Tài liệu Phân tập giao thoa trong hệ thống tế bào ofdm

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ ----------------------------------------- Dương Văn Lập PHÂN TẬP GIAO THOA TRONG HỆ THỐNG TẾ BÀO OFDM LUẬN VĂN THẠC SĨ NGÀNH CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG Huế - 2014 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ Dương Văn Lập PHÂN TẬP GIAO THOA TRONG HỆ THỐNG TẾ BÀO OFDM Ngành : Công nghệ Điện tử - Viễn thông Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện tử Mã số: 60.52.02.03 LUẬN VĂN THẠC SĨ NGÀNH CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : Pgs.Ts. Trịnh Anh Vũ HUẾ - 2014 1 LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành chương trình cao học và viết luận văn này, tôi đã nhận được sự hướng dẫn, giúp đỡ và góp ý nhiệt tình của quý thầy cô trường Đại học Công nghệ - Đại học Quốc gia Hà nội. Trước hết, tôi xin chân thành cảm ơn đến quí thầy cô trường Đại học Công nghệ - Đại học Quốc gia Hà nội, đặc biệt là những thầy cô đã tận tình dạy bảo cho tôi suốt thời gian học tập. Tôi xin gửi lời biết ơn sâu sắc đến Phó giáo sư – Tiến sĩ Trịnh Anh Vũ đã dành rất nhiều thời gian và tâm huyết hướng dẫn nghiên cứu và giúp tôi hoàn thành luận văn tốt nghiệp. Nhân đây, tôi xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu trường Đại học Công nghệ - Đại học Quốc gia Hà nội cùng quí thầy cô trong Khoa Điện tử - Viễn thông đã tạo rất nhiều điều kiện để tôi học hoàn thành tốt khóa học. Mặc dù tôi đã có nhiều cố gắng hoàn thiện luận văn bằng tất cả sự nhiệt tình và năng lực của mình, tuy nhiên không thể tránh khỏi những thiếu sót, rất mong nhận được những đóng góp quí báu của quí thầy cô và các bạn. Huế, tháng 01 năm 2014 Học viên Dương Văn Lập 2 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân. Các số liệu có nguồn gốc rõ ràng tuân thủ đúng nguyên tắc và kết quả trình bày trong luận văn được thu thập trong quá trình nghiên cứu là trung thực, chưa từng được ai công bố trước đây bởi người nào khác ngoài việc sử dụng các tài liệu dùng để tham khảo cho luận văn này. Ký tên: …………………… Học viên: Dương Văn Lập 3 MỤC LỤC Nội dung Trang Lời cám ơn………………………………………………………………………1 Lời cam đoan…………………………………………………………………….2 Mục lục…………………………………………………………………………..3 Danh mục các thuật ngữ và từ viết tắt...................................................................5 Danh mục các bảng.............................................................................................10 Danh mục hình vẽ và đồ thị.................................................................................11 Chương 1: Giao thoa và giải pháp chống giao thoa trong mạng di động thế hệ 1G, 2G, 3G................................................................................................. .........12 1.1. Vấn đề giao thoa…………………………………………………………...12 1.2. Hệ thống thông tin di động toàn cầu GSM……………..…………………13 1.2.1 Quy hoạch và sử dụng tần số GSM [1]……………..………....…………13 1.2.2 Tái sử dụng lại tần số……...............................……..………....…………14 1.2.3 Nguyên lý tái sử dụng tần số [2].........……..……….................…………15 1.2.4 Các mẫu tái sử dụng tần số [2]........……..……….................…....