Đồ án: “Dự đoán phủ sóng trong hệ thống thông tin di động”

Chia sẻ: Nguyễn Thị Anh | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:96

Thêm vào BST

Báo xấu

230
lượt xem 73
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tổn hao đường truyền mô tả sự suy giảm cường độ tín hiệu giữa ăng-ten thu và ăng-ten phát theo khoảng cách và các tham số khác có liên quan như tần số công tác, độ cao các ăng-ten, ... Trong không gian tự do, cường độ tín hiệu trung bình thu được giảm dần theo bình phương khoảng cách từ máy phát tới máy thu do công suất tín hiệu trên một đơn vị diện tích của mặt cầu sóng giảm dần theo bình phương khoảng cách giữa các ăng-ten thu và phát. Trong thông tin di động mặt...

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Đồ án: “Dự đoán phủ sóng trong hệ thống thông tin di động”

TRƯỜNG ………………… KHOA……………………. ----- ----- ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài: Dự đoán phủ sóng trong hệ thống thông tin di động 1
MỤC LỤC CHƯƠNG I ...........................................................................................3 KÊNH VÔ TUYẾN DI ĐỘNG VÀ VẤN ĐỀ D SÓNG.......................3 1.1. Tổng quan về kênh vô tuyến di động .............................................3 1.1.1. Các tác động cơ bản.....................................................................3 CHƯƠNG II ........................................................................................35 CÁC PHƯƠNG PHÁP DỰ ĐOÁN HÔNG DỤNG ...........................35 2.1. Phương pháp Okumura.................................................................35 CHƯƠNG III.......................................................................................61 TÓM TẮT CÁC ĐIỀU KIỆN PHỦ SÓNG KHÁC NHAU................61 VÀ MỘT SỐ VẤN ĐỀ TRONG HỆ THỐNG CDMA ......................61 3.1. Tổng quan.....................................................................................61 3.5. Các vấn đề quan trọng có liên quan đến tính toán phủ sóng trong hệ thống CDMA ..................................................................................81 3.5.1. Điều khiển công suất trong hệ thống CDMA ............................81 KẾT LUẬN .........................................................................................95 2
CHƯƠNG I KÊNH VÔ TUYẾN DI ĐỘNG VÀ VẤN ĐỀ DỰ ĐOÁN PHỦ SÓNG 1.1. Tổng quan về kênh vô tuyến di động 1.1.1. Các tác động cơ bản 1.1.1.1. Tổn hao đường truyền Tổn hao đường truyền mô tả sự suy giảm cường độ tín hiệu giữa ăng-ten thu và ăng-ten phát theo khoảng cách và các tham số khác có liên quan như tần số công tác, độ cao các ăng-ten, ... Trong không gian tự do, cường độ tín hiệu trung bình thu được giảm dần theo bình phương khoảng cách từ máy phát tới máy thu do công suất tín hiệu trên một đơn vị diện tích của mặt cầu sóng giảm dần theo bình