›
›

Bài giảng Quy hoạch và tối ưu mạng 3G UMTS và 4G LTE

pdf 409 trang phuongnguyen 9543
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Quy hoạch và tối ưu mạng 3G UMTS và 4G LTE", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfbai_giang_quy_hoach_va_toi_uu_mang_3g_umts_va_4g_lte.pdf

Nội dung text: Bài giảng Quy hoạch và tối ưu mạng 3G UMTS và 4G LTE

  1. BỘ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG BÀI GIẢNG QUY HOẠCH VÀ TỐI ƯU MẠNG 3G UMTS VÀ 4G LTE (Lưu hành nội bộ) Biên soạn: TS. Đặng Thế Ngọc (Chủ biên) ThS. Nguyễn Viết Minh ThS. Nguyễn Viết Đảm P T ThS. PhIạm ThTị Thúy Hiền Hà nội, 12/2014
  2. Mục lục MỤC LỤC MỤC LỤC i DANH MỤC HÌNH VẼ ix DANH MỤC BẢNG BIỂU xvi LỜI NÓI ĐẦU xix CHƯƠNG 1 1 QUY HOẠCH VÀ TỐI ƯU WCDMA UMTS 1 1.1 Mở đầu 1 1.1.1 Chất lượng, dung lượng và các vấn đề kinh tế trong thiết kế mạng. 1 1.1.2 Mục tiêu quy hoạch vô tuyến 2 1.1.3. Quy trình quy hoạch mạng WCDMA 3 1.1.4. Những thách thức trong quy hoạch mạng WCDMA 4 1.2. Các phương pháp quy hoạch mạng vô tuyến WCDMA 4 1.2.1. Phương pháp dựa trên tổn hao đường truyền 4 1.2.2. Phương pháp quy hoạch dựa trên mô phỏng 9 1.2.3. Lựa chọn site 13 1.2.4. Mô hình truyền lan 16 1.2.5. Quỹ đường truyền 19 1.2.6. Công suất kênh chung đường xuống 28 1.2.7. Tính công suất phát đường xuống 33 1.2.8. Điều khiển côngP suất vòng hở Tđường lên I T 40 1.2.9. Chuyển giao mềm 46 1.2.10. Quy hoạch mã ngẫu nhiên hóa 52 1.3 Triển khai và lập cấu hình site 55 1.3.1 Lựa chọn site 55 1.4 Tối ưu hóa cấu hình ô 58 1.4.1 Tối ưu hóa các tham số và mục tiêu 58 1.4.2 Thuật toán tìm kiếm nâng cao 59 1.4.3 Quá trình tối ưu hóa 60 1.5 Tổng kết 62 CHƯƠNG 2 64 i
  3. Mục lục QUY HOẠCH DUNG LƯỢNG, VÙNG PHỦ VÀ ĐỊNH CỠ CHO HSPA UMTS 64 2.1 Mở đầu 64 2.2 So sánh quy hoạch Rel'99 UMTS và HSPA 65 2.3 Các thủ tục định cỡ HSPA 66 2.3.1 Định cỡ phạm vi bao phủ 66 2.3.2 Định cỡ- giới hạn dung lượng (giới hạn mã) 67 2.4. Lập mô hình định cỡ HSPA 68 2.4.1. Định cỡ dựa trên “công bằng tài nguyên” 68 2.4.2 Định cỡ dựa trên”Fair Throughput” 73 2.4.3 Đo đạc dựa trên “Enhanced Fair Throughput” 75 2.4.4 Quá trình đo đạc đa dịch vụ tổng hợp 79 2.4.5. Đo đạc tác động che tối 80 2.5 Kịch bản liên quan đến HSPA RF và thủ tục 85 2.6. So sánh hiệu năng định cỡ giữa UMTS (Rel'99) và HSPA 86 2.7. Tổng kết 91 CHƯƠNG 3 93 CÁC KỸ THUẬT LẬP BIỂU VÀ TỐI ƯU HÓA TÀI NGUYÊN VÔ TUYẾN CHO HSDPA VÀ LTE 93 3.1 Mở đầu 93 3.1.1 Mục tiêu và bối cảnh 93 3.1.2 Quản lý tài nguyên vô tuyến cho các hệ thống vô tuyến tiên tiến 93 3.2 Quản lý tài nguyên vôP tuyến cho cácT mạng UMTS I phát triTển 95 3.2.1 Lớp con MAC 95 3.2.2 Lớp con RLC 96 3.2.3 Lớp con PDCP 96 3.2.4 Lớp con RRC 96 3.3 Tổng quan lập biểu gói trong HSPA 97 3.4 Tổng quan lập biểu gói trong LTE 99 3.4.1 Điều khiển đăng nhập vô tuyến 99 3.4.2 Lập biểu gói đường lên 100 3.4.3 Lập biểu gói đường xuống 101 3.4.4 Lập biểu gói miền thời gian và tần số 102 ii
  4. Mục lục 3.4.5 Lập biểu và lập biểu liên tục 102 3.5. Các mô hình của kỹ thuật lập biểu HSPA và LTE 103 3.5.1 Giao thức lập biểu công bằng tài nguyên 103 3.5.2 Kỹ thuật lập biểu cân bằng thông lượng 104 3.5.3 Phương pháp tối đa CIR (Max C/I) 104 3.5.4 Giao thức lập biểu công bằng phụ thuộc kênh (FCDS) 107 3.5.5 Lập biểu dựa trên số điểm 109 3.6 Các kỹ thuật lập biểu tối ưu mới cho trường hợp đa dịch vụ 109 3.6.1 Khái niệm về thiết kế xuyên lớp 109 3.6.2 Mô tả khái quát các giao thức 110 3.6.3 Kỹ thuật lập biểu tối ưu hóa theo cấu hình dịch vụ và yêu cầu 113 3.7. Tổng kết 119 CHƯƠNG 4 120 CÔNG NGHỆ LƯU LƯỢNG CHO HSDPA 120 4.1 Mở đầu 120 4.2 Kiến trúc hệ thống 121 4.3. Mô hình nhóm khả dụng đầy đủ với lưu lượng BPP đa tốc độ 124 4.3.1 Giả thiết cơ bản 124 4.3.2 Mô hình Erlang-Engset đa chiều ở mức Microstate 125 4.3.3 Nhóm khả năng đầy đủ với lưu lượng BPP ở mức Macrostate 126 4.3.4 Phương pháp MIM-BPP 128 4.4 Mô hình nhóm khả dPụng đầy đủ vớTi nén lưu lượngI T 129 4.4.1 Mô hình cơ bản của nhóm lưu lượng đầy đủ với nén 130 4.4.2 Mô hình của nhóm khả dụng đầy đủ với nén không đồng đều 133 4.5. Mô hình và tính toán cho giao diện vô tuyến 134 4.5.1 Phân bổ tài nguyên của hệ thống mạng di động với khả năng mềm 135 4.5.2 Phân bổ các đơn vị trong giao diện vô tuyến WCDMA 138 4.5.3 Mô hình phân tích của giao diện WCDMA 139 4.6. Định cỡ giao diện Iub theo lưu lượng HSPA 143 4.6.1 Kiến trúc điển hình của giao diện Iub 143 4.6.2 Mô hình phân tích của giao diện Iub 144 4.7. Tổng kết 146 iii
  5. Mục lục CHƯƠNG 5 148 QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN VÔ TUYẾN CHO TRUYỀN DẪN E-MBMS 148 5.1 Mở đầu 148 5.2. Dịch vụ MBMS 149 5.2.1 Hoạt động 149 5.2.2 Kiến trúc 149 5.2.3 Chế độ đa phương của MBMS 151 5.3. Điều khiển công suất trong chế độ MBMS cho WCDMA/HSPA 153 5.3.1 Lý lịch công suất HS-DSCH 154 5.3.2 Lý lịch công suất DCH 155 5.3.3 Lý lịch công suất FACH 157 5.4 Các kỹ thuật tiết kiệm công suất 157 5.4.1 Thiết lập công suất động (DPS) 157 5.4.2 Kết hợp phân tập vĩ mô 158 5.4.3 Phân chia tốc độ 159 5.5 Các cơ chế lựa chọn kênh mang vô tuyến 160 5.5.1 Cơ chế đếm MBMS (TS 25.346) 161 5.5.2 Thuật toán chuyển đổi MBMS PTP / PTM (TR 25.922) 161 5.5.3 Cơ chế đề xuất trong 3GPP TSG RAN1 R1-02-1240 162 5.6 Cơ chế MBMS được đề xuất 163 5.6.1 Đánh giá thực hiện 165 5.7 Tổng kết P T I T 171 CHƯƠNG 6 173 QUẢN LÝ VÙNG PHỦ VÀ NHIỄU KHI TRIỂN KHAI CÁC Ô FEMTO 173 6.1. Mở đầu 173 6.2 Các cân nhắc triển khai 175 6.2.1 Phân bổ tần số 175 6.2.2 Lựa chọn UE của femtocell 176 6.2.3 Điều khiển truy nhập 177 6.3 Thiết lập các thông số vô tuyến và giảm nhiễu đường xuống 178 6.3.1 Xây dựng vấn đề thiết lập các thông số vô tuyến. 179 6.3.2 Các kịch bản nhiễu đường xuống 185 iv
  6. Mục lục 6.4 Các kịch bản nhiễu đường lên và các công nghệ giảm thiểu 188 6.4.1 Nhiễu ngược từ các Macrocell UE tới Femtocell 189 6.4.2 Nhiễu trên đường truyền ngược Macrocell do các UE Femtocell 194 6.4.3 Giảm nhiễu đường lên do các UE Femtocell gây ra cho trạm gốc Macrocell. 196 6.4.4 Giới hạn nhiễu đối với các Femtocell khác. 198 6.5 Tổng kết, thách thức và những cơ hội phát triển. 199 6.5.1 Tổng kết về các kỹ thuật giảm thiểu nhiễu 199 6.5.2 Truyền thông giữa các Femtocell 200 6.5.3. Tiêu chuẩn hóa trong việc triển khai mạng lưới Femtocell 200 CHƯƠNG 7 202 QUY HOẠCH VÀ TỐI ƯU HÓA LTE 202 7.1 Mở đầu 202 7.1.1 Mục tiêu và bối cảnh 202 7.1.2. Quản lý tài nguyên vô tuyến cho các hệ thống vô tuyến tiên tiến 202 7.2. Kiến trúc và lớp vật lý LTE 203 7.2.1 Lớp con MAC 204 7.2.2 Lớp con RLC 204 7.2.3 Lớp con PDCP 205 7.2.4 Lớp con RRC 205 7.3 Ghép song công, mã hóa và điều chế trong LTE 206 7.4 Quy hoạch ô 207 7.4.1 Vùng phủ P T I T 208 7.4.2 Nhận dạng ô (ID) 208 7.4.3 Các loại ô 209 7.4.4 Các hệ thống MIMO 210 7.4.5 Phân tập 211 7.5 Mô hình truyền sóng 211 7.5.1 Môi trường truyền sóng 211 7.5.4 Quỹ đường truyền 216 7.6 Các thông số hiệu năng 218 7.6.1 Các thông số hiệu năng 218 7.6.2 Lưu lượng 219 v
  7. Mục lục 7.7 Tối ưu hóa sau triển khai 220 7.8 Tổng kết 227 CHƯƠNG 8 229 MẠNG TRUY NHẬP VÔ TUYẾN TIÊN TIẾN CHO LTE VÀ TƯƠNG LAI 229 8.1 Mở đầu 229 8.2. Phát triển các mạng RAN được xây dựng trên cơ sở 4G OFDMA 229 8.3 Quản lý tài nguyên vô tuyến 4G 232 8.3.1 Tổng quan về OFDMA RRM 232 8.3.2 Lập biểu truyền dẫn trong miền thời gian và tần số 233 8.3.3 Mã hóa và điều chế thích ứng 234 8.3.4 Điều khiển công suất 236 8.4 Các mạng RAN cho 4G và tiếp sau 237 8.4.1 Các mạng RAN phát triển cho mạng 4G 237 8.4.2 Vấn đề mở trong tối ưu hóa RRM trong các mạng RAN phát triển 241 8.5 Tổng kết 254 CHƯƠNG 9 256 ĐIỀU KHIỂN CÔNG SUẤT CHO KÊNH VẬT LÝ CHIA SẺ ĐƯỜNG LÊN (PUSCH) TRONG LTE 256 9. 1 Mở đầu 256 9. 2 Tổng quan điều khiển công suất 257 9.3. Điều khiển công suất đường lên cho PUSCH 261 9.3.1 Lý lịch công suấtP HS-DSCH T I T 262 9.3.2 Lý lịch công suất DCH 263 9.3.3 Lý lịch công suất FACH 264 9.4 Các sơ đồ điều khiển công suất LTE 265 9.4.1 Mật độ phổ công suất 265 9.4.2 Sơ đồ điều khiển công suất thông thường 266 9.4.3 Sơ đồ điều khiển công suất từng phần 267 9. 5 Các giải thuật điều khiển công suất được đề xuất 269 9.6 Tổng kết 279 CHƯƠNG 10 281 vi
  8. Mục lục CÁC CÔNG NGHỆ THEN CHỐT VÀ QUY HOẠCH MẠNG TRONG HỆ THỐNG TD- LTE 281 10.1. Mở đầu 281 10.2. Tổng quan các nguyên lý và các chuẩn của TD-LTE 281 10.3. Định cỡ dung lượng cho TD-LTE 283 10.3.1. Xác suất sự cố của cụm đơn ô 284 10.3.2. Xác suất sự cố cho cụm đa ô 285 10.4. Các kỹ thuật then chốt trong TD-LTE 289 10.4.1. Kỹ thuật tạo chùm sóng 289 10.4.2. Sự phối hợp liên ô 292 10.4.3. Lập biểuvà thích ứng đường truyền. 292 10.5. Quỹ đường truyền của TD-LTE 301 10.5.1. Mô phỏng mức liên kết 301 10.5.2 Quỹ đường truyền TD-LTE 309 10.6. Đánh giá hiệu năng hệ thống 314 10.6.1. Cấu trúc khung 314 10.6.2. Kỹ thuật bao quanh 315 10.6.3. Giao diện kênh 317 10.6.4. Phương thức sắp xếp SINR 317 10.6.5. Tính toán mào đầu 318 10.6.6. Phân tích hiệu năng hệ thống 319 10.7. Quy hoạch tần số trongP TD-LTE T I T 325 10.7.1 Sự loại trừ nhân tố tái sử dụng tần số (FRF) trong các hệ thống di động OFDM/OFDMA 325 10.7.2. Nhân tố tái sử dụng tần số kênh điều khiển đường xuống trong TD-LTE 327 10.8. Tăng cường hiệu năng trong TD-LTE 331 10.8.1. Chuyển tiếp định hướng trong TD-LTE 331 10.8.2. Đánh giá hiệu suất của chuyển tiếp định hướng 332 CHƯƠNG 11 338 QUY HOẠCH VÀ TỐI ƯU HÓA MẠNG CHUYỂN TIẾP ĐA CHẶNG 338 11.1. Mở đầu 338 11.2. Các mạng chuyển tiếp đa chặng 339 vii
  9. Mục lục 11.2.1. Đặc trưng của mạng chuyển tiếp đa chặng 339 11.2.2. Sự triển khai của mạng chuyển tiếp đa chặng 340 11.3. Các tính năng đặc thù công nghệ ảnh hưởng tới quá trình quy hoạch và tối ưu hóa mạng 341 11.3.1. Giới thiệu 341 11.3.2. Mô hình nhiễu 341 11.3.3. Mạng chuyển tiếp hợp tác 343 11.4. Quy trình khung và thủ tục tối ưu hóa 344 11.4.1. Tái cấu hình thông số 344 11.4.2. Quy hoạch tần số 347 11.4.3. Phương pháp mô phỏng mức hệ thống và đánh giá hiệu năng 350 11.5. Các kỹ thuật tối ưu hóa. 355 11.5.1. Thuật toán Metaheuristics. 355 11.5.2. Tối ưu hóa đa mục tiêu 355 11.6. Tổng kết 357 CHƯƠNG 12 359 DUNG LƯỢNG LTE E-MBMS VÀ ĐỘ LỢI GIỮA CÁC TRẠM 359 12.1. Mở đầu 359 12.2. Các tiêu chí và yêu cầu 361 12.3. Phương pháp đánh giá và các giả định mô phỏng 363 12.3.1. Thiết kế mô phỏng cấp độ liên kết 363 12.3.2. Mô phỏng cấp Pđộ hệ thống mTạng truy nhậpI vô tuyếTn 365 12.4. Kết quả hiệu năng từ mô phỏng mức hệ thống 367 12.4.1. Các kết quả BLER 368 12.4.2. Các kết quả vùng phủ 370 12.4.3. Các kết quả thông lượng 372 12.5. Tổng kết 376 viii
  10. Danh mục hình vẽ DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1: Quy trình quy hoạch mạng vô tuyến WCDMA 4 Hình 1.2: Ví dụ mô phỏng vùng phủ từ cách phương pháp quy hoạch dựa trên tổn hao đường truyền đến công cụ quy hoạch mạng vô tuyến 3G khi áp dụng ngưỡng cường độ tín hiệu phụ thuộc clutter cho một dịch vụ cụ thể. 7 Hình 1.4: Ví dụ phân tích C/I từ phương pháp quy hoạch mạng vô tuyến 3G dựa trên tổn hao đường truyền 8 Hình 1.5: Ví dụ mô phỏng vùng phủ dịch vụ dữ liệu CS 64/64-kb/s 11 Hình 1.6: Ví dụ mô phỏng của tải đường lên 12 Hình 1.7: Ví dụ báo cáo ô bị chặn 13 Hình 1.8: Báo hiệu và định thời liên quan đến đồng bộ hóa giao diện vô tuyến đường lên và đường xuống. 45 Hình 1.9: Đáp ứng xung của bộ lọc lớp 3 khi đầu vào được cung cấp mỗi 200ms và 100 ms.47 Hình 1.10: Ví dụ về các nhóm mã ngẫu nhiên hóa 54 Hình 1.11: Thuật toán tìm kiếm địa phương cho tối ưu hóa mạng WCDMA 61 Hình 2.1: Kế hoạch định cỡ ô theo phương pháp Công bằng tài nguyên 69 Hình 2.2 : Biểu đồ của thủ tục định cỡ “Enhanced Fair Throughput” 77 Hình 2.3: Kích thước ô so với tốc độ bit được cung cấp cho xác suất vùng phủ khác và giá trị độ lệch chuẩn che tối. 85 Hình 2.4: Biểu đồ của thủ tục đo đạc HSPA theo các phương pháp khác nhau D1, D2 và D3 87 Hình 2.5: Sự đóng góp của ứng dụng HSPA vào kích ô trong đường xuống (trường hợp lưu lượng thấp và các dịch vụ phânP phối theoT cấu hình A). I T 88 Hình 2.6: Sự đóng góp của ứng dụng HSPA vào kích ô trong đường xuống (trường hợp lưu lượng thấp và các dịch vụ phân phối theo cấu hình A). 88 Hình 2.7: Sự đóng góp của ứng dụng HSPA vào kích ô trong đường xuống (trường hợp lưu lượng thấp và các dịch phân phối vụ theo cấu hình A). 89 Hình 2.8: Sự đóng góp của ứng dụng HSPA vào kích ô trong đường xuống (trường hợp lưu lượng thấp và các dịch phân phối vụ theo cấu hình B). 90 Hình 2.9: Hiệu quả quang phổ của ô theo dịch vụ hạn chế nhất (dịch vụ phân phối theo cấu hình A). 90 Hình 2.10: Hiệu quả quang phổ của ô theo dịch vụ ít hạn chế nhất (dịch vụ phân phối theo cấu hình B). 91 Hình 3. 1 Cấu trúc lớp 2 cho đường xuống 95 ix