………18 1.2.5 Một số giải pháp khác chống giao thoa cùng kênh trong GSM.................23 1.3. Hệ số dùng lại tần số toàn phần, giải pháp chống nhiễu trải phổ (2G-IS95, 3G-UMTS) ………………………………………………....…….....................24 1.3.1. Kỹ thuật trải phổ……………...............................…....…….....................24 1.3.2. Các hệ thống trải phổ [3]……...............…………………………………25 1.3.2.1. Hệ thống trải phổ trực tiếp (DS)…………………………..………......25 1.3.2.2. Hệ thống dịch tần (FH)……………………….……….........................26 1.4. Kết luận ………....……………………..…………………………............27 Chương 2: Cấu trúc hệ thống LTE .....................................................................28 2.1. Giới thiệu về công nghệ LTE [4]..................................................................28 2.2. Kỹ thuật OFDM............................................................................................29 2.2.1 Sự trực giao (Orthogonal)…………………………...................................32 2.2.2 Bảo vệ chống lại ISI…………………………...........................................32 4 2.3 Công nghệ OFDMA [5]……….............………...........................................33 2.4. Cấu trúc ký hiệu OFDMA và phân kênh con…………..............................34 2.5. So sánh quy hoạch và tái sử dụng tần số có tính toán tới các loại nhiễu…36 Chương 3: Một giải pháp cải tiến phân tập giao thoa [6]……………….39 3.1. Mô hình phân tập giao thoa..……............…………………………………..39 3.2. Đánh giá phân tập nhiễu giao thoa……………...…..……...…...…………40 3.3. Đo mức phân tập nhiễu (IDM)………………………..…….......................42 3.4 Giải pháp cải tiến……………..……………………….…............................43 3.5. Kết quả phân tập nhiễu…………………………...........................……...…44 3.6. Kết luận chương…………………….…….......................…...…………....45 Chương 4 Mô phỏng hiệu quả của phân tập tần số............................................46 4.1. Mô hình mô phỏng………………….…….…………........................…….46 4.2. Kết quả mô phỏng bằng Matlab…………………....….…………………..48 Kết luận và hướng phát triển đề tài.................................................................... 50 Tài liệu tham khảo..............................................................................................51 Phụ lục................................................................................................................52 5 DANH MỤC C C 3GPP 2G 3G Third Generation Tổ chức chuẩn hóa mạng di Partnership Project động thế hệ thứ 3 second generation Thế hệ thứ 2 Công nghệ truyền thông thế hệ thứ ba Third-generation technology A AMC Adaptive Modulation And Coding Mã hóa và điều chế thích nghi B BCW Broadcast Channel Kênh quảng bá BER Bit-Error Rate Tỷ lệ lỗi bit BICM Bit-interleaved coded modulation Bit-xen kẽ điều chế mã hóa BPSK Binary Phase-Shift Keying Khóa dịch pha nhị phân BS Base Station Trạm gốc BPSK Binary Phase Shift Keying Điều chế pha nhị phân BTS Base Transceiver Station Trạm thu phát gốc C CC Convolutional Code Mã chập CCI Co_channel Interference Nhiễu đồng kênh CDMA Code Division Multiple Access Committee of European CEPT Post and Telecommunication C/I Cochannel Interference D Đa truy nhập phân chia theo mã Ủy ban bưu chính viễn thông Châu Âu Nhiễu đồng kênh 6 Diversity Subcarrier