Đề án: " Tối ưu hoá gán kênh cố định cho mạng di động tế bào "

Chia sẻ: Nguyễn Thị Ngọc Huỳnh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:78

Thêm vào BST

Báo xấu

90
lượt xem 18
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Ngoài ra khi nói về khái niệm về kinh tế thị trường thì chúng ta còn có thêm hai quan điểm khác nhau nữa được đưa ra trong hội thảo về "kinh tế thị trường và định hướng xã hội chủ nghĩa" do hội đồng lý luận trung ưng tổ chức:

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Đề án: " Tối ưu hoá gán kênh cố định cho mạng di động tế bào "

bé gi¸o dôc vµ ®µo t¹o bé quèc phßng häc viÖn kü thuËt qu©n sù TrÇn anh tÊn tèi −u ho¸ g¸n kªnh cè ®Þnh cho c¸c m¹ng di ®éng tÕ bµo luËn v¨n th¹c sÜ Kü thuËt Hµ Néi- 2005
bé gi¸o dôc vµ ®µo t¹o bé quèc phßng häc viÖn kü thuËt qu©n sù TrÇn anh tÊn tèi −u ho¸ g¸n kªnh cè ®Þnh cho c¸c m¹ng di ®éng tÕ bµo Chuyªn ngµnh: Kü thuËt V« tuyÕn ®iÖn tö vµ th«ng tin liªn l¹c M∙ sè: 2.02.03 luËn v¨n th¹c sÜ Kü ThuËt ng−êi h−íng dÉn khoa häc: TS §ç quèc trinh Hµ Néi - 2005
bé gi¸o dôc vµ ®µo t¹o bé quèc phßng häc viÖn kü thuËt qu©n sù luËn v¨n th¹c sÜ kü thuËt Tªn ®Ò tµi: Tèi −u ho¸ g¸n kªnh cè ®Þnh cho c¸c m¹ng di ®éng tÕ bµo Chuyªn ngµnh: Kü thuËt V« tuyÕn ®iÖn tö vµ th«ng tin liªn l¹c M· sè: 2.02.03 Ngµy giao ®Ò tµi luËn v¨n: 21 - 10 - 2004 Ngµy hoµn thµnh luËn v¨n: 16 - 5 - 2005 Ng−êi thùc hiÖn: Hä vµ tªn : TrÇn Anh TÊn Líp: Cao häc KT VT§T vµ TTLL Kho¸:15 HÖ ®µo t¹o: TËp trung C¸n bé h−íng dÉn: Hä vµ tªn: §ç Quèc Trinh CÊp bËc: Th−îng t¸ Häc hµm, häc vÞ: TiÕn sü §¬n vÞ c«ng t¸c: Häc viÖn KTQS Hµ Néi - 2005
Danh môc c¸c ký hiÖu, c¸c ch÷ viÕt t¾t BER Bit Error Ratio Tû lÖ lçi bit Tr¹m c¬ së BS Base Station §a truy nhËp ph©n chia theo m· CDMA Code Division Multiple Access CR Node-Color Re-ordering Thø tù l¹i mµu nót Th«ng tin tr¹ng th¸i kªnh CSI Channel State Information Dynamic Channel Assignment G¸n kªnh ®éng DCA G¸n gãi ®éng DPA Dynamic Packet Assignment DR Node-Degree Re-ordering Thø tù l¹i cÊp ®é nót F Frequency Exhaustive ChiÕn l−îc vÐt c¹n tÇn sè Strategy G¸n kªnh cè ®Þnh FCA Fixed Channel Assignment Frequency Division Duplexing Song c«ng ph©n chia theo tÇn sè FDD Söa lçi h−íng ®i FEC Forward Error Correction FFT Fast Fourier Transform BiÕn ®æi Fourier nhanh ThuËt to¸n di truyÒn GA Genetic Algorithms ThÝch nghi ®−êng truyÒn LA Link Adaptation
