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 DỰ ĐOÁN PHỦ SÓNG 3
1.1. Tổng quan về kênh vô tuyến di động 3
1.1.1. Các tác động cơ bản 3
1.1.1.1. Tổn hao đường truyền 3
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 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 12
CHƯƠNG II 34
CÁC PHƯƠNG PHÁP DỰ ĐOÁN TRUYỀN SÓNG THÔNG DỤNG 34
2.1. Phương pháp Okumura 34
CHƯƠNG III 60
TÓM TẮT CÁC ĐIỀU KIỆN PHỦ SÓNG KHÁC NHAU 60
VÀ MỘT SỐ VẤN ĐỀ TRONG HỆ THỐNG CDMA 60
3.1. Tổng quan 60
3.5. Các vấn đề quan trọng có liên quan đến tính toán phủ sóng trong hệ thống CDMA 80
3.5.1. Điều khiển công suất trong hệ thống CDMA 80
KẾT LUẬN 94
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
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
3
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)
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
4
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:
( )
( )





<
∞<≤






−
=
00
0
2
exp
)(
2
2
2
r
r

rr
rf
σσ
(1.1)
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 f
c
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 = f
c
+ f
m
.cosα
i

Trong đó α
i
là góc tới của tia sóng thứ i so với hướng chuyển động của máy
thu, f
m
là lượng dịch tần Doppler,
c

f
f
c
m
υ
=
, với c là vận tốc ánh sáng.
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 W
D
lên tới 2f
m
(tín hiệu thu được trong trường hợp này có tần số từ f
c
– f
m
đến f
c
+ f
m
).
Đối với trường hợp tín hiệu phát là một tín hiệu điều chế với độ rộng băng tín hiệu
W
S
(tín hiệu phát có các thành phần tần số từ f
c
- W

S
/2 tới f
c
+ W
S
/2) thì tín hiệu
nhận được sẽ trải ra trên một dải tần số có độ rộng tới cỡ W
S
+ W
D
với tần số trung
tâm có thể khác với f
c
.
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 (cosα
i
= ±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 f
m
.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 f
c
đơn nữa mà là một phổ bao gồm các tần số thuộc
( )
mc
ff
±
.

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:
2
m
f
f
1
A
s(f)









−
=
(1.2)
Trong đó A là hằng số, còn f
m
phụ thuộc vào tích của tốc độ υ và tần số truyền f
c
.
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

9
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.
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:
2
2
2
2
2
1
σ
a
e
πσ
p(a)
−
=
(1.4)
Trong đó: σ
2
là phương sai của biến ngẫu nhiên a.
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.
11
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 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:
22
QIr +=
(1.5)
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
2
2
σ/r
e
σ
r
p(r)
(1.6)
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
0
2
2
22
2
σ
Ar
I
σ/Ar
e
σ
r
p(r)
(1.7)
Trong đó A là đỉnh của tín hiệu trội
I
0
(.) 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:
2
2
2
σ
A
k =
(1.8)
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
r(t)z(t) =
bằng phân
bố như sau:
2
1
2
exp
12
2
≥











−
−
= m
p
Ω
mx
m
p
Γ(m)Ω
m
x
m
m
(x)
z
p
(1.9)
Trong đó:
[ ]
2
zE
p

Ω =
. Điều này được gọi là phân bố
2
χ
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.
Khi m =
2
1
thì nó trở thành một phía của phân bố Gaussian, và khi m → ∞ thì nó
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
mmm
mm
K
−−
−
=
2
2
Với m > 1 (1.10)
( )
12
2
1
+

+
=
K
K
m
(1.11)
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 (E
b
/N
0
’)
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 E
b
/N
0
’ 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:
N
T
= (N x NF) [dB]

= 10lg(290 x 1.38 x 10
-23
) + NF + 30 + 10lgB
w
[dB/Hz] (1.12)
Trong đó : N: Tạp âm nhiệt ở đầu vào máy thu
NF: Hệ số tạp âm của máy thu
B
w
: Độ rộng kênh bằng tốc độ trải phổ
Độ nhạy cần thiết của máy thu để đảm bảo tỷ số (E
b
/N
0
’)
req
yêu cầu được xác
định như sau:
17
req
'
T
N
b
E
p
G
req
)I
T