Phương pháp đa dạng sóng Method mang con DFT Discrete Fourier Transform Biến đổi fourier rời rạc DL Downlink Đường xuống Downlink Full Use of Sóng mang con được sử dụng Subcarrier hoàn toàn Downlink partial usage of Sóng mang con được sử dụng subchannel một phần Direct Sequency Hệ thống trải phổ trực tiếp DSM DL FUSC DL PUSC DS E EDGE Enhanced Data Rates for GSM Evolution European ETSI Telecommunication Standards Institute Công nghệ web trên di động Viện tiêu chuẩn viễn thông Châu Âu F FEC FDD forward error correction Hiệu chỉnh lỗi Frequency Division Duplex Song công phân chia theo tần số Frequency Division Ghép kênh phân chia theo tần Multiplexing số FFT Fast Fourier Transform Biến đổi fourier nhanh FH Frequency Hopping Trải phổ dịch tần FDM G GPRS GI GSM General Packet Radio Services Dịch vụ vô tuyến gói tổng hợp Gaurd Interval Khoảng bảo vệ Global Sytem For Mobile Hệ thống truyền thông di động Communications toàn cầu H 7 HSPA High Speed Packet Access Truy nhập gói tốc độ cao I IEEE Institute Of Electrical And Electronics Engineers Viện kỹ sư điện và điện tử IFFT Inverse FFT FFT đảo ngược ICI Inter-Channel Interface Nhiễu liên kênh IDM IMT-2000 ISI Interference Diversity Metric Thước đo phân tập giao thoa International Mobile Viễn thông di động quốc tế Telecommunications 2000 2000 Inter-Symbol Interface Nhiễu liên kí tự L LTE Long Term Evolution Sự phát triển dài hạn M MIMO MoU MS Multiple Input Multiple Ouput Memorandum of Đa ngõ vào đa ngõ ra Biên bản ghi nhớ Understanding Trạm di động. Mobile Station N NLOS Non Light of Sight Không theo tầm nhìn thẳng O OFDM OFDMA Orthogonal Frequency Ghép kênh phân chia theo tần Division Multiplexing số trực giao Orthogonal Frequency Đa truy nhập phân chia theo tần Division Multiple Access số trực giao P PRNG Pseudo – Random Number Bộ phát số giả ngẫu nhiên 8 Generato Q QAM QPSK Quadrature Amplitude Modulation Quadrature Phase Shift Keying Điều chế biên độ vuông góc Khóa dịch pha vuông góc S SC-FDMA Single Carrier FDMA FDMA đơn sóng mang SS Spread Spectrum Trải phổ T TDD Time Division Duplex Song công phân chia thời gian TDM Time Division Multiplexing Ghép kênh phân chia theo thời gian Hệ thống dịch thời gian TH U UL UL PUSC UL AMC Đường lên Uplink Uplink Partial Usage of Subcarriers Adaptive Modulation And Coding Universal Mobile UMTS Telecommunications System Các hoán vị không bắt buộc Mã hóa và điều chế thích nghi Hệ thống viễn thông di động toàn cầu W WCDMA WIMAX Wideband Code Division Đa truy nhập băng rộng phân Multiple Access chia theo mã Worldwide Interoperability Kết nối Internet băng thông for Microwave Access rộng không dây V VMS virtual memory specification Đặt tả bộ nhớ ảo 9 DA MỤC C C BẢ Trang Bảng 1.1: Quan hệ N & C/I…………………….……………….......................15 Bảng 1.2: Ấn định tần số mẫu 3/9…………………............….…………….…18 Bảng 1.3: Ấn định tần số mẫu 4/12…………………….……………...............20 Bảng 1.4: Ấn định tần số mẫu 7/21…………………….…………..….............21 Bảng 3.1: Đa dạng nhiễu của hệ thống 802.16e dựa trên tuyến xuống……….41 Bảng 3.2: Nhiễu đa dạng hệ thống 802.16e dựa trên đường lên.........................41 Bảng 3.3: Phạm vi ngẫu nhiên…………………….……………………………43 10 DANH MỤC HÌNH VẼ ĐỒ THỊ Trang Hình 1.1: Mảng mẫu gồm 7 cells…………………….