LB Lower Bound CËn d−íi TÇm nh×n th¼ng LOS Line Of Sight M¸y di ®éng MS Mobile Station ChÊt l−îng m¹ng NP Network Performance GhÐp kªnh ph©n chia theo tÇn sè trùc OFDM Orthogonal Frequency giao Division Multiplexing T¹p ©m gi¶ ngÉu nhiªn PN Pseudorandom Noise §iÒu chÕ biªn ®é cÇu ph−¬ng QAM Quadrature Amplitude Modulation ChÊt l−îng dÞch vô QoS Quality of Service R Requirement Exhaustive ChiÕn l−îc vÐt c¹n yªu cÇu Strategy TÇn sè v« tuyÕn RF Radio Frequency Kü thuËt ñ m« pháng SA Simulated Annealing SMK K.N. Sivarajan, R.J. McEliece Ba t¸c gi¶ trong [26] and J.W. Ketchum Tû sè tÝn hiÖu trªn t¹p ©m SNR Signal - to - Noise Ratio Signal - to - Interference Noise Tû sè tÝn hiÖu trªn t¹p ©m xuyªn SINR nhiÔu Ratio Signal - to - Interference Ratio Tû sè tÝn hiÖu trªn xuyªn nhiÔu SIR Song c«ng ph©n chia theo thêi gian TDD Time Division Duplexing
§a truy nhËp ph©n chia theo thêi TDMA Time Division Multiple gian Access DÞch vô viÔn th«ng di ®éng toµn cÇu UMTS Universal Mobile Telecommunications Service Truy nhËp v« tuyÕn mÆt ®Êt UMTS UTRA UMTS Terrestrial Radio Access
Môc lôc Trang I Danh môc c¸c ký hiÖu, c¸c ch÷ viÕt t¾t IV Môc lôc VIII Danh môc c¸c b¶ng IX Danh môc c¸c h×nh vÏ, ®å thÞ 1 Më ®Çu 3 Ch−¬ng 1: Giíi thiÖu chung 3 1.1 Kh¸i niÖm tÕ bµo 1.1.1 T¸i sö dông kªnh trong c¸c m¹ng tÕ bµo 5 1.1.2 Sù chia t¸ch tÕ bµo 9 1.1.3 ChuyÓn giao 10 11 1.2. G¸n kªnh 13 Ch−¬ng 2: C¸c chiÕn l−îc g¸n kªnh 13 2.1 G¸n kªnh cè ®Þnh cho c¸c m¹ng tÕ bµo 2.1.1 Tû sè S/I môc tiªu 15 2.1.2 Kho¶ng c¸ch sö dông l¹i tÇn sè 18 2.1.3 S¾p xÕp tÕ bµo vµ c¸c mÉu g¸n kªnh 19 23 2.2 G¸n kªnh ®éng
2.2.1 DCA tËp trung 25 2.2.2 DCA kh«ng tËp trung 25 2.2.3 Chia t¸ch kªnh 28 2.2.4. G¸n gãi ®éng 31 2.2.5 DCA ®èi víi c¸c m¹ng UTRA-TDD 32 33 2.3 Tèi −u ho¸ g¸n kªnh trong c¸c m¹ng tÕ bµo 2.3.1 Ph−¬ng ph¸p h¹ xuèng dèc nhÊt 35 2.3.2 Ph−¬ng ph¸p ñ m« pháng 35 2.3.3 Ph−¬ng ph¸p thuËt to¸n di truyÒn 37 2.3.4 G¸n kªnh trong c¸c hÖ thèng W- CDMA 37 38 2.4 Dung l−îng m¹ng tÕ bµo vµ c¸c ph−¬ng ph¸p n©ng cao dung l−îng 2.4.1 Anten thÝch nghi 39 2.4.2 Ph¸t hiÖn ®ång thêi 40 2.4.3 ThÝch nghi ®−êng truyÒn 41 42 2.5 KÕt luËn 44 Ch−¬ng 3: Tèi −u ho¸ g¸n kªnh cè ®Þnh trong m¹ng di ®éng tÕ bµo 44 3.1 Giíi thiÖu