  11. Danh mục hình vẽ Hình 3. 2 Khai thác chất lượng kênh sử dụng cho các quyết định lập biểu 98 Hình 3. 3 MAC- hs tại NodeB trong HSDPA 99 Hình 3. 4 Ấn định tài nguyên đường xuống LTE OFDMA theo tần số và thời gian 101 Hình 3. 5 Khái niệm chung về thiết kế xuyên lớp 110 Hình 4.1 Các thành phần cấu trúc mạng UMTS 122 Hình 4.2 Nhóm khả dụng đầy đủ với luồng bit Erlang và Engset 124 Hình 4.3 Một đoạn trong sơ đồ của quá trình Markov ở FAG 126 Hình 4.4 Mô hình mẫu hệ thống có nén, trong lớp dịch vụ i được nén tối đa 133 Hình 4.5. Phân bổ tài nguyên trong giao diện vô tuyến WCDMA 139 Hình 4.6 Một cách phổ biến đề đưa ra kết nối giữa trạm gốc UMTS và thành phần điều khiển mạng vô tuyến với ứng dụng công nghệ IMA. 144 Hình 5. 1 Kiến trúc UMTS và MBMS 150 Hình 5. 2 UMTS đa phương không tăng cường MBMS 151 Hình 5. 3 UMTS đa phương với cải tiến MBMS 152 Hình 5. 4 Phân phát gói trong chế độ phát đa phương MBMS 152 Hình 5. 5 Công suất phát (Tx) DCH 156 Hình 5. 6 Công suất FACH Tx với DPS (RL: đường dẫn vô tuyến) 158 Hình 5. 7 FACH Tx power with MDC (1 Radio Link [RL], 2 RLs, and 3 RLs) 159 Hình 5. 8 Cung cấp MBMS với RS 160 Hình 5. 9 Mức công suất 3GPP TS 25.346 Tx 162 Hình 5. 10 Mức công suất 3GPP TR 25.922 (with DCH) Tx 163 Hình 5. 11 Mức công suất 3GPPP TSG RAN1T R1-02 -1240I Tx T 163 Hình 5. 12 Lược đồ đếm công suất với chức năng MIMO 165 Hình 5. 13 Phân bổ công suất MBMS, 64 kb/s, 60% vùng phủ 166 Hình 5. 14 Phân bổ công suất MBMS, 64 kb/s, 80% vùng phủ 167 Hình 5. 15 Phân bổ công suất MBMS, 64 kb/s, 100% vùng phủ 167 Hình 5. 16 Mô phỏng cấu trúc liên kết 168 Hình 5. 17 Đầu ra ô nguồn của giai đoạn tính toán mức công suất 168 Hình 5. 18 Đầu ra ô nguồn của giai đoạn tính toán mức công suất 169 Hình 5. 19 Ô nguồn - cơ chế đề xuất so với cơ chế MBMS đếm 169 Hình 5. 20 Ô nguồn - cơ chế đề xuất so với cơ chế đếm MBMS 169 Hình 6.1: Các kịch bản triển khai để chia sẻ hai sóng mang UMTS: F1 và F2 176 x
  12. Danh mục hình vẽ Hình 6.2: Minh họa vùng phủ sóng của femtocell: Các femtocell bên trái có một vùng phủ là f = 80 dB được xác định bởi thực tế là bất cứ UE nào "tại biên ôl" có CPICH SINR ít nhất Y dB. Nhiễu do femtocell khác và macrocell cũng được hiển thị. 180 Hình 6.3 Tính toán tổn hao đường truyền trung bình với công suất phát 0 dBm và phù hợp nhất với mô hình khoảng cách log trên một tập 20 nhà ở. 181 Hình 6.4: Hàm khả dụng tổng quát 182 Hình 6.5: (a) Hai femtocell ngăn cách bởi một độ lợi kênh bằng G. (b) Minh họa đường cong biểu diễn công suất phát đối với vùng phủ sóng khi cả hai femtocell phát tại cùng mức công suất phát P và khi f des 1 GdB 183 Hình 6.6: Ví dụ về nhiễu gây ra bởi femtocell lên macrocell 186 Hình 6.7: Ứng viên thiết lập cường độ hoa tiêu cho công suất phát femtocell là 0 dBm được đo bởi UE macrocell. Hình vẽ chỉ ra một “vùng chết” hoàn toàn bên trongngôi nhà sử dụng hệ thống macrocell 187 Hình 6.8: Ứng viên thiết lập cường độ hoa tiêu cho công suất phát femtocell là -10 dBm được đo bởi UE macrocell. Hình vẽ cho thấy độ phủ sóng yếu của macrocell tại các góc ngôi nhà gần một cửa sổ. 187 Hình 6.9: Ứng viên thiết lập cường độ hoa tiêu cho công suất phát femtocell là -20 dBm được đo bởi UE macrocell. Hình vẽ cho thấy độ phủ sóng yếu của macrocell tại các góc ngôi nhà gần một cửa sổ. 187 Hình 6.10: Mô hình nhiễu ngược 190 Hình 6.11: Hàm phân bố của độ sai khác độ lợi đường truyền trong triển khai macrocell- femtocell chia sẻ 190 Hình 6.12: Vị trí của các UE Macro và các UE Femtocell liên quan đến Femtocell 191 Hình 6.13: Nhiễu cụm trên đường lên UMTS 193 Hình 6.14 Quản lý nhiễu cụPm bằng suy giTảm thích ứng/I ảo T 195 Hình 6.15: Giới hạn công suất để giảm thiểu nhiễu tác động lên Macro 198 Hình 7.1. Cấu trúc lớp 2 đối với DL. 204 Hình 7.2. Khai thác chất lượng kênh người sử dụng để quyết định lập lịch 207 Hình 7.3. MAC-hs tại NodeB trong HSDPA 207 Hình 7.4. Gán tài nguyên đường xuống LTE OFDMA trong miền thời gian-tần số. 210 Hình 7.5. Khái niệm chung về thiết kế xuyên lớp 219 Hình 8.1 Các phần tử trong cấu trúc mạng UMTS 230 Hình 8.2. Nhóm khả dụng hoàn toàn với luồng lưu lượng Erlang and Engset 232 Hình 8.3. Minh họa đoạn biểu đồ của quá trình Markov trong nhóm khả dụng hoàn toàn. 233 xi
  13. Danh mục hình vẽ Hình 8.4. Minh họa hệ thống có nén, trong đó lớp i các cuộc gọi được nén tối đa. 240 Hình 8.5. Phân bố tài nguyên trong giao diện vô tuyến WCDMA 246 Hình 8.6 Một trong những cách phổ biến nhất để thực hiện kết nối giữa trạm gốc UMTS và bộ điều khiển mạng vô tuyến với việc ứng dụng công nghệ IMA. 251 Hình 9.1. Kiến trúc UMTS và MBMS 258 Hình 9.2. Phát đa phương UMTS không tăng cường MBMS 259 Hình 9.3. Phát đa phương UMTS cùng với tăng cường MBMS 260 Hình 9.4. Phân phát gói tin trong chế độ phát đa hướng MBMS 260 Hình 9.5. Công suất phát DCH 265 Hình 9.6. Công suất phát FACH với DPS (RL: Radio Link- liên kết vô tuyến) 266 Hình 9.7. Công suất phát FACH với MDC (1 liên kết vô tuyến [RL], 2 RLS, và 3 RLS). 267 Hình 9.8. Cung cấp MBMS với RS. 268 Hình 9.9. Các mức công suất phát 3GPP TS 25. 346. 270 Hình 9.10. Các mức công suất phát 3GPP TR 25.922 (với DCH). 270 Hình 9.11. Các mức công suất phát RAN1 R1-02-1240 Tx 3GPP TSG. 271 Hình 9.12. Quá trình tính công suất với chức năng MIMO 273 Hình 9.13. Phân bổ công suất MBMS, 64 kbps, phủ sóng 60% 274 Hình 9.14. Phân bổ công suất MBMS, 64 kbps, phủ sóng 80% 274 Hình 9.15. Phân bổ công suất MBMS, 64 kbps, phủ sóng 100% 275 Hình 9.16. Topo mô phỏng 276 Hình 9.17. Ô nguồn – đầu ra giai đoạn tính toán mức công suất 276 Hình 9.18. Ô đích – đầu ra Pgiai đoạn tính Ttoán mức côngI su ất T 277 Hình 9.19. Ô nguồn - So sánh cơ chế được đề xuất với cơ chế đếm MBMS 277 Hình 9.20. Ô đích - So sánh cơ chế được đề xuất với cơ chế đếm MBMS 278 Hình 10.1. Cấu trúc khung loại 2 cho TD-LTE (Với chu kỳ chuyển mạch 5 ms) 282 Hình 10.2. Phân tích xác suất sự cố hệ thống OFDM đơn ô 285 Hình 10.3. Phân tích xác suất sự cố hệ thống OFDM đa ô (K = 1) 288 Hình 10.4. Phân tích xác suất sự cố hệ thống OFDM đa ô (K = 3) 288 Hình 10.5. Phân tích xác suất sự cố hệ thống OFDM đa ô (K = 12) 289 Hình 10.6. Sơ đồ khối của tạo chùm đa người dùng trong hệ thống TD-LTE 290 Hình 10.7. Cấu hình tám anten phân cực. 291 Hình 10.8. Hàm phân bố tích lũy của thông lượng người dùng. 291 xii
  14. Danh mục hình vẽ Hình 10.9. Minh họa về phối hợp nhiễu giao thoa liên ô. 293 Hình 10.10. Quy trình điều chế và mã hóa thích ứng bao gồm cả thông tin phản hồi CQI và lựa chon MCS. 294 Hình 10.11. Quy trình lựa chon MCS ba bước. 297 Hình 10.12. Thông lượng ô trung bình cho bốn trường hợp khác nhau. Mỗi UE phản hồi CQI trên 50 khối tài nguyên trong trường hợp 1 và 2. Tương ứng mỗi UE phản hồi CQI trên 10 băng con (mỗi băng con gồm 5 khối tài nguyên) trong trường hợp 3 và 4. 298 Hình 10.13. Thông lượng ô trung bình với phản hồi CQI bị giới hạn. UE báo cáo một giá trị CQI với M cơ chế 1 tốt nhất (M = 10, 20, 30, 40, 50). Tốc độ của UE là 3 km/h. 298 Hình 10.14. Mào đầu đường lên mỗi UE khi UE báo cáo CQI với M cơ chế 1 tốt nhất 299 (M = 10, 20, 30, 40, 50) 299 Hình 10.15. Thông lượng ô trung bình với phản hồi CQI bị giới hạn. UE báo cáo một giá trị CQI với M cơ chế 2 tốt nhất (M = 1, 3, 5, 7, 10). Tốc độ của UE là 3 km/h. 300 Hình 10.16. Mào đầu đường lên mỗi UE khi UE báo cáo CQI với M cơ chế 2 tốt nhất 300 (M = 1, 3, 5, 7, 10). 300 Hình 10.17. Thông lượng ô trung bình khi UE báo cáo CQI với M cơ chế 1 tốt nhất. 300 Hình 10.18. Thông lượng ô trung bình khi UE báo cáo CQI với M cơ chế 2 tốt nhất. 301 Hình 10.19. Tổng quan quá trình mô phỏng PUSCH. 301 Hình 10.20. Hiệu suất BLER cho PUSCH với 1 anten phát 2 anten thu. 302 Hình 10.21. Hiệu suất BER cho PUSCH với 1 anten phát và 2 anten thu. 303 Hình 10.22. Hiệu suất BLER cho PDSCH với 8 anten phát và 2 anten thu. 304 Hình 10.23. Hiệu suất BER cho PDSCH với 8 anten phát và 2 anten thu. 304 Hình 10.24. Tổng quan quáP trình mô phỏngT cho PUCCH I dị nh dTạng 1/1a/1b. 305 Hình 10.25. Tổng quan quá trình mô phỏng cho PUCCH định dạng 2. 305 Hình 10.26. Tổng quan quá trình mô phỏng cho PUCCH định dạng 2a/2b. 306 Hình 10.27. Hiệu suất BER/BLER cho PUCCH định dạng 1/1a/1b với 1 anten phát và 2 anten thu. 307 Hình 10.28. Hiệu suất BER/BLER cho PUCCH định dạng 2/2a/2b với 1 anten phát và 2 anten thu. 307 Hình 10.29. Tổng quan về quá trình mô phỏng cho PDCCH. 308 Hình 10.30. Hiệu suất BLER cho PDCCH DCI định dạng 0 với 2 anten phát và 2 anten thu. 309 Hình 10.31. Hiệu suất BER cho PDCCH DCI địh dạng 0 với 2 anten phát và 2 anten thu. 309 Hình 10.32. Vùng phủ kênh đường lên TD-LTE. 313 xiii
  15. Danh mục hình vẽ Hình 10.33. Vùng phủ kênh đường xuống TD-LTE. 314 Hình 10.34. Minh họa của kỹ thuật bao quanh. 316 Hình 10.35. Phân bố hình học đường xuống. 321 Hình 10.36. Thông lượng biên ô và thông lượng trung bình ô đường xuống với trường hợp 1. 322 Hình 10.37. Thông lượng biên ô và thông lượng trung bình ô đường xuống với trường hợp 3. 322 Hình 10.38. Phân bố tích lũy đường xuống của thông lượng UE trong quy mô lớn. 324 Hình 10.39. Phân bố tích lũy đường xuống của thông lượng UE trong quy mô nhỏ. 324 Hình 10.40. Kịch bản của tầng trạm gốc đồng kênh đầu tiên với N = 7. 325 Hình 10.41. Trường hợp SINR tồi nhất với N=7. 327 Hình 10.42. Đường cong CDF SINR cho các nhân tố tái sử dụng tần số khác nhau. 330 Hình 10.43. Cấu trúc chuyển tiếp định hướng. 332 Hình 10.44. Mô hình khung TD-LTE cho giao thức chuyển tiếp dựa trên DF. 332 Hình 10.45. Tái sử dụng tài nguyên vô tuyến cho các liên kết truy nhập. 334 Hình 10.46. CDF theo SINR trong các UE khi SINR không lớn hơn 21 dB. 336 Hình 10.47. SINR theo khoảng cách tới trung tâm ô (SINR tối đa cho phép là 21 dB). 336 Hình 11.1: Ví dụ kịch bản sử dụng với BS và RS 339 Hình 11.2: Kịch bản khác nhau về vị trí BS và RS 340 Hình 11.3: Lưới tài nguyên 342 Hình 11.4: Chuyển tiếp thời gian 343 Hình 11.5: Quy hoạch và tốPi ưu hóa m ạngT I T 345 Hình 11.6: Mức ngưỡng dựa trên hàm phạt để tối thiểu hóa 347 Hình 11.7: Giải pháp tối ưu 353 Hình 11.8: Giải pháp không cần vòng lặp tối ưu hóa trong 354 Hình 11.9: Số lượng người dùng tại mức nhiễu khác nhau 355 Hình 11.10: Ví dụ về vấn đề tối thiểu hóa 2 chức năng với giải pháp. Giải pháp C đã được cải cách từ giải pháp A và B. 356 Hình 11.11: Thuật toán tìm kiếm đa đối tượng 357 Hình 12.1. Truyền dẫn video có khả năng mở rộng. 362 Hình 12.2. Tương tác giữa mô phỏng cấp độ liên kết và mô phỏng cấp độ hệ thống. 363 Hình 12.3. Cấu trúc máy thu lặp. 365 xiv
  16. Danh mục hình vẽ Hình 12.4. Bố trí ô với tái sử dụng tần số 1/3. 367 Hình 12.5. Chòm sao tín hiệu cho điều chế phân cấp 16-QAM. 367 Hình 12.6. BLER theo Es/No cho 16-QAM phân cấp, xe cộ A 30 km/h. 369 Hình 12.7. BLER theo Es/No cho 64-QAM phân cấp, xe cộ A 30 km/h. 369 Hình 12.8. BLER theo Es/No cho 16-QAM phân cấp, MBSFN 30 km/h 370 Hình 12.9. Vùng phủ trung bình (%) theo Ec/Ior, với SC-PMP. 371 Hình 12.10. Vùng phủ trung bình (%) theo Ec/Ior, với MBSFN. 372 Hình 12.11. Thông lượng UE trung bình theo Ec/Ior, kịch bản SC-PMP. 372 Hình 12.12. Thông lượng theo khoảng cách cho SC-PMP. 373 Hình 12.13. Thông lượng UE trung bình theo Ec/Ior cho MBSFN. 374 Hình 12.14. Thông lượng biến thiên theo khoảng cách. 375 P T I T xv
  17. Danh mục bảng biểu DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Ví dụ mẫu của kết quả quỹ đường truyền 3G với Công cụ quy hoạch cường độ ngưỡng tín hiệu 5 Bảng 1.2: Tiêu chí lựa chọn trang trạm được sử dụng để xác định có hay không một trạm được xem xét trong quy hoạch mạng vô tuyến 3G 14 Bảng 1.3: Tiêu chí lựa chọn trạm sử dụng để ưu tiên giữa các trạm đang được xem xét trong quy hoạch mạng vô tuyến 3G 15 Bảng 1.4: Khả năng ứng dụng mô hình truyền lan Okumura-Hata và Walfisch-Ikegami 17 Bảng 1.5: Quỹ đường truyền dịch vụ đường lên tổng quát 21 Bảng 1.6: Tổn hao xâm nhập tòa nhà và các đặc tính Pha đinh chậm 22 Bảng 1.7: Quỹ đường truyền dịch vụ đường xuống tổng quát 23 Bảng 1.8: Quỹ đường truyền CPICH đường xuống tổng quát 26 Bảng 1.9: Sự so sánh của các kết quả quỹ đường truyền 27 Bảng 1.10: Mối quan hệ giữa số các chỉ thị tìm gọi và số bit trên mỗi chỉ thị tìm gọi 30 Bảng 1.11: Công suất phát đường xuống trung bình cho các kênh chung 31 Bảng 1.12: Công suất đỉnh đường xuống trung bình cho các kênh chung 32 Bảng 1.13: Công suất phát đường xuống cực đại cho dịch vụ dữ liệu 64kb/s 33 Bảng 1.14: So sánh quỹ đường truyền của P-CCPCH và S-CCPCH với quỹ đường truyền dịch vụ dữ liệu 64 kb/s 33 Bảng 1.15: Các thông số hoạt động của NodeB liên quan đến điều khiển công suất vòng hở đường lên P T I T 41 Bảng 2.1: Bảng tương ứng của CQI cho thiết bị đầu cuối 10 UE 82 Bảng 2.2: Bảng đo đạc 84 Bảng 2.3: Phân phối lưu lượng theo dịch vụ trong các cấu hình A và B 86 Bảng 3.1 LTE QCI (lớp QoS định danh), được định nghĩa bởi 3GPP TS 23.207 100 Bảng 3.2 Các biến sử dụng trong FCDS 108 Bảng 3.3 Giá trị của hệ số trọng sốhóa đối với đa dịch vụ (cấu hình khác nhau) 118 Bảng 4.1 So sánh các thuộc tính của các kênh DCH (R99), HS-DSCH (HSDPA), và E-DSH (HSUPA) 123 Bảng 4.2 Tải mẫu giao diện vô tuyến WCDMA của cuộc gọi ở các lớp dịch vụ khác nhau . 136 xvi