phương khoảng cách giữa các ăng-ten thu và phát. Trong thông tin di động mặt đất, do hấp thụ của môi trường truyền, do sự tồn tại của các chướng ngại vật dẫn đến các hiện tượng phản xạ, nhiễu xạ,… làm cho tổn hao đường truyền có thể lớn hơn rất nhiều tổn hao trong điều kiện truyền sóng trong không gian tự do. Tổn hao đường truyền phụ thuộc tần số bức xạ, địa hình, tính chất môi trường, mức độ di động của các chướng ngại, độ cao ăng-ten, loại ăng-ten… Trong 3
thông tin di động vô tuyến tế bào, trong nhiều trường hợp tổn hao đường truyền tuân theo luật mũ 4 tức là tăng tỉ lệ với luỹ thừa 4 của khoảng cách (được xác định bằng thực nghiệm khi đó tín hiệu giảm 40 dB nếu khoảng cách tăng lên 10 lần). Về nguyên tắc, tổn hao đường truyền hạn chế kích thước của tế bào và cự li liên lạc, song trong nhiều trường hợp ta có thể lợi dụng tính chất của tổn hao đường truyền để phân chia hiệu quả các tế bào, cho phép tái sử dụng tần số một cách hữu hiệu làm tăng hiệu quả sử dụng tần số. 1.1.1.2. Pha-đinh Pha-đinh là sự biến đổi cường độ tín hiệu sóng mang vô tuyến thu được do sự thay đổi của môi trường truyền sóng và sự phản xạ, tán xạ, nhiễu xạ trên đường truyền sóng. Đối với các hệ thống thông tin vệ tinh, pha-đinh chủ yếu gây bởi sự hấp thụ thay đổi của khí quyển trong những điều kiện đặc biệt như mưa rào. Còn đối với các hệ thống thông tin vô tuyến mặt đất, nguyên nhân chính gây ra pha- đinh đó là: Sự thăng giáng của tầng điện ly đối với các hệ thống sóng ngắn. Sự hấp thụ gây bởi các phân tử khí, hơi nước, mưa… sự hấp thụ này phụ thuộc vào tần số công tác, đặc biệt là trong dải tần số cao (> 10GHz). Sự khúc xạ gây bởi sự không đồng đều của mật độ không khí làm thay đổi hướng sóng so với thiết kế. Sự phản xạ, tán xạ, nhiễu xạ từ các chướng ngại vật trên đường truyền lan của sóng điện từ gây nên hiện tượng trải trễ và giao thoa sóng tại máy thu. Do các yếu tố kể trên, hệ số suy hao đặc trưng cho quá trình truyền sóng vô tuyến có thể biểu diễn dưới dạng: a(f,t) = afs.A(t,f) 4
Trong đó a(f,t): là hệ số suy hao sóng vô tuyến, afs là suy hao trong không gian tự do, A(t,f) là hệ số suy hao do pha-đinh. Ta thấy rằng, hệ số suy hao do pha-đinh là một hàm của thời gian và tần số. Nếu suy hao pha-đinh là hằng số trên toàn bộ băng tần hiệu dụng của tín hiệu thì ta có pha-đinh phẳng (flat fading) hay pha-đinh không chọn lọc theo tần số (nonselective fading). Trong trường hợp ngược lại thì gọi là pha-đinh chọn lọc theo tần số (selective fading). Pha-đinh cũng còn được phân chia thành pha-đinh nhanh và pha-đinh chậm tuỳ theo mức độ phụ thuộc vào thời gian của một bit hay một symbol. Đối với các hệ thống vô tuyến chuyển tiếp số mặt đất, do thời gian của một bit (hay một symbol) khá nhỏ nên ta có thể coi là pha-đinh chậm, pha-đinh chậm gây bởi sự che khuất (pha-đinh che khuất chuẩn log) còn