47 3.2 X©y dùng bµi to¸n 50 3.3 Nh÷ng quy t¾c kinh nghiÖm c¬ b¶n 3.3.1 Hai ph−¬ng ph¸p s¾p xÕp tÕ bµo 50 3.3.2 Hai chiÕn l−îc g¸n kªnh 51 51 3.4 G¸n kªnh víi viÖc s¾p xÕp l¹i tÕ bµo 3.4.1 Bèn thuËt to¸n g¸n kªnh 51 3.4.2 §é phøc t¹p 54 3.4.3 VÝ dô 54 57 3.5 Tèi −u viÖc g¸n kªnh t¹i c¸c ®iÓm nãng 3.5.1 ChiÕn l−îc F vµ chiÕn l−îc R 57 3.5.2 ChiÕn l−îc FR 59 63 3.6 §¸nh gi¸ chÊt l−îng 3.6.1 ChÊt l−îng cña thuËt to¸n F/CR, F/DR, R/CR vµ R/DR 67 68 3.6.2 ¶nh h−ëng cña X vµ Y ®èi víi chÊt l−îng cña c¸c thuËt to¸n FR/CR vµ FR/DR 3.6.3 ChÊt l−îng cña c¸c thuËt to¸n FR/CR vµ FR/DR 68 69 3.7 KÕt luËn 70 KÕt luËn Tµi liÖu tham kh¶o
Danh môc c¸c b¶ng Trang 65 B¶ng 3.1 Ph¹m vi tÇn sè nhËn ®−îc bëi F/CR, F/DR, R/CR vµ R/DR B¶ng 3.2 Ph¹m vi tÇn sè nhËn ®−îc bëi FR/CR vµ FR/DR víi 66 (7,2,5) vµ yªu cÇu kªnh tr−êng hîp I B¶ng 3.3 Ph¹m vi tÇn sè nhËn ®−îc bëi FR/CR vµ FR/DR víi 66 0 ≤ X ≤ 5 vµ 1 ≤ Y ≤ 3
Danh môc c¸c h×nh vÏ, ®å thÞ Trang H×nh 1.1 M¹ng tÕ bµo lôc gi¸c 5 H×nh 1.2 Sö dông l¹i kªnh 7 15 H×nh 2.1. CÊu tróc m¹ng tÕ bµo lôc gi¸c ®Òu c¬ b¶n 17 H×nh 2.2. Ph©n bè x¸c suÊt suy gi¶m ®èi víi m« h×nh pha-®inh ph©n bè Rice víi hÖ sè k biÕn ®æi 17 H×nh 2.3 X¸c suÊt møc tÝn hiÖu pha-®inh chuÈn l«ga 22 H×nh 2.4 S¾p xÕp b¨ng tÇn sè trong nhãm 7 tÕ bµo vµ 3 sector trªn mét tÕ bµo 27 H×nh 2.5 HiÖu qu¶ phæ tÇn cña DCA lý t−ëng ®−îc so s¸nh víi CDMA 30 H×nh 2.6 L−u ®å thuËt to¸n chia t¸ch kªnh DCA 32 H×nh 2.7 (a) C¸c ®−êng tÝnh to¸n xuyªn nhiÔu FDD (b) C¸c ®−êng tÝnh to¸n xuyªn nhiÔu TDD 48 H×nh 3.1 G¸n kªnh cè ®Þnh trong hÖ thèng di ®éng tÕ bµo H×nh 3.2 KÕ ho¹ch g¸n kªnh cho hÖ thèng 3 tÕ bµo 55-56 (a) HÖ thèng 3 tÕ bµo A, B, C (b) Kh«ng s¾p xÕp l¹i tÕ bµo (c) Cã s¾p xÕp l¹i tÕ bµo vµ ph−¬ng ph¸p quyÕt ®Þnh thø
nhÊt (d) Cã s¾p xÕp l¹i tÕ bµo vµ ph−¬ng ph¸p quyÕt ®Þnh thø hai H×nh 3.3 M¹ng 21 tÕ bµo víi 2 tr−êng hîp yªu cÇu kªnh 64 (a) Yªu cÇu kªnh tr−êng hîp I (b) Yªu cÇu kªnh tr−êng hîp II
Më ®Çu Trong hai thËp kû qua, nhu cÇu ph¸t triÓn ®iÖn tho¹i v« tuyÕn vµ c¸c dÞch vô d÷ liÖu v« tuyÕn ngµy cµng t¨ng m¹nh. Nhu cÇu c¸c dÞch vô v« tuyÕn cña m¹ng tÕ bµo ®ang t¨ng víi tèc ®é rÊt cao trong mçi n¨m vµ t¹i nh÷ng vïng ®« thÞ nhu cÇu nµy ®· v−ît qu¸ dung l−îng kh¶ dông. NhiÒu kü thuËt kh¸c nhau ®−îc sö dông ®Ó t¨ng dung l−îng hÖ thèng. C¸c kü thuËt ®−îc sö dông bao gåm chia nhá tÕ bµo, chØ ®Þnh phæ tÇn míi, c¸c ph−¬ng ph¸p ®a truy cËp míi (TDMA, CDMA) vµ g¸n kªnh ®éng. §èi víi hÖ thèng tÕ bµo víi phæ tÇn cè ®Þnh ®−îc g¸n vµ sö dông c«ng nghÖ ghÐp kªnh cô thÓ, dung l−îng cña mét hÖ thèng phô