Tìm hiểu về công nghệ CDMA - Nguyễn Mạnh Hà

húm tần số lớn hơn 7 được yờu cầu khi anten vụ hướng được sử dụng. Nếu điều kiện này khụng thoả món thỡ nú cú nghĩa là sử dụng anten định hướng được yờu cầu đối với sự phõn chia tớn hiệu riờng. Khi sử dụng khu vực 1200 trong hệ thống FDMA, giỏ trị C/I được tăng lờn 6 dB. Khi 7 tần số được sử dụng trong hệ thống FDMA/FM băng tần phõn bố hiện tại cung cấp 57 kờnh lưu lượng và 2 kờnh điều khiển.
Trong hệ thống CDMA nhiễu tổng cộng trờn 1 mỏy di động phỏt tớn hiệu trong một trạm gốc thu được bằng tổng nhiễu của cỏc mỏy di động khỏc trong cựng tổ ong và nhiễu tất cả cỏc mỏy di động của cỏc trạm gốc lõn cận. Ngoài ra nhiễu tổng cộng tới từ cả cỏc trạm gốc lõn cận bằng 1/2 nhiễu tổng cộng từ cỏc mỏy di động khỏc. Hiệu xuất sử dụng lại tần số của cỏc trạm gốc vụ hướng khoảng 65% là tỷ lệ của toàn bộ nhiễu, giữa nhiễu tổng cộng của cỏc mỏy di động trong vựng tổ ong và nhiễu tổng cộng của tất cả cỏc trạm gốc.
Cụng thức được đưa ra bờn dưới bắt nguồn từ cụng thức trờn. Trước hết chỉ cỏc trường hợp mà cỏc anten trạm gốc được xem xột (cú nghĩa tỏc dụng phõn chia khụng gian) và sau đú tỏc dụng sử dụng cỏc anten trạm gốc định hướng được xem xột.
Khi cú số lượng mỏy di động trong một tổ ong, cụng suất phỏt ra của mỏy di động được điều khiển và tương ứng số lượng cỏc mỏy gõy nhiễu là N-1 khụng để đến vị trớ của cỏc tế bào. Cỏc cụng suất phỏt ra của tất cả cỏc mỏy di động trong tế bào được điều khiển để chỳng cú thể nhận được mức cụng suất trao đổi từ tõm tế bào khụng xem xột đến khoảng cỏch từ tõm tế bào.
Trong 1 tổ ong hỡnh lục giỏc cú 6 trạm gốc lõn cận liờn quan tới trạm gốc trung tõm. Mỗi mỏy di động trong trạm gốc lõn cận ở trờn điều chỉnh cụng suất phỏt ra để phỏt tới trạm gốc của nú. Giả sử rằng đối với suy hao đường dẫn giữa một mỏy di động và trạm gốc của nú luật nhõn 4 cú thể được ỏp dụng. Ngoài ra nhiễu của suy hao đường dẫn từ mỏy di động của trạm gốc lõn cận tới trạm gốc trung tõm tuõn theo luật nhõn 4.
Tỷ lệ toàn tớn hiệu trờn nhiễu nhận được ở trạm gốc như sau
(4-4)
suy diễn cụng thức trờn
                      (4-5)
Trong cụng thức trờn, N đưa ra số lượng mỏy di động trờn một tế bào và K1, K2 , K3 là cỏc giỏ trị rỳt ra từ so sỏnh nhiễu của từng trạm gốc nằm trờn vựng trũn 1, 2, 3 liờn quan tới nhiễu được tạo ra bởi trạm gốc trung tõm. Kiểu giỏ trị K cú quan hệ hàm với giảm cụng suất nhờ điều khiển nguồn của trạm gốc mỏy di động và suy hao đường dẫn tới trạm gốc trung tõm.
Hiệu suất tỏi sử dụng tần số F cú thể định nghĩa như sau:
                      (4-6)
Kết quả tớnh toỏn giỏ trị F thụng qua sử dụng phương phỏp tớch phõn số hay phương phỏp tạo giả chỉ ra hiệu suất tỏi sử dụng tần số F đối với mụ hỡnh lan truyền này là khoảng 0,65. Được chỉ ra trong hỡnh 3-2 là kết quả quan hệ của nhiễu từ trạm gốc xung quanh trạm gốc trung tõm.
Trong hệ thống CDMA kết quả tạo giả chỉ ra mức nhiễu của kờnh hướng đi là kờnh thu của mỏy di động giống với mức nhiễu của kờnh hướng về là kờnh phỏt của mỏy di động.
