 là nền tảng để xác định cấu hình mạng trong pha tiên quy hoạch. Định cỡ mạng vô tuyến WCDMA là quá trình dự tính cấu hình và số đài trạm dựa trên yêu cầu của nhà khai thác về vùng phủ, dung lượng và chất lượng dịch vụ. Đầu vào và ra quá trình định cỡ mạng được mô tả ở hình 6.1. Môi trường đa dịch vụ và yêu cầu dung lượng không đối xứng ở đường lên và đường xuống đòi hỏi quá trình định cỡ mạng WCDMA phức tạp hơn so với quá trình định cỡ mạng GSM. Sự khác nhau chính là tính toán quỹ đường truyền và phân tích phủ sóng phải được thực hiện cho từng dịch vụ. Hơn nữa, dung lượng yêu cầu cũng ảnh hưởng đến dự trữ nhiều trong tính toán quỹ đường truyền. Do đó dung lượng và vùng phủ phải được xem xét đồng thời trong pha ban đầu của quá trình định cỡ mạng. ü Đầu vào Yêu cầu dung lượng Ø Phổ khả dụng Ø Dự báo tăng trưởng thuê bao Ø Thông tin mật độ lưu lượng Yêu cầu vùng phủ sóng Ø Thông tin loại vùng phủ Ø Điều kiện truyền sóng Ø Diện tích vùng phủ Yêu cầu chất lượng Ø Hỗn hợp dịch vụ Ø Lớp MS Ø Phủ trong nhà Ø Xác suất phủ Ø Xác suất tắc nghẽn Ø Độ trễ có thể chấp nhận ü Đầu ra Ước tính yêu cầu thiết bị đáp ứng yêu cầu mạng. Các hoạt động định cỡ mạng Ø Tính quỹ đường truyền vô tuyến Ø Tính diện tích cell Ø Tính dung lượng Ø Tính thiết bị BTS Ø Tính dung lượng các giao diện truyền dẫn Iub, Iu, Iur Ø Số phần tử RNC yêu cầu và lưu lượng trên mỗi RNC. Hình 6.1 Các tham số đầu vào và đầu ra trong quá trình định cỡ mạng RAN WCDMA. Phương pháp định cỡ mạng RAN WCDMA dựa trên quá trình phân tích mối liên hệ giữa dung lượng và vùng phủ. Trước tiên, cần tính quỹ năng lượng đường truyền RLB để ước lượng bán kính tối đa của cell. RLB sẽ bao gồm các tham số như tăng ích của anten, suy hao cáp, độ lợi phân tập, dự trữ pha đinh, dự trữ nhiễu. Đầu ra của phép tính RLB sẽ là suy hao đường truyền tối đa cho phép, giá trị này được sử dụng để xác định bán kính tối đa của cell và do dó quyết định số site yêu cầu. Có một vài tham số trong RLB đặc trưng cho hệ thống WCDMA và không có trong hệ thống truy nhập vô tuyến dựa trên công nghệ TDMA như hệ thống GSM. Chẳng hạn, dự trữ nhiễu, dự trữ pha đinh nhanh, độ tăng công suất phát và độ lợi chuyển giao mềm. Trong đó, dự trữ nhiễu tăng tỉ lệ với hệ số tải của cell, khi hệ số tải đạt cực đại bằng 1 dự trữ nhiễu đạt giá trị vô cùng lớn và bán kính cell đạt cực tiểu. Điều này có nghĩa là hệ thống truy nhập vô tuyến dựa trên công nghệ CDMA là hệ thống bị giới hạn bởi nhiễu, đồng thời dung lượng và vùng phủ liên hệ chặt chẽ với nhau và phải được phân tích đồng thời. Lược đồ tổng quát của quá trình định cỡ mạng RAN WCDMA được mô tả trong hình 6.2. Tính toán quỹ đường truyền Suy hao đường tối đa cho phép Tính bán kính ô Bán kính cell tối đa trong mỗi loại vùng Ước tính dung lượng Số site/tổng lưu lượng hổ trợ trong mỗi loại vùng Yêu cầu thiết bị Số lượng thiết bị BS/truyền dẫn/RNC Các tham số thiết bị Ø Lớp công suất MS Ø Độ nhạy MS/BS Ø Độ lợi anten Đặc điểm truyền dẫn Ø Độ cao anten Ø Đặc điểm suy hao vùng Ø Hệ số tương quan vùng Ø Dự trữ fadinh chuẩn log Đặc điểm dịch vụ Ø Tỷ lệ nghẽn Ø Tỷ lệ dung lượng (gói) tối đa trên trung bình Ø Tốc độ dữ liệu Ø Eb/N0 trung bình Ø Độ lợi chuyển giao theo dB Tính hệ số tải Nếu thõa mãn yêu cầu nhà khai Nếu dung lượng quá thấp Lưu lượng tối đa mỗi cell Dự trữ nhiễu Khởi tạo giá trị lưu lượng mỗi cell (giả thiết tối đa) Đặc điểm kết nối vô tuyến Hình 6.2 Lược đồ quá trình định cỡ mạng vô tuyến WCDMA. 