……………….………16 Hình 1.2: Khoảng cách tái sử dụng tần số…………………………………….17 Hình 1.3: Sơ đồ tính C/I…………………….……………......................…….17 Hình 1.4: Mẫu tái sử dụng lại tần số 3/9…………...........................………….19 Hình 1.5: Mẫu tái sử dụng lại tần số 4/12…………………….………………..21 Hình 1.6: Mẫu tái sử dụng tần số 7/21………..…………….……….........……22 Hình 1.7: Trải phổ trực tiếp (DS)…………………….………..............………25 Hình1.8: Đặc tính của hàm tương quan..…………………….………...………25 Hình 1.9: Trải phổ nhảy tần (FH/SS)………….…....................……...………26 Hình 1.10: Trải phổ nhảy thời gian……………….……...............……………27 Hình 2.1: Kiến trúc của mạng LTE…………………….…………..........……28 Hình 2.2: So sánh FDM và OFDM.…………………….…………..........……30 Hình 2.3: OFDM với 256 sóng mang………………………………………….30 Hình 2.4: OFDM phát và thu………….…………….…….…………...………31 Hình 2.5: Chức năng của khoảng bảo vệ chống lại ISI………………..…..… 33 Hình 2.6: Các kênh con trong OFDMA………………...……………….…….33 Hình 2.7: Cấu trúc sóng mang con OFDMA………………...………………..34 Hình 2.8: Kênh con phân tập tần số DL…………………….…….……....…...35 Hình 2.9: Cấu trúc tile cho UL PUSC………….....................................….......35 Hình 2.10: Mô hình tái sử dụng tần số…………………….……………..........36 Hình 2.11: Phân đoạn tần số trong một cell………….……………..................37 Hình 2.12: Phân đoạn tái sử dụng tần số trong một site gồm 3 cell...................38 Hình 3.1: Sự can thiệp từ nhiều người sử dụng, can thiệp đa dạng……………39 Hình 3.2: Minh họa sự đa dạng can thiệp vào hệ thống nhiều ô………………40 Hình 3.3: (a) số liệu cho đường xuống (b) phương pháp đề xuất tiêu chuẩn của Wimax……………………………………………………...…………………..45 Hình 4.1: 4 tần số được phân cho 1 mobile…………………….…………...…46 Hình 4.2: 4 tần số được phân cho 2 mobile…………………….……………...47 11 Hình 4.3: 4 tấn số phân cho 4 mobile…………………….……………………47 Hình 4.4: Giá trị giao thoa…………………….……………………...………..49 Hình 4.5: Đánh giá phương sai của nhiễu.…………………….………………49 12 Chương 1: AO OA Ả P RO MẠ DI ĐỘ P C Ố G GIAO THOA Ệ 1G, 2G, 3G 1.1 ấn đề giao thoa Trong thông tin di động có một vấn đề cơ bản khác với các loại hình khác như phát thanh truyền hình...là tài nguyên băng tần hạn chế phải phục vụ một số rất lớn các cuộc liên lạc cá nhân riêng rẽ độc lập. Phương pháp duy nhất để giải quyết vấn đề nhiều người dùng độc lập trên một dải tần vô tuyến hạn chế là : một cuộc liên lạc di động này có thể sử dụng đúng dải tần của một cuộc liên lạc di dộng khác với điều kiện hai cuộc liên lạc phải ở đủ xa nhau về khoảng cách vật lý để sóng truyền đến nhau nhỏ hơn sóng truyền của 2 người trong cuộc (điều này có thể ví như trong một lớp học ồn ào vì tất cả cùng nói chuyện một lúc, song 2 người ngồi cạnh nhau vẫn có thể chuyện trò thoải mái, không ảnh hưởng đến các cặp khác ở xa). Do vậy và để thích hợp với việc quản lý, một địa bàn có dịch vụ thông tin di động phải được chia thành các phần nhỏ, gọi là tế bào, hai cuộc liên lạc ở 2 tế bào đủ xa nhau có thể sử dụng cùng một dải tần số sóng điện từ thông qua việc quản lý của một trạm trung tâm của tế bào. Về lý thuyết, nếu kích cỡ tế bào là rất nhỏ, công suất thu phát liên lạc được khống chế trong đó (để không làm "phiền" đến tế bào khác) thì có thể phục