trong hệ thống thông tin di động, do tốc độ bit hiện còn khá nhỏ nên pha-đinh hầu như có thể xem là các pha-đinh nhanh. Khi một MS di động, do tại máy thu có rất nhiều tia tới (do các hiện tượng phản xạ, tán xạ, nhiễu xạ từ các chướng ngại vật) và pha-đinh này còn được gọi là pha-đinh đa đường. Xét trường hợp đơn giản nhất, khi MS “dừng” và không có chướng ngại di động. Do sóng tới MS theo rất nhiều đường khác nhau và nếu các tia này độc lập nhau thì đường bao tín hiệu thu được sẽ có Pdf (Probability Density Function_Hàm mật độ xác suất) Rayleigh, có dạng: ⎧r ⎡ r2 ⎤ (0 ≤ r < ∞ ) exp ⎢− ⎪ 2⎥ (1.1) f ( r ) = ⎨σ 2 ⎣ 2σ ⎦ ⎪0 (r < 0) ⎩ 5
Trong các hệ thống thông tin di động thì việc truyền dẫn đa đường là quan trọng nhất do vậy pha-đinh đa đường cũng là quan trọng nhất. 1.1.1.3. Hiệu ứng Doppler Hiệu ứng Doppler là sự thay đổi tần số của tín hiệu thu được so với tín hiệu đã được phát đi, gây bởi chuyển động tương đối giữa máy phát và máy thu trong quá trình truyền sóng. Khi MS di động so với BS hoặc khi các chướng ngại vật di động thì các tia sóng tới máy thu MS còn chịu tác động của hiệu ứng Doppler. Giả sử một sóng mang không điều chế fc được phát tới một máy thu đang di động với vận tốc υ, như mô tả trong hình vẽ 1.2. Tại máy thu, tần số của tín hiệu nhận được theo tia sóng thứ i sẽ là: f = fc + fm.cosαi Trong đó αi là góc tới của tia sóng thứ i so với hướng chuyển động của máy f cυ thu, fm là lượng dịch tần Doppler, f m = , với c là vận tốc ánh sáng. c 6
Hình 1.2: Tác động của hiệu ứng Doppler Tổng hợp các tác động của mọi tia sóng tới máy thu theo mọi góc khác trong trường hợp tín hiệu phát là một sóng mang đơn không điều chế dẫn tới tín hiệu nhận được tại máy thu là một tín hiệu trải rộng về mặt tần số với độ rộng băng WD lên tới 2fm (tín hiệu thu được trong trường hợp này có tần số từ fc – fm đến fc + fm). Đối với trường hợp tín hiệu phát là một tín hiệu điều chế với độ rộng băng tín hiệu WS (tín hiệu phát có các thành phần tần số từ fc - WS/2 tới fc + WS/2) thì tín hiệu nhận được sẽ trải ra trên một dải tần số có độ rộng tới cỡ WS + WD với tần số trung tâm có thể khác với fc. Như vậy, hiệu ứng Doppler có thể gây nên suy giảm chất lượng liên lạc một cách trầm trọng. Chỉ trong trường hợp máy thu đứng yên so với máy phát (υ = 0), hoặc máy thu đang chuyển động vuông góc với góc tới của tín hiệu (cosυ = 0) thì tần số tín hiệu thu mới không bị thay đổi so với tần số tín hiệu phát. Trong các hệ thống thông tin di động, việc máy thu đứng yên so với máy phát không có nghĩa là không xảy ra hiệu ứng Doppler. Các tia sóng từ các vật phản xạ di động như xe cộ, người đi lại… vẫn có thể gây nên tác động Doppler tới tín hiệu thu được tại máy thu. Hiệu ứng Doppler xảy ra mạnh nhất khi máy thu di động theo phương của tia sóng tới (cosαi = ±1). Điều này thường xảy ra trong thông tin di động khi máy thu đặt trên xe di chuyển trên các xa lộ, còn các ăng-ten trạm phát thì được bố trí dọc 7