thuéc vµo hiÖu qu¶ cña chiÕn l−îc g¸n kªnh ®· sö dông. MÆc dï cã rÊt nhiÒu ®Ò xuÊt ®èi víi chiÕn l−îc g¸n kªnh ®éng, tÊt c¶ c¸c hÖ thèng tÕ bµo hiÖn cã ®Òu sö dông g¸n kªnh cè ®Þnh v× hiÖu qu¶ chi phÝ cña nã vµ chÊt l−îng dÞch vô cã thÓ dù ®o¸n tr−íc. ChÝnh v× vËy, tèi −u g¸n kªnh cè ®Þnh lµ vÊn ®Ò ®−îc ®Æc biÖt quan t©m ®èi víi c¸c m¹ng di ®éng tÕ bµo. ë n−íc ta hiÖn nay, cïng víi sù ph¸t triÓn m¹nh mÏ cña m¹ng viÔn th«ng, m¹ng th«ng tin di ®éng tÕ bµo ®· trë thµnh mét phÇn c¬ së h¹ tÇng th«ng tin kh«ng thÓ thiÕu ®−îc. XuÊt ph¸t tõ lý do ®ã, t«i chän ®Ò tµi: “Tèi −u ho¸ g¸n kªnh cè ®Þnh cho c¸c m¹ng di ®éng tÕ bµo” cho luËn v¨n cña m×nh. Bè côc luËn v¨n gåm c¸c phÇn sau: - Ch−¬ng 1: Giíi thiÖu tæng quan vÒ m¹ng tÕ bµo, bao gåm c¸c vÊn ®Ò c¬ b¶n nh− t¸i sö dông kªnh, chia t¸ch tÕ bµo, chuyÓn giao vµ bµi to¸n g¸n kªnh cho m¹ng. - Ch−¬ng 2: Giíi thiÖu c¸c chiÕn l−îc g¸n kªnh vµ mét sè kü thuËt n©ng cao dung l−îng m¹ng di ®éng tÕ bµo. Trong ®ã ®i vµo ph©n tÝch hai chiÕn l−îc g¸n kªnh lµ: g¸n kªnh cè ®Þnh (FCA) vµ g¸n kªnh ®éng (DCA). C¸c ph−¬ng ph¸p t¨ng dung l−îng m¹ng nh− anten thÝch nghi, ph¸t hiÖn ®ång thêi, thÝch nghi ®−êng truyÒn ®−îc giíi thiÖu mét c¸ch c¬ b¶n nhÊt.
- Ch−¬ng 3: Nghiªn cøu ý t−ëng c¬ b¶n cña viÖc s¾p xÕp c¸c tÕ bµo thµnh danh s¸ch cã thø tù, sau ®ã thùc hiÖn g¸n kªnh. Xem xÐt bµi to¸n g¸n kªnh cè ®Þnh, vÊn ®Ò g¸n kªnh cã s¾p xÕp l¹i tÕ bµo, tèi −u ho¸ g¸n kªnh t¹i c¸c ®iÓm nãng. Tæng céng cã s¸u thuËt to¸n g¸n kªnh, cô thÓ lµ c¸c thuËt to¸n F/CR, F/DR, R/CR, R/DR, FR/CR vµ FR/DR ®· ®−îc ®Ò xuÊt. Cuèi cïng lµ ®¸nh gi¸ vµ kÕt luËn vÒ viÖc tèi −u g¸n kªnh cè ®Þnh cho c¸c m¹ng di ®éng tÕ bµo.
Ch−¬ng 1 Giíi thiÖu chung Th«ng tin v« tuyÕn tÕ bµo ®· trë thµnh mét phÇn quan träng cña c¬ së h¹ tÇng th«ng tin. MÆt kh¸c, phæ tÇn v« tuyÕn cÊp ph¸t cho hÖ thèng di ®éng tÕ bµo lµ h¹n chÕ. KÕt qu¶ lµ, c¸c tÇn sè v« tuyÕn ph¶i ®−îc sö dông mét c¸ch hiÖu qu¶ ®Ó tho¶ m·n nh÷ng yªu cÇu ngµy cµng cao. Trong luËn v¨n nµy, chóng ta nghiªn cøu vÊn ®Ò g¸n kªnh: lµm thÕ nµo ®Ó g¸n c¸c kªnh v« tuyÕn cho c¸c cuéc gäi trong mét m¹ng th«ng tin di ®éng tÕ bµo. Sau ®©y lµ mét sè kiÕn thøc c¬ b¶n vÒ c¸c m¹ng tÕ bµo vµ tr×nh bµy mét c¸ch kh¸i qu¸t vÊn ®Ò g¸n kªnh. 1.1 Kh¸i niÖm tÕ bµo Sù t¨ng tr−ëng m¹nh mÏ cña th«ng tin di ®éng kh«ng thÓ ®¹t ®−îc thµnh tùu nÕu kh«ng sö dông kh¸i niÖm tÕ bµo. Tr−íc ®ã, viÖc tiÕp cËn ®èi víi