vụ được vô số cuộc gọi di động cùng một lúc mà chỉ cần một dải tần sóng vô tuyến hạn chế. Phương pháp này gọi là phương pháp sử dụng lại tần số. Việc sử dụng lại tần số luôn dẫn đến vấn đề phải giải quyết trong thông tin di động là chống nhiễu đồng kênh. Tùy theo các kỹ thuật được dùng trong thế hệ thông tin di động 1G, 2G hay 3 G mà kỹ thật chống nhiễu (hay giao thoa đồng kênh) tương ứng khác nhau. Về cơ bản có thể phân chống nhiễu đồng kênh thành 2 loại chính: - Chống nhiễu giao thoa băng hẹp: Ứng với kỹ thuật sử dụng trong 1G, 2G - Chống nhiễu giao thoa bằng rộng : Ứng với kỹ thuật sử dụng trong 2G, 3G. Trong kỹ thuật băng hẹp, mỗi người dùng được phân 1 khe tần số (1G) hay 1 khe thời gian trong một băng tần số (2G), nên chống nhiễu trong việc sử 13 dụng lại khe hay băng tần này là phải đạt cách nhau đủ xa. Điều này liên quan đến thiết kế chỉ số nhóm tế bào (sẽ nói chi tiết ở phần sau). Trong kỹ thuật băng rộng (trải phổ) ở cả 2G (IS-95) hay 3G (WCDMA), tất cả người dùng trong 1 cell đều chung băng tần và có thể lặp lại băng tần này ở cell bên cạnh (lặp lại toàn phần) thì việc chống nhiễu đồng kênh phải thông qua mã (đa truy cập theo mã). Việc tách được những người dùng khác nhau mặc dù dùng chung băng tần là do đặc tính tương quan của các dãy giả ngẫu nhiên phân cho mỗi người dùng. 1.2 ệ thống thông tin di động toàn cầu GSM Là một công nghệ dùng cho mạng thông tin di động, dịch vụ GSM (Global System for Mobile Communications) được sử dụng bởi hơn 2 tỷ người trên 212 quốc gia và vùng lãnh thổ. Các mạng thông tin di động GSM cho phép có thể roaming với nhau do đó những máy điện thoại di động GSM của các mạng GSM khác nhau ở có thể sử dụng được nhiều nơi trên thế giới. GSM là chuẩn phổ biến nhất cho điện thoại di động (ĐTDĐ) trên thế giới. Khả năng phú sóng rộng khắp nơi của chuẩn GSM làm cho nó trở nên phổ biến trên thế giới, cho phép người sử dụng có thể sử dụng ĐTDĐ của họ ở nhiều vùng trên thế giới. GSM khác với các chuẩn tiền thân của nó về cả tín hiệu và tốc độ, chất lượng cuộc gọi. Nó được xem như là một hệ thống ĐTDĐ thế hệ thứ hai (second generation, 2G). GSM là một chuẩn mở, hiện tại nó được phát triển bởi 3rd Generation Partnership Project (3GPP). 1.2.1 Quy hoạch và sử dụng tần số SM [1] Ngày nay các nhà cung cấp dịch vụ di động GSM sử dụng hai dải tần số, đó là GSM 900 và GSM 1800. Một số quốc gia ở Châu Mỹ thì sử dụng băng 850 Mhz và 1900 Mhz do băng 900 Mhz và 1800 Mhz ở đây đã được sử dụng trước đó. Dải tần số dùng cho GSM 900 là 890 ÷ 960 MHz, gồm 124 tần số sóng mang với mỗi hướng: Uplink: 890 ~ 915 MHz và Downlink: 935~960 MHz. 14 Dải tần số dùng cho GSM 1800 là 1710 ÷ 1880 MHz, gồm 374 tần số sóng mang với mỗi hướng: Uplink: 1710~1785 MHz và Downlink: 1805~1880 MHz. Hiện nay, tại Việt Nam đang có 3 nhà cung cấp dịch vụ di động GSM đó là Vinaphone, Mobiphone, Viettel, cùng đồng thời hoạt động, nên dải tần số hạn hẹp phải chia sẻ đều cho cả 3 mạng. Với mạng di động VMS-Mobifone dải tần được ấn định cho mạng như sau: GSM 900: Dải tần sử dụng trong VMS là 41 tần số từ kênh 84 đến 124 tương ứng với: Uplink: 906,6 MHz  914,8 MHz. Downlink: 951,6 MHz  959,8 MHz. GSM 1800: Dải tần sử dụng trong VMS là từ kênh 579 đến 644 tương ứng với: Uplink: 1723,6 MHz  1736,6 MHz. Downlink: 1818,6 MHz  1831,6 MHz. Tài nguyên tần số có hạn trong khi số lượng thuê bao thì ngày càng tăng lên, nên việc sử dụng lại tần số là điều tất yếu. Tuy nhiên, khi sử dụng lại tần số thì vấn đề nhiễu đồng kênh xuất hiện. Do đó cần có sự hoạch định tần số tốt để tối thiểu hóa ảnh hưởng của nhiễu tới chất lượng của hệ thống. 