MÔ HÌNH LAN TRUYỀN THU SÓNG CHO CÔNG CỤ LẬP KẾ HOẠCH ASSET

PROPAGATION MODEL TUNING FOR ASSET PLANNING TOOL

Huawei Technologies Co., Ltd.
April 08, 2005

MƠ HÌNH LAN TRUYỀN THU SĨNG CHO
CƠNG CỤ LẬP KẾ HOẠCH ASSET

HUAWEI CONFIDENTIAL

1


PROPAGATION MODEL TUNING FOR ASSET PLANNING TOOL

MỤC LỤC
1. Tóm tắt............................................................................................................1
1.1

Cơng cụ kế hoạch tài sản Asset.................................................................1

1.2

Mơ hình truyền lan....................................................................................1

2. Mơ hình truyền sóng......................................................................................3
2.1

Giới thiệu..................................................................................................3

2.2

Các cơng cụ u cầu..................................................................................5

2.3

Phép đo......................................................................................................5

2.3.1

Lựa chọn Site và Clutter.....................................................................5

2.3.2

Di chuyển trên các tuyến đường kiểm tra...........................................6

2.3.3

Dữ liệu đo...........................................................................................6

2.3.4

Cấu hình thiết bị.................................................................................7

2.4

Quy trình điều chỉnh..................................................................................8

2.4.1

Quy trình lọc......................................................................................8

2.4.2

Lọc bằng khoảng cách ngắn nhất........................................................9

2.4.3

Lọc thông qua mức công suất nhận RX..............................................9

2.4.4

Đồ thị .................................................................................................9

2.4.5

Quy trình chỉnh.................................................................................11

3. Tổng kết mơ hình truyền lan.......................................................................12
4. Kết luận..........................................................................................................14

HUAWEI CONFIDENTIAL

2


PROPAGATION MODEL TUNING FOR ASSET PLANNING TOOL

1.

Tóm tắt.

Tài liệu được cung cấp bởi Công ty công nghệ Huawei cho hãng di động
số Philippines về Dự án thay thế và mở rộng NCR, trình bày phương pháp
đo CW và mơ hình lan truyền sử dụng công cụ lập kế hoạch Asset. Tài liệu
bao gồm các phần sau:
1. Mơ tả mơ hình sử dụng công cụ kế hoạch ASSET.
2. Phương pháp đo CW và mơ hình dị sóng.
3. Các bước quan trọng và cần thiết để có được một mơ hình tốt.

1.1

Cơng cụ lập kế hoạch tài sản Asset.
HUAWEI tạo ra công cụ kế hoạch ASSET thực hiện dự đốn vùng phủ
sóng. Trong cơng cụ kế hoạch này, thuật tốn mơ hình truyền rất linh hoạt
và cho phép người sử dụng kết hợp chặt chẽ các dạng khác nhau của mơ
hình lan truyền truyền thống trong dải tần từ 150MHz đến 2GHz.
Mô hình “Standard Macrocell” được HUAWEI sử dụng dựa trên mơ
hình ETSI Hata với một vài đặc điểm được thêm vào giúp nâng cao
tính linh hoạt và chính xác của mơ hình.
Chức năng đo lường CW trong cơng cụ có khả năng thu thập dữ liệu từ
ổ kiểm tra để nhập vào tài sản Asset sử dụng để dị sóng trong mơ hình
lan truyền. Khi vị trí cột được thực hiện định tuyến, mức tín hiệu thu,
lỗi tín hiệu và các thẻ được thể hiện trên màn hình sơ đồ 2D.
Cơng cụ bao gồm đầy đủ tính năng báo cáo đặc tính có thể được dùng
để so sánh dữ liệu khảo sát với các u cầu trong mơ hình truyền lan.
Sử dụng các đặc tính này, người dùng có thể điều chỉnh được mơ hình
truyền lan.
Mơ hình truyền lan có thể được tạo, sửa đổi và điều chỉnh sử dụng Bộ
sửa đổi mơ hình truyền lan - “Propagation Model Editor”. Bộ điều
chỉnh này giúp người dùng có thể tạo ra một vài mơ hình truyền lan với
đầy đủ các đặc tính tối ưu ở mỗi mơ hình.