  18. Danh mục bảng biểu Bảng 4.3 Mẫu giao diện vô tuyến HSPA tải bởi các cuộc gọi hoặc các lớp dịch vụ khác nhau 137 Bảng 4.4: Ví dụ về các lớp dịch vụ 143 Bảng 5.1 Giả định mô phỏng ô vĩ mô 154 Bảng 5.2 Các mức công suất phát FACH 157 Bảng 5.3 Mức công suất chỉ thị FACH Tx với MDC 159 Bảng 6.1: Vị trí UE macro cách femtocell khoảng 13m. Vị trí của UE femtocell cách femtocell khoảng 10m 192 Bảng 6.2: Sự thay đổi công suất phát của UE Macro khi UE femtocell di chuyển đến gần mạng Macro 197 Bảng 7.1. QCI LTE (bộ nhận biết lớp QoS), định nghĩa bởi 3GPP TS 23.207 209 Bảng 7.2. Các biến số được dùng trong FCDS 217 Bảng 7.3. Các giá trị của hệ số phụ trọng số hóa đối với đa dịch vụ (các lý lịch khác nhau) 226 Bảng 8.1 So sánh các thuộc tính của kênh DCH (R99), HS-DSCH (HSDPA), và E-DSH (HSUPA). 231 Bảng 8.2: Các tải trọng mẫu trên giao diện vô tuyến WCDMA bởi các cuộc gọi của các lớp khác nhau 243 Bảng 8.3: Các tải trọng mẫu trên giao diện vô tuyến HSPA bởi các cuộc gọi của các lớp khác nhau 244 Bảng 8.4. Minh họa việc xắp xếp lớp dịch vụ vào trong các lớp ATM 251 Bảng 9.1. Giả định mô phỏng Ô vĩ mô 262 Bảng 9.2 Các mức công suất phát FACH 265 Bảng 9.3. Biểu thị các mứcP công suất phátT FACH v ới MDCI T 268 Bảng 10.1. Hiệu suất phổ đường xuống trong TD-LTE. 292 Bảng 10.2. Các tham số mô phỏng PUSCH. 302 Bảng 10.3. Các tham số mô phỏng cho PDSCH. 303 Bảng 10.4. Các định dạng PUCCH. 305 Bảng 10.5. Các tham số mô phỏng cho PUCCH. 306 Bảng 10.6. Các tham số mô phỏng PDCCH 308 Bảng 10.7. Các tham số quỹ đường truyền đường xuống cho TD-LTE. 311 Bảng 10.8. Yêu cầu SINR đường lên vớ tỷ lệ lỗi xác định. 312 Bảng 10.9. Các thông số quỹ đường truyền đường lên cho TD-LTE. 312 Bảng 10.10. Yêu cầu SINR đương xuống với tỷ lệ lỗi xác định. 313 xvii
  19. Danh mục bảng biểu Bảng 10.11. Các cấu hình của khung con đặc biệt (Đơn vị: Ký hiệu). 315 Bảng 10.12. Các cấu hình đường lên-đường xuống. 315 Bảng 10.13. Các giá trị của tham số  . 318 Bảng 10.14. Các tham số chính của mô phỏng cấp độ hệt thống TD-LTE. 320 Bảng 10.15. Thông lượng trung bình ô đường xuống (Mbps) với trường hợp 1. 323 Bảng 10.16. Thông lượng biên ô đường xuống (kb/s) với trường hợp 1. 323 Bảng 10.17. Thông lượng trung bình ô đường xuống (Mbps) với trường hợp 3. 323 Bảng 10.18. Thông lượng biên ô đường xuống (kb/s) với trường hợp 3. 323 Bảng 10.19. Ngưỡng giải điều chế SINRth của các kênh điều khiển TD-LTE. 328 Bảng 10.20. Các nhân tố tái sử dụng tần số của các kênh điều khiển đường xuống TD-LTE. 329 Bảng 10.21. Các tham số mô phỏng cho liên kết chuyển tiếp TD-LTE. 330 Bảng 10.22. Giá trị FRF lý thuyết và mô phỏng cho kênh điều khiển đường xuống TD-LTE. 331 Bảng 10.23. Thông lượng kỳ vọng. 334 Bảng 10.24. SINR kỳ vọng (SINR bị hạn chế). 335 Bảng 10.25. Giá trị thông lượng kỳ vọng (SINR bị hạn chế). 335 Bảng 11.1: Ma trận giới hạn và véc tơ yêu cầu 353 Bảng 12.1. Các tham số mô phỏng cấp độ liên kết và hệ thống cho kịch bản 365 ô macro đô thị. 365 Bảng 12.2. Các giá trị hiệu năng cho các kịch bản MBSFN và SC-PMP sử dụng OFDM đa độ phân giải phân cấp 16-QAMP (Băng thông T = 10 MHz). I T 373 Bảng 12.3. Các giá trị hiệu năng cho chế độ WCDMA đơn độ phân giải QPSK với băng thông 10 MHz. 375 xviii
  20. Lời nói đầu LỜI NÓI ĐẦU Từ khi ra đời cho đến nay thông tin di động đã trở thành một ngành công nghiệp viễn thông phát triển nhanh nhất. Để đáp ứng các nhu cầu về chất lượng và dịch vụ ngày càng nâng cao, thông tin di động không ngừng được cải tiến. Đến nay thông tin di động đã trải qua nhiều thế hệ. Thế hệ thứ nhất là thế hệ thống thông tin di động tương tự sử dụng công nghệ đa truy nhập phân chia theo tần số (FDMA). Tiếp theo là thế hệ hai và hiện nay thế hệ ba đã và đang được đưa vào hoạt động. Thế hệ bốn cũng đã được đưa vào hoạt động và vẫn đang được tích cực nghiên cứu. Thông tin di động thế hệ hai sử dụng kĩ thuật số với các công nghệ đa truy nhập phân chia theo thời gian (TDMA) và mã (CDMA). Đây là các hệ thống thông tin di động băng hẹp với tốc độ bit thông tin của người sử dụng là 8-13 kbit/s. Hai thông số quan trọng đặc trưng cho các hệ thống thông tin di động số là tốc độ bit thông tin của người sử dụng và tính di động. Ở các thế hệ tiếp theo thế hệ hai các thông số này ngày càng được cải thiện. Thông tin di động thế hệ ba có tốc độ bit lên tới hàng chục Mbit/s. Thế hệ bốn sử dụng công nghệ OFDMA có tốc độ lên tới 100 Mbit/s và cao hơn nữa. Các hệ thống thông tin di động thế hệ mới phải đạt được các mục tiêu chính sau đây:  Tốc độ truy nhập cao để đảm bảo các dịch vụ băng rộng như truy nhập internet nhanh hoặc các ứng dụng đa phương tiện, do yêu cầu ngày càng tăng về các dịch vụ này.  Linh hoạt để đảm bảo các dịch vụ mới như đánh số cá nhân toàn cầu và điện thoại vệ tinh. Các tính năng này sẽ cho phép mở rộng đáng kể tầm phủ của các hệ thống thông tin di động.  Tương thích với các hệ thống thông tin di động hiện có để đảm bảo sự phát triển liên tục của thông tin di động. Chính vì thế vấn đề quy hoạch và tối ưu mạng rất quan trọng. Môn học “Quy hoạch và tối ưu mạng 3G UMTS và 4G LTE” là môn học tự chọn được dành cho sinh viên viễn thông năm cuối của Đại học Công nghệ Bưu chính Viễn thông. Bài giảng “Quy hoạch và tối ưu mạng” sẽ cung cấp các kiPến thức v ề cácT công vi ệc I cũng nhưT phương pháp thực hiện quy hoach và tối ưu các mạng 3G UMTS và 4G LTE. Môn học này được giảng sau khi sinh viên đã học giáo trình “Thông tin di động”. Bài giảng có cấu trúc 12 chương. Hai chương đầu trình bày về quy hoạch, tối ưu và định cỡ cho mạng WCDMA và HSPA UMTS. Chương 3 và chương 4 trình bày các kỹ thuật lập biểu, tối ưu tài nguyên vô tuyến và công nghệ lưu lượng cho HSDPA. Chương 5 trình bày về quản lý tài nguyên vô tuyến cho truyền dẫn E-MBMS. Chương 6 đề cập vấn đề quản lý vùng phủ và nhiễu khi triển khai các ô femto. Sáu chương còn lại trình bày về quy hoạch, tối ưu, điều khiển công suất trong mạng 4G LTE. Hà Nội ngày 22 tháng 12 năm 2014 xix
  21. Chương 1: Quy hoạch và tối ưu WCDMA UMTS CHƯƠNG 1 QUY HOẠCH VÀ TỐI ƯU WCDMA UMTS 1.1 Mở đầu Trong chương này giới thiệu mục tiêu và tác động của quy hoạch mạng. Bằng cách xem xét các thách thức quan trọng nhất: nhu cầu lưu lượng và chất lượng dịch vụ QoS, quá trình quy hoạch mạng WCDMA sẽ được trình bày cụ thể. 1.1.1 Chất lượng, dung lượng và các vấn đề kinh tế trong thiết kế mạng. Nhu cầu ngày càng tăng của truyền thông di động yêu cầu các nhà cung cấp dịch vụ di động tìm cách để cải thiện chất lượng dịch vụ và hỗ trợ số lượng thuê bao ngày càng tăng trong các hệ thống của họ. Vì lượng phổ tần dành cho truyền thông di động là rất hạn chế, việc sử dụng hiệu quả tài nguyên tần số là rất cần thiết. Hiện nay, thiết kế hệ thống di động là một thách thức bởi sự cần thiết một mạng chất lượng dịch vụ tốt tốt hơn và phục vụ số lượng ngày càng tăng của các thuê bao. Quy hoạch mạng đang trở thành một vấn đề quan trọng trong các kịch bản hiện tại, với tốc độ tăng trưởng thuê bao cao ở nhiều nước buộc các nhà khai thác phải cấu hình lại hệ thống của mình hầu như hàng tháng. Do đó, việc tìm kiếm các kỹ thuật thông minh, để có thể giảm bớt đáng kể việc thay đổi quy hoạch (và chi phí liên quan) trở nên vô cùng quan trọng đối với các nhà khai thác trong một thị trường cạnh tranh. Quy hoạch mạng di động là một nhiệm vụ rất phức tạp, nhiều khía cạnh phải xem xét bao gồm địa hình, điều kiện giao thông, cơ sở hạ tầng Mọi thứ trở nên phức tạp hơn vì một số hạn chế khi quy hoạch, chẳng hạn như dung lượng hệ thống, chất lượng dịch vụ, băng tần công tác, và các yêu cầu khác. Ngày nay, công việc của các nhà quy hoach mạng là thiết lập các BS một cách thủ công và xác định các thông số của chúng dựa trên kinh nghiệm và trực giác cá nhân. Các quy trình thủ công phải trải qua một số lần lặp lại trước khi đạt được thông lượng phù hợp và không thể đảm bảo một giải pháp tối ưu. Phương pháp này có thể tốt khi nhu cầu đối với các dịch vụP di động ở mứTc thấp. Tuy nhiên,I sựT bùng nổ về nhu cầu dịch vụ đã dẫn đến sự cần thiết gia tăng mật độ ô. Điều này dẫn đến kết quả, với một mạng lớn, rất khó để thiết kế mạng chất lượng cao theo phương pháp thủ công. Hơn nữa, công nghệ WCDMA là giải pháp chủ đạo cho các hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba (3G). Công nghệ này đã được thông qua bởi hầu hết các nước triển khai mạng UMTS. Tương tự như các công nghệ khác, việc triển khai mạng WCDMA đặt ra vấn đề để lựa chọn địa điểm đặt anten và các cấu hình liên quan đến các mục tiêu: giá thành thấp, hiệu năng cao. Chìa khóa để quy hoạch thành công là đánh giá nhanh và chính xác hiệu năng mạng: vùng phủ, dung lượng mạng và QoS. Điều này cũng làm cho các phương pháp thiết kế thông thường không đủ để dự phòng cho tương lai. Do đó, cần phải có các công cụ quy hoạch mạng tiên tiến và thông minh. Một công cụ quy hoạch hứa hẹn sẽ hỗ trợ các kế hoạch của con người bằng cách tự động hóa các quá trình thiết kế [4,5]. 1
  22. Chương 1: Quy hoạch và tối ưu WCDMA UMTS 1.1.2 Mục tiêu quy hoạch vô tuyến Công việc của quy hoạch vô tuyến là xác định các vị trí và cấu hình nodeB tương ứng: vùng phủ và dung lượng xuất phát từ các số liệu dự báo. Công việc đầu tiên trong khi quy hoạch vô tuyến là xác định đầu ra từ các số liệu dự báo, đặc biệt tính mật độ site trong mỗi kiểu cluter. Số site tính được trong quy vô tuyến thường khác với số site tính theo dự báo do vùng phủ thực tế khác các mô hình thực nghiệm giả định. Luôn có nguy cơ số site quy hoạch lớn hơn số site ước tính từ số liệu dự báo. Kết quả là, việc thực hiện quy hoạch một vài lần là cần thiết để nhận được một con số đáng tin cậy. Một vấn đề đối với quy hoạch vô tuyến là xác định mật độ trạm. Thứ nhất, mật độ trạm cao đặt ra nhiều khó khăn trong việc tìm kiếm các vị trí phù hợp. Điều này đúng với tất cả các kiểu cluter. Trong các vùng mật độ cao, hầu hết các trạm phù hợp nhất đã quá tải các anten 2G. Điều này dẫn đến có ít vị trí lí tưởng cho các anten WCDMA. Thứ hai, các vị trí này sẽ không có chiều cao tương đương. Đây là một nhược điểm lớn trong quy hoạch vô tuyến vì sự khác biệt lớn về độ cao có thể làm thay đổi phạm vi và vùng phủ của ô. Vấn đề thứ ba là sự hạn chế băng tần có thể yêu cầu tái sử dụng tần số chặt hơn. Trong trường hợp này, quy hoạch vô tuyến phải gần hơn với mạng lý tưởng để đạt được hiệu suất tốt. Quy hoạch mạng vô tuyến thường được thực hiện theo số liệu dự báo. Quá trình dự báo bao gồm bản quy hoạch thô để điều chỉnh số lượng trạm và mức độ bao phủ sử dụng một số mô hình truyền lan điển hình và các module hệ thống WCDMA trong công cụ lập quy hoạch. Trong giai đoạn quy hoạch thực tế, cần một số yếu tôt đầu vào để nâng cao chất lượng và độ chính xác trong quy hoạch vô tuyến. Tùy thuộc vào công cụ quy hoạch được lựa chọn để sử dụng, số lượng yếu tố đầu vào có thể được yêu cầu để được sử dụng công cụ một cách đầy đủ. Ví dụ, các vấn đề sau đây cần được xem xét: Các đặc điểm truyền sóng của các vùng khác nhau (điều chỉnh các mô hình truyền lan) Xác đinh ác đầu vào yêu cầu (bản đồ cluter, bản đồ địa lý, dữ liệu về các tòa nhà, ) Lưu lượng và thông tin cá nhân Xác định các thôngP số thiết bị vôT tuyến WCDMA I (sốT lượng anten, các đặc tính vô tuyến, ) Tùy chọn các cấu hình NodeB (số phân đoạn ô, vô hướng, đa kênh) Có hai quyết định quan trọng liên quan đến quy hoạch vô tuyến phải được xem xét trước khi xây dựng quy hoạch thực tế. Thứ nhất, cần xem xét mức độ chính xác của vùng phủ và dung lượng cần thiết, điều này phụ thuộc lớn vào độ chính xác của mô hình truyền lan trong công cụ quy hoạch. Thứ hai, nhà quy hoạch cần quyết định mức độ tối ưu hóa vô tuyến cần thiết khi thực hiện quy hoạch. Điều này chỉ có thể thực hiện khi công cụ quy hoạch cùng với các thông số quy hoạch và thiết bị mô hình đủ chính xác. Nó thường được thực hiện ở những vùng mà công tác tối ưu hóa không được thực hiện trong suốt quá trình quy hoạch. Quá trình tối ưu hóa sau quy hoạch thường tốn kém và chỉ là các điều chỉnh nhỏ. Nó thường là giới hạn với điều chỉnh ăng-ten (thay đổi độ nghiêng và góc phương vị). Một số tính năng rất hữu ích khi lựa chọn công cụ quy hoạch là: 2