1.2.2 ái sử dụng lại tần số Một hệ thống tổ ong là dựa trên việc sử dụng lại tần số. Nguyên lý cơ bản khi thiết kế hệ thống tổ ong là các mẫu sử dụng lại tần số. Theo định nghĩa sử dụng lại tần số là việc sử dụng các kênh vô tuyến ở cùng một tần số mang để phủ sóng cho các vùng địa lý khác nhau. Các vùng này phải cách nhau một cự ly đủ lớn để mọi nhiễu giao thoa đồng kênh (có thể xảy ra) chấp nhận được. Tỉ số sóng mang trên nhiễu C/I phụ thuộc vào vị trí tức thời của thuê bao di động do địa hình không đồng nhất, số lượng và kiểu tán xạ. * Phương pháp sử dụng lại tần số dẫn đến vùng dịch vụ được chia thành các miền nhỏ kề nhau gọi là các tế bào. Mỗi tế bào có một ăng ten trung tâm với 15 công suất phù hợp để quản lý các di động (người dùng di động) trong tế bào mà không gây nhiễu sang các tế bào khác. Việc phân chia này phải thoả mãn 2 yêu cầu: - Diện tích các tế bào phải phủ kín vùng dịch vụ, và vùng chồng lấn giữa 2 tế bào kề nhau phải cực tiểu (để có hiệu quả kinh tế). - Hai tế bào sử dụng cùng dải tần phải cách nhau đủ xa. 1.2.3 guyên lý tái sử dụng tần số [2] Một hệ thống tổ ong làm việc dựa trên việc sử dụng lại tần số. Nguyên lý cơ bản khi thiết kế hệ thống tổ ong là các mẫu sử dụng lại tần số. Tổng băng thông có trên mạng được phân chia giữa các tế bào trong một cụm. Cụm này sau đó có thể được sử dụng để xác định số cuộc gọi có thể được hỗ trợ trong mỗi tế bào. Bằng việc giảm số lượng các tế bào trong một cụm, dung lượng của hệ thống có thể tăng lên, vì có thể có thêm nhiều kênh hơn trong mỗi tế bào. Tuy nhiên mỗi lần giảm kích thước cụm sẽ gây nên một lần giảm khoảng cách sử dụng lặp tần, do vậy, hệ thống rất có nguy cơ trở thành giao thoa đồng kênh. Theo định nghĩa sử dụng lại tần số là việc sử dụng các kênh vô tuyến ở cùng một tần số mang để phủ sóng cho các vùng địa lý khác nhau. Các vùng này phải cách nhau một cự ly đủ lớn để mọi nhiễu giao thoa đồng kênh (có thể xảy ra) chấp nhận được. Tỉ số sóng mang trên nhiễu C/I phụ thuộc vào vị trí tức thời của thuê bao di động do địa hình không đồng nhất, số lượng và kiểu tán xạ. Phân bố tỉ số C/I cần thiết ở hệ thống xác định số nhóm tần số F mà ta có thể sử dụng. Nếu toàn bộ số kênh quy định N được chia thanh F nhóm thì mỗi nhóm sẽ chứa N/F kênh. Vì tổng số kênh N là cố định nên số nhóm tần số F nhỏ hơn sẽ dẫn đến nhiều kênh hơn ở một nhóm và một đài trạm. Vì vậy, việc giảm số lượng các nhóm tần số sẽ cho phép mỗi đài trạm tăng lưu lượng nhờ đó sẽ giảm số lượng các đài trạm cần thiết cho tải lưu lượng định trước. Ta biết rằng sử dụng lại tần số ở các cell khác nhau thì bị giới hạn bởi nhiễu đồng kênh C/I giữa các cell đó nên C/I sẽ là một vấn đề chính cần được quan tâm. Dễ dàng thấy rằng, với một kích thước cell nhất định, khoảng cách sử dụng lại tần số phụ thuộc vào số nhóm tần số N. Nếu N càng lớn, khoảng cách 16 sử dụng lại tần số càng lớn và ngược lại.  