Hình 4.2 Phân bố nhiễu từ các tế bào lân cận
4.1.5 Độ lợi của dung lượng hình quạt
Trường hợp sử dụng anten trạm gốc định hướng (cú nghĩa anten hỡnh quạt 1200) mỗi anten yờu cầu giỏm sỏt chỉ 1/3 số mỏy di động trong một tế bào tương ứng và vỡ vậy nhiễu giảm xuống 1/3. Do đú dung lượng toàn bộ hệ thống tăng gấp 3 lần. Nếu phần vấu cạnh của anten cũng được xem xột hiệu xuất của nú khoảng 85% và dung lượng được mở rộng thực sự gấp 2,55 lần.
4.1.6 Phân bố lưu lượng giữa các trạm gốc không đều
Tuy nhiờn, thực tế hiện tượng phõn bố khụng đều xẩy ra thường xuyờn như tắc nghẽn giao thụng gõy ra bởi cỏc phương tiện trong giờ cao điểm. Trong cỏc hệ thống FDMA và TDMA số lượng cỏc kờnh khả dụng bị hạn chế được phõn bổ tới cỏc trạm gốc. Trong hệ thống CDMA số lượng kờnh khả dụng liờn quan chặt chẽ với phõn bổ lưu lượng cuộc gọi của cỏc trạm gốc lõn cận. Khi chỉ cú một số ớt cuộc gọi được thực hiện đối với cỏc trạm gốc lõn cận, nhiều kờnh cú thể được phõn bố cho cỏc trạm gốc cú lưu lượng lớn hơn.
Dung lượng xử lý cuộc gọi của hệ thống CDMA cú thể được tăng lờn từ 10-50% phụ thuộc vào phõn bố thực của cỏc mỏy di động. Nếu cỏc cuộc gọi được thực hiện tập trung chủ yếu ở 1 số trạm gốc thỡ cỏc trạm cũn lại chịu tải lưu lượng thấp hơn. Vỡ nhiễu gõy ra bởi trạm gốc cú lưu lượng thấp khụng gõy ra ảnh hưởng nghiờm trọng trờn trạm gốc cần để xử lý số lượng cuộc gọi lớn và vỡ vậy nhiều kờnh cú thể được phõn bố tới cỏc trạm gốc này. Vớ dụ kết quả kiểm tra cỏc trạm gốc nằm trờn đường cao tốc cho thấy lưu lượng cuộc gọi của cỏc trạm gốc lõn cận chỉ khoảng 1/2 toàn bộ nhu cầu cuộc gọi trờn đường cao tốc.
Hình 4.3 Tải trạm gốc không đều
Như được chỉ ra trong hỡnh 3-3 đụi khi cỏc trạm gốc chịu lưu lượng nhỏ khoảng 30% lưu lượng bỡnh thường cú thể bao quanh trạm gốc cú lưu lượng cao hơn. Dung lượng bỡnh thường trong trường hợp này được giả thuyết để là như nhau giống như trường hợp tất cả cỏc trạm gốc lõn cận chịu lưu lượng như nhau. Trong trường hợp này cỏc trạm gốc cú lưu lượng cao như nhau hơn phải chịu nhiễu ớt hơn được tạo ra từ cỏc trạm gốc lõn cận. Sự giảm nhiễu này làm tăng dung lượng của cỏc trạm gốc chịu lượng cao.
Khi cỏc trạm gốc lõn cận phải chịu lưu lượng cuộc gọi tương ứng 30% của dung lượng bỡnh thường, dung lượng của cỏc trạm gốc chịu lưu lượng cao được tăng lờn tới khoảng 120% dung lượng bỡnh thường.
Kiểu thay đổi dung lượng mềm dẻo này được ỏp dụng cho cỏc trạm gốc cũng như cỏc mỏy di động. Tuy nhiờn số lượng modem được yờu cầu nờn được lắp đặt trờn trạm gốc với lưu lượng cao trước. Ngoài ra mỏy tớnh phự hợp với việc lắp đặt với chương trỡnh để hiểu chức năng thay đổi dung lượng cú thể được thực hiện. Khụng cú cỏc chức năng mở rộng khỏc được yờu cầu để được đưa ra và thay đổi dung lượng cú thể được thực hiện dễ dàng.
4.1.7 Công thức tính toán dung lượng CDMA
Cụng thức 4-2 cú thể dựng để tớnh toỏn dung lượng hệ thống tế bào CDMA của QUALCOMM. Cụng thức này được thay đổi như sau khi dung lượng hệ thống được tăng lờn
                      (4-7)
Trong cụng thức trờn:
N= số cuộc được thực hiện trờn một trạm gốc (giả thiết cú giao thoa Ray leigh trờn cỏc hướng ngược lại)
W= Dải thụng trải phổ (dải thụng giả thiết 1,25 MHz)
R= tốc độ truyền số liệu kbps (tốc độ giả thiết 9600 kbps)
Eb/No= năng lượng trờn 1 bit/ mật độ phổ cụng suất nhiễu (giỏ trị giả thiết 7.0dB).