(N
b
E
p
GI
T
N
P








×=








+
×=
+
0
1

00
1
min
(1.13)
Trong đó: P
min
: Là độ nhạy máy thu cần thiết để đảm bảo tỷ số (E
b
/N
0
)
req
yêu cầu.
G
p
: Là độ lợi xử lý.
N
T
và I: Là tạp âm nhiệt và nhiễu từ các người sử dụng khác
N
T0
và I
0
: là mật độ tạp âm nhiệt và nhiễu từ các người sử dụng
khác.
N
T0
’
= N
T0

+ I
0
: là mật độ phổ công suất tạp âm tương đương.
Từ phương trình (1.13) ta được:
P
min
= (N
T
+ I) [dBm] - G
p
[dB] + (E
b
/N
0
’
)
req
[dB] (1.14)
N
T
+ I = N
T

×
M
I
hay (N
T
+ I) [dBm] = N
T

[dB] + M
I
[dB] (1.15)
Trong đó: M
I
: 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:
L
max
= EIRP
m
- P
min
+ G
p
– L
f
– L
penet
– M
f – F
– M
l – F
+ G
HO
+ G
Div
(1.16)
Trong đó: EIRP

m
= P
txm
– L
fm
– L
b
+ G
m
là công suất phát xạ hiệu dụng của máy di
động và P
txm
, L
fm
, L
b
, G
m
là công suất phát, tổn hao phider + đầu nối, tổn
hao cơ thể và hệ số khuếch đại ăng-ten của máy di động.
G
b
: là hệ số khuếch đại ăng-ten
L
f
= G
Ta
+ L
JC1
+ L

L
+ L
ph
+ L
JC2
+ L
Dup
, là tổng các khuếch đại và
tổn hao sau của BTS:
G
Ta
: Khuếch đại của bộ khuếch đại ăng-ten
L
JC1
và L
JC2
: là tổn hao cáp nhảy và bộ đấu nối với ăng-ten và bộ
đấu nối với máy phát.
L
L
: là tổn hao chống sét
18
L
ph
: là tổn hao phider
L
Dup
: là tổn hao ghép song công
L
penet

: Là tổn hao thâm nhập
M
f – F
và M
l – F
: Là dự trữ ăng-ten nhanh và pha-đinh chuẩn loga.
G
HO
: Là độ lợi chuyển giao mềm
G
Div
: 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:
P
tổng
= 10lg(10
0.1P
ll
+ 10
P
ht
+ 10
P
db

+ 10

10P
tg
) [dBm] (1.17)
Trong đó: P
Tổng
: Là tổng công suất phát trạm ô (dBm)
P
db
: Là tổng công suất kênh đồng bộ (dB)
P
ht
: Là công suất kênh pilot
P
tg
: Là công suất kênh tìm gọi
P
ll
: Là công suất kênh lưu lượng
Công suất phát kênh lưu lượng đỉnh cho một người sử dụng được xác định
như sau:
P
người sử dụng
= P
ll
– 10lgυ – 10lgK
tổng
[dBm] (1.18)
Trong đó: P
người sử dụng
= Công suất phát kênh lưu lượng đỉnh một người sử dụng

(dBm)
υ = Hệ số tích cực tiếng.
K
tổng
= K(1+η
HO
); K
tổng
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.
η
HO
= % 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:
EIRP
tổng
= P
tổng
– L
f
+ G
b
(1.19)
EIRP
người sử dụng
= P
người sử dụng
– L

f
+ G
b
(1.20)
Công suất tổng và công suất kênh lưu lượng một người sử dụng thu tại MS
được xác định như sau:
P
r.tổng
= EIRP
tổng
– GL (1.21)
P
r.người sử dụng
= EIRP
người sử dụng
– GL (1.22)
Trong đó: P
r.tổng
: Là tổng công suất thu tại MS
P
r.người sử dụng
: Là công suất kênh lưu lượng mà người sử dụng thu tại
được tại MS.
GL = L
p
+ L
penet
– G
m
+ L

p
+ L
b
+ M
F

L
p
: Là tổn hao truyền sóng trung bình giữa trạm ô và MS (dB)
L
penet
: Là tổn hao thâm nhập (dB)
G
m
: Là hệ số khuếch đại ăng-ten MS (dBi)
L
b
: Là tổn hao cơ thể/ định hướng (dB)
L
f
: Là tổng các tổn hao do phidơ, các dây nhẩy, chống sét và
bộ nối MS (dB)
M
F
: 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:
I
c
= 10lg(10