  23. Chương 1: Quy hoạch và tối ưu WCDMA UMTS Hỗ trợ đồng thời quy hoạch GSM/UMTS Lựa chọn trạm tối ưu - khi có các trạm hiện tại hoặc có sự lựa chọn trạm khác Hỗ trợ các mô hình truyền lan đồng thời. Hỗ trợ mô hình điều chỉnh và các mô hình định nghĩa người dùng Hỗ trợ các tính năng quy hoạch mạng WCDMA, như quy hoạch hoa tiêu và quy hoạch mã Cấu hình ăng-ten tối ưu Các kịch bản định nghĩa lưu lượng hỗn hợp Mô phỏng hiệu năng mạng bao gồm cả mô phỏng bán động và mô phỏng động Một số công cụ quy hoạch có tính chất thương mại có sẵn trên thị trường và một số được sử dụng rộng rãi bởi các nhà khai thác mạng. Các yếu tố chính xác định khả năng sử dụng của công cụ này là độ chính xác của mô hình vô tuyến, chẳng hạn như các mô hình truyền lan, cấu hình ăng-ten, dự đoán nhiễu, phân bổ tần số và các mô hình kênh. Công cụ quy hoạch với các mô hình lưu lượng WCDMA cho quy hoạch dung lượng có nhiều thuận lợi. 1.1.3. Quy trình quy hoạch mạng WCDMA Quy hoạch mạng vô tuyến WCDMA gồm một số bước từ thiết lập công cụ đến khảo sát site. Quá trình này tương tự như bất kỳ mạng không dây nào. Sự khác nhau giữa WCDMA và các công nghệ khác là cấu hình site thực tế, chỉ số KPI (chỉ số hiệu năng quan trọng), và môi trường truyền sóng khi WCDMA có thể hỗ trợ người sử dụng di động và cố định, nơi mà sau này có thể triển khai anten có hướng hoặc anten đặt trên mái nhà. Cuối cùng, quy hoạch vô tuyến xác định vị trí site và cấu hình tương ứng của chúng. Cấu hình bao gồm chiều cao ăng ten, số phân đoạn ô, phân chia tần số hoặc nhóm kênh chính, loại ăng-ten, góc phương vị và downtilt anten, loại thiết bị, và công suất vô tuyến. Bước cuối của quy hoạch sẽ kiểm tra lại với các yêu cầu KPI khác nhau, chủ yếu là tiêu chuẩn vùng phủ và dung lượng (hoặc chất lượngP tín hiệu). HìnhT 1.1 có thểI đư ợc sTử dụng để hướng dẫn việc phát triển quá trình quy hoạch. Quá trình quy hoạch phần lớn cũng phụ thuộc vào các công cụ quy hoạch đã được dùng Quá trình quy hoạch trong hình 1.1 bao gồm drive test và sự xác minh sau khi khảo sát site. Quá trình này không bắt buộc cho tất cả các site khi tổng số site quá nhiều. Thông thường, khảo sát site và phân tích KPI để đưa ra khu vực dự kiến sẽ có chất lượng vô tuyến thấp. Điều này thường được thực hiện khi các site ứng cử không đặt ở địa điểm lý tưởng hoặc nếu khảo sát site tìm thấy một số khác biệt giữa các ứng cử viên. 3
  24. Chương 1: Quy hoạch và tối ưu WCDMA UMTS Dữ liệu/Bản đồ địa lý Dữ liệu và các dịch vụ khách hàng Dữ liệu đo đạc Mô tả các thiết bị RF Thiết lập công cụ quy hoạch Định nghĩa KPI Các vị trí của điểm Cấu hình điểm Phân tích vùng phủ/khả năng Phân tích KPI Khảo sát điểm Điều chỉnh Kiểm tra lái xe/xác minh Vị trí điểm cuối cùng và cấu hình Hình 1.1: Quy trình quy hoạch mạng vô tuyến WCDMA 1.1.4. Những thách thức trong quy hoạch mạng WCDMA Quy hoạch vô tuyến giữa WCDMA và GSM là khác nhau [6]. WCDMA đưa ra độ lợi xử lý khá cao do trải phổ. Các tính năng này chỉ khai thác khi yêu cầu về chất lượng tín hiệu được xử lý. Để hỗ trợ tốc độ dữ liệu cao, quy hoạch vô tuyến phải có Eb/N0 phù hợp ngay cả khi nhiễu tăng lớn. Một vấn đề khác cần xemP xét trong quyT hoạch WCDMAI làT yêu cầu E /N cao để hỗ trợ b 0 tốc độ dữ liệu cao. Mặc dù một site cần hỗ trợ tốc độ dữ liệu cao cho thiết bị di động gần với nó hơn, giá trị Eb/N0 > 20 dB chỉ có thể khi không có nhiễu. Điều này đòi hỏi sự chính xác của mô hình truyền lan và các thiết bị vô tuyến. 1.2. Các phương pháp quy hoạch mạng vô tuyến WCDMA Có hai phương pháp cơ bản để quy hoạch mạng vô tuyến WCDMA. Đó là phương pháp dựa trên sự tổn hao đường truyền và phương pháp dựa trên mô phỏng. Phương pháp dựa trên sự tổn hao đường truyền là đơn giản nhất và đã được thông qua bởi đa số các nhà khai thác 3G. 1.2.1. Phương pháp dựa trên tổn hao đường truyền Phương pháp dựa trên tổn hao đường truyền để quy hoạch mạng vô tuyến WCDMA hoàn toàn có thể sử dụng công cụ quy hoạch mạng vô tuyến 2G (GSM thông thường). Công cụ quy 4
  25. Chương 1: Quy hoạch và tối ưu WCDMA UMTS hoạch phải có khả năng tính toán tổn hao đường truyền đầy đủ và hiển thị các khu vực nơi mà có tổn hao đường truyền vượt quá ngưỡng. Công cụ quy hoạch cũng phải có khả năng hiển thị những khu vực máy chủ tốt nhất và, tùy chọn, nó phải có khả năng hiển thị chất lượng đường xuống C/I. Trong mỗi trường hợp, thống kê số học cũng như đồ thị nên được tạo ra. Các đầu vào cho phương pháp dựa trên tổn hao đường truyền là: Vị trí trạm 3G ứng cử với cấu hình vật lý của chúng (loại ăng-ten, chiều cao ăng-ten, độ nghiêng anten, góc phượng vị của anten, loại phiđơ, và độ dài phiđơ) Mô hình truyền lan Bản đồ địa hình số Quỹ đường truyền với các ngưỡng cường độ tín hiệu Vị trí của trạm 3G ứng cử nên được lựa chọn theo các tiêu chuẩn quy định tại mục 1.2.3. Đó có thể là các trạm 2G đang được tái sử dụng cho 3G hoặc một vị trí 3G hoàn toàn mới. Mô hình truyền cần được điều chỉnh từ các phép đo theo các khuyến nghị trong mục 1.2.4. Việc điều chỉnh mô hình truyền lan cần tính toán trên bản đồ địa hình số (ví dụ, những khu vực thể hiện là nông thôn, mà trên thực tế là ngoại thành). Quỹ đường truyền với các ngưỡng cường độ tín hiệu cần dựa trên một tập hợp các dịch vụ 3G và quỹ đường truyền CPICH. Hướng dẫn cho quỹ đường truyền WCDMA được quy định tại mục 1.2.5. Bảng 1.1: Ví dụ mẫu của kết quả quỹ đường truyền 3G với Công cụ quy hoạch cường độ ngưỡng tín hiệu Kết quả quỹ đường truyền với tổn hao đường truyền cực đại cho phép 140 dB Công suất phát đường xuống được cấu hình trong công cụ quy hoạch 33 dBm Hệ số khuyếch đại anten Node B giả định trong các quỹ đường truyền 18 dBi Tổn hao phiđơ giả định trong quỹ đường truyền 2 dB Ngưỡng cường độ tínP hiệu trong côngT cụ quy hoạIch T -91 dBm Các kết quả quỹ đường truyền WCDMA phải được điều chỉnh trước khi được sử dụng trong công cụ quy hoạch. Các kết quả quỹ đường truyền được tạo ra trong trường hợp tổn hao đường truyền cho phép là cực đại, trong khi phần lớn các công cụ quy hoạch hiển thị đường bao của cường độ tín hiệu. Có nghĩa là phải lựa chọn riêng công suất phát NodeB, và sau đó ngưỡng cường độ tín hiệu tính bằng cách trừ đi tổn hao đường truyền cực đại cho phép. Hệ số khuếch đại anten NodeB và tổn hao phiđơ cũng phải được đưa vào tính toán. Thông thường công suất phát được lựa chọn bằng với công suất phát CPICH. Điều này có nghĩa là cường độ tín hiệu tính toán bằng các công cụ quy hoạch có thể được hiểu là CPICH RSCP. Ví dụ về hệ số tổn hao đường truyền cực đại cho phép trong quỹ đường truyền, tương ứng với ngưỡng cường độ tín hiệu được trình bày trong bảng 1.1. Trong ví dụ này, giả sử rằng tổn hao đường truyền cực đại cho phép từ quỹ đường truyền WCDMA là 140 dB. Con số này có được từ quỹ đường truyền dịch vụ đường lên, quỹ đường 5
  26. Chương 1: Quy hoạch và tối ưu WCDMA UMTS truyền dịch vụ đường xuống, hoặc quỹ đường truyền dịch vụ đường xuống CPICH. Công cụ quy hoạch được sử dụng để hiển thị đường bao của cường độ tín hiệu đường xuống tương ứng tổn hao đường truyền, tùy theo quỹ đường truyền đường lên và đường xuống (ví dụ, cường độ tín hiệu được sử dụng để làm dấu hiệu nhận biết tổn hao đường truyền). Sự khác biệt giữa tổn hao đường lên và đường xuống nên được tính khi phân tíchquỹ đường truyền. Điều này được mô tả trong mục 1.2.5. Khuếch đại ăng-ten được sử dụng trong bảng 1.1 bằng với khuếch đại ăng-ten NodeB trong quỹ đường truyền. Một mạng vô tuyến thực tế có thể bao gồm một loạt các loại ăng ten khác nhau, mỗi ăng-ten có khuếch đại khác nhau. Điều này không có tác động đến kết quả khi công cụ quy hoạch được cấu hình với các loại ăng-ten thực tế. Ví dụ, nếu quỹ đường truyền được tính theo ăng ten có khuếch đại 18 dBi, trong khi ăng-ten nút B có khuếch đại là 16 dBi, thì tổn hao cực đại cho phép trên đường truyền từ quỹ đường truyền sẽ là 2 dB. Tuy nhiên, việc sử dụng một ăng ten có khuếch đại 18 dBi trong bảng 1.1 có nghĩa là ngưỡng cường độ tín hiệu 2 dB là khó khăn hơn để đạt được. Tổn hao phiđơ được sử dụng trong bảng 1.1 phải bằng tổn hao phiđơ giả định trong giới hạn quỹ đường truyền (ví dụ, dịch vụ đường lên, dịch vụ đường xuống, hoặc đường xuống CPICH). Nếu quỹ đường truyền dịch vụ đường lên là quỹ đường truyền giới hạn và có khuếch đại đầu cột (MHAs), tính toán lợi ích của việc sử dụng MHA chính xác hơn và cài đặt giá trị từ 0 dB trong cả bảng 1.1 và trong công cụ quy hoạch. Giả sử rằng MHA cung cấp độ lợi bằng chính tổn hao phiđơ. Sự xấp xỉ này cho thấy sự sai lệch tại nodeB với các phiđơ có độ dài rất ngắn hoặc rất dài. Tuy nhiên, cũng có một yêu cầu để sử dụng công cụ quy hoạch như một cơ sở dữ liệu cho các giá trị tổn hao phiđơ ở các site cụ thể. Điều này có nghĩa rằng, không thể nhập các giá trị tổn hao phiđơ là 0 dB cho tất cả các site. Thay vào đó, giá trị tổn hao phiđơ thực tế được nhập vào trong các công cụ quy hoạch và giá trị tổn hao phiđơ giả định trong quỹ đường truyền (bao gồm các lợi ích của việc sử dụng MHA) được áp dụng trong bảng 1.1. Nếu quỹ đường truyền dịch vụ đường xuống hoặc quỹ đường truyền đường xuống CPICH là quỹ đường truyền hạn chế, thì các giá trị tổn hao phiđơ thực tế cần được nhập vào công cụ quy hoạch và giá trị tổn hao phiđơ giả định trong quỹ đường truyền đường xuống nên được áp dụng nhưP bảng 1.1. T I T Quỹ đường truyền cần được hoàn thành trên mỗi dịch vụ và mỗi kênh truyền loại cơ bản. Quỹ đường truyền chủ yếu khác nhau giữa các dịch vụ là do sự khác biệt giá trị Eb/N0 yêu cầu và độ lợi xử lý. Quỹ đường truyền khác nhau giữa các kiểu clutter chủ yếu là do sự khác biệt trong việc xây dựng tổn hao thâm nhập và độ lệch pha đinh chậm tiêu chuẩn. Điều này có nghĩa một số lượng tương đối lớn các đường bao tín hiệu đường có thể được hiển thị. Thông thường để giảm số lượng các đường bao được hiển thị để giúp đơn giản hóa việc hiển thị và giải thích chúng. Số lượng các đường bao có thể được giảm tương ứng với các dịch vụ đòi hỏi khắt khe nhất được minh họa trên đồ thị. Hình 1.2 minh họa một bieur đồ ví dụ về các đường bao vùng phủ sóng dành cho các dịch vụ đòi hỏi khắt khe nhất. Các dịch vụ đòi hỏi cao nhất có thể là dịch vụ dữ liệu PS 64/128-kb/s. Điều này không có nghĩa là các nhà điều hành không muốn cung cấp các dịch vụ dữ liệu PS 64/384-kb/s. Mạng vô tuyến có thể được quy hoạch theo các dịch vụ dữ liệu PS 64/128-kb/s và sau đó các dịch 6
  27. Chương 1: Quy hoạch và tối ưu WCDMA UMTS vụ dữ liệu PS 64/384-kb/s được cung cấp trên cơ sở nỗ lực cao nhất. Trong trường hợp chỉ ra trên hình 2.2, một đường bao vùng phủ khác được vẽ cho mỗi kiểu clutter khác nhau. Vùng phủ cần được kiểm tra bằng cách chọn các đường bao tương ứng với các kiểu clutter khác nhau bên dưới. Phương pháp dựa trên tổn hao đường truyền để quy hoạch mạng vô tuyến 3G nên bao gồm một phân tích các khu vực máy chủ tốt nhất. Điều này giúp đảm bảo sự điều hành tốt, sự cân bằng và thậm chí phân phối tải trên mạng. Khu vực máy chủ tốt nhất nên kề nhau và không nên được phân mảnh. Khu vực máy chủ tốt nhất không kề nhau tăng nhiễu liên ô. Hình 1.2: Ví dụ mô phỏng vùng phủ từ cách phương pháp quy hoạch dựa trên tổn hao đường truyền đến công cụ quy hoạch mạng vô tuyến 3G khi áp dụng ngưỡng cường độ tín hiệu phụ thuộc clutter cho một dịch vụ cụ thể. Nói chung, các khu vực máy chủ tốt nhất cạnh nhau cần có kích thước tương đương nhau. Nếu đó là một điểm có lưu lượng lớn, thì một NodeB phải được đặt càng gần càng tốt và vùng quản lý nhỏ hơn. Hình 1.3 minh họa một ví dụ đồ thị máy chủ tốt nhất. Ví dụ này được áp dụng cho dân số của NodeB CEC. Nếu mạng vô tuyến bao gồm NodeB ROC, thì tùy thuộc Pvào cách cấu hìnhT các công I cụ quy Thoạch mạng vô tuyến, có thể là một khu vực máy chủ tốt nhất cho mỗi nút B chứ không phải là một khu vực máy chủ tốt nhất duy nhất cho phân đoạn ô. Phân tích C/I đường xuống là một phần của phương pháp quy hoach mạng vô tuyến 3G dựa trên tổn hao đường truyền. Phân tích C/I cung cấp dấu hiệu của ô cô lập và nhiễu liên ô. Các công cụ quy hoạch mạng vô tuyến 2G có thể được sử dụng để hoàn thành phân tích C/I bằng cách ấn định một sóng mang vô tuyến duy nhất cho tất cả các ô. Giá trị C/I âm lớn có thể được hiểu là vùng giá trị Ec/I0 của CPICH thấp. Một ngưỡng điển hình cho C/I đường xuống tối thiểu là - 6dB. Điều này tương ứng với phát sinh nhiễu , mạnh hơn 4 lần so với tín hiệu mong muốn (điều này sẽ xảy ra nếu một UE nhận được năm tín hiệu có cùng cường độ). Phân tích C/I không tính đến chuyển giao mềm giữa các ô, nhưng tương tự như các tín hiệu CPICH thực tế, không kết hợp khi một UE trong chế độ chuyển giao mềm. Mô phỏng 3G có 7
  28. Chương 1: Quy hoạch và tối ưu WCDMA UMTS thể được sử dụng để xác nhận rằng phân tích C/I tạo ra kết quả có ý nghĩa. Hình 1.4 minh họa một ví dụ về đồ thị C/I đường xuống. Trong ví dụ này, có một vài vị trí tương đối nhỏ, nơi đường xuống C/I thấp (dưới - 6 dB). Khi quy hoạch sẽ phải quyết định vị trí đó có quan trọng hay không. Nếu khu vực đó có vẻ như không có là bất kỳ lưu lượng nào thì có thể bị xóa bỏ. Phân tích C/I cũng có thể được sử dụng để quy hoạch mạng vô tuyến khi xác định biên giới cụm trong giai đoạn tối ưu hóa khi chạy thử. Phân tích C/I có thể được sử dụng để giúp xác nhận các cụm được cô lập tương đối tốt với nhau. Điều này giúp đảm bảo rằng tối ưu hóa vô tuyến trong một cụm có một tác động tối thiểu trên các cụm lân cận. Hình 1.3: Ví dụ vùng phục vụ tốt nhất từ phương pháp quy hoạch vô tuyến 3G dựa trên tổn hao đường truyền P T I T Hình 1.4: Ví dụ phân tích C/I từ phương pháp quy hoạch mạng vô tuyến 3G dựa trên tổn hao đường truyền 8