theo xa lộ (được gắn trên các cầu vượt ngang xa lộ chẳng hạn). Khi góc tia sóng tới α phân bố đều, tần số Doppler sẽ có phân bố cosine ngẫu nhiên. Mật độ phổ công suất s(f) (Doppler) có thể được tính như sau: Công suất tín hiệu tới theo góc d α là công suất Doppler s(f)df trong đó df là vi phân theo α của lượng dịch tần Doppler fm.cosα dẫn đến việc truyền một sóng mang không điều chế sẽ được thu như một tín hiệu nhiều tia, có phổ không còn là một tần số fc đơn nữa mà là một phổ bao gồm các tần số thuộc ( f c ± f m ) . Tổng quát, nếu tín hiệu là một sóng mang có điều chế thì phổ thu được của một MS có tốc độ cụ thể dạng: A s(f) = 2 ⎛f ⎞ (1.2) 1− ⎜ ⎟ ⎜f ⎟ ⎝m ⎠ Trong đó A là hằng số, còn fm phụ thuộc vào tích của tốc độ υ và tần số truyền fc. Hình 1.3: Phổ Doppler của một sóng mang không điều chế 1.1.1.4. Trải trễ 8
Trong thực tế, sóng mang được điều chế. Trong thông tin di động số, ảnh hưởng của đặc tính truyền dẫn đa đường còn phụ thuộc nhiều vào tỷ số giữa độ dài một dấu (Symbol) và độ trải trễ Δ của kênh vô tuyến biến đổi theo thời gian. Độ trải trễ có thể xem như độ dài của tín hiệu thu được khi một xung cực hẹp được truyền đi. Nếu số liệu được truyền đi với tốc độ thấp thì độ trải trễ có thể được giải quyết dẽ dàng tại phần thu. Tuy thế nếu ta cứ tăng tốc độ truyền số liệu lên mãi thì tới một lúc mỗi symbol số liệu sẽ trải hẳn sang các symbol số liệu lân cận, tạo ra xuyên nhiễu giữa các dấu ISI (InterSymbol Interference) thì tỉ lệ lỗi bit BER (Bit Error Rate) có thể sẽ lớn tới mức không chấp nhận được. Hiện tượng trải trễ hạn chế tốc độ truyền tin: Tốc độ truyền (tốc độ bit), giả sử là (1/T) để không xảy ra ISI (intersymbol interference: xuyên nhiễu giữa các dấu) thì T phải ≥ ∆, tức là R = (1/T) < (1/∆) do vậy ∆ càng lớn, tốc độ truyền tin càng nhỏ. Hình 1.4: Trải trễ trong môi trường vô tuyến di động Với thông tin di động trong nhà, picrocell và microcell: ∆ thường ≤ 500 ns = 0.5μs, do đó tốc độ tối đa có thể đạt được là 2 Mb/s mà có thể không cần san bằng kênh. 9
Với hệ thống thông tin tế bào lớn ∆ có thể lên tới ≥ 10μs → để truyền tin với tốc độ cao (≥ 64kb/s), nhất thiết phải có san bằng. Bảng 1.1 cho thấy số liệu trải trễ trung bình đối với các môi trường khác nhau: Loại môi trường Trễ trung bình Trong toà nhà < 0.1 μs Vùng rộng thoáng < 0.2 μs Khu vực ngoại ô 0.5 μs Khu vực thành thị 3 μs Bảng 1.1: Trải trễ trung bình trong các môi trường khác nhau 1.1.2. Phân loại kênh Trong hệ thống thông tin di động thì kênh thông tin là không thể nói trước được, do đó khi tiến hành dự đoán trước chất lượng của kênh thông tin là không thể. Do vậy mà chất lượng của hệ thống thông tin di động được xác định bằng cách tiến hành mô hình hoá kênh truyền trong thực tế dựa trên ba mô hình cơ bản đó là mô hình Gaussian, Rician và Rayleigh. 1.1.2.1. Kênh Gaussian Kênh Gaussian là một kiểu kênh truyền đơn giản nhất và cũng là một kênh lí tưởng. Trong kênh này, nhiễu được tạo ra từ máy phát khi ta coi đường truyền là lí tưởng như minh hoạ trên hình (1.5). Tạp âm này có mật độ phổ công suất là hằng số trên kênh băng rộng và có hàm mật độ xác suất của biên độ có phân bố 10
