Tài liệu Thiết kế vô tuyến cho mạng thông tin di động cdma

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI --- o0o --- LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC THIẾT KẾ VÔ TUYẾN CHO MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG CDMA LÊ XUÂN THÀNH HÀ NỘI 2005 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI --- o0o --- LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC THIẾT KẾ VÔ TUYẾN CHO MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG CDMA NGÀNH: ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG MÃ SỐ: LÊ XUÂN THÀNH Người hướng dẫn khoa học: PGS-TS. NGUYỄN QUỐC TRUNG HÀ NỘI - 2005 1 MỤC LỤC MỤC LỤC ........................................................................................................ 1 LỜI NÓI ĐẦU ................................................................................................. 3 CÁC TỪ VIẾT TẮT ....................................................................................... 4 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ................................................... 6 1.1 Công nghệ cdmaOne .........................................................................................6 1.2 Công nghệ CDMA2000.....................................................................................9 1.3 Ưu điểm của công nghệ CDMA2000 ..............................................................10 CHƯƠNG 2: NGUYÊN LÝ ĐA TRUY NHẬP PHÂN CHIA THEO MÃ CDMA ..................................................................................................... 13 2.1. Giới thiệu ........................................................................................................13 2.2. Dung lượng của hệ thống ...............................................................................13 2.2.1 Hiệu suất của tải........................................................................................16 2.2.2 Hiệu quả của phương pháp chia sector .....................................................18 2.2.3 Hiệu quả của việc khai thác đặc điểm của tiếng nói .................................19 2.3. Điều khiển công suất ......................................................................................20 2.3.1. Tại sao phải điều khiển công suất ............................................................20 2.3.2 Đường lên .................................................................................................23 2.3.3 Đường xuống (đường từ BTS đến người dùng) .......................................34 2.4. Chuyển giao ....................................................................................................35 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG CDMA ................................ 39 3.1 Giới thiệu .........................................................................................................39 3.2 Phân tích đường xuống ....................................................................................39 3.2.1 Kênh pilot .................................................................................................39 3.2.2 Kênh lưu lượng .........................................................................................45 3.3 Đường lên .......................................................................................................48 3.3.1 Kênh lưu lượng .........................................................................................49 3.3.2 Hệ số tăng ích của đường lên....................................................................53 3.3.3 Hệ số sử dụng lại tần số ............................................................................54 3.4 Quy hoạch mã PN ............................................................................................55 3.4.1 Chuỗi mã PN ngắn ....................................................................................55 3.4.2 Khoảng cách giữa hai BTS sử dụng chuỗi mã PN có cùng độ lệch PN ...59 3.4.3 Khoảng cách giữa hai BTS sử dụng chuỗi mã PN có độ lệch PN kề nhau ...........................................................................................................................63 3.5 Hệ thống 9,6 Kbps và hệ thống 14,4 Kbps ......................................................65 3.5.1 Chất lượng thoại .......................................................................................65 3.5.2 Điều khiển công suất đường xuống ..........................................................67 3.5.3 Vùng phủ sóng ..........................................................................................67 3.5.4 Dung lượng ...............................................................................................70 CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN HIỆU SUẤT MẠNG CDMA ………………72 4.1 Giới thiệu .........................................................................................................72 2 4.2 Giám sát kênh ..................................................................................................72 4.2.1 Kênh đường xuống ...................................................................................72 4.2.2 Đường lên .................................................................................................73 4.3 Các tham số điều khiển công suất ...................................................................73 4.4 Độ lớn cửa sổ tìm kiếm ...................................................................................75 4.4.1 Cửa sổ tìm kiếm SRCH_WIN_A .............................................................75 4.4.2 Các cửa sổ tìm kiếm SRCH_WIN_N và SRCH_WIN_R ........................79 4.5 Tối ưu hóa các tham số ....................................................................................80 4.5.1 Độ lớn của tín hiệu pilot ...........................................................................81 4.5.2 Tỉ lệ lỗi khung FER ..................................................................................81 4.5.3 Vùng phủ của đường xuống......................................................................82 4.5.4 Mức nhiễu kênh đường xuống ..................................................................83 4.5.5 Vùng phủ kênh đường lên ........................................................................83 4.5.6 Nhiễu đường lên .......................................................................................83 4.5.7 Một số đánh giá ........................................................................................84 CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN LƯU LƯỢNG HỆ THỐNG CDMA ............ 