0,1P
r.tổng
– 10
0,1P
r.người sử dụng
) – 10R
c
[dBm/Hz] (1.23)
Trong đó: R
c
: 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:
I
oc
= I
c
+ 10lg(1/f
r
– 1) [dBm/Hz] (1.24)
20
Trong đó: f
r
là thừa số tái sử dụng thường được chọn bằng 0.5 ÷ 0.65
Tổng mật độ nhiễu giao thoa sẽ là:
I
0
= 10lg(10
0,1Ic
+ 10

0,1Ioc
) [dBm/Hz] (1.25)
Mật độ phổ tạp âm nhiệt máy thu được tính theo phương trình sau:
N
T
= 10lg(290
×
1,38
×
10
-23
) + NF + 30 [dBm/Hz] (1.26)
Trong đó: NF là hệ số tạp âm đối với MS
Năng lượng trên bit cho một kênh sẽ là:
E
br
= P
r.người sử dụng
/ R
b
→ P
r.người sử dụng
- 10lgR
b
[dBm/Hz] (1.27)
Trong đó: R
b
= tốc độ số liệu trên kênh.
Có thể tính E
b

/N
0
’
cho một kênh như sau:
00
0
IN
br
E
'
N
br
E
+
=
= P
r. người sử dụng
– 10lgR
b
– 10lg(10
0,1N0
+ 10
0,1I
) [dB] (1.28)
Bảng 1.3 là thí dụ tính quỹ đường xuống cho người sử dụng dịch vụ số liệu tốc
độ 14,4 Kbit/s trong nhà ở hệ thống CDMA 2000-1x.
Bảng 1.2: Thí dụ tính quỹ đường lên cho dịch vụ số liệu tố độ R
b
= 14,4 Kbps
trong nhà

Máy phát (MS)
Công suất máy phát (23 dBm) 23 P
Tx
Tổn hao cáp (dB) 2 L
fm
Tổn hao cơ thể (dB) 3
Công suất máy phát xạ đẳng hướng
tương đương (dBm)
18
EIRP
m
Máy thu (Trạm gốc)
Mật độ phổ tạp âm nhiệt (dBm/Hz) -174,0 N
0
Hệ số tạp âm máy thu (dB) 5,0 NF
Công suất tạp âm nhiệt máy thu (dBm),
tính cho 3,6864 Mchip/s
-108,4
N
T
= N
0
+ NF
+ 10lg(3,6864x10
6
)
Dự trữ nhiễu giao thoa ở máy thu 3,4 dB M
T
, hệ số tải 55 %
Tổng tạp âm + nhiễu giao thoa -105,03 (N

T
+ I) [dB] = N
T
+ M
I
21
Độ lợi xử lý (dB) 24,0 G
P
= 10lg(3.686.400/14.400)
Tỷ số SNR yêu cầu (dB) 7 (E
P
/N
T0
’
)
req
, phụ thuộc dịch vụ
Độ nhạy máy thu hiệu dụng (dBm)
-122,03
P
min
= (N
T
+ I)[dBm] - G
P
[dB]
+ (E
b
/N
T0

’
)
req
[dB]
Khuếch đại ăng-ten trạm gốc (dBi) 17,14 G
b
Khuếch đại của bộ khuếch đại đặt ở tháp
ăng-ten (dB)
0
G
Ta
Tổn hao bộ nối và cáp nhảy 1 (dB) 0,25 L
JC1
Tổn hao phi dơ (dB) 1 dB L
ph
Tổn hao chống sét (dB) 0,25 L
L
Tổn hao bộ nối và cáp nhảy 2 (dB) 0,25 L
JC2
Tổn hao bộ ghép song công (dB) 0,5 L
Dup
Tổng tổn hao (dB) 2,25 L
f
Dự trữ pha-đinh nhanh (dB) 0 M
f-F
Dự trữ pha-đinh chuẩn log (dB) 10 M
l-F
Tổn hao thâm nhập toà nhà (dB) 10 L
penet
Độ lợi chuyển giao mềm (dB) 4 G

HO
Độ lợi phân tập thu(dB) 0 G
Div
Tổn (dB)hao đường lên cực đại cho
phép
138,9
L
max
= EIRP – P
min
+ G
b
– L
f
-
L
penet
- M
f-F
– M
l-F
+ G
HO
+ G
Div
Bảng 1.3: Thí dụ tính quỹ đường xuống cho dịch vụ số liệu trong nhà 14,4 Kbps
giới hạn theo đường lên.
Máy phát (Trạm gốc)
Công suất đầu ra bộ khuếch đại
công suất (dBm)