  29. Chương 1: Quy hoạch và tối ưu WCDMA UMTS 1.2.2. Phương pháp quy hoạch dựa trên mô phỏng Phương pháp dựa trên mô phỏng để quy hoạch mạng vô tuyến đòi hỏi sử dụng công cụ quy hoạch mạng vô tuyến WCDMA. Phần lớn các công cụ quy hoạch mạng vô tuyến WCDMA sử dụng mô phỏng Monte Carlo. Mô phỏng Monte Carlo là tĩnh chứ không động. Điều này có nghĩa là hiệu năng hệ thống được đánh giá bởi xem xét nhiều khoảnh khắc riêng lẻ với nhau theo thời gian (ảnh chụp). Mô phỏng động đánh giá hiệu năng bằng cách xem xét một loạt các thời điểm liên tiếp theo thời gian. Nói chung, mô phỏng động tốn nhiều thời gian hơn mô phỏng tĩnh. Trong trường hợp mô phỏng tĩnh, mật độ của UE được tái phân bố trên khu vực mô phỏng cho mỗi ảnh chụp mô phỏng. Với mỗi ảnh chụp, yêu cầu công suất phát đường lên và đường xuống được tính toán dựa trên tổn hao đường truyền, yêu cầu C/I, và mức nhiễu. Với UE không đạt được C/I yêu cầu được coi là đang outage. Các nguyên nhân gây ra outage là: không đủ tài nguyên xử lý băng gốc hoặc đạt đến sự gia tăng tối đa nhiễu đường lên. Bằng cách xem xét một số lượng lớn các khoảnh khắc trong thời điểm đó, các mô phỏng có thể cung cấp chỉ số về khả năng xảy ra các sự kiện nhất định (xác suất để một UE sẽ có thể thiết lập kết nối tại một địa điểm cụ thể). Mô phỏng cũng có thể cung cấp dấu hiệu của số liệu hiệu năng trung bình như thông lượng ô và công suất phát đường xuống. Các đầu vào yêu cầu của phương pháp quy hoạch mạng vô tuyến 3G dựa trên mô phỏng là: Các site ứng cử 3G với cấu hình vật lý của chúng (loại ăng-ten, chiều cao ăng-ten, độ nghiêng ăng-ten, góc phương vị của anten, loại phiđơ, và độ dài phiđơ) Mô hình truyền lan Bản đồ địa hình số Giả định tham số 3G Hồ sơ lưu lượng 3G Ba đầu vào đầu tiên cũng được sử dụng cho phương pháp quy hoạch mạng vô tuyến 3G dựa trên tổn hao đường truyền. Các thông số 3G giả định trùng với những thông số để tạo ra quỹ đường truyền. Công cPụ mô phỏ ng 3GT thường yêuI c ầu nhiTều thông số hơn quỹ đường truyền (số lượng các kênh phần cứng có sẵn tại một NodeB, trực giao đường xuống, chuyển giao mềm). Một số thông số quỹ đường truyền có một định nghĩa khác nhau trong các công cụ lập quy hoạch. Ví dụ, độ lợi chuyển giao mềm trong quỹ đường truyền bao gồm độ lợi phân tập cho pha đinh nhanh và chậm. Độ lợi chuyển giao mềm trong một công cụ mô phỏng 3G thường chỉ gồm độ lợi phân tập cho pha đinh nhanh. Điều này là do công cụ mô phỏng mô hình 3G thường là mô hình pha đinh chậm một cách rõ ràng và do đó trong mô hình hệ thống đã có độ lợi chuyển giao mềm. Lưu lượng 3G là tương đối khó khăn để xác định. Nó đòi hỏi đặc điểm kỹ thuật của các dịch vụ sử dụng và mức độ mà chúng được sử dụng. Ngoài ra, nó đòi hỏi một đặc điểm kỹ thuật của sự phân bố địa lý của UE. Hầu hết các công cụ quy hoạch mạng vô tuyến 3G cho phép UE được phân phối theo đa giác, cùng vectơ, hoặc dựa trên các các kiểu clutter. Một số công cụ cần bản đồ lưu lượng có thể được tạo ra bên ngoài các công cụ quy hoạch. Các bản đồ lưu lượng có thể được dựa trên điều tra về thống kê dân số quốc gia khi di chuyển UE từ nhà riêng tới cơ quan cần được tính toán. Ngoài 9
  30. Chương 1: Quy hoạch và tối ưu WCDMA UMTS ra, bản đồ lưu lượng có thể được tạo ra từ bản đồ Erlang đã được ghi lại từ một mạng 2G hiện có. Phương pháp này giả định rằng sự phân bố lưu lượng 3G sẽ tương tự như sự phân bố lưu lượng 2G. Phương pháp quy hoạch mạng vô tuyến dựa trên mô phỏng tốn thời gian hơn so với các phương pháp quy hoach dựa trên tổn hao đường truyền. Thời gian cần thiết để tạo ra kết quả mô phỏng phụ thuộc vào kích thước của khu vực địa lý được mô hình hóa và lượng lưu lượng tải truy cập mạng. Mỗi công đoạn mô phỏng mất nhiều thời gian để hoàn thành khi có lượng tải truy cập. Tuy nhiên, cần nhiều công đoạn mô phỏng hơn khi chỉ có lưu lượng nhỏ truy cập. Cần có nhiều mô phỏng để đảm bảo rằng những kết quả mô phỏng được hội tụ. Sự hội tụ của các kết quả mô phỏng nên luôn luôn được kiểm tra khi hoàn thành mô phỏng. Điều này có thể đạt được bằng cách đảm bảo rằng các kết quả không thay đổi đáng kể sau khi chụp liên tiếp các bức ảnh. Phần lớn các công cụ mô phỏng 3G có chức năng như một thiết bị đầu cuối quét thụ động. Một thiết bị quét đầu cuối thụ động làm tăng tốc độ mà kết quả đồ họa tạo ra bởi công cụ mô phỏng nhưng giảm tốc độ kết quả số được tạo ra. Thiết bị quét đầu cuối thụ động hoạt động bằng cách đánh giá hiệu năng hệ thống tại mỗi pixel trong khu vực mô phỏng ở phần cuối của mỗi ảnh chụp mô phỏng. Điều này làm tăng tốc độ khi kết quả đồ họa được tạo ra bởi vì không có thiết bị đầu cuối quét thụ động, kết quả chỉ có thể được tạo ra cho các điểm ảnh mà UE đã được phân bố. Lợi ích chính của việc hoàn thành mô phỏng 3G là lượng thông tin tương đối lớn được tạo ra. Thông tin này sẽ có lợi nếu nó được giải thích một cách chính xác. Mặc dù điều này ít tính thực tế, kết quả có thể dễ dàng được giải thích nếu một dịch vụ được mô phỏng tại một thời điểm. Khi mô phỏng 3G thường nhận được những kết quả sau: Vùng phủ dịch vụ Dung lượng hệ thống Tiêu đề chuyển giao mềm Nhiễu liên ô Công suất phát đườPng lên và đư ờngT xuống. I T Nhiễu đường lên và đường xuống Cơ chế thiết lập kết nối thất bại Để có thể hình dung mỗi kết quả sử dụng đồ họa và cũng có thể nghiên cứu chúng bằng cách sử dụng báo cáo số liệu. Đồ họa bao phủ thường tạo ra trên cơ sở mỗi dịch vụ. Một ví dụ về đồ họa vùng phủ cho dịch vụ dữ liệu CS 64/64-kb/s CS được minh họa trong hình 1.5. Đồ họa vùng phủ dịch vụ minh họa các vị trí nơi mà UE có thể đạt được C/I đường lên và đường xuống yêu cầu. Những khu vực nơi không có vùng phủ tương ứng với vị trí nơi UE không thể đạt được C/I yêu cầu đó là kết quả của công suất phát không đầy đủ hoặc một trong những cơ chế thất bại (vi dụ sự tăng tối đa cho phép nhiễu đường lên). Sơ đồ ví dụ tải đường lên được minh họa trong hình 1.6. Sơ đồ này cung cấp dấu hiệu của sự tăng nhiễu nền đường lên tại mỗi ô và có thể được sử dụng để xác định các ô đã đạt được mức tăng tối đa cho phép. 10
  31. Chương 1: Quy hoạch và tối ưu WCDMA UMTS P T I T Hình 1.5: Ví dụ mô phỏng vùng phủ dịch vụ dữ liệu CS 64/64-kb/s 11
  32. Chương 1: Quy hoạch và tối ưu WCDMA UMTS P T I T Hình 1.6: Ví dụ mô phỏng của tải đường lên Trong trường hợp kết nối thất bại, một dấu hiệu của cơ chế thất bại được tạo ra để báo cáo chặn ô. Ví dụ về báo cáo này được minh họa trong hình 1.7. Cần tốn rất nhiều thời gian để hoàn thành và phân tích mô phỏng 3G có nghĩa là chúng thường được sử dụng cho các nghiên cứu tập trung chứ không phải quy hoạch mạng vô tuyến diện rộng. Nghiên cứu tập trung có thể được sử dụng để đánh giá dung lượng của một phần của mạng hoặc chúng có thể được sử dụng để ước tính chi phí chuyển giao mềm hoặc mức độ nhiễu liên ô. Mô phỏng 3G cũng có thể được sử dụng để giúp xác nhận phương pháp quy hoạch mạng vô tuyến 3G dựa trên tổn hao đường truyền. 12
  33. Chương 1: Quy hoạch và tối ưu WCDMA UMTS Báo cáo trên Service Conv Chặn cell 64_64 Xác suất Xác suất Xác suất không Xác suất Xác suất lỗi Xác suất Định lỗi Nhận dạng lỗi lỗi giới lỗi Eb/N0 lỗi dạng Eb/N0 ô kênh hạn kênh Ec/I0 đường tăng tạp lỗi đường chính (%) thấp (%) xuống âm (%) lên (%) (%) (%) 00143655A 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 00143655B 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 00143655C 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 00201441A 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 00201441B 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 00201441C 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 00187918A 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 00187918B 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 00187918C 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 Hình 1.7: Ví dụ báo cáo ô bị chặn 1.2.3. Lựa chọn site Mỗi trạm là một khoản đầu tư dài hạn và tốn kém của nhà điều hành. Nếu các trạm được lựa chọn ở vị trí không tốt thì hiệu năng thống vô tuyến cũng như thông số tối ưu hóa tiếp theo không được cặn kẽ. Một vị trí tốt nên tối đa phạm vi bao phủ trên toàn khu vực dự định trong khi hạn chế nhiễu vào các khu vực lân cận. Tiêu chí lựa chọn trạm có thể được chia thành hai loại. Trước tiên nên xác định vị trí đó có nên quy hoạch mạng 3G hay không. Nhóm thứ hai gồm các tiêu chí mà có thể được sử dụng để ưu tiên các vị trí. Nói chung, rất khó để tìm được vị trí cũng như sự ưu tiên giữa các vị trí đó. Nếu một trong các tiêu chí nhóm đầu tiên không được thỏa mãn thì vị trí đó sẽ được loại trừ, trừ khi có không cònP lựa ch ọn thayT thế và cóI lợi về chiT phí. Bảng 1.2 trình bày các thiết lập tối thiểu các tiêu chí được sử dụng để xác định có hay không nên thiết lập quy hoạch mạng vô tuyến 3G ở một vị trí nào đó. Các tiêu chí này cần được đánh giá sau khi đi thực nghiệm chứ không phải chỉ là các thông tin có sẵn trong công cụ quy hoạch mạng vô tuyến. Giả sử một vị trí đáp ứng các tiêu chuẩn trong bảng 1.2, nó có thể được xem xét để quy hoạch mạng vô tuyến 3G. Bảng 1.3 là các tiêu chí ưu tiên giữa các khu vực được xem xét khi quy hoạch mạng vô tuyến 3G. Tương tự như nhóm các tiêu chí đầu tiên, cần có khảo sát thực tế chứ không chỉ là các thông tin có sẵn ở trong công cụ quy hoạch vô tuyến. Vị trí nào có nhiều tiêu chí đánh giá được lựa chọn “Có” sẽ được lựa chọn để xây dựng 13
  34. Chương 1: Quy hoạch và tối ưu WCDMA UMTS Bảng 1.2: Tiêu chí lựa chọn trang trạm được sử dụng để xác định có hay không một trạm được xem xét trong quy hoạch mạng vô tuyến 3G Liệu các trạm cho phép búp chính của mỗi ăng-ten được đề xuất có 1 tầm nhìn tốt với địa hình xung quanh mà không có bất kỳ chướng Có/Không ngại vật cao ngăn chặn tầm nhìn? Búp chính của mỗi ăng-ten có thể được định vị không chồng phủ búp 2 Có/Không chính của ăng-ten khác? Búp chính của mỗi ăng-ten có thể được định vị không bị che khuất 3 Có/Không bởi tòa nhà hoặc cấu trúc khác? Mỗi ăng-ten có thể được gắn trên các mái nhà của các tòa nhà lân cận Có/Không/ 4 mà không quá cao hơn chúng? Thường cao hơn các mái nhà lân cận Chưa Xác định dưới 10 m. Ô lân cận có chiều cao ăng ten trong phạm vi 15 m chiều cao ăngten 5 Có/Không được đề xuất ? 6 Các ô lân cận có kích thước tương tự? Có/Không Trạm không chiếm ưu thế và khó có khả năng là nguyên nhân gây 7 Có/Không nhiễu đáng kể cho các ô lân cận? 8 Khu vực máy chủ tốt nhất của site không bị phân mảnh? Có/Không Nếu trạm đề xuất là một trạm trên mái nhà, có đủ không gian cho Có/Không/ 9 khung ăng-ten thích hợp để đảm bảo rằng có mặt bằng thoáng từ trên Chưa Xác định mái nhà ? Trạm an toàn từ các tòa nhà lân cận mới có thể được xây dựng trong 10 tương lai, những tòaP nhà có thể Tngăn chặ n cácI búp chínhT của ăng- Có/Không ten ? 11 Khoảng cách giữa cáp tủ NodeB và ăng-ten hợp lý ? Có/Không Có quyền truy cập vào đường dây thuê bao hoặc các đường truyền vô 12 Có/Không tuyến cho các mục đích truyền dẫn? 13 Sẵn sàng các yêu cầu cung cấp công suất NodeB ? Có/Không 14 Có không gian để chứa các thiết bị NodeB ? Có/Không 15 Chi phí thuê chấp nhận được? Có/Không 16 Truy cập hợp lý đến các trạm? Có/Không 14
  35. Chương 1: Quy hoạch và tối ưu WCDMA UMTS Bảng 1.3: Tiêu chí lựa chọn trạm sử dụng để ưu tiên giữa các trạm đang được xem xét trong quy hoạch mạng vô tuyến 3G 1 Là một trạm GSM hiện tại? Có/Không 2 Vị trí ăng-ten cho phép thay đổi góc phương vị? Có/Không 3 Vị trí ăng-ten cho phép thay đổi chiều cao? Có/Không Có/Không/ 4 Vị trí ăng-ten có đủ sự cách ly ăng-ten khác (ví dụ, ăng-ten GSM)? Chưa Xác định 5 Trạm ở ngoài môi trường được bảo vệ hoặc khu vực lịch sử? Có/Không 6 Trạm không yêu cầu bất kỳ giấy phép đặc biệt? Có/Không 7 Trạm không gây ra phản đối trong cộng đồng? Có/Không 8 Trạm có mô hình giống với các trạm lân cận? Có/Không Có/Không/ 9 Trạm gần nơi giao thông dự kiến? Chưa Xác định 10 Trạm có khả năng nâng cấp công suất? Có/Không Khảo sát thực tế là một phần không thể thiếu trong quá trình lựa chọn site. Cần thu thập tất cả thông tin cần thiết để đánh giá sự phù hợp của một site như cũng như thông tin bổ sung cho quy hoạch vô tuyến và truyền dẫm, thông tin cho xây dựng và lắp đặt mỗi site, và thông tin cho thiết kế site. Khảo sát thường tốn kém và mất thời gian, cần được lên quy hoạch cẩn thận. Nhà quy hoạch khi khảo sát cần có: Bản đồ giấy của khu vực Sơ đồ giấy của tòa nhàP T I T Đồ thị vùng phủ từ của công cụ quy hoạch Đồ thị server tốt nhất từ các công cụ quy hoạch Máy thu GPS Ống nhòm và la bàn Máy ảnh số Máy đo độ cao Một thước dây hoặc thiết bị đo lường khác Thiết bị an toàn nếu cần thiết 15