85 5.1 Giới thiệu .........................................................................................................85 5.2 Các nội dung cơ bản ........................................................................................86 5.2.1 Độ lớn của lưu lượng ................................................................................86 5.2.2 Tải của hệ thống........................................................................................87 5.3 Cấp dịch vụ ......................................................................................................88 5.3.1 Mô hình Erlang-B .....................................................................................89 5.3.2 Mô hình Erlang-C .....................................................................................91 5.4 Áp dụng tính toán lưu lượng cho mạng CDMA..............................................92 5.4.1 Chặn mềm (soft blocking) ........................................................................93 5.4.2 Chặn cứng .................................................................................................99 CHƯƠNG 6: QUY HOẠCH VÀ TRIỂN KHAI MẠNG CDMA2000 .. 102 6.1 Giới thiệu .....................................................................................................102 6.2 Phân tích dung lượng ô và tính toán quỹ đường truyền ................................103 6.3 Xây dựng mạng CDMA2000 1x tại Công ty Thông tin Viễn thông Điện lực – EVNTelecom .......................................................................................................105 6.3.2 Các bước thiết kế mạng ..........................................................................106 6.3.3 Xây dựng mạng tại khu vực Hà Nội .......................................................108 KẾT LUẬN .................................................................................................. 114 TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................... 115 3 LỜI NÓI ĐẦU Trong những năm gần đây, lĩnh vực thông tin di động đã trải qua nhiều sự thay đổi lớn. Chỉ trong 10 xây dựng và phát triển kể từ năm 1995, công nghệ CDMA đã và đang được ứng dụng triển khai thương mại trên toàn cầu. Số lượng thuê bao CDMA đã không ngừng tăng, theo một số thống kê tin cậy, đến năm 2005, số lượng thuê bao sử dụng công nghệ CDMA trên thế giới đã là 300 triệu thuê bao. Đối với Việt Nam, một thực tế đã xảy ra trong một, hai năm gần đây là tốc độ tăng trưởng thuê bao di động thật sự bùng nổ, có lúc tốc độ đó đã lên tới 15.000 đến 16.000 thuê bao di động trong một ngày. Tuy nhiên, để đáp ứng được tốc độ tăng trưởng đó thì công nghệ GSM mà các nhà cung cấp dịch vụ đang sử dụng là khó có thể đáp ứng được, và thực tế là hiện tượng nghẽn mạng đã liên tục xảy ra. Sự pháp triển như vũ bão cùng với sự cạnh tranh khốc liệt của thị trường đã khiến các nhà cung cấp dịch vụ phải tìm cách thay đổi chính mình. Để có thể tồn tại và đứng vững, các nhà cung cấp dịch vụ phải tìm cách cung cấp cho khách hàng các dịch vụ chất lượng cao với giá thành cạnh tranh. Đối với nhiều nhà cung cấp dịch vụ, giải pháp sử dụng cộng nghệ đa truy cập phân chia theo mã CDMA là cách để đạt được cả hai mục tiêu trên. Luận văn tốt nghiệp cao học “THIẾT KẾ VÔ TUYẾN CHO MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG CDMA” trình bày về cơ sở lý thuyết mạng CDMA, từ đó đi đến thiết kế, xây dựng mạng CDMA2000 1x thực tế, có tính khả thi. Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới PGS.TS. Nguyễn Quốc Trung, người đã hướng dẫn tôi hoàn thành luận văn này. Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè, đồng nghiệp, những người đã giúp đỡ, động viên tôi rất nhiều trong quá trình hoàn thành luận văn. LÊ XUÂN THÀNH 4 CÁC TỪ VIẾT TẮT 5 6 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN Ngày nay, trên thế giới, nhu cầu về sử dụng công nghệ truyền thông không dây là lớn hơn bất kỳ thời điểm nào. Trên khắp thế giới số lượng thuê bao di động không ngừng gia tăng. Thêm vào đó, các dịch vụ dữ liệu và ứng dụng vượt trội của công nghệ không dây thế hệ thứ 3 (3G) như thư điện tử không dây (wireless email), web, gửi/nhận hình ảnh ứng dụng xác định vị trí, video trực tuyến, audio streaming, TV đã hấp dẫn người sử dụng trên khắp thế giới. Mạng không dây đang làm được hơn rất nhiều so với mấy năm gần đây. Với công nghệ CDMA, nhà cung cấp dịch vụ có thể cung cấp dung lượng thoại và các dịch vụ dữ liệu tốt hơn so với khi sử dụng các công nghệ thông tin di động thương mại khác. CDMA cho phép số lượng thuê bao cùng kết nối trong một thời điểm lớn hơn, và CDMA cũng là nền tảng để xây dựng các công nghệ 3G. CDMA sử dụng công nghệ trải phổ, cho phép nhiều người sử dụng chiếm cùng một tần số trong cùng một khoảng thời gian và không gian. CDMA - kỹ thuật đa truy nhập phân chia theo mã – gán các mã duy nhất cho mỗi người sử dụng, các mã này giúp phân biệt giữa các người sử dụng với nhau. Giao diện vô tuyến CDMA được sử dụng cho cả mạng 2G và 3G. Chuẩn CDMA 2G còn được gọi là cdmaOne, nó bao gồm cả IS-95A và IS-95B. CDMA là nền tảng để xây dựng các dịch vụ 3G, có hai chuẩn IMT-2000 là CDMA2000 và WCDMA đều được xây dựng trên công nghệ CDMA. 1.1 Công nghệ cdmaOne cdmaOne mô tả một hệ thống không dây hoàn chỉnh được xây dựng dựa trên chuẩn CDMA TIA/EIA IS-95, nó bao gồm cả IS-95A và IS-95B. Nó mô tả hệ thống không dây từ đầu cuối đến đầu cuối và tất cả các đặc điểm kỹ 7 thuật chi phối hoạt động của nó. cdmaOne cung cấp một loạt các dịch vụ như dịch vụ thông tin di động, dịch vụ truyền thông cá nhân PCS, và dịch vụ cố định không dây (WLL – Wireless Local Loop). Chuẩn CDMA đầu tiên – IS-95 hay còn gọi là TIA/EIA IS-95 (Telecomunications Industry Association / Electronic Industries Association Interim Standard) được phát hành tháng 07 năm 1993. Bản sửa lại IS-95A được phát hành tháng 05 năm 1995 là cơ sở cho rất nhiều hệ thống CDMA 2G thương mại trên thế giới. IS-95 mô tả cấu trúc của kênh CDMA băng rộng 1,25 MHz, quá trình điều khiển công suất, quá trình xử lý cuộc gọi, các thủ tục chuyển giao, và các kỹ thuật đăng ký cho việc vận hành hệ thống. Ngoài việc cung cấp các dịch vụ thoại, các nhà cung cấp dịch vụ còn cung cấp cả dịch vụ dữ liệu chuyển mạch kênh với tốc độ 14,4 Kbps. IS-95 được triển khai thương mại lần đầu tiên vào tháng 09 năm 1995 bởi nhà cung cấp dịch vụ Hutchison (Hông Kông). Chuẩn IS-95B – công nghệ 2,5G – còn được gọi là TIA/EIA-95B là kết hợp của IS-95A, ANSI-J-STD-008 và TSB-74 trong một tài liệu duy nhất. ANSI-J-STD-008, phát hành năm 1995, định nghĩa chuẩn tương thích cho hệ thống PCS 1,8 đến 2 GHz. TSB-74 mô tả sự tương tác giữa IS-95A và hệ thống CDMA PCS để phù hợp với ANSI-J-STD-008. Rất nhiều nhà cung cấp dịch vụ sử dụng hệ thống IS-95B thương mại để cung cấp dịch vụ dữ liệu chuyển mạch gói với tốc độ 64 Kbps bên cạnh dịch vụ thoại. Với khả năng cung cấp dịch vụ dữ liệu tốc độ cao, IS-95B được gọi là công nghệ CDMA 2,5G. cdmaOne IS-95B triển khai thương mại lần đầu tiên là vào tháng 09 năm 1999 tại Hàn Quốc, và sau đó là tại Nhật và Peru. Hình vẽ 1.1 dưới đây là một ví dụ về hệ thống cdmaOne. 