6.3 Phân tích quỹ năng lượng đường truyền vô tuyến Quỹ đường truyền là cân đối toàn bộ công suất phát cũng như khuyếch đại của các phần tử trên đường truyền với tổn hao gây do các phần tử đường truyền cùng với dự trữ pha đinh đường truyền để nhận được công suất thu tại máy thu. Công suất thu này phải đủ lớn để đảm bảo tỷ số tín hiệu trên tạp âm yêu cầu tại máy thu (Eb/N0’)req để máy thu có thể khôi phục lại thông tin phát với chất lượng yêu cầu. Tổn hao cực đại đáp ứng điều kiện này được gọi là tổn hao cực đại cho phép. Ta cần xác định tổn hao này ở đường xuống và đường lên. Tổn hao cực đại cho phép nhỏ hơn trong hai trường hợp này được coi là giới hạn vùng phủ của cell. 6.3.1 Quỹ năng lượng đường lên Tổng công suất tạp âm nhiệt được tính theo công thức sau: NT = N0 + NF + 10lgBw (dBm) (6.1) Trong đó: N0: Mật độ phổ tạp âm nhiệt ở đầu vào máy thu (dBm/Hz) NF: Hệ số tạp âm của máy thu (dB) Bw: Độ rộng kênh bằng tốc độ trải phổ (tốc độ chíp). Độ nhạy cần thiết của máy thu để đảm bảo tỷ số (Eb/NT0’)req yêu cầu được xác định như sau: (6.2) Trong đó: Pmin: Độ nhạy máy thu cần thiết để đảm bảo tỷ số (Eb/NN0)req yêu cầu. Gp = 10ln(Bw/BT) : Độ lợi xử lý.(Bw: Tốc độ chip/BT: Tốc độ bit) NT và I: Tạp âm nhiệt và nhiễu từ các người sử dụng khác. NT0 và I0: Mật độ tạp âm nhiệt và nhiễu từ các người sử dụng khác. NT0’ = NT0 + I0: Mật độ phổ công suất tạp âm tương đương. Từ phương trình (6.2) ta được: Pmin = (NT + I)[dBm] – Gp[dB] + (Eb/NT0’)req[dB] (6.3) NT + I = NT.MI hay (NT + I)[dBm] = NT[dB] + MI[dB] (6.4) Trong đó: MI: Dự trữ nhiễu giao thoa của các người sử dụng khác. Tổn hao cực đại cho phép đường lên được tính như sau: Lmax = EIRPm – Pmin + Gb – Lf – Lpenet – Mf-F – MI-F – GHO (6.5) Trong đó: EIRPm = PTxm – Lfm – LB + Gm công suất phát xạ hiệu dụng của máy di động. PTxm: công suất phát. Lfm: tổn hao phi-đơ + đấu nối. LB: tổn hao cơ thể. Gm: hệ số khuyếch đại anten của máy di động. Lpenet: tổn hao thâm nhập. Gb: Hệ số khuyếch đại anten. Lf: Tổn hao phi-đơ + connector của BTS. Mf-F: Dự trữ pha đinh nhanh. MI-F: Dự trữ pha đinh chuẩn log. GHO: Độ lợi chuyển giao mềm. 6.3.2 Quỹ năng lượng đường xuống Tổn hao cực đại cho phép ở đường xuống được tính theo công thức: Lmax = EIRPb – Pmin + Gm – Lf – Lpenet – Mf-F – MI-F – GHO (6.6) Trong đó: EIRPb = PTxb – Lfb – LB + Gb Thông thường thì vùng phủ bị giới hạn bởi đường lên do ta có thể đảm bảo công suất đường xuống cao hơn đường lên. 6.4 Xác định kích thước cell. Sau khi tính được suy hao đường truyền cực đại ta tính được bán kính cell (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 Walfisch - Ikegami. 6.4.1 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) (6.7) Trong đó: fc: Tần số hoạt động (MHz). Lp: Tổn hao cho phép. hb: Độ cao anten trạm gốc (m). hm: độ cao anten trạm di động (m) a(hm): Hệ số hiệu chỉnh cho độ cao anten di động (dB) R: Bán kính cell (km). Dải thông số sử dụng cho mô hình Hata là: 150 ≤ fc ≤ 1500 MHz ; 30 ≤ hb ≤ 200 m ; 1 ≤ hm ≤ 10m ; 1 ≤ R ≤ 20 Km Hệ số hiệu chỉnh a(hm) được tính như sau: Đối với thành phố lớn: a(hm) = 8,29.(lg1,54hm)2 – 1,1 (dB) với fc ≥ 200 MHz a(hm) = 3,2.(lg11,75hm)2 – 4,97 (dB) với fc ≥ 400 MHz Đối với thành phố nhỏ và trung bình: a(hm) = (1,1.lgfc – 0,7).hm – (1,56.lgfc – 0,8) (dB) Như vậy bán kính cell được tính: Vùng ngoại ô. Với vùng ngoại cell hệ số hiệu chỉnh suy hao so với vùng thành phố là: (dB) (6.8) 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) (6.9) 6.4.2 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 (6.10) Với tổn hao không gian tự do được xác định như sau: Lf = 32,4 + 20.lgR + 20.lgfc (6.11) Trong đó: fc: Tần số hoạt động. R: Bán kính cell. Nhiễu xạ mái nhà phố và tổn hao tán xạ được tính: Lts = L0 + 20.lgΔhm + 10.lgfc – 10.lgW – 16,7 (6.12) Trong đó: