Vấn đề quản lý công suất trong hệ CDMA

Vấn đề quản lý công suất trong hệ CDMA


1
MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 7
CHƯƠNG 1: CƠ SỞ CHUNG VỀ HỆ THỐNG DI ĐỘNG TẾ BÀO 9
1.1 Sự phát triển của các hệ thống di động tế bào 9
1.2 Khái niệm phủ sóng tổ ong 10
1.3 Tái sử dụng tần số 11
1.4 Các chiến lược phân bổ kênh 15
1.5 Nhiễu và dung lượng hệ thống 16
1.6 Cải thiện dung lượng trong hệ thống thông tin di động 22
1.7 Tóm tắt chương 30
CHƯƠNG 2: CÁC ĐẶC ĐIỂM HỆ CDMA 32
2.1 Tính đa dạng của phân tập 32
2.2 Điều khiển công suất trong CDMA 34
2.3 Công suất phát thấp 34
2.4 Mã hóa/giải mã thoại có tốc độ số liệu thay đổi 35
2.5 Bảo mật cuộc gọi 35
2.6 Chuyển giao mềm 36
2.7 Sử dụng lại tần số và phân chia séc tơ 46
2.8 Giá trị Eb/No (hoặc C/I) thấp và chống lỗi 47
2.9 Dung lượng CDMA 47
2.10 Tóm tắt chương 57
CHƯƠNG 3: CÁC PHƯƠNG PHÁP Q/LCÔNG SUẤT THÔNG QUA ĐKCS 59
3.1 Tác dụng của điều khiển công suất 59
3.2 Điều khiển công suất trên đường truyền về 64
3.3 Điều khiển công suất trên đường truyền đi 74
Vấn đề quản lý công suất trong hệ CDMA

2
3.4 Tóm tắt chương 76
CHƯƠNG 4: PHƯƠNG PHÁP TỐI ƯU HÓA QUẢN LÝ CÔNG SUẤT 78
4.1 Giới thiệu 78
4.2 Điều khiển công suất thích nghi 79
4.3 Tác động của quản lý công suất đến dung năng 81
4.4 Phân phối công suất kênh hoa tiêu và co dãn ô 87
4.5 Tối ưu hóa anten để cân bằng lưu lượng 90
4.6 Tóm tắt chương 94
KẾT LUẬN 95

Vấn đề quản lý công suất trong hệ CDMA


3
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
ANSI
American National Standard
Institute
Viện tiêu chuẩn quốc gia Mỹ
BS
Base Station
Trạm phát gốc
BER
Bit Error Rate
Tỷ lệ lỗi bit
CDMA
Code Division Multiple Access

Đa truy nhập phân chia theo mã
CIR
Carrier to Interference Ratio
Tỷ số sóng mang trên nhiễu
CINR
Carrier to interference plus Noise
Ratio
Tỷ số sóng mang trên nhiễu và tạp âm
AMPS
Advanced Mobile Phone System
Hệ thống điện thoại di động tiên tiến
FDMA
Frequency Division Multiple
Access
Đa truy nhập phân chia theo tần số
FER
Frame Error Rate
Tỷ lệ lỗi khung
FEC
Forward Error Correction
Mã sửa lỗi hướng thuận
GSM
Global System for Mobile
communication
Hệ thống thông tin di động toàn cầu
MS
Mobile Station
Trạm di động
MSC
Mobile Switching Center

Tổng đài di động
RSSI
Radio Signal Strength Indications
Các chỉ thị cường độ tín hiệu vô tuyến
SNR
Signal to Noise Ratio
Tỉ số tín hiệu trên tạp âm
SIR
Signal to Interference Ratio
Tỉ số tín hiệu trên can nhiễu
TDMA
Time Division Multiple Access
Đa truy nhập phân chia theo thời gian
PN
Pseudo Noise
Mã tạp âm giả ngẫu nhiên
RF
Radio Frequency
Tần số vô tuyến
PWR
Power
Công suất
PCB
Power Control Bit
Bít điều khiển công suất
PCS
Power Control Subchannel
Kênh phụ điều khiển công suất
PCG
Power Control Group

Nhóm điều khiển công suất
SHO
Soft Handoff Area
Khu vực chuyển giao mềm

Vấn đề quản lý công suất trong hệ CDMA


4
DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 - Tỷ số tái sử dụng tần số đối với một số giá trị N 17
Bảng 2.1 - Giá trị sử dụng để ước lượng giá trị lớn nhất 51
Bảng 2.2 - Độ lớn can nhiễu tại máy thu và số kênh 51
Bảng 4.1 - Tác động của chuyển giao khu vực tới chuyển giao 87
Bảng 4.2 - Tác động chuyển giao của tỷ lệ hoa tiêu 89
Bảng 4.3 - Các kết quả mô phỏng của tối ưu hóa anten 93