Gaussian. Giả sử tín hiệu được truyền trên kênh Gaussian và tại máy thu, tín hiệu thu được có dạng như sau: r(t) = cs(t) + n(t) (1.3) Trong đó: c là hệ số tổn hao đường truyền và trong mô hình này thì c là hằng số s(t) là tín hiệu truyền n(t) là tạp âm được cộng thêm vào trên kênh truyền Tạp âm n(t) là trên kênh không phụ thuộc vào tần số truyền và nó thường được coi là tạp âm trắng, biên độ của nó được mô tả bằng một hàm pdf có phân bố Gaussian có giá trị trung bình bằng 0 như sau: −a 2 1 2σ 2 p(a) = e (1.4) 2πσ 2 σ2 là phương sai của biến ngẫu nhiên a. Trong đó: Hình 1.5: Hình vẽ minh hoạ mô hình kênh Gaussian và phân bố của r(t) Kiểu kênh như mô tả ở trên được gọi là kênh tạp âm Gaussian cộng tính. Kiểu kênh này cũng được sử dụng để đánh giá giới hạn trên cho chất lượng của các hệ thống. Kênh Gaussian thường được coi là kênh lí tưởng, tuy nhiên điều này không hoàn toàn đúng như vậy. Trong các microcell và đặc biệt là trong các Picrocell kiểu kênh này thường hay xuất hiện. Ngoài ra, khi sử dụng các kĩ thuật 11
phân tập, san bằng, mã kênh, mã dữ liệu … thì chất lượng của các hệ thống không mang đầy đủ tính chất của kênh Gaussian cũng có thể tiến sát được đến với chất lượng của kênh Gaussian. 1.1.2.2. Kênh pha-đinh Rayleigh Phân bố Rayleigh thường được sử dụng để mô tả biên độ của các tín hiệu vô tuyến di động trong khoảng thời gian ngắn. Một tín hiệu thu được tiêu biểu có pha và đường bao pha-đinh có dạng như hình vẽ (1.6). Xét một tín hiệu cosωt phát ra từ một máy phát và được truyền trên kênh vô tuyến, khi đó tín hiệu thu được tại máy thu sẽ có dạng rcos(ωt + Φ) trong đó r là biên độ có dạng phức, Φ là pha ngẫu nhiên có phân bố đều. Biên độ phức r có thể được biểu diễn bởi hai thành phần ngẫu nhiên đồng pha I và vuông pha Q độc lập nhau. Và độ lớn của r được tính theo công thức: I 2 + Q2 (1.5) r= 12
Hình 1.6: Pha và đường bao pha-đinh Rayleigh của một tín hiệu thu được tiêu biểu khi MS di chuyển với vận tốc 30 mph, tại tần số 900 MHz Tại máy thu, tín hiệu thu được có đường bao có phân bố Rayleigh hay phân bố Ricean là phụ thuộc vào giá trị trung bình của các biến ngẫu nhiên I và Q. Nếu giá trị trung bình của cả hai biến ngẫu nhiên này bằng 0 thì pdf của r có phân bố Rayleigh và được tính như sau: 13