W: Độ rộng phố. φ: Góc đến so với trục phố. hr: Độ cao nhà. hm: Độ cao Anten trạm di động. Δhm = hr – hm (m) Tổn hao vật chắn: Lms = Lbsh + ka + kd.lgR + kf.lgfc – 9.lgb (6.13) Trong đó: b: Khoảng cách giữa các toà nhà dọc theo đường truyền vô tuyến (m) hb: là độ cao anten BS. với thành phố lớn. với thành phố trung bình. Như vậy bán kính cell tính theo mô hình Walf - Ikegami là: Dải thông số cho mô hình Walfisch - Ikegami phải thoả mãn: 800 ≤ fc ≤ 2000 MHz; 4 ≤ hb ≤ 50 m; 1 ≤ hm ≤ 3 m; 0,02 ≤ R≤ 5 km 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. Sau khi tính được kích thước cell, dễ dàng tính được diện tích vùng phủ với chú ý diện tích vùng phủ phụ thuộc vào cấu hình phân đoạn trạm gốc. Diện tích vùng phủ đối với một cell có cấu trúc lục giác đều được tính như sau: S = K.R2 (6.15) Trong đó: S là diện tích vùng phủ, R là bán kính cực đại cell, K là hằng số. Bảng 6.1 liệt kê một số giá trị của K. Cấu hình trạm Omni 2-sector 3-sector 6-sector K 2,6 1,3 1,95 2,6 Bảng 6.1 Các giá trị K sử dụng cho tính toán vùng phủ sóng. 6.5 Tính toán dung lượng và vùng phủ. Trong thông tin di động thế hệ ba, các thuê bao được chia sẻ 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 WCDMA độ nhạy của BS phụ thuộc vào số lượng người sử dụng và tốc độ bit ở tất cả các cell, vì thế nó mang đặc thù cell 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: (6.16) 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 = 1, T = 210s. Trong mạng WCDMA, dung lượng của mỗi cell phụ thuộc vào hệ số tải của cell h. Vì mạng WCDMA hỗ trợ việc truyền không đối xứng ở đường lên và đường xuống nên dung lượng ở đường lên và đường xuống khác nhau. Vì thế ta cần tính cho dung lượng đường lên và đường xuống. Hệ số tải của cell cũng ảnh hưởng đến độ dự trữ nhiễu giao thoa được tính trong công thức suy hao đường truyền: dB (6.17) Trong đó: MI, η: Độ dự trữ nhiễu giao thoa và hệ số tải cell. Để tính toán số kênh trung bình trong một cell ở đường lên ta dùng công thức: (6.18) Với: Gp=Rb/Rc. Rb: Tốc độ bit. Rc: Tốc độ chip. β: Hệ số nhiễu từ các cell khác. K: Số kênh trung bình trong một cell. Eb/N0: Tỷ số tín hiệu trên nhiễu. n: Hệ số tích cực tiếng. n = 0,67: với dịch vụ thoại. n = 1: với dịch vụ số liệu. Ở đường xuống số kênh trung bình trong một cell sẽ lớn hơn ở đường lên do có sự tham gia của hệ số trực giao a (0,4 ≤ a ≤ 0,9) Số kênh này được tính theo công thức: (6.19) Þ ηDL: Hệ số tải đường xuống. Để tính toán ta chọn: Sau khi tính được K tra bảng Erlang B ta được dung lượng chặn cứng (Cp). Hiệu suất sử dụng trung kế: Hp= Cp/k. (6.20) Ta có tổng số kênh góp chung (bao gồm các kênh trong cell và các kênh gây nhiễu từ các cell khác): Tp = K(1+β) (6.21) Tra bảng Erlang B với Tp ta được dung lượng chung (Cc). Dung lượng chặn mềm sẽ là: Cm = Cc/(1+ β) (6.21) Vậy dung lượng mềm sẽ là: Cml = (Cm/Cp) – 1 (6.22) Số thuê bao phục vụ trong một cell: Tpn = Cp/A (6.23) Với những đặc thù và tính mới mẻ của hệ thống WCDMA, để xây dựng một bài toán tối ưu trong quá trình định cỡ là rất khó do phụ thuộc nhiều tham số khác nhau, ngay cả thông tin dự báo về nhu cầu dung lượng chỉ mang tính tương đối. Do vậy, chúng ta chỉ xem xét bài toán gần tối ưu và đây là một quá trình lặp. Ở bước lặp, khởi tạo, hệ số tải được giả thiết là tối đa 75% (giá trị tối đa trên thực tế), sau đó nó sẽ được giảm dần để cân bằng với hệ số tải thực tế. Khi hệ số tải đạt được khoảng (20-30)% sẽ là giá trị tốt nhất. 6.6 Tổng kết chương. Chương này đã trình bày quá trình quy hoạch mạng WCDMA: Khởi tạo quy hoạch (định cỡ mạng), quy hoạch chi tiết mạng. Trong đó, phần định cỡ mạng được phân tích cụ thể và đưa ra sơ đồ khối quá trình định cỡ, cũng như các công thức tính toán, phân tích quỹ năng lượng đường truyền vô tuyến, bán kính và diện tích cell, quy hoạch dung lượng và vùng phủ. Ngoài ra, trong phần quy hoạch chi tiết cũng đã đề cập đến 2 mô hình truyền dẫn cơ bản được sử dụng rộng rãi, đó là mô hình Hata-Okumura và Walfisch-Ikegami. Những mô hình thực nghiệm này là những phương tiện cơ bản cho việc tính toán suy hao đường truyền. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI –— Trước sự bùng nổ về nhu cầu truyền thông không dây cả về số lượng, chất lượng và các loại hình dịch vụ, công nghệ GSM đang được phát triển để có thể hỗ trợ và đáp ứng. Tuy nhiên, tốc độ của mạng GSM hiện thời vẫn còn quá chậm và không đáp ứng được, điều này đòi hỏi các nhà khai thác phải có được công nghệ truyền thông không dây nhanh hơn và tốt hơn tuy nhiên công nghệ này vẫn chưa đáp ứng thích đáng yêu cầu về mặt kỹ thuật. Giải pháp GPRS, EDGE trên mạng GSM và sau đó nâng cấp lên WCDMA là một giải pháp khả thi và thích hợp với các nước đang phát triển như nước ta vì có thể tận dụng được cơ sở hạ tầng mạng GSM đồng thời có quỹ đầu tư để tiến lên 3G. Trong khuôn khổ đề tài tốt nghiệp giới thiệu một số giải pháp tổng quát nâng cấp hệ thống thông tin di động GSM theo hệ thống WCDMA. Chương trình mô phỏng quy hoạch chỉ là một số bước cơ bản nhất trong quá trình quy hoạch mạng WCDMA, chưa phải là chương trình quy hoạch chi tiết. Đồng thời việc đưa ra giải pháp CDMA băng thông rộng tối ưu cho GSM Việt Nam cũng chưa thực hiện được. Một số hướng phát triển của đề tài: Xây dựng phần mềm quy hoạch mạng chi tiết cho từng loại dịch vụ, cho từng vị trí địa lý dựa trên bản đồ trực quan, có đánh gía bước đầu trên cơ sở tối ưu mạng cho phép tính toán tự động trên máy tính. Nghiên cứu bổ sung các công nghệ mới như Anten thông minh, mạng thông minh … áp dụng cho mạng WCDMA. Trên đây là một số đề xuất nhưng cần nhiều thời gian nghiên cứu sâu hơn nên em xin được hoàn thiện nhưng định hướng này trong quá trình học tập và công tác sau này. TÀI LIỆU THAM KHẢO –— [1] TS Nguyễn Phạm Anh Dũng, “Thông tin di động”, Nhà xuất bản Bưu điện - 2002. [2] TS Nguyễn Phạm Anh Dũng, “Thông tin di động thế hệ ba” T1,T2, Nhà xuất bản Bưu điện - 2002. [3] PTS.Nguyễn Phạm Anh Dũng, “Thông tin di động GSM”, Nhà xuất bản Bưu điện – 1999. [4] Vũ Đức Thọ, “Thông tin di động số cellular”, Nhà xuất bản giáo dục - 1997 [5] Vũ Đức Thọ, “Tính toán mạng thông tin di động số cellular”, Nhà xuất bản giáo dục - 2001 [6] “CDMA - Nguyên lý thông tin trải phổ”, Nhà xuất bản bưu điện Hà Nội - 1998 [7] Nghiên cứu tiền khả thi dự án thông tin di động thế hệ 3 IMT-2000 của tổng công ty – PGS.TS Nguyễn Bích Lân – 2001. [8] Kết quả nghiên cứu khoa học và công nghệ 2003 – Viện Khoa Học Kỹ Thuật Bưu Điện. [9] Các tạp chí bưu chính viễn thông [10] Harri Holma, Ana Toskala, “WCDMA for UMTS”, John Wiley & Sons - 2000 [11] Clint Smith & Daniel Collins, “3G Wireless Networks”, McGraw-Hill - 2002 [12] Savo G. Glisic, “Adaptive WCDMA”, John Wiley & Sons - 2003 [13] Siegmund M. Redl, Matthias K.Weber, Malcolm W. Oliphant, “GSM and Personal Communications Handbook”, Artech House - 2002 [14] Lawrence Harte, “Introduction to WCDMA”, ALTHOS – 2004 [15] Keiji Tachikawa, “WCDMA Mobile Communications System”, John Wiley & Sons – 2002. [16] M.R. Karim and M. Sarraf, “WCDMA and cdma2000 for 3G Mobile Networks”, McGraw-Hill [17] Các Web Site tham khảo: www.gsmworld .com www.cellular.com www.3-generation.com www.umtsworld.com www.nokia.com PHẦN PHỤ LỤC –— CHƯƠNG TRÌNH MÔ PHỎNG Lưu đồ tính toán Nhập các thông số : · Thông số truyền dẫn · Thông số trạm gốc · Thông số trạm di động · Nhập các thông số truyền sóng và chọn mô hình truyền sóng. · Nhập các thông số lưu lượng · Tính kích thước Cell · Tính tổng lưu lượng Erlang Kết luận Tính suy hao đường truyền cho phép KẾT QUẢ CHƯƠNG TRÌNH Giao diện chương trình Mã nguồn Visual Basic của form “frmMain.frm”: Private Sub ActiveBar21_ToolClick(ByVal Tool As ActiveBar2LibraryCtl.Tool) Select Case Tool.Name Case "tmnuAbout": frmMain.Enabled = False frmSplash.Show Case "tmnucautruc": frmKientrucmang.Show frmMain.Enabled = False Case "tmnuchuyengiao": frmchuyengiao.Show frmMain.Enabled = False Case "tmnusuyhao": frmLoss.Show frmMain.Enabled = False Case "tmnucell": frmMofCell.Show frmMain.Enabled = False Case "tmnudungluong": frmCap.Show frmMain.Enabled = False Case "tmnuclose": Unload Me End End Select End Sub Tính suy hao đường truyền Mã nguồn Visual Basic của form “frmLoss”: Private Sub ActiveBar21_ToolClick(ByVal Tool As ActiveBar2LibraryCtl.Tool) Select Case Tool.Name Case "tmnunhapsomoi": Dim i As Integer Dim j As Integer For i = 0 To 13 txtloss(i).Text = "" Next i For j = 0 To 6 lblLossRes(j).Caption = "" Next j lsttocdobit.Clear lstsuyhao.Clear Case "tmnusochotruoc": txtloss(0).Text = "21" txtloss(1).Text = "3" txtloss(2).Text = "-174" txtloss(3).Text = "5" txtloss(4).Text = "18" txtloss(5).Text = "2" txtloss(6).Text = "3.84" txtloss(7).Text = "3" txtloss(8).Text = "5" txtloss(9).Text = "12.2" txtloss(10).Text = "7.5" txtloss(11).Text = "4" txtloss(12).Text = "8" txtloss(13).Text = "4" Case "tmnutinhtoan": If (txtloss(0).Text = "" Or txtloss(1).Text = "" Or txtloss(2).Text = "" Or txtloss(3).Text = "" Or txtloss(4).Text = "" Or txtloss(5).Text = "" Or txtloss(6).Text = "" Or txtloss(7).Text = "" Or txtloss(8).Text = "" Or txtloss(9).Text = "" Or txtloss(10).Text = "" Or txtloss(11).Text = "" Or txtloss(12).Text = "" Or txtloss(13).Text = "") Then MsgBox " Bạn chưa nhập đủ số liệu vào các ô !" Else CongsuatMS = Val(txtloss(0).Text) Tonhaocothe = Val(txtloss(1).Text) Photapam = Val(txtloss(2).Text) TapamBS = Val(txtloss(3).Text) DoloiantenBS = Val(txtloss(4).Text) TonhaoantenBS = Val(txtloss(5).Text) Tocdochip = Val(txtloss(6).Text) Nhieugiaothoa = Val(txtloss(7).Text) EN = Val(txtloss(8).Text) Tocdobit = Val(txtloss(9).Text) Fadinhlog = Val(txtloss(10).Text) Dlchuyengiaomem = Val(txtloss(11).Text) Tonhaoxe = Val(txtloss(12).Text) Fadinhnhanh = Val(txtloss(13).Text) ChisoEIRPcuaMS = CongsuatMS - Tonhaocothe MatdotapamBS = Photapam + TapamBS CongsuattapamBS = (MatdotapamBS + 10 * Lg10(1000000 * Tocdochip)) Tongsonhieutapam = CongsuattapamBS + Nhieugiaothoa Doloixuli = 10 * Lg10(1000000 * Tocdochip / (Tocdobit * 1000)) DonhayBSthu = Tongsonhieutapam - Doloixuli + EN Suyhaocp = ChisoEIRPcuaMS - DonhayBSthu + DoloiantenBS - TonhaoantenBS - Fadinhnhanh -Fadinhlog - Tonhaoxe + Dlchuyengiaomem lblLossRes(0).Caption = Format(ChisoEIRPcuaMS, "0.#") + " dBm" lblLossRes(1).Caption = Format(MatdotapamBS, "0.#") + " dB/Hz" lblLossRes(2).Caption = Format(CongsuattapamBS, "0.#") + " dBm" lblLossRes(3).Caption = Format(Tongsonhieutapam, "0.#") + " dBm" lblLossRes(4).Caption = Format(Doloixuli, "0.#") + " dB" lblLossRes(5).Caption = Format(DonhayBSthu, "0.#") + " dBm" lblLossRes(6).Caption = Format(Suyhaocp, "0.