th«ng tin di ®éng lµ kh¸ gièng víi truyÒn thanh v« tuyÕn hay truyÒn h×nh qu¶ng b¸: viÖc phñ sãng mét khu vùc ®−îc cung cÊp b»ng c¸ch l¾p ®Æt mét m¸y ph¸t c«ng suÊt cao trªn ®iÓm cao nhÊt cña khu vùc vµ truyÒn ®i tÝn hiÖu tíi tíi toµn bé vïng phñ sãng. Phæ tÇn v« tuyÕn kh¶ dông ®−îc chia t¸ch thµnh nhiÒu kªnh, mçi kªnh ®−îc dµnh cho mét ng−êi sö dông cô thÓ vµ tÊt c¶ ng−êi sö dông liªn kÕt tíi cïng m¸y ph¸t. Sè ng−êi sö dông bÞ giíi h¹n bëi sè l−îng kªnh kh¶ dông, sè l−îng kªnh kh¶ dông nµy bÞ kho¸ trong toµn bé khu vùc phñ sãng bëi mét sè l−îng nhá c¸c cuéc gäi. VÝ dô, mét nhµ cung cÊp dÞch vô ®iÖn tho¹i v« tuyÕn phôc vô 10.000 kh¸ch hµng sÏ cÇn 10.000 kªnh kh¸c nhau ®Ó thùc hiÖn, mÆc dï chØ cã mét phÇn nhá trong sè chóng sÏ thùc sù ®−îc sö dông t¹i thêi ®iÓm cho tr−íc bÊt kú. Sè kªnh yªu cÇu cã thÓ gi¶m xuèng b»ng c¸ch t¸i sö dông c¸c kªnh v« tuyÕn vÒ thêi gian vµ kh«ng gian. ViÖc t¸i sö dông vÒ thêi gian (cßn ®−îc gäi lµ trunking), cã nghÜa lµ sö dông c¸c kªnh nh− nhau cho c¸c ng−êi dïng kh¸c nhau t¹i c¸c thêi ®iÓm kh¸c nhau. ThiÕt bÞ ®Çu cuèi sÏ ®−îc g¸n mét kªnh chØ khi nã yªu
cÇu cho cuéc gäi. MÆc dï trunking cã thÓ sö dông tµi nguyªn phæ tÇn v« tuyÕn mét c¸ch hiÖu qu¶ h¬n, dung l−îng hÖ thèng vÉn cßn kh¸ h¹n chÕ. Sè l−îng c¸c cuéc gäi ®ång thêi bÞ giíi h¹n bëi sè l−îng c¸c kªnh kh¶ dông. V× phæ tÇn v« tuyÕn lµ mét nguån tµi nguyªn quý hiÕm nªn chÝnh ®iÒu nµy giíi h¹n dung l−îng hÖ thèng kh¸ nhiÒu. VÝ dô, hÖ thèng di ®éng tÕ bµo Bell cña thµnh phè New York trong nh÷ng n¨m 1970 ®· sö dông ®iÖn tho¹i trunking, chØ cã thÓ hç trî cho 12 cuéc gäi ®ång thêi. H−íng tiÕp cËn kh¸c cña viÖc sö dông c¸c kªnh v« tuyÕn mét c¸ch hiÖu qu¶ h¬n lµ viÖc t¸i sö dông kªnh vÒ kh«ng gian. C¸c ng−êi dïng cã thÓ sö dông cïng kªnh t¹i cïng thêi ®iÓm trong khu vùc ®Þa lý kh«ng liÒn kÒ. ViÖc t¸i sö dông c¸c kªnh vÒ kh«ng gian lµ kh«ng thÓ trong mét m¹ng qu¶ng b¸ ®−îc tËp trung, nh−ng thay vµo ®ã m¹ng ®−îc cÊu tróc l¹i theo mét kiÓu ph©n t¸n. ViÖc t¸i sö dông kªnh vÒ kh«ng gian lµ mét trong nh÷ng kh¸i niÖm chñ yÕu ®−îc sö dông bëi mét m¹ng tÕ bµo ®Ó ®¹t ®−îc hiÖu qu¶ trong viÖc sö dông tµi nguyªn phæ tÇn. Hai ®Æc ®iÓm chÝnh kh¸c cña c¸c m¹ng tÕ bµo lµ sù chia t¸ch tÕ bµo ®Ó gi¶i quyÕt nh÷ng yªu cÇu t¨ng cao vµ chuyÓn giao cña c¸c cuéc gäi di chuyÓn tõ tÕ bµo nµy ®Õn tÕ bµo kh¸c. Sau ®©y ta sÏ miªu t¶ chi tiÕt h¬n mçi ®Æc ®iÓm nµy.