8 Hình 1.1: Hệ thống cdmaOne Khi triển khai cho mạng thông tin di động tổ ong, công nghệ cdmaOne mang lại rất nhiều lợi ích cho nhà cung cấp dịch vụ cũng như cho các thuê bao. Có thể liệt kê các ưu điểm: - Dung lượng hệ thống tăng từ 8 đến 10 lần so với hệ thống tương tự AMPS và 4 đến 5 lần so với hệ thống GSM. - Nâng cao chất lượng thoại so với các công nghệ khác. - Đơn giản hơn trong việc thiết kế, quy hoạch mạng bởi vì cdmaOne sử dụng tần số như nhau cho tất cả các sector của BTS trong mạng. - Tính bảo mật được nâng cao. - Vùng phủ sóng của một BTS rộng hơn. - Giảm năng lượng tiêu hao của thiết bị đầu cuối. - Cung cấp băng thông theo yêu cầu. - Cung cấp dịch vụ chuyển vùng (roaming). Trong các công nghệ không dây 2G, cdmaOne có tốc độ tăng trưởng số thuê bao nhanh nhất. Số lượng thuê bao của mạng cdmaOne đạt 100 triệu chỉ trong vòng 6 năm phát triển thương mại. 9 1.2 Công nghệ CDMA2000 Công nghệ CDMA2000 còn được gọi là CDMA 3G. 3G là thuật ngữ dùng để mô tả các dịch vụ thông tin di động thế hệ kế tiếp, 3G có khả năng cung cấp dịch vụ thoại chất lượng tốt hơn, dịch vụ Internet tốc độ cao và các dịch vụ đa phương tiện. Trong khi có rất nhiều sự giải thích về công nghệ 3G, nhưng chỉ có một định nghĩa được chấp nhận rộng rãi – đó là định nghĩa của ITU (International Telecommunication Union). ITU đưa ra một yêu cầu cho các mạng 3G (IMT-2000) là ngoài các khả năng cần phải đáp ứng của một hệ thống CDMA còn phải đáp ứng được khả năng tăng dung lượng hệ thống, sử dụng hiệu quả phổ tần các hệ thống 2G, và quan trọng nhất là phải có khả năng cung cấp các dịch vụ dữ liệu với tốc độ tối thiểu là 144 Kbps cho thiết bị di động (ngoài trời) và tốc độ 2 Mbps cho thiết bị cố định (trong nhà). Dựa trên các yêu cầu đó, năm 1999 ITU đã phê chuẩn 5 chuẩn giao diện vô tuyến cho các chuẩn IMT-2000 như một phần trong khuyến nghị ITU-R M.1457. CDMA2000 là một trong 5 chuẩn đó. CDMA2000 còn được biết đến với tên khác của ITU đó là IMT-CDMA đa sóng mang. Hình vẽ 1.2 dưới đây mô tả các chuẩn đó. Hình 1.2: Các chuẩn IMT-2000 CDMA2000 đại diện cho một dòng công nghệ, bao gồm CDMA2000 1X và CDMA2000 1xDV. 10 Công nghệ CDMA2000 1X có thể tăng gấp đôi dung lượng thoại so với công nghệ cdmaOne và có thể cung cấp dịch vụ dữ liệu với tốc độ đỉnh là 307 Kbps trong môi trường di động. Công nghệ CDMA2000 1xDV bao gồm: - CDMA2000 1xEV-DO: có khả năng cung cấp các dịch vụ dữ liệu với tốc độ lên đến 2,4 Mbps và hỗ trợ các ứng dụng như chơi MP3, xem video, truyền hình hội nghị (video conferencing), chơi game trực tuyến. - CDMA 2000 1xEV-DV: có khả năng cung cấp dịch vụ thoại tích hợp đồng thời với các dịch vụ đa phương tiện dữ liệu gói với tốc độ lên đến 3,09 Mbps. Các công nghệ 1xEV-DO và 1xEV-DV đều tương thích với công nghệ CDMA2000 1x và công nghệ cdmaOne. 1.3 Ưu điểm của công nghệ CDMA2000 Công nghệ CDMA2000 thu nhận được rất nhiều các kinh nghiệm từ các hệ thống cdmaOne hoạt động trong vài năm. Và kết quả là công nghệ CDMA2000 là một công nghệ rất thiết thực và hiệu quả. Hỗ trợ cả các dịch vụ thoại và dữ liệu, chuẩn CDMA2000 được phát minh và kiểm tra trên nhiều phổ tần khác nhau. Ta có thể liệt kê một số ưu điểm của CDMA2000 như sau: - Tăng dung lượng thoại: thoại luôn chiếm tỉ lệ lớn trên kênh lưu lượng. Bằng cách sử dụng bộ mã hóa EVRC, CDMA2000 1x hỗ trợ 35 kênh lưu lượng trong một sector trên một băng tần RF (26 Erlang/sector/RF). Đối với đường xuống, dung lượng thoại tăng