Mảng mẫu (Cluster) Cluster là một nhóm các cell. Các kênh không được tái sử dụng tần số trong một cluster. Nhà khai thác mạng được giấy phép sử dụng một số có hạn các tần số vô tuyến. Việc quy hoạch tần số, ta phải sắp xếp thích hợp các tần số vô tuyến vào một mảng mẫu sao cho các mảng mẫu sử dụng lại tần số mà không bị nhiễu quá mức. Hình 1.1 mô tả cách phủ sóng bằng mảng mẫu gồm 7 cell đơn giản. Hình 1.1: Mảng mẫu gồm 7 cells  Cự ly dùng lại tần số Ta biết rằng sử dụng lại tần số ở các cell khác nhau thì bị giới hạn bởi nhiễu đồng kênh C/I giữa các cell đó nên C/I sẽ là một vấn đề chính cần được quan tâm.Dễ dàng thấy rằng, với một kích thước cell nhất định, khoảng cách sử dụng lại tần số phụ thuộc vào số nhóm tần số N. Nếu N càng lớn, khoảng cách sử dụng lại tần số càng lớn và ngược lại. Ta có công thức tính khoảng cách sử dụng lại tần số: D = R* 3 * N (trong đó: R là bán kính cell) Hình 1.2: Khoảng cách tái sử dụng tần số 17  Tính toán C/I Đồng thời ta có công thức tính tỉ số C/I như sau: Hình 1.3: Sơ đồ tính C/I P là vị trí của MS thuộc cell A, chịu ảnh hưởng nhiễu kênh chung từ cell B là lớn nhất. Tại vị trí P (vị trí máy di động MS) có: x x ( D  R ) D  C x x C..R = I ..(D-R)  = =   1 = ( I Rx R  3.N -1) x Trong đó: x là hệ số truyền sóng, phổ biến nằm trong khoảng từ 3 đến 4 đối với hầu hết các môi trường.  C (dB) = 10*lg( 3.N -1)x I Tỉ số C/I (dB) Số cell (N) Kích thước mảng x 3,0 3,5 4,0 3 9,0 10,5 12,0 4 11,7 13,7 15,6 7 16,6 19,4 22,2 9 18,7 21,8 24,9 12 21,0 24,5 28,0 21 25,2 29,4 33,6 Bảng 1.1: Quan hệ N & C/I Để xác định vị trí của các cell đồng kênh ta sử dụng công thức: N = i2 + i.j + j2. (i; j nguyên) 18 Theo công thức này: di chuyển từ cell thứ nhất đi i cell theo một hướng, sau đó quay đi 600 và di chuyển đi j cell theo hướng này. Hai cell đầu và cuối của quá trình di chuyển này la hai cell đồng kênh. Phân bố tỉ số C/I cần thiết để hệ thống có thể xác định số nhóm tần số N mà ta có thể sử dụng. Nếu toàn bộ số kênh quy định  được chia thành N nhóm thì mỗi nhóm sẽ chứa ( /N) kênh. Vì tổng số kênh  là cố định nên số nhóm tần số N nhỏ hơn sẽ dẫn đến nhiều kênh hơn ở một nhóm và một đài trạm. Vì vậy, việc giảm số lượng các nhóm tần số sẽ cho phép mỗi đài trạm tăng lưu lượng nhờ đó sẽ giảm số lượng các đài trạm cần thiết cho tải lưu lượng định trước. 1.2.4 Các mẫu tái sử dụng tần số [2] Ký hiệu tổng quát của mẫu sử dụng lại tần số: Mẫu M /N Trong đó: M = tổng số sites trong mảng mẫu N = tổng số cells trong mảng mẫu Ba kiểu mẫu sử dụng lại tần số thường dùng là: 3/9, 4/12 và 7/21. Mẫu tái sử dụng tần số 3/9: Mẫu tái sử dụng lại tần số 3/9 có nghĩa các tần số sử dụng được chia thành 9 nhóm tần số ấn định trong 3 vị trí trạm gốc (Site). Mẫu này có khoảng cách giữa các trạm đồng kênh là D = 5,2R. Các tần số ở mẫu 3/9 (giả thiết có 41 tần số từ các kênh 84 đến 124 - là số tần số sử dụng trong mạng GSM900 của VMS): Ấn định tần số A1 B1 C1 A2 B2 C2 A3 B3 C3 BCCH 84 85 86 87 88 89 90 91 92 TCH1 93 94 95 96 97 98 99 100 101 TCH2 102 103 104 105 106 107 108 109 110 TCH3 111 112 113 114 115 116 117 118 119 TCH4 120 121 122 123 124 Bảng 1.2: Ấn định tần số mẫu 3/9 Ta thấy mỗi cell có thể phân bố cực đại đến 5 sóng mang.