H×nh 1.1 M¹ng tÕ bµo lôc gi¸c 1.1.1 T¸i sö dông kªnh trong c¸c m¹ng tÕ bµo §Ó ®¹t mét hiÖu qu¶ cao h¬n trong viÖc sö dông kªnh th«ng qua viÖc t¸i sö dông kªnh vÒ kh«ng gian, vïng phôc vô ®−îc chia thµnh nhiÒu khu liÒn kÒ. Mét tÕ bµo ®−îc xem nh− lµ vïng phñ sãng t−¬ng ®−¬ng cña mét khu vùc ®Þa lý cô thÓ. Mçi tÕ bµo ®Òu cã m¸y ph¸t riªng ®¶m b¶o th«ng tin v« tuyÕn víi m¸y di ®éng trong vïng néi h¹t cña nã vµ nèi tíi trung t©m b»ng d©y. Kh¸i niÖm tÕ bµo ®−îc miªu t¶ ë trªn ®−îc giíi thiÖu ®Çu tiªn bëi MacDonald [21] sö dông h×nh tÕ bµo lôc gi¸c ®Ó biÓu diÔn mét tÕ bµo nh− trong h×nh 1.1. Lý do chän cÊu tróc tÕ bµo lôc gi¸c lµ trong sè tÊt c¶ c¸c cÊu tróc h×nh lôc cïng cã b¸n kÝnh ®Ó cã thÓ bao phñ mét vïng mµ kh«ng cÇn bÊt cø kho¶ng trèng nµo, th× h×nh lôc gi¸c cã diÖn tÝch lín nhÊt. Kh«ng gièng nh− c¸c c¸ch tiÕp cËn qu¶ng b¸ truyÒn thèng, ý t−ëng tÕ bµo gi¶i quyÕt vÊn ®Ò phñ sãng hoµn toµn kh¸c. Thay v× bao phñ mét vïng réng víi chØ mét m¸y ph¸t c«ng suÊt cao, mét m¹ng tÕ bµo cung cÊp vïng phñ sãng b»ng sö dông rÊt nhiÒu m¸y ph¸t c«ng suÊt thÊp, mçi m¸y ph¸t ®−îc thiÕt kÕ mét c¸ch ®Æc biÖt ®Ó
phôc vô chØ mét vïng (tÕ bµo) nhá vµ b¸n kÝnh kh«ng qu¸ vµi tr¨m mÐt. B»ng viÖc chia t¸ch khu vùc phñ sãng ra thµnh nhiÒu tÕ bµo nhá víi mçi m¸y ph¸t cña chÝnh nã, cã thÓ (tèi thiÓu lµ vÒ mÆt lý thuyÕt) t¸i sö dông c¸c kªnh nh− nhau trong c¸c tÕ bµo kh¸c nhau trong ph¹m vi vïng phôc vô. C¸c tÕ bµo nhá víi viÖc t¸i sö dông kªnh cã thÓ t¨ng kh¶ n¨ng l−u l−îng mét c¸ch thùc sù. §Ó hiÓu râ ®iÒu nµy, cã thÓ t−ëng t−îng r»ng cã 12 kªnh kh¶ dông trong mét thµnh phè vµ thµnh phè ®−îc bao phñ bëi 100 tÕ bµo. NÕu tÊt c¶ c¸c kªnh cã thÓ ®−îc t¸i sö dông trong mçi tÕ bµo, th× víi cïng 12 kªnh, thay v× 12 cuéc gäi ®ång thêi trong toµn bé thµnh phè sÏ lµ 12 kªnh cho mçi tÕ bµo vµ 1200 cuéc gäi ®ång thêi trong thµnh phè. Tuy nhiªn, trong thùc tÕ viÖc t¸i sö dông nh− thÕ lµ kh«ng thÓ. NÕu cïng kªnh ®−îc sö dông trong 2 tÕ bµo kh¸c nhau mµ 2 tÕ bµo nµy gÇn nhau vÒ mÆt ®Þa lý, th× ®iÒu nµy cã thÓ g©y ra can nhiÔu v« tuyÕn, lµm mÐo c¸c tÝn hiÖu. HiÖn t−îng nµy ®−îc gäi lµ xuyªn nhiÔu ®ång kªnh, nã cã thÓ lµm gi¶m tû sè tÝn hiÖu trªn t¹p ©m (SNR) tíi mét møc ®é mµ tÝn hiÖu kh«ng cßn ph©n biÖt ®−îc n÷a tõ t¹p ©m, khi ng−êi sö dông kh¸c còng ®ang sö