#") + " dBm" lsttocdobit.AddItem txtloss(9).Text + " KBps" lstsuyhao.AddItem lblLossRes(6).Caption End If Case "tmnutrangtruoc": Unload Me frmchuyengiao.Show Case "tmnutrangchinh": Unload Me frmMain.Enabled = True Case "tmnutrangke": Unload Me frmMain.Enabled = False frmMofCell.Show End Select End Sub Tính kích thước Cell Mã nguồn Visual Basic của form “frmMofCell”: Private Sub ActiveBar21_ToolClick(ByVal Tool As ActiveBar2LibraryCtl.Tool) On Error Resume Next Dim Suyhaocp As Double Dim DientichCell As Double Freq = Val(txtCell(1).Text) hightMS = Val(txtCell(3).Text) hightBS = Val(txtCell(2).Text) Suyhaocp = Val(txtCell(0).Text) Gocden = Val(txtCell(5).Text) dorongPho = Val(txtCell(7).Text) b = Val(txtCell(6).Text) docaoNha = Val(txtCell(4).Text) Select Case Tool.Name Case "tmnunhapsomoi": Dim i As Integer For i = 0 To 7 txtCell(i).Text = "" Next i lsttocdobit.Clear lstsuyhao.Clear lblRCell.Caption = "" lblSCell.Caption = "" txtCell(0).SetFocus lstCell.Clear lstHata.Clear lstWalf.Clear Case "tmnusochotruoc": txtCell(0).Text = "" txtCell(1).Text = "880" txtCell(2).Text = "30" txtCell(3).Text = "1.5" txtCell(4).Text = "30" txtCell(5).Text = "90" txtCell(6).Text = "15" txtCell(7).Text = "15" txtCell(0).SetFocus Case "tmnutinhtoan": If (txtCell(0).Text = "" Or txtCell(1).Text = "" Or txtCell(2).Text = "" Or txtCell(3).Text = "" Or txtCell(4).Text = "" Or txtCell(5).Text = "" Or txtCell(6).Text = "" Or txtCell(7).Text = "") Then MsgBox " Bạn chưa nhập đủ số liệu vào các ô !" Else lstCell.AddItem txtCell(0).Text If optHata.Value = True Then Select Case cboKieuvungHata.ListIndex Case 0: If Freq > 400 Then HesoHieuchinh = 3.2 * (Lg10(11.75 * hightMS)) ^ 2 - 4.97 Else HesoHieuchinh = 8.29 * (Lg10(1.54 * hightMS)) ^ 2 - 1.1 End If RofCell = (Suyhaocp - 69.55 - 26.16 * Lg10(Freq) + 13.82 * Lg10(hightBS) + HesoHieuchinh) / (44.9 - 6.55 * Lg10(hightBS)) Case 1: HesoHieuchinh = hightMS * (1.1 * Lg10(Freq) - 0.7) - 1.56 * Lg10(Freq) + 0.8 RofCell = (Suyhaocp - 69.55 - 26.16 * Lg10(Freq) + 13.82 * Lg10(hightBS) + HesoHieuchinh) / (44.9 - 6.55 * Lg10(hightBS)) Case 2: HesoHieuchinh = hightMS * (1.1 * Lg10(Freq) - 0.7) - 1.56 * Lg10(Freq) + 0.8 RofCell = (Suyhaocp - 69.55 - 26.16 * Lg10(Freq) + 13.82 * Lg10(hightBS) + HesoHieuchinh - 4 * Lg10((Freq / 28)) + 2 * 5.4) / (44.9 - 6.55 * Lg10(hightBS)) Case 3: HesoHieuchinh = hightMS * (1.1 * Lg10(Freq) - 0.7) - 1.56 * Lg10(Freq) + 0.8 RofCell = (Suyhaocp - 69.55 - 26.16 * Lg10(Freq) + 13.82 * Lg10(hightBS) + HesoHieuchinh + 8) / (44.9 - 6.55 * Lg10(hightBS)) End Select Kichthuoc = 10 ^ RofCell DientichCell = 2.6 * Kichthuoc ^ 2 lblRCell.Caption = Format(Kichthuoc, "0.####") + " km" lblSCell = Format(DientichCell, "0.####") + " km2" lstHata.AddItem lblRCell.Caption lstWalf.AddItem " " End If If optWalf.Value = True Then Select Case cboKieuvungWalf.ListIndex Case 0: If (Gocden >= 0) And (Gocden docaoNha) Then Lo = -9.646 Lbsh = -18 * Lg10(11) + (hightBS - docaoNha) Ka = 54 Kd = 18 - 15 * (hightBS - docaoNha) / (docaoNha - hightMS) Else Lo = 2.5 + 0.075 * (Gocden - 55) Lbsh = 0 Ka = 54 - 0.8 * hightBS Kd = 18 End If Kf = 4 + 1.5 * Freq / 925 - 1.5 Lp = Lo + 10 * Lg10(Freq) - 10 * Lg10(dorongPho) - 16.7 + 20 * Lg10(docaoNha - hightMS) Lf = 16.87 + 20 * Lg10(Freq) Lvc = Lbsh + Ka + Kf * Lg10(Freq) - 9 * Lg10(hightBS) RofCell = (Suyhaocp - Lf - Lvc - Lp) / (20 + Kd) Case 1: If (Gocden >= 0) And (Gocden docaoNha) Then Lo = -9.646 Lbsh = -18 * Lg10(11) + (hightBS - docaoNha) Ka = 54 Kd = 18 - 15 * (hightBS - docaoNha) / (docaoNha - hightMS) Else Lo = 2.5 + 0.075 * (Gocden - 55) Lbsh = 0 Ka = 54 - 0.8 * hightBS Kd = 18 End If Kf = 4 + 0.7 * Freq / 925 - 0.7 Lp = Lo + 10 * Lg10(Freq) - 10 * Lg10(dorongPho) - 16.7 + 20 * Lg10(docaoNha - hightMS) Lf = 16.69 + 20 * Lg10(Freq) Lvc = Lbsh + Ka + Kf * Lg10(Freq) - 9 * Lg10(hightBS) RofCell = (Suyhaocp - Lf - Lvc - Lp) / (20 + Kd) End Select Kichthuoc = 10 ^ RofCell lblRCell.Caption = Format(Kichthuoc, "0.