  36. Chương 1: Quy hoạch và tối ưu WCDMA UMTS Bản đồ giấy của khu vực được sử dụng để đánh dấu các đề xuất góc phương vị ăng-ten và vị trí ăng-ten chung. Sơ đồ giấy của tòa nhà được sử dụng để lập biên bản chi tiết hơn về các vị trí ăng-ten được đề xuất và vị trí từ nơi bất kỳ hình ảnh được thực hiện. Máy ảnh số được sử dụng để có tầm nhìn toàn cảnh từ các địa điểm được đề xuất đặt ăng-ten. Cần có hình ảnh về khu vực cũng như môi trường xung quanh. Vị trí và khả năng của các site lân cận cũng cần được ghi nhận để linh hoạt thêm vùng phủ. Các khả năng khác khi lắp đặt ăng-ten cần được ghi nhớ và ước tính độ dài phiđơ yêu cầu. Máy thu GPS được sử dụng để xác định chính xác tọa độ thiết lập cho các site cũng như độ cao trên mực nước biển. 1.2.4. Mô hình truyền lan Mô hình truyền lan chính xác là nền tảng cho cả hai phương pháp quy hoạch mạng vô tuyến 3G dựa trên mô phỏng và tổn hao đường truyền. Các đầu vào quan trọng với mô hình truyền lan chính là mô hình truyền lan, bản đồ địa hình số (DTM) và dữ liệu cấu hình site. Quy hoạch mạng vô tuyến thường sử dụng không chỉ là một mà là một tập hợp các mô hình truyền lan. Các mô hình khác nhau giúp điều chỉnh chiều cao anten cụ thể hoặc phạm vi các ô. Bản đồ địa hình số ngày càng ít được sử dụng và gây ra nhiều lỗi. Dữ liệu cấu hình site dựa vào khuếch đại anten, chiều cao ăng ten, góc phương vị và dữ liệu về độ nghiêng. Các nhà khai thác có thể có các mô hình truyền lan hiện tại cho mạng vô tuyến 2G của họ. Họ có thể muốn sử dụng các mô hình tương tự cho quy hoạch mạng vô tuyến 3G. Trong trường hợp này, các mô hình của họ nên được so sánh với các mô hình điển hình để giúp xác định sự khác biệt đáng kể. Đó là lý do hợp lý khi cho rằng một mô hình truyền lan đã được sử dụng để lên quy hoạch một mạng DCS 1800 cũng có thể được áp dụng khi quy hoạch mạng 3G. Khi một dự án đòi hỏi định nghĩa của một mô hình truyền lan mới, cần hoàn thành các nhiệm vụ sau đây: Đặc điểm kỹ thuật DTM Lựa chọn loại mô hình truyền lan dựa trên các yêu cầu Quy hoạch và hoàn thành bản khảo sát Tiền xử lý đo lườngP vô tuyến và hiTệu chuẩn môI hình truyTền lan Xác nhận mô hình truyền lan và kiểm toán liên tục Các yêu cầu DTM cần cụ thể về độ phân giải, định dạng, và số lượng các clutter khác nhau. Độ phân giải phải tương đối cao cho đô thị và khu vực ngoại thành nhưng có thể được giảm cho các khu vực nông thôn. Độ phân giải điển hình sử dụng là 20–m cho các khu vực đô thị và ngoại thành và độ phân giải 50-m có thể được sử dụng cho nông thôn khu vực. Nếu độ phân giải quá thấp thì tính chính xác của bản đồ và mô hình truyền lan sẽ thấp. Nếu độ phân giải quá cao, DTM sẽ đắt tiền và yêu cầu xử lý máy tính trở nên quá tải. Độ phân giải cao hơn 20 m có thể thích hợp cho các khu vực đô thị đông đúc nơi vùng phủ của ô đặc biệt nhỏ. Nếu các ô micro với ăng-ten dưới mức mái nhà được quy hoạch, sẽ cần bản đồ vectơ tòa nhà. Vectơ toàn nhà có thể có hai hoặc ba chiều. Định dạng của DTM cần phù hợp với định dạng được sử dụng bởi công cụ quy hoạch mạng vô tuyến. Nếu định dạng yêu cầu không có sẵn, cần bổ sung vào bản đồ trước khi sử dụng. Số lượng thích hợp các clutter khác nhau phụ 16
  37. Chương 1: Quy hoạch và tối ưu WCDMA UMTS thuộc vùng địa lý. Điển hình là có khoảng mười loại. Một số công cụ quy hoạch có thể có số lượng tối đa các loại có thể được sử dụng. Trong trường hợp này, DTM sẽ hợp nhất các loại tương tự nhau. Nếu số các loại lớn, thì việc thực hiện điều chỉnh truyền lan trở nên khó khăn hơn. Một khi DTM đã được mua và đưa vào công cụ quy hoạch mạng vô tuyến, một tập hợp các kiểm tra cần được hoàn thành để giúp xác nhận độ chính xác của nó. Các loại clutter khác nhau và vectơ nên được so sánh với những chỉ dẫn trên bản đồ giấy. Tương tự, số liệu chiều cao mặt đất nên được so sánh với chỉ dẫn trên bản đồ giấy. Khi bản đồ địa hình số đã được xác nhận, cần lựa chọn mô hình truyền lan ban đầu. Có thể thay đổi sự lựa chọn này nếu thấy không phù hợp khi điều chỉnh mô hình. Yêu cầu cho một tập hợp các mô hình truyền lan khác nhau nên được đánh giá. Nói chung, các loại mô hình truyền lan đã được lựa chọn được giới hạn dưới sự hỗ trợ bởi các công cụ quy hoạch mạng vô tuyến. Hầu hết các công cụ quy hoạch cung cấp mô hình Okumura – Hata và mô hình Walfisch - Ikegami. Sự khác biệt chính giữa các ứng dụng của mô hình Okumura - Hata và mô hình Walfisch - Ikegami được trình bày trong bảng 1.4. Bảng 1.4: Khả năng ứng dụng mô hình truyền lan Okumura-Hata và Walfisch-Ikegami Okumura – Hata Walfisch – Ikegami Dải tần số 150 Mhz đến 1.0 GHz 800 Mhz đến 2.0 Ghz 1.5 GHz đến 2.0 Ghz Độ cao anten NodeB 30m đến 200m trên độ cao mái 4m đến 50 m trên độ cao mái nhà nhà Độ cao anten UE 1m đến 10m 1m đến 3m Cự ly 1km đến 20km 30m đến 6km Áp dụng Các ô Macro Các ô Macro Một số loại mô hình có thể được chọn ở giai đoạn này với lựa chọn cuối cùng được thực hiện khi điều chỉnh mô hình truyền lan. Số lượng các mô hình nên được giữ tương đối nhỏ để giúp đảm bảo quá trình quy hoạch mạng vô tuyến phù hợp với mục tiêu ban đầu. Nếu có các site với các bán kính ô, chiều cao ăng-ten, hoặc các môi trường vô tuyến khác nhau đáng kể, thì cần xác định mô hình truyPền lan riêng T biệt. I T Khi số lượng và mô hình truyền lan đã được xác định phù hợp, cần tiến hnàh đo đạc vô tuyến để điều chỉnh mỗi mô hình. Điều chỉnh mô hình truyền lan liên quan đến việc so sánh đo đạc và dự đoán dữ liệu trong khi điều chỉnh các thông số đầu vào mô hình sao cho lỗi là nhỏ nhất. Đo đạc vô tuyến được ghi lại từ các site DCS 1800 hoặc từ máy tạo sóng liên tục (CW) trong tần số bằng tần số đường xuống 3G. Sử dụng thiết bị đo mày rất phù hợp nhưng chi phí cao. Mỗi mô hình truyền lan yêu cầu ít nhất 8 site. Hơn hai site cần được đo đạc để xác nhận mô hình tiếp theo. Nếu các máy phát thử nghiệm được sử dụng, thì một số site thử nghiệm cần được đo bằng nhiều antenna có độ cao khác nhau. Các site thử nghiệm và vị trí ăng-ten là ứng viên của các site 3G. Các site thử nghiệm nên được phân phối theo khu vực, nơi mô hình truyền lan sẽ được áp dụng. Điều này có thể liên quan đến việc phải đo đạc tại một số vùng khác nhau. Anten không nên bị che khuất. Mỗi site thử nghiệm nên được khảo sát trước để lên quy hoạch phù hợp. Nếu ăng-ten có hướng được sử dụng cho các site thử 17
  38. Chương 1: Quy hoạch và tối ưu WCDMA UMTS nghiệm, các đường truyền nên duy trì trong phạm vi độ rộng búp sóng 3 dB của ăng-ten. Điều chỉnh mô hình truyền lan ít có khả năng được chính xác bên ngoài độ rộng búp này do sự khác biệt của khuếch đại ăng-ten. Các đường truyền cần cân bằng giữa các địa điểm đường truyền thẳng và đường tryuền không thẳng. Mỗi kiểu clutter có tối thiểu 400 mẫu đo lường. Có thể có sự chồng chéo giữa các tuyến được sử dụng cho các trạm thử nghiệm khác nhau mặc dù không cùng tuyến. Các tuyến không được quy hoạch cắt ngang các đoạn của đường cao bởi vì những địa điểm này có khả năng gây ra một sự khác biệt giữa chiều cao mặt đất DTM và chiều cao đo đạc thực tế. Tương tự như vậy, các tuyến không cần quy hoạch thông qua đường hầm. Một khi các tuyến đã được lên quy hoạch, các phép đo phải được ghi lại. Sự khác biệt về GPS với cách tính toán dựa trên dữ liệu trước đó được sử dụng khi cần. Tính toán dựa trên dữ liệu trước đó giúp duy trì độ chính xác vị trí khi mất khả năng hiển thị từ vệ tinh GPS. Khi dữ liệu đo đạc được ghi lại, nó nên được lọc, lưu trữ và phân tích. Dữ liệu có sai sót cần được loại bỏ. Nếu các tuyến đường bao gồm độ cao của đường, đường hầm, hoặc mặt cắt, thì các phép đo cũng nên được loại bỏ. Dữ liệu cần được truyền đi theo khoảng cách và sử dụng một mạng có cùng độ phân giải và có liên quan đến nhau, như DTM. Các phép đo binned được phân tích về đồ thị, số lượng các điểm dữ liệu tại các điểm trên kiểu clutter và vẽ số lượng các điểm dữ liệu là một hàm của cường độ tín hiệu và khoảng cách từ các site thử nghiệm. Nó cũng có thể cần thiết để chuyển đổi các dữ liệu đo đạc thành một định dạng mà công cụ quy hoạch mạng vô tuyến có thể đưa vào để điều chỉnh. Điều chỉnh mô hình truyền lan liên quan đến việc giảm thiểu độ lệch chuẩn của lỗi giữa tổn hao truyền sóng dự đoán và tổn hao truyền sóng đo đạc được, trong khi duy trì một lỗi trung bình gần 0 dB. Không có cách đo đạc đúng duy nhất cho mỗi một mô hình truyền lan. Một số công cụ quy hoạch mạng vô tuyến cung cấp chức năng để tự động điều chỉnh mô hình truyền lan. Quá trình điều chỉnh mô hình truyền lan là quá trình lặp đi lặp lại và bao gồm các bước sau: Hoàn thành một tập hợp các dự báo truyền lan. Định lượng độ lệchP trung bình vàT tiêu chu ẩn cIủa các lTỗi giữa dự đoán và dữ liệu đo được. Điều chỉnh một tham số đầu vào theo mô hình truyền lan. Tính toán lại các dự đoán truyền lan, xác định có cải thiện được kết quả hay không. Nếu kết quả đã được cải thiện, giữ sự thay đổi và lặp lại, nếu không khôi phục thay đổi và lặp lại. Lặp lại cho đến khi độ lệch trung bình và độ lệch chuẩn của lỗi không thể giảm thêm nữa Khi các mô hình truyền lan đã được điều chỉnh, cần một vài đo đạc không sử dụng để điều chỉnh. Các phép đo phải được nạp vào công cụ điều chỉnh và sử dụng để xác định độ lệch trung bình và tiêu chuẩn của lỗi giữa các dữ liệu đo được và dự báo. Giá trị độ lệch trung bình và độ lệch chuẩn hoặc các lỗi cần tương tự như giá trị thu được vào cuối quá trình điều chỉnh. 18
  39. Chương 1: Quy hoạch và tối ưu WCDMA UMTS Khi các mô hình truyền lan đã được hoàn thiện và sử dụng, chúng phải được kiểm toán một cách thường xuyên để đảm bảo chúng vẫn còn hiệu lực. Đo đạc từ hoạt động tối ưu hóa thử nghiệm có thể được sử dụng để tinh chỉnh các mô hình truyền lan. Điều này có thể thực hiện trên cơ sở từng ô một, hoặc nếu có sẵn nguồn, có thể là thực hiện trên cơ sở giữa các ô. 1.2.5. Quỹ đường truyền Quỹ đường truyền là nền tảng cho sự hiểu biết tính năng và hiệu năng của hệ thống. Điều quan trọng là quỹ đường truyền chung được tinh chế trên một cơ sở trên mỗi dự án để giúp đảm bảo giả định đầu vào được phù hợp khi thực thi. Quỹ đường truyền rất cần thiết khi áp dụng phương pháp quy hoạch mạng vô tuyến 3G dựa trên tổn hao đường truyền. Trong trường hợp này, các kết quả quỹ đường truyền được sử dụng để xác định ngưỡng cường độ tín hiệu, được áp dụng trong quá trình quy hoạch mạng vô tuyến. 1.2.5.1. Dịch vụ đường lên DPCH Quỹ đường truyền của dịch vụ đường lên chung cho một khu vực ngoại thành được thể hiện trong bảng 1.5. Một cột được đưa thêm vào để xác định các thông số phụ thuộc trực tiếp vào hiệu năng của RAN. Tốc độ bit đường lên được giới hạn khi được hỗ trợ bởi mạng và các thiết bị đầu cuối. Quỹ đường truyền riêng biệt cần được hoàn thành cho dịch vụ dữ liệu CS và dữ liệu PS. Công suất phát tối đa được xác định bởi khả năng của các thiết bị đầu cuối. Thiết bị đầu cuối thường có công suất là 21 dBm hoặc 24 dBm. Trong thực tế, cả hai chỉ số trên có thể có trong mạng. 21 dBm đại diện cho một trường hợp giả định xấu nhất. Khuếch đại ăngten và tổn hao cơ thể giả định là tương đối mở để thảo luận và thỏa thuận trên cơ sở mỗi dự án. Nó có thể điều chỉnh để ấn định khuếch đại ăngten cao hơn với các dịch vụ dữ liệu nếu thiết bị đầu cuối khác nhau so với khi sử dụng với dịch vụ thoại (ví dụ, một thẻ dữ liệu). Tổn hao cơ thể thường làm giảm các dịch vụ dữ liệu nơi thiết bị đầu cuối thường đặt bên ngoài. Kết quả tạm thời đầu tiên từ quỹ đường truyền là EIRP đường lên. Độ lợi xử lý được xác định bởi logarit tỷ số tốc độ chip trên tốc độ bit dịch vụ: P T ChipRateI T ProcessingGain 10log (1.1) BitRate Giả định Eb/N0 đường lên phản ánh hiệu năng của NodeB thu và có thể khác nhau giữa các nhà cung cấp. Hệ số Eb/N0 nên được áp dụng cho một kênh truyền lan cụ thể, BLER đích, và cấu hình lớp vật lý. Ngoài ra, định nghĩa của Eb/N0 cho cơ sở dữ liệu RNC không bao gồm DPCCH. Giá trị Eb/N0 trong cơ sở dữ liệu RNC hiện tại có giá trị ẩn và không thể được chỉnh sửa. Giá trị đó được xác định tương đối cao để cung cấp một biên độ khi hoàn thành kiểm soát nhập và tính toán SIR đích đường lên ban đầu và phạm vi SIR đích. C/I yêu cầu cho một dịch vụ cụ thể được xác định bởi sự khác biệt giữa Eb/N0 yêu cầu và độ lợi xử lý: Eb ServiceCIRequirement ProcessingGain (1.2) N0 19