dông cïng kªnh trong tÕ bµo kÕ tiÕp. §Ó ®¹t mét SNR cã thÓ chÊp nhËn ®−îc, kh«ng nªn t¸i sö dông kªnh gièng nhau trong hai tÕ bµo kh¸c nhau trong m¹ng, trõ khi chóng ®−îc chia t¸ch bëi kho¶ng c¸ch tèi thiÓu ®−îc gäi lµ kho¶ng c¸ch t¸i sö dông σ. MÆc dï ®iÒu kiÖn vÒ kho¶ng c¸ch t¸i sö dông lµm cho viÖc bá qua mét hoÆc mét vµi tÕ bµo tr−íc khi t¸i sö dông kªnh gièng nhau lµ cÇn thiÕt, ý t−ëng c¬ b¶n cña viÖc t¸i sö dông kªnh trong kh¸i niÖm tÕ bµo lµ cã c¨n cø. Kªnh gièng nhau cã thÓ ®−îc sö dông ®Ó hç trî nhiÒu h¬n mét cuéc gäi ®ang thùc hiÖn trong c¸c phÇn kh¸c nhau cña thµnh phè. §iÒu nµy lµ cã thÓ bëi v× nhê sù tæn hao ®−êng truyÒn v« tuyÕn, c«ng suÊt trung b×nh nhËn ®−îc tõ mét m¸y ph¸t thay ®æi tû lÖ nghÞch víi luü thõa 3 cña kho¶ng c¸ch tõ ng−êi göi, hoÆc thËm chÝ mét luü thõa cao h¬n lªn tíi 5 hay 6 phô thuéc vµo m«i tr−êng vËt lý. KÕt qu¶ lµ nÕu nghÞch ®¶o luü thõa 4 cña kho¶ng c¸ch ®−îc chÊp nhËn, SNR cã thÓ ®−îc tÝnh nh− sau:
α (1/dS)4 4 C«ng suÊt tÝn hiÖu dN (1.1) = tSNR = = α (1/dN) C«ng suÊt t¹p ©m dS 4 H×nh 1.2 Sö dông l¹i kªnh ë ®©y dS (dN) lµ kho¶ng c¸ch gi÷a nguån tÝn hiÖu (t¹p ©m) vµ ng−êi sö dông, vµ α lµ h»ng sè vËt lý cña m«i tr−êng. Nh− chóng ta cã thÓ thÊy tõ ph−¬ng tr×nh (1.1), SNR ®−îc x¸c ®Þnh kh«ng ph¶i bëi kho¶ng c¸ch ®Þa lý dS vµ dN, mµ bëi tû sè gi÷a chóng. Nhê ®ã cã thÓ sö dông c¸ch biÓu diÔn lý thuyÕt graph vÒ ®iÒu kiÖn kho¶ng c¸ch dïng l¹i trong m¹ng tÕ bµo. Nh− ®· chØ ra ë h×nh 1.2, gi¶ sö r»ng mäi tÕ bµo ®Òu cã cïng b¸n kÝnh r. Khi ®ã bÊt cø ng−êi sö dông nµo trong tÕ bµo A sÏ cã kho¶ng c¸ch lín nhÊt r kÓ tõ m¸y ph¸t cña nã. Kho¶ng c¸ch gi÷a m¸y ph¸t cña tÕ bµo A vµ ng−êi sö dông kh¸c trong tÕ bµo C tèi thiÓu lµ 3r. Bëi vËy, nÕu c«ng suÊt cña m¸y ph¸t cña tÕ bµo A cã gi¸ trÞ võa ®ñ ®èi víi mäi ng−êi sö dông trong tÕ bµo A ®Ó nghe tÝn hiÖu, c«ng suÊt tÝn hiÖu ®−îc nhËn bëi bÊt cø ng−êi sö dông nµo trong tÕ bµo C sÏ lµ (1/3)4 ≈ 1% cña tÕ bµo A. T¹p ©m tõ m¸y ph¸t trong tÕ bµo A khã cã thÓ dÉn ®Õn mÐo tÝn hiÖu mét c¸ch ®¸ng kÓ ¶nh h−ëng ®Õn th«ng tin trong tÕ bµo C. Trong c¸c hÖ thèng hiÖn ®¹i, kho¶ng c¸ch t¸i sö dông 2 hay 3 cã lÏ lµ ®ñ ®Ó b¶o ®¶m tÝn hiÖu nhËn ®−îc tõ m¸y ph¸t chÝnh v−ît tréi t¹p ©m tõ m¸y ph¸t kh¸c sö dông cïng kªnh. NÕu kho¶ng c¸ch t¸i sö dông 2 ®−îc chÊp nhËn, c¸c MS trong c¸c tÕ bµo l©n cËn ®−îc b¶o ®¶m sö dông mét nhãm c¸c kªnh kh¸c nhau. Tuy nhiªn c¸c tÕ bµo