####") + " km" DientichCell = 2.6 * Kichthuoc ^ 2 lblSCell = Format(DientichCell, "0.####") + " km2" lstHata.AddItem " " lstWalf.AddItem lblRCell.Caption End If End If Case "tmnutrangtruoc": Unload Me frmLoss.Show Case "tmnutrangchinh": Unload Me frmMain.Enabled = True Case "tmnutrangke": Unload Me frmMain.Enabled = False frmCap.Show End Select End Sub Tính dung lượng kênh: Mã nguồn Visual Basic của form “frmcap”: Private Sub Form_Load() frmMain.Enabled = False txtcap(0).Text = "0.02" txtcap(1).Text = "1" txtcap(2).Text = "210" If Nhieugiaothoa = 0 Then txtcap(3).Text = "50" Else hesotai = (1 - (1 / 10 ^ (Nhieugiaothoa / 10))) * 100 txtcap(3).Text = Format(hesotai, "0") End If txtcap(4).Text = "0.55" txtcap(5).Text = "0.67" If EN = 0 Then txtcap(6).Text = "4" Else txtcap(6).Text = Format(EN, "0.##") End If txtcap(7).Text = "0.4" If Tocdochip = 0 Then txtcap(8).Text = "3.84" Else txtcap(8).Text = Format(Tocdochip, "0.##") End If If Tocdobit = 0 Then txtcap(9).Text = "12.2" Else txtcap(9).Text = Format(Tocdobit, "0.#") End If End Sub Private Sub ActiveBar21_ToolClick(ByVal Tool As ActiveBar2LibraryCtl.Tool) Select Case Tool.Name Case "tmnunhapsomoi": Dim i As Integer Dim j As Integer For i = 0 To 9 txtcap(i).Text = "" Next i For j = 0 To 1 txtdlcc(j).Text = "" txtdlc(j).Text = "" Next j lblResultkq.Caption = "" lblResultl(0).Caption = "" lblResultx(0).Caption = "" For i = 2 To 3 lblResultl(i).Caption = "" lblResultx(i).Caption = "" Next i For i = 5 To 7 lblResultl(i).Caption = "" lblResultx(i).Caption = "" Next i Case "tmnusochotruoc": txtcap(0).Text = "0.02" txtcap(1).Text = "1" txtcap(2).Text = "210" txtcap(3).Text = "50" txtcap(4).Text = "0.55" txtcap(5).Text = "0.67" txtcap(6).Text = "4" txtcap(7).Text = "0.4" txtcap(8).Text = "3.84" txtcap(9).Text = "12.2" Case "tmnutinhtoan": If (txtcap(0).Text = "" Or txtcap(1).Text = "" Or txtcap(2).Text = "" Or txtcap(3).Text = "" Or txtcap(4).Text = "" Or txtcap(5).Text = "" Or txtcap(6).Text = "" Or txtcap(7).Text = "" Or txtcap(8).Text = "" Or txtcap(9).Text = "") Then MsgBox "Bạn chưa nhập đủ số liệu vào các ô !" Else dungluongMS = Val(txtcap(1).Text) * Val(txtcap(2).Text) / 3600 lblResultkq.Caption = Format(dungluongMS, "0.####") + " Erlang" sokenhdlen = Val(txtcap(3).Text) * (Val(txtcap(9).Text) / Val(txtcap(8).Text)) / ((1 + Val(txtcap(4).Text)) * (10 ^ ((Val(txtcap(6).Text)) / 10)) * Val(txtcap(5).Text)) sokenhdlen = Round(sokenhdlen) lblResultl(0).Caption = Format(sokenhdlen, "0.####") sokenhdxuong = Val(txtcap(3).Text) * (Val(txtcap(9).Text) / Val(txtcap(8).Text)) / ((1 - Val(txtcap(7).Text) + Val(txtcap(4).Text)) * (10 ^ ((Val(txtcap(6).Text)) / 10)) * Val(txtcap(5).Text)) sokenhdxuong = Round(sokenhdxuong) lblResultx(0).Caption = Format(sokenhdxuong, "0.####") txtdlcc(1).SetFocus MsgBox "Tra bảng Erlang tìm số kênh trung bình sau đó nhập vào ô dung lượng chặn cứng rồi bấm nút '*' để tính tiếp" txtdlcc(1).SetFocus End If Case "tmnutrangtruoc": Unload Me frmMofCell.Show Case "tmnutrangchinh": Unload Me frmMain.Enabled = True Case "tmnutrangke": frmMain.Enabled = True frmCap.Hide Case "tmnuerlangB": frmerlang.Show Case "tmnutinherlang": frmtinherlang.Show End Select End Sub Private Sub cmdtinh1_Click() dlccdl = Val(txtdlcc(1).Text) hssdtkdl = dlccdl * 100 / sokenhdlen lblResultl(2).Caption = Format(hssdtkdl, "0.