  40. Chương 1: Quy hoạch và tối ưu WCDMA UMTS Tải đường lên phù hợp trên cơ sở mỗi dự án và thường được xác định trên cơ sở clutter khác nhau. Khu vực đô thị thường được giả định là có tải cao hơn. Kết quả là dung lượng đường lên cao hơn và phạm vi ô nhỏ hơn. Sự gia tăng tạp âm nhiệt được tính trực tiếp từ tải mục tiêu: RiseOverThermalNoise 10log 1- TargetLoad (1.3) Công suất tạp âm nhiệt được xác định bởi nhiệt độ giả định của NodeB thu. (1.4) Hệ số tạp âm giả định phản ánh hiệu năng của NodeB thu, và có thể thay đổi giữa các nhà cung cấp. Hệ số điển hình cho một NodeB là 3 dB. Kết quả thứ hai được xác định từ quỹ đường truyền là độ nhạy thu. Độ nhạy thu được tính toán bằng cách tổng hợp yêu cầu C/I dịch vụ với nhiễu nền: (1.5) Khuếch đại ăng-ten NodeB đặc trưng cho loại ăng-ten được triển khai. Một mạng thực tế có thể gồm một loạt các loại ăng-ten với độ khuếch đại khác nhau, nhưng hệ số 18,5 dBi là điển hình cho anten của trạm ba phân đoạn ô. Giảm độ khuếch đại ăng-ten theo chiều ngang và tăng độ rộng búp sóng theo phương dọc kiến anten kém định hướng hơn. Giả định tổn hao cáp ít quan trọng trong quỹ đường lên khi có tính đến bộ khuếch đại đầu cột. Lợi ích của việc sử dụng bộ khuếch đại đầu cột thường được giả định để cân bẳng sự tổn hao cáp. Để tính toán chính xác hơn có thể sử dụng phương trình Friis. Lợi ích thực tế của việc sử dụng MHA thường lớn hơn tổn hao phiđơ. Lợi ích của việc sử dụng MHA nhỏ hơn tổn hao phiđơ khi tổn hao Pphiđơ tương đTối lớn. Trong I trườ ng hTợp MHA có hệ số tạp âm là 2 dB và khuếch đại 12 dB, thì độ lợi của việc sử dụng MHA thấp hơn giá trị của tổn hao phiđơ khi tổn hao phiđơ lớn hơn 5 dB. Tập các giá trị dự trữ pha đinh nhanh được trình bày trong [9]. Những hệ số này là lý thuyết và đã được bắt nguồn từ những mô phỏng. Dự trữ pha đinh nhanh phụ thuộc vào tốc độ UE. Với các UE tốc độ thấp hơn, điều khiển công suất vòng trong đường lên có thể bám pha đinh nhanh và do đó yêu cầu độ dự trữ pha đinh nhanh (ví dụ, công suất phát đỉnh của UE lớn hơn công suất phát trung bình của UE với một giá trị tổn hao đường truyền trung bình cụ thể tới NodeB). Với các UE có tốc độ cao (lớn hơn khoảng 50 km/giờ), pha đinh xảy ra quá nhanh cho điều khiển công suất vòng trong đường lên bám theo. Điều này gây ra việc tăng Eb/N0 yêu cầu cho đường lên, nhưng giảm dự trữ pha đinh nhanh. Tốc độ UE cao cũng liên quan với sự gia tăng hiệu năng của mã hóa kênh và đan xen. Mã hóa kênh thực hiện tốt nhất khi lỗi bit là ngẫu nhiên và phân phối thống nhất trên toàn dữ liệu. Trong thực tế, pha đinh gây ra lỗi cụm và đan xen được sử dụng để chia các lỗi một cách tương đối ngẫu nhiên. 20
  41. Chương 1: Quy hoạch và tối ưu WCDMA UMTS Ở tốc độ UE thấp, pha đinh có xu hướng rộng và cụm lỗi tương ứng cũng có xu hướng gia tăng. Sự gia tăng lỗi cụm gây khó khăn cho xử lý đan xen. Đan xem được hoàn thành trong khoảng thời gian truyền tải và khoảng thời gian truyền tải lớn có thể được sử dụng để cải thiện hiệu năng của mã hóa kênh và đan xen nhưng trễ tăng lên và cần có bộ đệm. Bảng 1.5: Quỹ đường truyền dịch vụ đường lên tổng quát Đặc điểm Dữ liệu Dữ liệu Loại dịch vụ Tốc độ RAN CS PS Tốc độ bit đường lên (kb/s) Không 12.2 64 64 Công suất phát cực đại (dBm) Phụ thuộc 21.0 21.0 21.0 UE Khuếch đại anten đầu cuối (dBi) Phụ thuộc 0.0 0.0 0.0 UE Tổn hao cơ thể (dB) Không 3.0 0.0 0.0 EIRP phát (dBm) Phụ thuộc 18.0 23.0 23.0 UE Tốc độ chip (Mc/c) Không 3.84 3.84 3.84 Độ lợi xử lý (dB) Không 25.0 17.8 17.8 Eb/N0 yêu cầu (dB) Có 4.4 2.0 2.0 Tải đường lên (%) Không 50 50 50 Tăng vượt quá tạp âm nhiệt (dB) Không 3.0 3.0 3.0 Công suất tạp âm nhiệt (dBm) Không -108.0 -108.0 -108.0 Hệ số tạp âm máy thu (dB) Có 3.0 3.0 3.0 Nhiễu nền (dBm) Không -102.0 -102.0 -102.0 Độ nhạy máy thu (dBm) Có -122.6 -117.8 -117.8 Khuếch đại anten NodeB (dBi) Không 18.5 18.5 18.5 Tổn hao cáp (dB) Không 2.0 2.0 2.0 Lợi ích sử dụng MHA (dB) Không 2.0 2.0 2.0 Dự trữ pha đinh nhanh (dB) Có 1.8 1.8 1.8 Độ lợi chuyển giao mềm (dB)P TCó I 2.0T 2.0 2.0 Tổn hao xâm nhập tòa nhà (dB) Không 12.0 12.0 12.0 Xác suất vị trí trong nhà (%) Không 90 90 90 Độ lệch tiêu chuẩn trong nhà (dB) Không 10 10 10 Dự trữ pha đinh chậm (dB) Không 7.8 7.8 7.8 Công xuất đẳng hướng yêu cầu (dBm) Có -121.5 -116.7 -116.7 Tổn hao truyền cho phép (dB) Có 139.5 139.7 139.7 Tập các giá trị độ lợi chuyển giao mềm được trình bày trong [2]. Những hệ số này theo lý thuyết và được bắt nguồn từ mô phỏng, mặc dù thử nghiệm đã được hoàn thành để xác nhận chúng. Thuật ngữ "độ lợi chuyển giao mềm" thường được định nghĩa theo nhiều cách khác nhau. Nói chung, tồn tại ba loại độ lợi chuyển giao mềm: giảm Eb/N0 yêu cầu là kết quả của sự phân tập lớn trong máy thu RAKE ; giảm dự trữ pha đinh nhanh; và giảm dự trữ pha đinh chậm. Giả đinh Eb/N0 yêu cầu giảm 0 dB theo hướng đường lên vì đã có tính đến phân tập 21
  42. Chương 1: Quy hoạch và tối ưu WCDMA UMTS trong máy thu RAKE (giả sử sử dụng máy thu phân tập hai băng). Độ lợi chuyển giao mềm xuất hiện trong quỹ đường truyền đường lên là tổng của các suy giảm dự trữ pha đinh nhanh và dự trữ pha đinh chậm. Điều này khác với độ lợi chuyển giao mềm được sử dụng để mô phỏng 3G trong công cụ quy hoạch mạng vô tuyến bởi vì công cụ quy hoạch mạng vô tuyến thường là mô hình pha đinh chậm một cách rõ ràng và do đó không yêu cầu một tham số đầu vào để xác định có liên quan đến độ lợi chuyển giao mềm. Trong trường hợp mô phỏng 3G, độ lợi chuyển giao mềm đường lên là chỉ đơn giản là giảm của dự trữ pha đinh nhanh. Tổn hao thâm nhập tòa nhà giả định thường được thực hiện trên cơ sở mỗi clutter khác nhau. Những hệ số này có độ không chắc chắn tương đối lớn và có một tác động đáng kể đến kết quả cuối cùng của quỹ đường truyền. Chúng cần được xác định trên cơ sở mỗi dự án và nên được thỏa thuận với các nhà điều hành. Tương tự như vậy, xác suất vị trí trong nhà và độ lệch chuẩn trong nhà có một tác động đáng kể đến kết quả quỹ đường truyền cuối cùng. Những con số này cũng cần được thoả thuận giữa các nhà điều hành. Độ lệch chuẩn trong nhà bao gồm các độ lệch chuẩn liên quan đến pha đinh chậm và độ lệch chuẩn liên quan đến sự không chắc chắn của hệ số tổn hao xâm nhập tòa nhà. Một số kiến nghị cho tổn hao thâm nhập tòa nhà, xác suất vị trí trong nhà, và độ lệch chuẩn trong nhà được thể hiện trong bảng 1.6. Bảng 1.6: Tổn hao xâm nhập tòa nhà và các đặc tính Pha đinh chậm Mật độ dân cư Thành phố Ngoại ô Nông thôn Tổn hao xâm nhập tòa nhà (dB) Không xác định 16 12 10 Xác suất vị trí trong nhà (%) Không xác định 90 90 90 Độ lệch tiêu chuẩn trong nhà (dB) Không xác định 12 10 9 Dự trữ pha đinh chậm Không xác định 10.1 7.8 6.6 Xác suất vị trí trong nhà và độ lệch chuẩn trong nhà được sử dụng để tính dự trữ pha đinh chậm. Độ dốc theo yêu cầu, như một đầu vào cho hàm này thường ấn định giá trị là 3,4. Thành phần thứ ba trong kết quả tính từ quỹ đường truyền là yêu cầu nguồn đẳng hướng. Kết quả này được tính như sau:P T I T (1.6) Kết quả quỹ đường truyền cuối cùng đại diện cho tổn hao truyền sóng đường lên cực đại cho phép để đạt được xác suất vị trí trong nhà cho tải đường lên giả định. Kết quả này tính bằng cách lấy thành phần kết quả đầu tiên trừ đi thành phần kết quả thứ ba: (1.7) Tổn hao truyền sóng dịch vụ đường lên cho phép được so sánh với dịch vụ đường xuống và tổn hao truyền sóng CPICH đường xuống cho phép. Sự so sánh cần phải tính đến sự khác nhau về tần số giữa băng tần đường lên và đường xuống. Tần số đường xuống là 190MHz lớn 22
  43. Chương 1: Quy hoạch và tối ưu WCDMA UMTS hơn tần số đường lên và do đó có tổn hao truyền lan lớn hơn. Tần số phụ thuộc theo phương trình tổn hao đường truyền Okumura - Hata được cho bởi: (1.8) Phương trình này chỉ ra rằng tổn hao truyền lan đường xuống trên một khoảng cách cụ thể là lớn hơn 1,4 dB so với tổn hao truyền lan đường lên tương ứng. Mô hình vùng phủ trong công cụ quy hoạch mạng vô tuyến thường được tạo ra bởi tính toán tổn hao đường truyền theo tần số đường xuống. Điều này có nghĩa là hệ số tổn hao đường truyền đường lên cực đại cho phép phải được tăng lên 1,4 dB trước khi sử dụng trong phạm vi quy hoạch mạng vô tuyến quá trình. Hệ số này cũng nên được tính đến khi so sánh tổn hao đường truyền đường lên và đường xuống cho phép. 1.2.5.2. Dịch vụ đường xuống DPCH Quỹ đường truyền cho dịch vụ đường xuống với một khu vực ngoại thành được trình bày trong bảng 2.7. Một cột được thêm vào để xác định các thông số phụ thuộc trực tiếp dựa vào hiệu năng của RAN. Tốc độ bit đường xuống được giới hạn do được hỗ trợ bởi mạng và các thiết bị đầu cuối. Tương tự như ở đường lên, quỹ đường truyền riêng biệt cần được hoàn thành cho dữ liệu CS và dịch vụ dữ liệu PS. Công suất phát đường xuống cực đại được xác định bởi các chức năng điều khiển đăng nhập ở RNC. Chức năng này là khác nhau giữa các nhà cung cấp. Điều khiển đăng nhập xác định công suất phát đường xuống cực đại cho các dịch vụ thời gian thực theo: (1.9) Và cho các dịch vụ phi thời gian thực với: (1.10) PtxDPCHmax và PtxDLabsMaxP là các thông T số RNC trìnhI bày trongT bảng 1.5. MaxDLCalculated được tính từ biểu thức: Bảng 1.7: Quỹ đường truyền dịch vụ đường xuống tổng quát Xác định Dữ liệu Loại dịch vụ Tốc độ Dữ liệu PS RAN CS Tốc độ bit đường xuống Không 12.2 64 64 128 384 (kb/s) Công suất phát cực đại Có 34.2 37.2 37.2 40.0 40.0 (dBm) Tổn hao cáp (dB) Không 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 Tổn hao đính MHA (dB) Có 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 Khuếch đại anten NodeB Không 18.5 18.5 18.5 18.5 18.5 (dBi) 23
  44. Chương 1: Quy hoạch và tối ưu WCDMA UMTS EIRP phát (dBm) Có 50.2 53.2 53.2 56.0 56.0 Độ lợi xử lý (dB) Không 25.0 17.8 17.8 14.8 10.0 Phụ thuộc E /N yêu cầu (dB) 7.9 5.3 5.0 4.7 4.8 b 0 UE Tải đường lên (%) Không 80 80 80 80 80 Tăng vượt quá tạp âm nhiệt Không 7.0 7.0 7.0 7.0 7.0 (dB) Công suất tạp âm nhiệt Không -108.0 -108.0 -108.0 -108.0 -108.0 (dBm) Phụ thuộc Hệ số tạp âm máy thu (dB) 8.0 8.0 8.0 8.0 8.0 UE Nhiễu nền (dBm) Không -93.0 -93.0 -93.0 -93.0 -93.0 Phụ thuộc Độ nhạy máy thu (dBm) -110.1 -105.5 -105.8 -103.1 -98.2 UE Khuếch đại anten đầu cuối Phụ thuộc 0.0 2.0 2.0 2.0 2.0 (dBi) UE Tổn hao cơ thể (dB) Không 3.0 0.0 0.0 0.0 0.0 Dự trữ pha đinh nhanh Phụ thuộc 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 (dB) UE Độ lợi chuyển giao mềm Phụ thuộc 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 (dB) UE Phụ thuộc Khuếch MDC (dB) 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 UE Tổn hao xâm nhập tòa nhà Không 12.0 12.0 12.0 12.0 12.0 (dB) Xác suất vị trí trong nhà Không 90 90 90 90 90 (%) Độ lệch tiêu chuẩn trong Không 10 10 10 10 10 nhà (dB) P T I T Dự trữ pha đinh chậm (dB) Không 7.8 7.8 7.8 7.8 7.8 Công xuất đẳng hướng yêu Có -90.5 -90.9 -91.2 -88.5 -83.6 cầu (dBm) Tổn hao đường truyền cho Có 140.7 144.1 144.4 144.5 144.6 phép (dB) (1.11) 24
  45. Chương 1: Quy hoạch và tối ưu WCDMA UMTS Hệ số Eb/N0 trong phương trình này lấy từ cơ sở dữ liệu RNC (không lấy từ quỹ đường truyền). Trong trường hợp dịch vụ thoại, hệ số Eb/N0 được sử dụng trong phương trình này là cho các bit lớp A. Hệ số Eb/N0 cho bit lớp B và lớp C không được sử dụng trong phương trình này. Tốc độ bit được sử dụng cho SRB bao gồm tiêu đề lớp 2 (nghĩa là tốc độ bit 3,7 kb/s thay cho 3,4 kb/s, hay 14,8 kb/s thay cho 13,6 kb/s). Tốc độ bit được sử dụng cho các dịch vụ và các dịch vụ liên quan không bao gồm tiêu đề lớp 2 (ví dụ, 64 kb/s thay cho 67,2 kb/s). Dịch vụ liên quan được xác định là dịch vụ thoại 12,2 kb/s. Tham số cơ sở dữ liệu RNC: BLER đích tham chuẩn đường xuống (DLreferenceTargetBLER) có thể được cấu hình với bất kỳ giá trị nào vì khi tìm trên bảng chỉ có một hệ số Eb/N0 cho tất cả các hệ số BLER đích. Tổn hao cáp cũng tương tự như giả định cho quỹ đường truyền dịch vụ đường lên. Trong trường hợp này, điều quan trọng hơn bởi vì sẽ không có lợi ích từ các MHA để bù đắp cho tổn hao. Một mạng thực tế có thể bao gồm một loạt các tổn hao cáp nhưng giá trị điển hình là 2 dB. Tổn hao chèn MHA bao gồm một tổn hao thụ động bổ sung. Khuếch đại ăng-ten NodeB giống như giả định cho đường lên. Kết quả tạm thời đầu tiên từ quỹ đường truyền là EIRP đường xuống. Tương tự như đường lên, độ lợi xử lý được xác định bằng cách lấy logarit tỷ số tốc độ chip trên tốc độ bit. Giả định Eb/N0 đường xuống phản ánh hiệu năng của máy thu UE và có thể thay đổi giữa các thiết bị đầu cuối. Các thiết lập của hệ số Eb/N0 có thể được tìm thấy trong [2]. Tương tự như đường lên, hệ số Eb/N0 là khác nhau với cơ sở dữ liệu RNC. Tải đích dựa trên cơ sở cho mỗi dự án và thường được xác định trên cơ sở clutter. Tải đích làm tăng nhiễu nhiệt, đại diện cho RSSI đường xuống ở rìa ô. Thường là -90 dBm trong kịch bản giới hạn nhiễu. Mối quan hệ giữa tải đích và sự gia tăng tạp âm nhiệt tương tự như ở đường lên. Trong trường hợp này, tải đích không chỉ ra tỷ lệ phần trăm của công suất phát đường xuống được sử dụng. Nó đại diện cho tải đường xuống và được tính từ phương trình tải đường xuống cho số lượng các kết nối cụ thể. Tạp âm nhiệt được tính theo cùng một cách như đường lên. Hệ số tạp âm giả định phản ánh hiệu năng của máy thu UE và có thể thay đổi giữa các thiết bị đầu cuối, giá trị điển hình cho một UE là 8 dB. Kết quả này được tính toán bằng cách tổng hợp các yêu cầu C/I dịch vụ với nhiễu nền (phương trình được giới thiệu theo mô tả quỹ đường truyền đường lên). P T I T Khuếch đại anten đầu cuối và tổn hao giả định thân anten phản ánh các giá trị giả định của quỹ đường truyền đường lên. Dự trữ pha đinh nhanh theo hướng đường xuống được giả định là 0 dB. Giá trị này được dựa trên điều khiển công suất vòng trong ít linh động và khả năng bám thấp hơn trong hướng đường xuống. Nói chung, điều này là đúng khi UE tương đối gần một NodeB, cả tín hiệu mong muốn và nhiễu bắt nguồn từ cùng một điểm và cũng có pha đinh động tương tự. Tuy nhiên, khi một UE nằm ở biên ô thì các tín hiệu mong muốn và nhiễu có nguồn gốc từ hơn một điểm và chúng không có cùng pha đinh tương tự. Các nhà khai thác lập luận rằng cần phải có độ dự trữ nhanh hữu hạn đường xuống. Độ dự trữ pha đinh nhanh hữu hạn đường xuống được chấp nhận và được thỏa thuận với nhà điều hành. Tập các độ lợi chuyển giao mềm có thể được tìm thấy trong [2]. Tương tự như đường lên, tồn tại ba loại độ lợi chuyển giao mềm: giảm Eb/N0 yêu cầu là kết quả của phân tập trong máy thu RAKE; giảm dự trữ pha đinh nhanh; và giảm dự trữ pha đinh chậm. Trong trường hợp 25