1.2

Mơ hình truyền lan.
HUAWEI tạo ra cơng cụ kế hoạch hóa ASSET thực hiện dự đốn vùng
phủ sóng. Trong cơng cụ kế hoạch này, thuật tốn mơ hình truyền rất linh
hoạt và cho phép người sử dụng kết hợp chặt chẽ các dạng khác nhau của
mơ hình lan truyền truyền thống trong dải tần từ 150 MHz đến 2 GHz.

HUAWEI CONFIDENTIAL

1


PROPAGATION MODEL TUNING FOR ASSET PLANNING TOOL

HUAWEI sử dụng mô hình “Standard Macrocell” trên Constantine dựa
trên mơ hình ETSI Hata với việc thêm vào một vài đặc tính để tăng cường
độ mềm dẻo và chính xác của mơ hình. Các công thức chung được sử dụng
như sau:
Prx = Ptx - Ploss
Ở đó:
Prx: Cơng suất thu (dBm)
Ptx: Cơng suất phát hiệu dụng (EIRP) (dBm)
Ploss: Suy hao đường truyền (dB)
Với:
Ploss = k1 + k2log(d) + k3(Hms) + k4log(Hms) + k5log(Heff) +
k6log(Heff)log(d) + k7diffn + Clutter_Loss
Ở đó:
d = Khoảng cách từ trạm gốc đến trạm di động (km)

Hms = Độ cao của trạm di động so với mặt đất (m). Con số này mang tính
lý thuyết tổng thể với các phân loại clutter khác nhau.
Heff = Độ cao hiệu dụng của anten trạm gốc (m)
diffn = Suy hao nhiễu xạ được tính tốn dựa trên các phương pháp gờ dao
tương đương Epstein Peterson, Deygout hoặc Bullington
k1 & k2 = Hệ số chặn và dốc. Các hệ số này tương ứng với hệ số bù offset
( dBm) và các hệ số nhân cho các phép đo với khoảng cách xa giữa các
trạm gốc và di động
k3 = Hệ số chiều cao anten di động. Hệ số hiệu chỉnh được sử dụng trong
tính tốn hiệu quả độ cao anten di động
k4 = Hệ số nhân Okumura Hata với Hms
k5 = Hệ số khuếch đại hiệu dụng độ cao anten. Đây là hệ số nhân cho các
phép đo về hiệu quả độ cao anten.
k6 = Log (Heff)Log(d).Đây là hệ số nhân dạng Okumura Hât cho
log(Heff)log(d).

HUAWEI CONFIDENTIAL

2


PROPAGATION MODEL TUNING FOR ASSET PLANNING TOOL

k7 = Độ nhiễu xạ. Đây là hệ số nhân cho việc tính tốn độ nhiễu xạ. Người
sử dụng có thể lựa chọn các phương pháp nhiễu xạ.
Clutter_Loss = Đặc tính hỗn loạn là độ cao và sự cách ly được thực hiện
trong quá trình tính tốn.
Mơ hình truyền lan gồm đầy đủ các đặc tính với các hệ số mà người sử
dụng có thể định nghĩa. Các giá trị gần và xa k1, k2 và các điểm thay đổi
được người sử dụng định nghĩa. Mơ hình cũng kết hợp chặt chẽ các thuật

tốn với hệ số suy hao nhiễu xạ và ảnh hưởng độ cao trạm gốc.
2.

Mơ hình thu sóng.