#") + "%" kgcdl = (Val(txtcap(4).Text) + 1) * sokenhdlen kgcdl = Round(kgcdl) lblResultl(3).Caption = Format(kgcdl, "0") MsgBox "Tra bảng Erlang tìm số kênh góp chung sau đó nhập vào ô 'dung lượng chung' rồi bấm nút '**' để tiếp tục !" End Sub Private Sub cmdtinh2_Click() dlcdl = Val(txtdlc(1).Text) dlcmdl = dlcdl / (1 + Val(txtcap(4).Text)) lblResultl(5).Caption = Format(dlcmdl, "0.####") dlmdl = ((dlcmdl / dlccdl) - 1) * 100 lblResultl(6).Caption = Format(dlmdl, "0.##") + "%" stbpvdl = dlcmdl / dungluongMS lblResultl(7).Caption = Format(stbpvdl, "0") End Sub Private Sub cmdtinh3_Click() dlccdx = Val(txtdlcc(0).Text) hssdtkdx = dlccdx * 100 / sokenhdxuong lblResultx(2).Caption = Format(hssdtkdx, "0.#") + "%" kgcdx = (Val(txtcap(4).Text) + 1) * sokenhdxuong kgcdx = Round(kgcdx) lblResultx(3).Caption = Format(kgcdx, "0") MsgBox "Tra bảng Erlang tìm số kênh góp chung sau đó nhập vào ô 'dung lượng chung' rồi bấm nút '**' để tiếp tục !" End Sub Private Sub cmdtinh4_Click() dlcdx = Val(txtdlc(0).Text) dlcmdx = dlcdx / (1 + Val(txtcap(4).Text)) lblResultx(5).Caption = Format(dlcmdx, "0.####") dlmdx = ((dlcmdx / dlccdx) - 1) * 100 lblResultx(6).Caption = Format(dlmdx, "0.##") + "%" stbpvdx = dlcmdx / dungluongMS lblResultx(7).Caption = Format(stbpvdx, "0") End Sub Mã nguồn Visual Basic của module “FunctionBase” 'Biến suy hao đường truyền Global CongsuatMS As Double Global Tonhaocothe As Double Global Photapam As Double Global TapamBS As Double Global DoloiantenBS As Double Global TonhaoantenBS As Double Global Tocdochip As Double Global Nhieugiaothoa As Double Global EN As Double Global Tocdobit As Double Global Fadinhlog As Double Global Dlchuyengiaomem As Double Global Tonhaoxe As Double Global Fadinhnhanh As Double Global ChisoEIRPcuaMS As Double Global MatdotapamBS As Double Global CongsuattapamBS As Double Global Doloixuli As Double Global Tongsonhieutapam As Double Global DonhayBSthu As Double Global Suyhaocp As Double 'Biến tính kích thước cell Global HesoHieuchinh As Double Global Kichthuoc As Double Global Freq As Double Global hightBS As Double Global hightMS As Double Global hightHouse As Double Global RofCell As Double Global Lp As Double Global Lvc As Double Global Lf As Double Global Lo As Double Global Gocden As Long Global dorongPho As Double Global docaoNha As Long Global b As Long Global Lbsh As Double Global Ka As Long Global Kd As Long Global Kf As Long 'Biến tính dung lượng 'Tính cho đường lên Global dungluongMS As Double Global sokenhdlen As Double Global dlccdl As Double Global hssdtkdl As Double Global kgcdl As Double Global dlcdl As Double Global dlcmdl As Double Global dlmdl As Double 'Tính cho đường xuống Global sokenhdxuong As Double Global dlccdx As Double Global hssdtkdx As Double Global kgcdx As Double Global dlcdx As Double Global dlcmdx As Double Global dlmdx As Double Function Delay(n As Integer) Dim StartTime As Integer Dim EndTime As Integer Dim Count As Long StartTime = Timer For Count = 1 To 1000 * n Next EndTime = Timer Delay = EndTime - StartTime End Function Function ValidKey(Key As Integer) If ((Key = 0) Or (Key = 8) Or (Key = 13) Or (Key = 27) _ Or (Key = 44) Or (Key = 45) Or (Key = 46) Or ((Key >= 48) _ And (Key <= 57))) Then ValidKey = True Else ValidKey = False End If End Function Function Lg10(Bieuthuc As Double) Dim kq As Double If Bieuthuc >= 0 Then kq = Log(Bieuthuc) / Log(10#) Else MsgBox "Giá trị không thõa mãn", vbOKOnly, "Lỗi dữ liệu" End If Lg10 = kq End Function Function giaithua(n As Integer) As Double If n = 0 Then giaithua = 1 Else giaithua = n * giaithua(n - 1) End If End Function

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • docGiải pháp nâng cấp mạng thông tin di động GSM theo công nghệ WCDMA.doc