⎛2 2⎞ r −⎜ r / 2σ ⎟ ⎜ ⎟ (1.6) p(r) = ⎝ ⎠ e 2 σ Hình 1.7: Hình vẽ minh hoạ mô hình kênh Rayleigh và phân bố của r(t) 1.1.2.3. Kênh Rician Xét như kênh Rayleigh, nếu giá trị trung bình của các biến ngẫu nhiên không bằng 0, tức là tại máy thu có xuất hiện thành phần đa đường là trội hay có xuất hiện đường nhìn thẳng LOS thì khi đó pdf của biên độ phức r là phân bố Rician, và đó là: ⎛2 2 2⎞ r ⎜ r + A / 2σ ⎟ ⎛ Ar ⎞ ⎜ ⎟ I0⎜ ⎜ 2⎟ (1.7) p(r) = ⎝ ⎠ e ⎟ 2 ⎝σ ⎠ σ Trong đó A là đỉnh của tín hiệu trội I0(.) là hàm Bessel sửa đổi loại 1 và có bậc bằng 0. Điều này dẫn đến một mô hình kênh như biểu diễn trên hình (1.3) Hình 1.8: Hình vẽ minh hoạ mô hình kênh Rician và phân bố của r(t) 14
Hệ số Rician k miêu tả cường độ của tia LOS và được tính như sau: A2 (1.8) k= 2σ 2 Khi k tiến tới vô cùng thì khi đó phân bố Rician trở thành một hàm delta, điều này phù hợp với mô hình kênh Gaussian có tầm nhìn thẳng LOS, Khi k tiến tới 0 thì phân bố Rician sẽ chuyển thành phân bố Rayleigh. 1.1.2.4. Mô hình kênh Nakagami Mô hình Nakagami là một mô hình hoàn toàn dựa trên việc phân tích các dữ liệu đo đạc kinh nghiệm trên một quy mô lớn chứ không phải là dựa trên các phân tích vật lí. Nhưng mô hình này lại cung cấp cho chúng ta một vài dữ liệu kinh nghiệm gần với thực tế hơn là các phân bố Rayleigh, ricean hay phân bố chuẩn log. Phân bố Nakagami Mô tả đường bao tín hiệu thu được z(t) = r(t) bằng phân bố như sau: 2m m x 2m−1 ⎧ mx 2 ⎫ ⎪ ⎪ 1 (1.9) p z (x) = exp⎨− m≥ ⎬ m ⎪ Ωp ⎪ 2 Γ(m)Ω p ⎩ ⎭ [] Trong đó: Ω p = E z 2 . Điều này được gọi là phân bố χ 2 trung tâm với bậc m tự do. Phân bố Nakagami thường được sử dụng để làm mô hình kênh pha-đinh đa đường với các lí do sau: Thứ nhất, phân bố Nakagami có thể làm mô hình trong các điều kiện kênh truyền bị pha-đinh kể cả khi bị lớn hơn hay nhỏ hơn pha-đinh Rayleigh. Khi m = 1, thì phân bố Nakagami trở thành phân bố phân bố Rayleigh. 1 Khi m = thì nó trở thành một phía của phân bố Gaussian, và khi m → ∞ thì nó 2 trở thành một xung (không phải là pha-đinh). Thứ hai, phân bố Nakagami có thể tiến tới phân bố Ricean theo mối quan hệ sau: 15
m2 − m Với m > 1 (1.10) K= m − m2 − m (K + 1)2 (1.11) m= 2K + 1 1.1.2.5. Kênh trong nhà (Indoor Channel) Kênh vô tuyến trong môi trường indoor có kích thước nhỏ, thường là các tế bào có kích thước nhỏ, do đó độ trải trễ nhỏ (Độ rộng các thùng - “Bin” - thường không vượt quá 500 ns). Trong môi trường này, tốc độ truyền có thể đạt lớn (tới 2 Mb/s) mà không cần san bằng kênh. 1.1.2.6. Kênh ngoài trời (Outdoor Channel) Kênh vô tuyến di động ngoài trời có kích thước tế bào lớn do đó có vô số các chướng ngại vật trên đường truyền và làm cho việc phân tán kênh lớn gây ra trải trễ có thể đạt rất lớn, do vậy hạn chế tốc độ truyền và nếu muốn truyền với tốc độ cao thì phải sử dụng san bằng kênh. 1.2. Bài toán tính toán quỹ công suất Tính toán quỹ công suất hay quỹ đường truyền là cân đối toàn bộ công suất phát cũng như khuếch đại của các phần tử trên đường truyền với tổn hao gây