39,0
P
tổng
= 8 W
Công suất kênh hoa tiêu (dBm) 30,8 P
ht
= 1,2 W; 15,0%
Công suất kênh đồng bộ (dBm)
20,8
P
db
= 0,12W; 10,0% công suất kênh
hoa tiêu
Công suất kênh tìm gọi (dBm)
36,2
P
tg
= 0,417W; 35% công suất kênh
hoa tiêu
Công suất kênh lưu lượng (dBm)
38,0
P
ll
= 6,31W; 78,9% công suất lớn
nhất trên một kênh
Số kênh lưu lượng sử dụng cho
các MS trong ô
13
K
22

Thừa số chuyển giao mềm 0,85 η
HO

Số kênh lưu lượng tích cực cực
đại (dB)
13,8
10lgK
tổng
= 10lg(1+ η
HO
)K
= 10lg24
Hệ số tích cực tiếng (dB)
-3
10lgυ; tiếng = 10lg(0,479)
Số liệu = 10lg(1,0)
Công suất phát kênh lưu lượng
đỉnh (dBm)
27,2
P
người sử dụng
= P
ll
– 10lgυ – 10 lgK
tổng
Tổn hao bộ ghép song công (dB) 0,5 L
Dup
Tổn hao bộ nối và cáp nhẩy 1
(dB)
0,25

L
JC1
Tổn hao chống sét (dB) 0,25 L
l
Tổn hao Phidơ (dB) 1 L
f
Tổn hao bộ nối và cáp nhẩy 2
(dB)
0,25 dB
L
JC2
Tổng tổn hao (dB) 2,25 L
f
Hệ số khuếch đại ăng-ten (dBd) 15 G
b
(dBd)
Hệ số khuếch đại ăng-ten (dBi) 17,14 G
b
(dBi) = G
b
(dBd) + 2,14
Công suất phát xạ đẳng hướng
tương đương cho kênh lưu lượng
của một người sử dụng (dBm)
42,1
EIRP
người sử dụng
= P
người sử dụng
– L

f
+
G
b
; 16,2 W
Tổng công suất phát đẳng hướng
tương đương của trạm gốc (dBm)
53,8
EIRP
tổng
= P
tổng
– L
f
+ G
b
; 24,5 W
Môi trường
Dự trữ pha-đinh 10 dB M
F
Tổn hao truy nhập 10 dB L
penet
Máy thu (MS)
Mật độ phổ tạp âm nhiệt
(dBm/Hz)
-174
N
0
= 10lg(290 x 1,38 x10
-23

) + 30
Hệ số tạp âm máy thu (dB) 8 NF
Máy phát (Trạm gốc)
Mật độ phổ tạp âm nhiệt máy thu
(dBm/Hz)
-166
N
T
= N
0
+NF; 2,51.10
-17
Khuếch đại ăng-ten MS (dBi) 0 G
m
Tổn hao cơ thể (dB) 3 L
b
Tổn hao phidơ, bộ nối … (dB) 0 L
f
Tổn hao môi trường (dB) 15 M
F
+ L
penet
Tổn hao đường truyền cho phép
cực đại theo giới hạn đường lên
(dB)
138,9
L
p
Tổng suy hao (dB) 156,9 GL = L
p

+ L
penet
– G
m
+ L
b
+ L
f
+ M
F

Công suất thu kênh lưu lượng của
người sử dụng (dBm)
-114,8
P
r.người sử dụng
= EIPR
người sử dụng
– GL;
3,3.10
-12
W
Tổng công suất thu tại MS (dBm) -103,1 P
r.tổng
= EIPR
tổng
– GL; 501,2.10
-13
W
23

Mật độ phổ nhiễu giao thoa trong
ô (dBm/Hz)
-162
I
c
= 10lg(10
0,1P
r.tổng
– 10
0,1P
r.người sử dụng
)
– 10lg(1,2288.10
6
); 6,31.10
-17
Hệ số tái sử dụng tần số (dB) -2,7 10lg(1/f
r
– 1), f
r
= 0,65
Mật độ phổ nhiễu từ các ô khác
(dBm/Hz)
-164,7
I
oc
= I
c
+ 10lg(1/f
r

– 1); 3,39.10
-17
W
Tổng mật độ phổ nhiễu (dBm/Hz) -160,1 I
0
= 10lg(10
0,1I
c
+ 10
0,1I
oc
); 9,7.10
-17
Tổng mật độ phổ tạp âm và nhiễu
(W/Hz)
12,21.10
-17
N
0
’
= N
T
+ I
0
Năng lượng trên bit thông tin
(W/Hz)
2,29.10
-16
E
b