là do tốc độ điều khiển công suất nhanh hơn, tốc độ mã hóa thấp hơn (R = ¼), và phân tập phát (cho cho fading Rayleigh đơn đường). Đối với đường lên, dung lượng được cải tiến là do bố trí kênh chặt chẽ hơn. - Thông lượng dữ liệu cao hơn. 11 - Có thể triển khai trên nhiều băng tần: CDMA2000 có thể triển khai tại tất cả các băng tần của hệ thống thông tin di động tổ ong và PCS. Cụ thể, CDMA2000 có thể triển khai trên các băng tần 450MHz, 800MHz, 900MHz, 1700MHz, 1800MHz, 1900MHz, và 2100MHz. Hiệu suất trải phổ cao trong CDMA2000 cho phép phát triển lưu lượng lớn trên bất kỳ kênh 1,25MHz nào của phổ tần. - Giảm năng lượng tiêu hao của thiết bị đầu cuối: CDMA2000 có khả năng cung cấp: + Kênh paging nhanh. + Tăng hiệu suất đường lên. + Cấu trúc kênh chung mới. + Trạng thái MAC (Medium Access Control) mới giúp cho thiết bị đầu cuối hoạt động của trạng thái rỗi hiệu quả hơn. - Đồng bộ: sự đồng bộ của các BTS trong mạng có thể đạt được bằng cách kỹ thuật như tự đồng bộ hoặc lấy tín hiệu đồng bộ từ các hệ thống vệ tinh như GPS, Galileo. Tín hiệu đồng hồ của đường xuống của các BTS trong hệ thống CDMA2000 được đồng bộ trong khoảng vài micro giây. Khi thiết bị đầu cuối nhận được tín hiệu đồng hồ từ thành phần đa đường đầu tiên nó sẽ dùng tín hiệu đồng hồ đó cho đường lên. - Điều khiển công suất. - Chuyển giao mềm. - Phát phân tập. - Mã hóa Turbo - Phù hợp với các mạng ANSI-41, GSM-MAP, IP. - Hoàn toàn tương thích với các phiên bản công nghệ CDMA trước. - Khả năng cung cấp đa dịch vụ và quản lý QoS. 12 - Cấu trúc kênh linh hoạt trong việc hỗ trợ đa dịch vụ với QoS và tốc độ truyền dẫn thay đổi. Mạng 3G sử dụng công nghệ CDMA2000 được triển khai thương mại đầu tiên vào tháng 10 năm 2000 tại Hàn Quốc. Ngày này, công nghệ CDMA2000 đóng vai trò chủ đạo trong thị trường 3G, và theo các phân tích dự đoán nó sẽ còn tiếp tục dẫn đầu trong tương lai. 13 CHƯƠNG 2: NGUYÊN LÝ ĐA TRUY NHẬP PHÂN CHIA THEO MÃ CDMA 2.1. Giới thiệu CDMA là công nghệ sử dụng kỹ thuật trải phổ dãy trực tiếp (DS-SS) cho phép nhiều người cùng sử dụng chung tài nguyên vô tuyến. Mặc dù tất cả người sử dụng cùng sử dụng chung một dải tần số vô tuyến nhưng tất cả người sử dụng được phân biệt với nhau bởi các mã trực giao. Theo chuẩn CDMA của Nam Mỹ (IS-95), mỗi người sử dụng truyền thông tin ở tốc độ 9,6 kbps (tốc độ cấp 1), đó là tốc độ tại đầu ra của bộ mã hóa. Tốc độ cuối cùng của tín hiệu trải phổ là 1.2288 Mcps trên băng tần vô tuyến xấp xỉ 1,25 MHz. Trong một băng tần vô tuyến có thể có nhiều tín hiệu trên mỗi băng nhỏ 1,25 MHz. Trong hệ thống CDMA, dung lượng và chất lượng của hệ thống bị giới hạn bởi tổng số công suất nhiễu trong dải tần. Dung lượng của hệ thống được định nghĩa là tổng số người sử dụng đồng thời mà hệ thống có thể hỗ trợ. Chất lượng của hệ thống được định nghĩa dựa trên chất lượng của kênh vô tuyến của một người sử dụng xác định, chất lượng của kênh vô tuyến này liên quan trực tiếp đến xác suất của bit lỗi hay còn gọi là tỉ lệ lỗi bit (BER – Bit Error Rate). Chương này sẽ mô tả các đặc điểm này của hệ thống CDMA. Các đặc điểm này cần phải được tối ưu hóa nhằm giảm nhiễu và nâng cao chất lượng của hệ thống. 