2.1

Giới thiệu.
Triển khai hệ thống truyền sóng di động, mơ hình truyền sóng là cần
thiết để xác định các đặc tính truyền tải. Dự đốn được u cầu để lập
kế hoạch vùng phủ sóng và phân tích nhiễu cùng với việc tính tốn các
cell là cơ sở cho quá trình lập kế hoạch mạng cấp độ cao.
Các kênh truyền sóng vơ tuyến là các thành phần quan trọng trong hệ
thống truyền tin vô tuyến di động. Mức độ cường độ trường ở các điểm
không chỉ phụ thuộc vào khoảng cách từ các trạm phát mà cịn phụ
thuộc vào tần số truyền sóng, độ cao anten và giao thoa tầm dài, giao
thoa tầm ngắn gây ra bởi phản xạ từ môi trường tự nhiên (địa hình, cây
cối) và các mơi trường nhân tạo (các tịa nhà). Cũng vì các lý do trên,
thời tiết và độ ẩm khơng khí cũng có tác động. Sự khác nhau giữa các
trường sóng mạnh nhất và yếu nhất có thẻ đạt tới 10dB.
Vì sự phức tạp của hiện tượng lan truyền và tính tự nhiên thống kê của
các kênh vơ tuyến, các đặc tính kênh tin cậy có thể chỉ được dựa trên
các phép đo xấp xỉ kênh truyền. Vì vậy, các phép đo cường độ trường
sóng liên tục (CW) cần dùng cho việc mơ hình hóa suy hao đường
truyền cùng với thiết kế RF và các mục đích tối ưu hóa.
Xem xét các đặc tính truyền lan, các kết quả của phép đo cường độ
trường CW di động phải được xem xét như các kết quả thống kê.
Để thực hiện phép kiểm thử dưới các điều kiện tốt nhất, lựa chọn các
khu vực quen thuộc dạng clutter, các vị trí máy phát và tuyến đường
cùng với các thiết bị kiểm tra cần được sẵn sàng ở pha chuẩn bị.

Phép đo cường độ trường theo các tuyến đường được ghi lại là các giải
pháp hiệu quả về thời gian và chi phí với việc thiết lập vùng phủ sóng
cường độ trường vô tuyến trên diện rộng với các trạm giám sát vô
tuyến. GPS, D-GPS hoặc các hệ thống định vị khác nên được tham
chiếu trên phương diện địa lý dọc theo tuyến khảo sát.

HUAWEI CONFIDENTIAL

3


PROPAGATION MODEL TUNING FOR ASSET PLANNING TOOL

Kết quả của phép đo khảo sát CW sau khi được thu thập sẽ được phân
tích và sử dụng để tạo mơ hình truyền sóng tốt nhất sử dụng trong cơng
cụ kế hoạch Asset.
Xác định clutter cần thu sóng.

Lập kế hoạch các trạm dùng để kiểm tra các
clutter

Site Visit để xem xét mức phù hợp và dễ thực
hiện và tối ưu điện năng. Trạm được chọn nên
thấp hơn độ cao clutter trung bình.

Thực hiện đi theo các tuyến đã định.

Dị tần số để tìm tần số sạch được sử dụng
trong bài tập

Điều khiển các tuyến và thu thập dữ liệu.

Chuyển các dữ liệu thu được tới các dạng phù
hợp với Asset

Thực hiện mơ hình dị sóng.

Hình 2.1:Khái qt q trình kiểm tra CW

HUAWEI CONFIDENTIAL

4


PROPAGATION MODEL TUNING FOR ASSET PLANNING TOOL

2.2

Các công cụ yêu cầu.
 Máy phát kiểm tra
 Anten ngoài trời
 Máy thu
 Đồng hồ đo cơng suất
 Thiết bị định vị tồn cầu GPS
 Công cụ lập kế hoạch Asset

2.3

Phép đo CW .

2.3.1

Lựa chọn Site và Clutter Selection.
Chúng ta lên kế hoạch có 2 mơ hình cho dự án này, Quận trung tâm thương
mại (CBD) và Khu vực thủ đô (NCR). Mô hình CBD được sử dụng ở
Makati, Binondo và Ortigas. Mơ hình NCR sử dụng cho các khu vực cịn
lại. Trước khi triển khai các điểm kiểm tra CW, ta phải lựa chọn một site
thích hợp có địa hình bao phủ xung quanh nằm trong clutter mong muốn.
Trước tiên, để làm việc này, một đội RF địa phương cần xác định các
clutter cần thiết được dò. Nhiệm vụ này là trách nhiệm của cả Digitel và
Huawei.
Các clutter được xác định trên bản đồ số là:
 Vùng nước trong đất liền
 Vùng mở
 Cánh đồng nông nghiệp
 Rừng
 Làng quê
 Không gian ngoại ơ
 Cơng viên
 Các khu di tích
 Khu dân cư đông đúc
HUAWEI CONFIDENTIAL