D= chu kỳ duy trỡ thoại (giỏ trị giả thiết 40/)
F= hiệu suất sử dụng lại tần số (giỏ trị giả thiết 60/)
G= độ lợi hỡnh quạt (giỏ trị giả thiết: 3[1200] quạt: 2,55].
Với giải thụng 1,25 MHz được sử dụng dung lượng vụ tuyến ở trạm gốc là 98 kờnh. Dung lượng cuộc gọi trờn trạm gốc là 72 Erlang khi tỷ lệ cuộc gọi trong giải thụng 1,25 MHz là 2%.
Thụng số giới hạn dung lượng phần mềm khụng được sử dụng để tớnh toỏn Erlang.
Vớ dụ giả thuyết đặt ra là cuộc gọi khỏc được thử cho trạm gốc đang xử lý"N"cuộc gọi tương ứng với dung lượng cực đại, cuộc gọi này sẽ khụng được xử lý và khụng thực hiện chiếm lại. Nếu thụng số giới hạn dung lượng phần mềm được sử dụng, tỷ lệ lỗi bit của toàn bộ khỏch hàng tăng lờn một chỳt và sự bổ sung cỏc cuộc gọi trờn cú thể đưọc thực hiện. Ngoài ra khi sự so sỏnh được thực hiện với kiểu giống nhau của lớp dịch vụ, trạm gốc tương tự 3 khu vực cung cấp 36 Erlang và cựng lỳc toàn bộ giải thụng phõn bố được sử dụng. Nếu sử dụng giải thụng giống nhau trong hệ thống CDMA. Erlang cú thể được cung cấp bằng 20 lần hệ thống tương tự (720 Erlang).
4.2 Các tính chất hệ thống CDMA
Một số tớnh chất hệ thống CDMA khụng tăng dung lượng hệ thống nhưng thay vào đú nú làm cho điều khiển hệ thống dễ dàng hơn hay tăng chất lượng cỏc đường dẫn cuộc gọi.
Trong đú 1 tớnh chất thu nhận tớn hiệu dẫn đường, mỏy di động được hỗ trợ chức năng chuyển vựng và cỏc tớnh chất mó hoỏ tiếng núi tốc độ biến đổi sẽ được giải thớch trong phần dưới.
4.2.1 Đặc điểm thu tín hiệu dẫn đường hệ thống
Mỗi trạm gốc của hệ thống tế bào CDMA phỏt tớn hiệu dẫn đường
Mỏy di động sử dụng tớn hiệu dẫn đường để thực hiện đồng bộ hệ thống ban đầu, tỡm ra thời gian chớnh xỏc ở trạm gốc, dũ tỡm cỏc tớn hiệu trần số và pha được sử dụng.
Mỏy di động luụn luụn dũ tỡm cỏc tớn hiệu dẫn đường. Nhờ tớnh chất này mức cụng suất phỏt ra của tớn hiệu dẫn đường cú thể được điều khiển và tiếp đú kớch thước vựng phủ súng cú thể được điều khiển.
Cỏc tớn hiệu dẫn đường từ mỗi trạm gốc cú cỏc kiểu mó giống nhau nhưng cú bự pha của cỏc mó trải phổ khỏc nhau để nhận dạng. Ngoài ra vỡ tất cả cỏc tớn hiệu dẫn đường sử dụng cỏc kiểu mó giống nhau, mỏy di động cú thể tỡm thấy 1 tớn hiệu đồng bộ thời gian phự hợp duy nhất bằng cỏch thực hiện dũ tỡm bộ pha mó. Pha mó của trạm gốc phục vụ tối ưu cú thể được tạo ra bằng cỏch tỡm ra tớn hiệu mạnh nhất.
Hơn nữa mỗi trạm gốc gửi đi một kờnh thiết lập và kờnh đồng bộ cỏc kờnh này sử dụng trỡnh tự PN và cỏc bự pha giống như cỏc kờnh dẫn đường và vỡ vậy trước khi cỏc kờnh dẫn đường dũ tỡm 1 lần sự điều chế là cú thể. Cỏc tớn hiệu kờnh đồng bộ này mang cỏc thụng tin nhận dạng trạm gốc, cụng suất phỏt dẫn đường và thụng tin bự pha của súng mang PN dẫn đường trạm gốc....