kh«ng l©n cËn cã thÓ sö dông cïng kªnh. VÝ dô trong h×nh 1.2 c¸c tÕ bµo A vµ B lµ kÕ tiÕp nhau, v× vËy chóng kh«ng thÓ sö dông cïng kªnh. Tuy nhiªn, c¸c cuéc gäi trong c¸c tÕ bµo A vµ C cã thÓ sö dông cïng kªnh. Trong thùc tÕ, ¶nh h−ëng cña viÖc xuyªn nhiÔu th−êng kh«ng liªn quan ®Õn kho¶ng c¸ch tuyÖt ®èi, mµ ®Õn tû sè kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c tÕ bµo víi b¸n kÝnh cña c¸c tÕ bµo lµm cho ý t−ëng m¹ng tÕ bµo trë nªn hÊp dÉn h¬n. B¸n kÝnh tÕ bµo ®−îc x¸c ®Þnh bëi c«ng suÊt m¸y ph¸t vµ b»ng c¸ch t¨ng hay gi¶m ®¬n gi¶n møc c«ng suÊt cña m¸y ph¸t, c¸c nhµ khai th¸c hÖ thèng cã thÓ thay ®æi sè l−îng c¸c tÕ bµo trong hÖ thèng vµ sau ®ã ®Õn sè l−îng c¸c cuéc gäi sÏ ®−îc hç trî th«ng qua viÖc t¸i sö dông. VÝ dô, nÕu kho¶ng c¸ch t¸i sö dông b»ng 3 lµ cÇn thiÕt cho tû sè tÝn trªn t¹p chÊp nhËn ®−îc vµ mét m¹ng l−íi c¸c tÕ bµo b¸n kÝnh 10 dÆm cho phÐp t¸i sö dông tÇn sè trong mét tÕ bµo t¹i kho¶ng c¸ch 30 dÆm, th× mét m¹ng c¸c tÕ bµo b¸n kÝnh 5 dÆm sÏ cho phÐp t¸i sö dông t¹i kho¶ng c¸ch 15 dÆm vµ c¸c tÕ bµo b¸n kÝnh 1 dÆm sÏ cho phÐp t¸i sö dông t¹i 3 dÆm. Kh«ng cÇn bæ sung thªm kªnh hÖ thèng dùa trªn c¸c tÕ bµo b¸n kÝnh 1 dÆm sÏ hç trî sè l−îng ng−êi dïng 100 lÇn lín h¬n hÖ thèng dùa trªn tÕ bµo b¸n kÝnh 10 dÆm. TÊt nhiªn, nÕu chóng ta cã thÓ gi¶m mét c¸ch v« h¹n kÝch th−íc cña c¸c tÕ bµo, vÊn ®Ò thiÕu hôt phæ tÇn cã thÓ ®−îc gi¶i quyÕt mét c¸ch dÔ dµng b»ng viÖc l¾p ®Æt sè l−îng kh«ng giíi h¹n c¸c tÕ bµo cùc nhá. Tuy nhiªn, chi phÝ cho viÖc l¾p ®Æt vµ b¶o d−ìng lµ cao vµ sù phøc t¹p trong c«ng viÖc ®iÒu khiÓn t¨ng lµm cho gi¶i ph¸p nµy kh«ng cã tÝnh kh¶ thi. VÊn ®Ò quan träng lµ ph¶i sö dông tèt h¬n c¸c tµi nguyªn s½n cã trong hÖ thèng tr−íc khi chuyÓn sang mét hÖ thèng tÕ bµo nhá h¬n. 1.1.2 Sù chia t¸ch tÕ bµo Khi sè ng−êi sö dông t¨ng lªn, cã lÏ sÏ kh«ng cã sù lùa chän nµo kh¸c ngoµi viÖc sö dông nhiÒu c¸c tÕ bµo nhá h¬n ®Ó hç trî nh÷ng ®ßi hái ngµy cµng t¨ng trong vµi vïng nh− lµ trung t©m cña thµnh phè. Nh−ng sÏ lµ qu¸ tèn kÐm nÕu thay thÕ toµn bé c¬ së h¹ tÇng th«ng tin tÕ bµo b»ng mét hÖ thèng tÕ bµo b¸n kÝnh nhá. Tuy nhiªn, b»ng viÖc sö dông mét kü thuËt ®−îc gäi lµ chia t¸ch tÕ bµo, c¸c tÕ bµo