= P
r.người sử dụng
/R
b
; R
b
= 14,4 Kbps
Tỷ số tín hiệu trên tạp âm đầu ra
máy thu MS (dB)
3,7
10lg(E
b
/N
0
’
)
1.3. Vấn đề phủ sóng trong quy hoạch mạng, thiết kế vô tuyến và tối ưu hoá
mạng
1.3.1. Khái quát về quy trình thiết kế mạng vô tuyến di động
1.3.1.1. Dự báo lưu lượng
Việc quy hoạch mạng phải dựa trên nhu cầu về lưu lượng. Dự báo lưu lượng là
bước đầu tiên cần thiết trong quá trình quy hoạch mạng. Dự báo lưu lượng có thể
thực hiện trên cơ sở xu thế phát triển lưu lượng các mạng đã được khai thác.
Trong trường hợp mạng mới được khai thác lần đầu, việc dự báo lưu lượng phải
dựa trên sự đánh giá một số yếu tố như: sự phát triển kinh tế xã hội, thu nhập bình
quân đầu người, mật độ điện thoại di động (thế hệ 2), nhu cầu về sử dụng internet
trung bình, và các số liệu trung bình tương tự khác của thị trường cần phục vụ.
Tính toán lưu lượng được thức hiện theo hai phương pháp: Phương pháp dự
báo và phương pháp phát hiện. Phương pháp dự báo bao gồm việc phân tích chi
tiết lưu lượng thoại hiện có, tỷ suất chiếm và độ rộng băng tần cho từng thuê bao

dựa trên công tác tiếp thị cũng như kết quả phát triển thuê bao. Sau đó phân tích
nhu cầu trên cho các vùng hoặc cho các BTS tương ứng để đạt được khối lượng
lưu lượng dự báo. Tiếp theo là chi tiết hoá ở các mức phần tử kênh, các sơ đồ
24
triển khai 1x/DO… Phương pháp thứ hai là phương pháp phát hiện. Ở phương
pháp này kênh 1x thay cho kênh F1 hoặc kênh F2 hiện có (trong đó F1, F2 là hai
sóng mang, F1 dành cho 1x còn F2 dành cho 1x EV-DO để truyền số liệu). Ở
đây ta xác định số lượng MS có khả năng CDMA2000-1x sau đó ta nhân chúng
với 70Kbps. Ta có thể coi rằng mọi MS khởi đầu hoạt động ở giờ cao điểm và
đánh giá khối lượng lưu lượng ở các BTS tham gia có nâng cấp đến
CDMA2000-1x/EV-DO.
1.3.1.2. Dự báo số thuê bao
Đối với thị trường cần phục vụ, cần phải đánh giá tổng số thuê bao. Về lí
tưởng có thể chia việc đánh giá cho từng tháng để có thể lấy được xu thế phát
triển của thuê bao. Điều này là cần thiết khi quy hoạch mạng ta cần dự phòng
tương lai. Nếu có thể cung cấp các dịch vụ khác nhau, thì cũng cần dự báo cho
từng loại thuê bao liên quan đến từng loại dịch vụ. Chẳng hạn nhà khai thác
mạng có thể chọn cung cấp các tổ hợp dịch vụ nào đó gồm chỉ tiếng, hoặc tiếng
và số liệu, hoặc chỉ số liệu. Ngoài ra các dịch vụ số liệu cũng có thể được chi
thành các dịch vụ và các loại thiết bị khác nhau.
1.3.1.3. Dự báo sử dụng lưu lượng tiếng
Dự báo sử dụng dịch vụ tiếng bao gồm đánh giá khối lượng lưu lượng tiếng do
người sử dụng dịch vụ tiếng trung bình tạo ra. Lý tưởng cần cung cấp dữ liệu đánh
giá cho từng tháng. Dữ liệu tiếng phải bao gồm phân bố lưu lượng: từ MS đến cố
định, từ MS đến MS, từ MS đến Email. Đối với từ MS đến cố định cần phân
thành: số % nội hạt và đường dài. Lý tưởng thông tin dữ liệu về người sử dụng
tiếng phải bao gồm số cuộc gọi trên một thuê bao trung bình ở giờ cao điểm và
thời gian chiếm giữ trung bình MHT (Medium Hour Time) trên cuộc gọi.
1.3.1.4. Dự báo sử dụng lưu lượng số liệu
25