5


PROPAGATION MODEL TUNING FOR ASSET PLANNING TOOL

 Thành phố
 Thành phố đông đúc

 Thành phố đông đúc tăng trưởng nhanh
 Khu cơng nghiệp
 Nhà cao tầng
 Sân bay
Một vài phịng tránh cần được thực hiện khi chọn trạm phát sóng. Đặc biệt
chú ý các vật cản gần trạm phát như các nhà cao tầng, cao ốc hoặc cây lớn.
Các vật này luôn ảnh hưởng đến kết quả đo CW do phản xạ, che khuất
hoặc chặn tín hiệu RF ở điểm thu cuối. Các trạm phát được xem xét có các
đặc điểm sau:

2.3.2



Bao quanh clutter



Cách ly các vật cản



Tòa nhà của người được ủy quyền



Độ cao tòa nhà đến độ cao trung bình của tịa nhà



Tính phù hợp khi lắp đặt anten kiểm tra



Các trạm có thể tiếp cận được

Di chuyển trên các tuyến đường kiểm tra.
Lập kế hoạch di chuyển trên các tuyến kiểm tra để thu thập dữ liệu trên
một bản đồ trước khi thực hiện chuyến đi thực tế. Điều này sẽ giúp giảm
thiểu tối đa đường đi và thời gian và tạo ra vùng phủ sóng phù hợp trong
clutter mong muốn. Các tuyến dọc theo các tuyến đường, con phố hoặc
trên các cây cầu dài thực sự khơng được khuyến khích thực hiện vì ta phải
thay đổi độ cao anten, không phù hợp cho việc xác định mơ hình lan
truyền.
Trong thực tế, các tuyến đường đi kiểm tra được lập kế hoạch ln được
thay đổi vì sự phát triển liên tục của giao thông, rất khác trên thực tế. Vì
vậy, ta ln phải sử dụng các bản đồ mới nhất trong khi lập kế hoạch
đường đi. Tuy nhiên, trong một số trường hợp, các tuyến trước đó nên
được sử dụng lại với một vài thay đổi cần thiết giúp ta dễ dàng di chuyển.

HUAWEI CONFIDENTIAL

6


PROPAGATION MODEL TUNING FOR ASSET PLANNING TOOL

Để thu được bộ thống kê cho dữ liệu đo, ta cần thực hiện một số lượng lớn
các điêm rđo. Bằng cách tăng các điểm đo, giúp ta tăng độ tin cậy và chính
xác của mơ hình lan truyền được sử dụng để thu sóng.

2.3.3

Dữ liệu đo.
Như đã đề cập trước đó, ta phải đo rất nhiều các điểm đo để đánh giá thống
kê chính xác. Tăng số lượng điểm đo, tăng độ tin cậy của q trình phủ
sóng , tuy nhiên, bên cạnh các khoảng tin cậy, nó khơng mang lại các cải
thiện đang kể nào.

2.3.4

Cấu hình thiết bị.

Hình 2.2 Vị trí máy phát CW trong một site

Hình 2.3 Cài đặt thiết bị thu đầu cuối
2.4

Quy trình điều chỉnh.

HUAWEI CONFIDENTIAL

7


PROPAGATION MODEL TUNING FOR ASSET PLANNING TOOL

2.3.4

Quy trình lọc .

Hình 2.4 : Sơ đồ lọc

HUAWEI CONFIDENTIAL

8


PROPAGATION MODEL TUNING FOR ASSET PLANNING TOOL

2.3.5

Lọc bằng khoảng cách ngắn nhất.
Bất kì điểm nào gần với trạm phát đều bị loại bỏ. Các dữ liệu nằm trong
khoảng bán kính 200-800m đối với trạm phát đều không hữu dụng và có
thể bị loại bỏ. Đó là do sự mất tầm nhìn của tín hiệu khi truyền gặp phải
các nóc nhà.Trong bài luyện tập này, tín hiệu test truyền nằm trong khoảng
400m từ trạm truyền sẽ bị hủy.