  46. Chương 1: Quy hoạch và tối ưu WCDMA UMTS đường xuống, rất khó để có sự phân tập máy thu. Điều này có nghĩa rằng độ lợi chuyển giao mềm làm giảm Eb/N0 yêu cầu đường xuống. Độ lợi chuyển giao mềm này được gọi là độ lợi sự kết hợp đa dạng vĩ mô (MDC) trong quỹ đường truyền. Tương tự như đường lên, "độ lợi chuyển giao mềm" là tổng của dự trữ pha đinh nhanh và chậm. Một lần nữa, điều này khác với độ lợi chuyển giao mềm được sử dụng để mô phỏng 3G trong công cụ quy hoạch mạng vô tuyến bởi vì các công cụ quy hoạch mạng vô tuyến thường được tùy chọn mô hình pha đinh chậm và do đó không yêu cầu tham số đầu vào để xác định độ lợi chuyển giao mềm kèm theo. Nếu sự phụ thuộc tần số của sự tổn hao xâm nhập tòa nhà bị bỏ qua, thì giá trị của nó tương tự như giả định cho các đường lên. Xác suất vị trí trong nhà, độ lệch chuẩn trong nhà và dự trữ pha đinh chậm phản ánh các giá trị giả định cho đường lên. Kết quả tạm thời thứ ba từ quỹ đường truyền là yêu cầu công suất đẳng hướng, đợc tính bằng cách kết hợp độ nhạy thu với các thiết lập tiếp theo của độ lợi và độ dự trữ. Kết quả quỹ đường truyền cuối cùng cho biết tổn hao truyền lan đường xuống cực đại cho phép để đạt được xác suất vị trí trong nhà tại giả định tải đường xuống. Được tính như sau: (1.12) Tổn hao truyền lan cho phép của dịch vụ đường xuống được so sánh với tổn hao truyền lan cho phép dịch vụ đường lên và CPICH.đường xuống 1.2.5.3. Đường xuống CPICH Quỹ đường truyền CPICH đường xuống cho một khu vực ngoại thành được trình bày trong bảng 1.8. Một cột được thêm vào để xác định tham số nào độc lập trực tiếp dựa vào hiệu năng của RAN. Quỹ đường truyền CPICH tương tự như quỹ đường truyền dịch vụ đường xuống. Trong này trường hợp, công suất phát được xác định bởi thông số cơ sở dữ liệu PtxPrimaryCPICH RNC. Eb/N0 yêu cầu dịch vụ đường xuống và độ lợi xử lý được thay thế bởi Ec/I0 yêu cầu CPICH. Điều này tương đươngP với C/I Tyêu cầu dịchI vụ đườngT xuống. Khuếch đại ăng-ten đầu cuối được giả định là 0 dB, đại diện cho trường hợp giả định xấu nhất. CPICH không được kết hợp trong quá trình chuyển giao mềm và do đó không có độ lợi chuyển giao mềm cho quỹ đường truyền CPICH. Tổn hao truyền lan cho phép CPICH đường xuống được so sánh với tổn hao truyền lan cho phép của dịch vụ đường lên và đường xuống. Bảng 1.8: Quỹ đường truyền CPICH đường xuống tổng quát Loại dịch vụ Đặc điểm RAN CPICH Công suất phát cực đại (dBm) Có 33.0 Tổn hao cáp (dB) Không 2.0 Tổn hao đính MHA (dB) Có 0.5 Khuếch đại anten NodeB (dBi) Không 18.5 EIRP phát (dBm) Có 49.0 Ec/I0 yêu cầu (dB) Phụ thuộc UE -15 Tải đích (%) Không 80 26
  47. Chương 1: Quy hoạch và tối ưu WCDMA UMTS Tăng vượt quá tạp âm nhiệt (dB) Không 7.0 Công suất tạp âm nhiệt (dBm) Không -108.0 Hệ số tạp âm máy thu (dB) Phụ thuộc UE 8.0 Nhiễu nền (dBm) Không -93.0 Độ nhạy máy thu (dBm) Phụ thuộc UE -108.0 Khuếch đại anten đầu cuối (dBi) Phụ thuộc UE 0.0 Tổn hao cơ thể (dB) Có 3.0 Dự trữ pha đinh nhanh (dB) Có 0.0 Tổn hao xâm nhập tòa nhà (dB) Có 12.0 Xác suất vị trí trong nhà (%) Có 90 Độ lệch tiêu chuẩn trong nhà (dB) Có 10 Độ lợi chuyển giao mềm Có 7.8 Công suất phát đẳng hướng yêu cầu (dBm) Không -85.2 Tổn hao truyền lan cho phép Không 134.2 1.2.5.4. Đánh giá và tính hợp lệ Khi quỹ đường truyền đã được tính toán cho các dịch vụ đường lên, các dịch vụ đường xuống và CPICH đường xuống, các kết quả sẽ được so sánh để xác định đường truyền hạn chế. Bảng 1.9 trình bày một bản tóm tắt của quỹ đường truyền tổng quát. Quỹ đường truyền tổng quát cho thấy CPICH là đường truyền hạn chế. Tuy nhiên, mạng thường không được quy hoạch theo ngưỡng vùng phủ được xác định bởi CPICH. Mạng thường được quy hoạch theo ngưỡng vùng phủ xác định bởi quỹ đường truyền dịch vụ đường lên hoặc đường xuống DPCH. Kết quả là, khả năng phủ sóng của CPICH sẽ thấp hơn một chút. Kết quả của quỹ đường truyền đường lên tăng 1,4 dB để bù đắp cho tổn hao truyền lan thấp hơn. Nói chung, sự gia tăng này thường được áp dụng, nhưng nó là đặc biệt cần thiết khi kết quả quỹ đường truyền được sử dụng để tính toán ngưỡng cường độ tín hiệu cho phương pháp quy hoạch mạng vô tuyến 3G dựa trên tổn hao đường truyền. Bảng 1.9: Sự so sánh của các kết quả quỹ đường truyền Loại dịch vụ PTố c độT Dữ liệIu CS TDữ liệu PS Tốc độ bit (kb/s) 12.2 64 64 128 384 Tổn hao truyền lan đường lên 139.5 139.7 139.7 - - cho phép (nguyên bản) (dB) Tổn hao truyền lan đường lên cho phép (điều chỉnh với băng 140.9 141.1 141.1 - - tần đường xuống) (dB) Tổn hao truyền dẫn đường 140.7 141.1 144.4 144.5 139.6 xuống cho phép (dB) Tổn hao truyền dẫn CPICH cho 134.2 phép (dB) Các quỹ đường truyền được đánh giá lần một khi giai đoạn đầu tiên của mạng vô tuyến đã được triển khai. Nhiệm vụ đầu tiên là đảm bảo rằng các liên kết giới hạn thực tế giống như 27
  48. Chương 1: Quy hoạch và tối ưu WCDMA UMTS được chỉ ra bởi các quỹ đường truyền (ví dụ, các quỹ đường truyền có thể chỉ ra rằng vùng phủ sóng dịch vụ đường lên là liên kết giới hạn, trong khi đo đạc thực địa có thể chỉ ra rằng vùng phủ dịch vụ đường lên là liên kết giới hạn). Liên kết giới hạn có thể được xác định tương đối dễ dàng từ kiểm tra dữ liệu UE. Nếu UE đang đạt đến gần công suất phát lớn nhất tại thời điểm một kết nối thất bại, thì đường lên là hạn chế. Nếu UE cần bổ sungcông suất đường xuống tại thời điểm một kết nối thất bại, thì đường xuống là hạn chế. Nếu chất lượng CPICH thấp tại thời điểm một kết nối thất bại, thì CPICH là hạn chế. Trong thực tế, các liên là tương đối cân bằng. Nếu mạng không được chạy thử tối ưu hóa, sẽ khó khăn để đánh giá chính xác quỹ đường truyền. Khi giới hạn liên kết được xác nhận, có hai cách tiếp theo để xác nhận quỹ đường truyền. Phương pháp đầu tiên là xác nhận quỹ đường truyền một cách toàn thể mà không xác nhận các giả định đầu vào đơn lẻ. Điều này liên quan đến quá trình kiểm tra dữ liệu drive test để tìm ra các giá trị tổn hao đường truyền mà ở đó kết nối bị thất bại. Các kết quả quỹ đường truyền phải được điều chỉnh trước khi so sánh với tính toán khi kiểm tra dữ liệu khi di chuyển được thu thập ở ngoài trời. Dự trữ pha đinh chậm cũng cần được loại bỏ để tính pha đinh chậm thực tế của UE trong quá trình drive test. Phương pháp thứ hai để xác nhận quỹ đường truyền là để xác nhận các giả định đầu vào đơn lẻ. Một số giả định đầu vào có thể được xác nhận tương đối dễ dàng, nhưng một số khác có nhiều khó khăn. Ví dụ, giả đinh Eb/N0 yêu cầu có thể được xác nhận tương đối dễ dàng nhưng giả định tổn hao thâm nhập tòa nhà rất khó để xác nhận. 1.2.6. Công suất kênh chung đường xuống Các kênh chung đường xuống là rất cần thiết cho hoạt động của mạng vô tuyến. Chúng cho phép UE đồng bộ với một ô cụ thể, đọc thông tin hệ thống, hoàn thiện các thủ tục truy cập ngẫu nhiên, nhận nhắn tin tìm gọi, truyền tín hiệu báo hiệu và dữ liệu người dùng. 3GPP TS25.211 định nghĩa các mối quan hệ về mặt thời gian giữa mỗi các kênh của các kênh chung đường xuống. Thông tin thời gian này được sử dụng khi tính toán giá trị công suất phát trung bình hoặc đỉnh của kênh chung. 3GPP TS25.211 và TS25.213P xác Tđịnh CPICH Ilà m ột luTồng 1s được trải phổ với mã định kênh (256, 0). Giá trị 256 đại diện cho hệ số trải phổ và giá trị 0 đại diện cho vị trí trong cây mã. Mã định kênh (256, 0) là các nhóm 256 bit trong thời gian 1s và do đó, mã định kênh không có tác động đến luồng ban đầu của 1s. TS25.213 cũng xác định rằng CPICH được ngẫu nhiên hóa bởi mã ngẫu nhiên sơ cấp của ô và TS25.211 xác định rằng CPICH có hệ số tích cực là 100%. 3GPP TS25.211 và TS25.213 xác định rằng P- SCH là một chuỗi cố định 256 chip truyền trong 10% đầu tiên của mỗi khe đường xuống. Cùng một trình tự được sử dụng bởi mỗi ô phụ thuộc mỗi nhà điều hành. 3GPP TS25.211 và TS25.213 cũng xác định rằng S -SCH là một chuỗi 15 khối của 256 chip. Trình tự chính xác phụ thuộc vào 64 nhóm mã ngẫu nhiên hóa được ấn đinh cho mỗi ô. 15 khối của 256 chip chiếm 10% đầu tiên của mỗi khe trong khung vô tuyến có 15 khe. 28
  49. Chương 1: Quy hoạch và tối ưu WCDMA UMTS 3GPP TS25.331 định nghĩa nội dung thông tin hệ thống của kênh truyền tải BCH , được đóng gói bởi P-CCPCH. TS25.213 xác định rằng P-CCPCH được truyền đi với mã hóa kênh (256, 1) và TS25.211 xác định rằng P- CCPCH được ngẫu nhiên hóa bằng cách sử dụng mã ngẫu nhiên hóa được ấn định cho ô. TS25.211 xác định rằng P-CCPCH được phát quảng báo trong suốt 90% còn lại của mỗi khe. P- CCPCH không bao gồm bất kỳ bit TFCI hoặc bit hoa tiêu nào. 3GPP TS25.331 định nghĩa nội dung tìm gọi của kênh truyền tải PCH và nội dung báo hiệu của mặt phẳng điều khiển kênh truyền tải FACH được đóng gói bởi S- CCPCH. Nội dung phía mặt phẳng người sử dụng kênh truyền tải FACH nằm ngoài phạm vi của RAN. Mã định kênh sử dụng để trải phổ S- CCPCH không được tiêu chuẩn hóa và có thể được lựa chọn bởi các nhà cung cấp. TS25.211 quy định rằng khi S -CCPCH đóng gói một kênh truyền tải PCH, nó phải được xáo trộn bằng cách sử dụng mã ngẫu nhiên hóa sơ cấp. Ngoài ra, nó có thể được xáo trộn bằng một ngẫu nhiên hóa sơ cấp hoặc mã ngẫu nhiên hóa thứ cấp. Thông thường, chỉ có mã ngẫu nhiên hóa sơ cấp cho S -CCPCH được sử dụng. Việc truyền tải được hỗ trợ bởi một hoặc hai S -CCPCH. S –CCPCH thứ cấp chỉ đước sử dụng nếu một S -CCPCH là không đủ khả năng. Nếu một S -CCPCH được phát đi thì mã định kênh (64, 1) được ấn định. TS25.211 xác định tập các định dạng khe cho phép cho S -CCPCH. Khi một S -CCPCH được phát đi, định dạng khe 8 được áp dụng. Định dạng khe này bao gồm 8 bit TFCI, 72 bit dữ liệu, và 0 bit hoa tiêu trong mỗi khe. Các bit TFCI luôn được sử dụng không phân biệt có hay không có dữ liệu để truyền tải. Điều này có nghĩa S -CCPCH luôn luôn có sự tích cực hữu hạn. Các bit TFCI được phát với mức công suất cao hơn so với các bit dữ liệu. Công suất phát của các bit dữ liệu được định nghĩa bởi tham số cơ sở dữ liệu RNC (PtxSCCPCH1) trong khi công suất phát của các bit TFCI được định nghĩa bởi tham số PO1_60. Nếu S -CCPCH được giả định là có công suất phát tương đương với giá trị của PtxSCCPCH1, thì côgn suất phát cao hơn của bit TFCI có thể được mô hình hóa bằng cách tăng hệ số tích cực một cách thích hợp. Nếu không có bit dữ liệu được truyền đi, thì S- CCPCH có hiệu suất tích cực 25%, trong khi đó nếu bit dữ liệu được truyền liên tục, thì S- CCPCH có hiệu suất tích cực 115 % (dựa trên giá trị mặc định 4 dB cho PO1_60). P T I T Khi một S -CCPCH được phát đi, FACH-c có thể được gửi đồng thời với PCH (khi FACH-c sử dụng tốc độ bit trung gian 16,8 kb/s thay cho tốc độ bit tối đa 33,6 kb/s), nhưng FACH-u không có thể được gửi trong cùng một TTI như PCH hoặc trong cùng một TTI như FACH-c. Lớp MAC trong RNC trách nhiệm quản lý thứ tự ưu tiên của PCH, FACH -c, và FACH –u (ví dụ, RNC quyết định các bản tin này được gửi đầu tiên trên S-CCPCH). Thứ tự ưu tiên ban đầu là PCH (ưu tiên cao nhất), FACH -c, và sau đó FACH-u (ưu tiên thấp nhất). Điều này có nghĩa rằng các khối truyền tải FACH-u chỉ có thể được gửi khi có không các bản tin PCH hoặc FACH-c để gửi. Kênh truyền tải PCH luôn luôn có ưu tiên, vì vậy bất cứ khi nào có bản tin PCH để gửi, RNC lập biểucho một bản tin tìm gọi 80 bit trên mỗi TTI 10ms. Nếu có là đồng thời các bản tin PCH và FACH-c để gửi, thì RNC có thể lập biểucả 2 trong cùng 1 khoảng thời gian, nhưng FACH-c sử dụng định dạng truyền tải cơ bản dựa trên tốc độ bit trung gian 16,8 kb/s. Lập biểucủa bản tin PCH cho UE trong RRC IDLE và CELL_PCH cũng cần tính toán độ dài chu kỳ DRX và các tìm gọi liên kết được sử dụng bởi UE. UE trong 29