ra 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 tí số tín hiệu trên tạp âm yêu cầu ở 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 diều kiện này được gọi là tổn hao cực đại cho phép. Ta cần xác định tổn hao này ở cả đường lên và đường xuống. Tổn hao cực đại cho phép nhỏ hơn trong hai trường hợp này được gọi là giới hạn vùng phủ của ô và dịch vụ. Thông thường vùng phủ bị giới hạn bởi đường lên do có thể đảm bảo được công suất đường xuống cao hơn đường lên. Chẳng hạn nếu tổn hao cực đại cho phép ở đường lên là 130 dB còn 16
tổn hao này ở đường xuống là 125 dB thì ta phải đảm bảo tổn hao không vượt quá 130 dB và trong trường hợp này ta nói rằng vùng phủ hay dịch vụ giới hạn theo đường lên. Đối với hệ thống CDMA 2000 1x, do sử dụng vocoder tiên tiến hơn và sử dụng giải điều chế nhất quán nên nó đảm bảo quỹ đường truyền tốt hơn IS-95A/B khi tải lưu lượng như nhau. Do vậy tải lưu lượng như nhau, CDMA 2000 1x cung cấp tổng dung lượng cao hơn. Tuy nhiên khi quy hoạch mạng thông thường các thông số trước đây sử dụng cho IS-95 vẫn được sử dụng vì thực tế vẫn là các thuê bao RC1 và RC (RC_Radio configuration) được sử dụng. Đối với các dịch vụ số liệu gói, do việc cải thiện sơ đồ điều chế và mã hoá (nên Eb/N0’ thấp hơn) nên số liệu gói với tốc độ 38.2 Kbps ở CDMA 2000-1x gần như cũng có cùng quỹ đường truyền như vocoder tiếng 13 Kbps của IS-95. Nhưng tại các dịch vụ có tốc độ dữ liệu cao hơn thì quỹ đường truyền sẽ giảm do rất nhiều nguyên nhân khác nhau trong đó có độ lợi xử lý cũng như việc phân bổ công suất. Đối với CDMA 2000-1x, dịch vụ thoại được ưu tiên nên số liệu gói chỉ được sử dụng phần công suất còn lại. Mật độ phổ tạp âm máy thu Mật độ phổ tạp âm máy thu được tính theo phương trình sau: NT = (N x NF) [dB] = 10lg(290 x 1.38 x 10-23) + NF + 30 + 10lgBw [dB/Hz] (1.12) Trong đó : N: Tạp âm nhiệt ở đầu vào máy thu NF: Hệ số tạp âm của máy thu Bw: Độ rộng kênh bằng tốc độ trải phổ Độ nhạy cần thiết của máy thu để đảm bảo tỷ số (Eb/N0’)req yêu cầu được xác định như sau: 17
⎛ ⎞ 1 ⎛ Eb ⎞ E P min = 1 × ⎜ ⎟ ×⎜ ⎟ b (1.13) = N T + I G p ⎜ (N T 0 + I 0 ) ⎟ G p ⎜ N T 0' ⎟ ⎝ ⎠ req ⎝ ⎠ req Trong đó: Pmin: Là độ nhạy máy thu cần thiết để đảm bảo tỷ số (Eb/N0)req yêu cầu. Gp: Là độ lợi xử lý. NT và I: Là tạp âm nhiệt và nhiễu từ các người sử dụng khác NT0 và I0: là mật độ tạp âm nhiệt và nhiễu từ các người sử dụng khác. NT0’ = NT0 + I0: là mật độ phổ công suất tạp âm tương đương. Từ phương trình (1.13) ta được: Pmin = (NT + I) [dBm] - Gp [dB] + (Eb/N0’)req [dB] (1.14) NT + I = NT × MI hay (NT + I) [dBm] = NT [dB] + MI [dB] (1.15) Trong đó: MI: Là nhiễu giao thoa của nhiều người sử dụng khác nhau. Tổn hao cực đại cho phép đường lên: Tổn hao cực đại cho phép đường lên được tính như sau: Lmax = EIRPm - Pmin + Gp – Lf – Lpenet – Mf – F – Ml – F + GHO + GDiv (1.16) Trong