2.3.6

Lọc thông qua mức cơng suất nhận RX.
Thơng thường, tín hiệu cực mạnh hay yếu không thực sự thể hiện các thiệt
hại lộn xộn, do đó, các dữ liệu này có thể bị loại bỏ. Trong bài luyện tập
này, sức mạnh tín hiệu nằm trong khoảng -60dBm tới -108dBm được sử
dụng để điều chỉnh mơ hình.
Tất cả các tiến trình lọc được hồn thành thủ cơng thơng qua chương trình
Mapinfo và bảng tính Excel. Khi tiến trình lọc hồn tất, các dữ liệu lọc sẽ
được tải vào công cụ Asset, người dùng kiểm tra lại kết quả thông qua hiển
thị dữ liệu test truyền đã được lọc đối dựa trên sự lộn xộn. Nếu kết quả tốt,
dữ liệu sẽ trở thành đầu vào của q trình điều chỉnh mơ hình, nếu khơng

người dùng cần phải lọc lại dữ liệu.

2.3.7

Đồ thị so sánh lọc thông qua mức công suất nhận RX đối với Log(khoảng
cách d).
Khi dữ liệu test truyền đã được lọc bằng độ hỗn loạn, khoảng cách ngắn
nhất và cấp độ nhận, người dùng phải tạo ra đồ thị so sánh cấp độ nhận và
Log ( khoảng cách), nhìn hình 2.5
Dựa trên đồ thị này, các điểm phân bố cách xa đối với điểm phân bố trung
bình ( đường màu vàng) sẽ bị loại bỏ. Đó là bởi các điểm đó có thể gây ảnh
hưởng đến tính chính xác của mơ hình truyền do làm tăng các lỗi trung
bình. Tuy nhiên, có một điều quan trọng là loại bỏ các điểm này sẽ gây ra
hiệu quả giảm số lượng dữ liệu, do đó cần u cầu phân tích cẩn thận vì
một số lượng điểm bị loại bỏ.
Hình 2.6 hiển tihj đồ thị so sánh cấp độ nhận và Log( khoảng cách) sau khi
lọc các điểm cách xa so với đường vàng.

HUAWEI CONFIDENTIAL

9


PROPAGATION MODEL TUNING FOR ASSET PLANNING TOOL

Hình 2.5

Hình 2.6

HUAWEI CONFIDENTIAL

10


PROPAGATION MODEL TUNING FOR ASSET PLANNING TOOL

2.4.5

Quy trình chỉnh.

Để cung cấp hình ảnh chính xác cao của mạng, các mơ hình RF phải được điều
chỉnh rất cẩn thận để các lỗi giữa các dữ liệu đo và dữ liệu tính tốn là tối thiểu.
Để kết thúc này, các tiêu chí sau đây phải được quan sát trong quá trình điều chỉnh
mơ hình.
 Lỗi trung bình = 0 dB
HUAWEI CONFIDENTIAL

11


PROPAGATION MODEL TUNING FOR ASSET PLANNING TOOL

 Độ lệch chuẩn ≤ 7 dB
 Khi các mơ hình RF được điều chỉnh tới trạng thái chính xác đã nói ở trên,
chúng sẽ được trình bày Digitel để xem xét, phê duyệt tiếp theo.
 Chỉ các mơ hình Chỉ được duyệt sẽ được sử dụng cho quy hoạch của các cell
sites (cả lý thuyết và thực tế).
3.

Tổng kết mơ hình lan truyền.

Cuối cùng mơ hình lan truyền sản xuất sẽ có thể sử dụng trong cơng cụ
Asset Planning để mơ phỏng chính xác cho mạng.
Mơ hình này sẽ bao gồm các thơng số được đề cập dưới đây:

HUAWEI CONFIDENTIAL

12


PROPAGATION MODEL TUNING FOR ASSET PLANNING TOOL

HUAWEI CONFIDENTIAL

13


PROPAGATION MODEL TUNING FOR ASSET PLANNING TOOL

4.

Kết luận.

Mơ hình lan truyền chính xác là điều cần thiết cho một cơng cụ lập kế
hoạch để cung cấp mơ phỏng chính xác. Tồn bộ q trình điều chỉnh mơ
hình sẽ cần một hợp tác tốt giữa Digitel và Huawei để đạt được mục tiêu
này.

HUAWEI CONFIDENTIAL

14