2.2. Dung lượng của hệ thống Chúng ta có thể xem dung lượng của hệ thống CDMA như là tổng số nhiễu người sử dụng trong băng tần. Dung lượng thực của một ô trong hệ thống CDMA phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố khác nhau như giải điều chế tại 14 phía thu, sự chính xác của việc điều khiển công suất và nhiễu thực sự từ các người sử dụng trong cùng ô và các người sử dụng trong các ô lân cận. Trong hệ thống truyền thông số, một tham số mà chúng ta cần phải quan tâm tới đó là tỉ số năng lượng bit và phân bố công suất tạp âm Eb/N0. Tỉ số Eb/N0 này có quan hệ với tỉ số tín hiệu trên tạp âm SNR (Signal to Noise Rate). Ta có thể nhận thấy rằng năng lượng của một bit chính là công suất tín hiệu điều chế trung bình trong mỗi khoảng thời gian của 1 bit: Eb = ST (2.1) Trong đó, S là công suất tín hiệu điều chế trung bình và T là khoảng thời gian của một bit. Từ đó ta có: Eb = S/R Với R là tốc độ bit. Vì vậy: (2.2) Mà mật độ công suất N0 bằng tổng công suất của nhiễu chia cho độ rộng băng tần W: (2.3) Và ta được: (2.4) Biểu thức trên cho ta thấy tỉ số năng lượng bit và phân bố công suất nhiễu Eb/N0 liên quan đến 2 yếu tố: - Tỉ số tín hiệu trên nhiễu S/N của đường truyền. 15 - Tỉ số giữa băng thông W và tốc độ bit R. Tỉ số này còn được gọi là hệ số tăng ích xử lý của hệ thống. Khi xem xét tới dung lượng trong hệ thống CDMA ta thường quan tâm đến dung lượng của đường lên (hướng từ máy di động tới trạm thu phát gốc BTS). Giả sử rằng hệ thống có khả năng điều khiển công suất một cách hoàn hảo, có nghĩa rằng công suất phát của tất cả các máy di động được điều khiển một cách tích cực, điều đó dẫn đến công suất thu được từ tất cả các máy di động là bằng nhau. Trên cơ sở các giả thiết đó, tỉ số tín hiệu trên nhiễu SNR được tính như sau: (2.5) Trong đó M là tổng số người sử dụng trong băng tần hiện tại. Điều đó đạt được vì tổng công suất nhiễu trong băng tần hiện tại chính bằng tổng công suất của các người sử dụng riêng lẻ cộng lại. Hình vẽ 2.1 minh họa công thức 2.5 Hình 2.1 Cần phải chú ý là công thức 2.5 bỏ qua các nguồn nhiễu khác, ví dụ như nhiễu nhiệt. Từ các công thức trên ta có: 16 (2.6) Suy ra: (2.7) Vì M là một số lớn, vì vậy ta có thể viết lại (2.7) như sau: (2.8) 2.2.1 Hiệu suất của tải Giá trị M trong công thức (2.8) là số người sử dụng trong một ô CDMA riêng lẻ. Ô riêng lẻ này sử dụng anten đẳng hướng và không xét đến sự ảnh hưởng của các ô lân cận. Trong thực tế, một mạng CDMA có rất nhiều ô, hình 2.2 là ví dụ minh họa: ô A có các ô lân cận là ô B và ô C. Hình 2.2: Nhiễu từ các người sử dụng ở BTS khác 17 Mặc dù các ô B và ô C điều khiển công suất phát của các người sử dụng trong ô đó nhưng các người sử dụng này cũng tạo ra các nhiễu tới ô A. Để có thể mô tả một cách chính xác tải của ô A ta sử dụng công thức sau: (2.9) Trong đó η được gọi là hệ số tải, η có giá trị từ 0% đến 100%. Trong ví dụ minh họa ở hình 2.3, hệ số tải η = 0,5. Hình 2.3: Hệ số tải η = 0,5 Nghịch đảo của (1 + η) có ký hiệu là F được gọi là hệ số sử dụng lại tần số. (2.10) Hệ số sử dụng lại tần số lý tưởng F = 1 trong trường hợp chỉ xét một ô riêng lẻ. Trong trường hợp thực tế, hệ số tải η thì hệ số sử dụng lại tần số sẽ giảm một cách tương ứng. 18 2.2.2 Hiệu quả của phương pháp chia sector Có thể giảm nhiễu từ các người sử dụng khác trong các ô lân cận bằng cách chia ô ra thành các sector. Hình 2.4: Ô được chia thành 3 sector Thay vì sử dụng anten đẳng hướng, một ô có thể được chia thành 3 sector bằng cách sử dụng 3 anten cho một ô, mỗi anten này thu phát tín hiệu trong một góc bằng 1200. Với λ là hệ số tăng ích do chia sector, λ thường có giá trị là 2,5 cho ô ba sector và là 5 cho ô sáu sector. Biểu thức (2.9) được viết lại cùng với hệ số λ như sau: (2.11a)