đó: EIRPm = Ptxm – Lfm – Lb + Gm là công suất phát xạ hiệu dụng của máy di động và Ptxm, Lfm, Lb, Gm là công suất phát, tổn hao phider + đầu nối, tổn hao cơ thể và hệ số khuếch đại ăng-ten của máy di động. Gb: là hệ số khuếch đại ăng-ten Lf = GTa + LJC1 + LL + Lph + LJC2 + LDup, là tổng các khuếch đại và tổn hao sau của BTS: GTa: Khuếch đại của bộ khuếch đại ăng-ten LJC1 và LJC2: là tổn hao cáp nhảy và bộ đấu nối với ăng-ten và bộ đấu nối với máy phát. LL: là tổn hao chống sét 18
Lph: là tổn hao phider LDup: là tổn hao ghép song công Lpenet: Là tổn hao thâm nhập Mf – F và Ml – F: Là dự trữ ăng-ten nhanh và pha-đinh chuẩn loga. GHO: Là độ lợi chuyển giao mềm GDiv: là độ lợi phân tập pha-đinh Bảng 1.2 cho ta ví dụ tính toán quỹ đường lên cho người sử dụng dịch vụ số liệu tốc độ 14,4 Kbps trong nhà ở hệ thống CDMA 2000-1x. Quỹ đường xuống: Quỹ đường xuống được tính theo các phương trình sau: Tổng công suất của một trạm được xác định như sau: Ptổng = 10lg(100.1Pll + 10Pht + 10Pdb + 1010Ptg ) [dBm] (1.17) Trong đó: PTổng: Là tổng công suất phát trạm ô (dBm) Pdb: Là tổng công suất kênh đồng bộ (dB) Pht: Là công suất kênh pilot Ptg: Là công suất kênh tìm gọi Pll: Là công suất kênh lưu lượng Công suất phát kênh lưu lượng đỉnh cho một người sử dụng được xác định như sau: Pngười sử dụng = Pll – 10lgυ – 10lgKtổng [dBm] (1.18) Trong đó: Pngười = Công suất phát kênh lưu lượng đỉnh một người sử sử dụng dụng (dBm) υ = Hệ số tích cực tiếng. Ktổng = K(1+ηHO); Ktổng là số kênh lưu lượng tích cực cực đại gồm K kênh sử dụng trong đoạn ô và các kênh bổ xung cho chuyển giao mềm. ηHO = % bổ xung điều khiển kênh lưu lượng cho chuyển giao mềm 19
Công suất phát xạ đẳng hướng tương đương tổng và một người sử dụng kênh lưu lượng được tính như sau: EIRPtổng = Ptổng – Lf + Gb (1.19) EIRPngười sử dụng = Pngười sử dụng – Lf + Gb (1.20) Công suất tổng và công suất kênh lưu lượng một người sử dụng thu tại MS được xác định như sau: Pr.tổng = EIRPtổng – GL (1.21) Pr.người sử dụng = EIRPngười sử dụng – GL (1.22) Trong đó: Pr.tổng: Là tổng công suất thu tại MS Pr.người sử dụng: Là công suất kênh lưu lượng mà người sử dụng thu tại được tại MS. GL = Lp + Lpenet – Gm + Lp + Lb + MF Lp: Là tổn hao truyền sóng trung bình giữa trạm ô và MS (dB) Lpenet: Là tổn hao thâm nhập (dB) Gm: Là hệ số khuếch đại ăng-ten MS (dBi) Lb: Là tổn hao cơ thể/ định hướng (dB) Lf: Là tổng các tổn hao do phidơ, các dây nhẩy, chống sét và bộ nối MS (dB) MF: Là độ dự trữ pha-đinh (dB) Mật độ phổ nhiễu giao thoa trong ô do các người sử dụng khác cùng ô gây ra được xác định như sau: Ic = 10lg(100,1Pr.tổng – 100,1Pr.người sử dụng ) – 10Rc [dBm/Hz] (1.23) Trong đó: Rc: là tốc độ chip Mật độ phổ nhiễu giao thoa ngoài ô gây ra do các người sử dụng từ các ô khác được xác định như sau: Ioc = Ic + 10lg(1/fr – 1) [dBm/Hz] (1.24) 20