Vấn đề quản lý công suất trong hệ CDMA


5
DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1 - Một mạng tế bào với mẫu 7 cell tần số 9
Hình 1.2 - Mô tả phương pháp tái sử dụng tần số 12
Hình 1.3 - Phương pháp định vị các ô đồng kênh 14
Hình 1.4 - Minh họa lớp 1 của các ô đồng kênh cho kích thước ô N=7 20

Hình 1.5 - Minh họa quá trình chia ô 23
Hình 1.6 - Minh họa chia ô trong hình chữ nhật tâm A diện tích 3km3km 25
Hình 1.7 - (a) phân đoạn 120
0
, (b) phân đoạn 60
0
26
Hình 1.8 - M/ họa cách giảm nhiễu từ các ô đồng kênh nhờ phân đoạn ô 120
0
. 27
Hình 1.9 - Khái niệm ô micro theo vùng 29
Hình 1.10 - Xác định D, D
z
, R, R
z
cho cấu trúc ô micro với N=7 30
Hình 2.1 - Các loại phân tập trong CDMA 33
Hình 2.2 - Sự bảo mật của hệ thống trải phổ 36
Hình 2.3 - Chuyển giao mềm giữa hai trạm gốc 38
Hình 2.4 - Tín hiệu trải phổ (SS) đường truyền đi trong CDMA 39
Hình 2.5 - Quá trình chuyển giao 43
Hình 2.6 - Phương pháp ô dù 45
Hình 2.7 - Nhiễu từ các BS lân cận 47
Hình 2.8 - Tỉ lệ CS tạp âm trong ô tín hiệu được yêu cầu cho người sử dụng 53
Hình 2.9 - Hình vẽ của phương trình 2.5 và 2.6 55
Hình 3.1 – Hiệu ứng gần xa 60
Hình 3.2 - Công suất thu từ hai thuê bao tại trạm gốc 61
Hình 3.3 - Điều khiển công suất với thuê bao 62
Hình 3.4 - Dung lượng tối đa khi CS thu từ các thuê bao tại BS bằng nhau 63
Hình 3.5 - Một chuỗi thăm dò truy nhập bởi MS để truy nhập hệ thống 65

Vấn đề quản lý công suất trong hệ CDMA


6
Hình 3.6 - Các PCB được ghép vào luồng thông tin băng gốc 69
Hình 3.7 - Quan hệ giữa một khung của kênh lưu lượng và một PCG 71
Hình 3.8 - Điều khiển công suất theo vòng mở sử dụng các PCB 72
Hình 3.9 - Điều khiển công suất theo vòng khép kín sử dụng các PCB 72
Hình 3.10 - Các chức năng ĐKCS đường truyền về 75
Hình 3.11 - Tất cả các thuê bao đều gây suy hao lẫn nhau 76
Hình 4.1 - Phân bố lưu lượng của một hệ thống hoạt động 79
Hình 4.2 - Yêu cầu thay đổi công suất phát điều khiển 80
Hình 4.3 - Chương trình mô phỏng điều khiển công suất thích nghi 81
Hình 4.4 - Cấu hình phía ô 82
Hình 4.5 - Vùng chuyển giao mềm dịch chuyển do thay đổi công suất 84
Hình 4.6 - Công suất truyền khu vực tác động lên dung năng 86
Hình 4.7 - Phân bổ kênh hoa tiêu tác động đến dung năng 88
Hình 4.8- Tối ưu hóa anten nhằm cân bằng tải 91


Vấn đề quản lý công suất trong hệ CDMA


7


LỜI CẢM ƠN

Em xin chân thành cảm ơn TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ và các
thầy cô giáo đã dạy dỗ hướng dẫn em trong suốt khóa học và em xin đặc biệt cảm
ơn thầy giáo NGUYỄN VIẾT KÍNH, người đã rất nhiệt tình hướng dẫn, bảo ban
và giúp đỡ em trong suốt thời gian làm luận văn.
Xin cảm ơn tất cả các bạn cùng lớp đã đóng góp ý kiến và tài liệu để cho
luận văn được hoàn tất.

Hà Nội, ngày 15 tháng 5 năm 2008
Sinh viên thực hiện: Phạm Kông Trường
Vấn đề quản lý công suất trong hệ CDMA


8
MỞ ĐẦU

Trong những năm gần đây, các mạng CDMA đang ngày càng phát triển
mạnh mẽ trên thế giới và nó đang chứng tỏ được nhiều những tính năng ưu việt hơn
hẳn các mạng di động dùng công nghệ khác.
Một trong những nguyên nhân quan trọng giúp mạng CDMA có được những
thành công chính là khả năng nổi trội của kỹ thuật điều khiển công suất trong hệ
thống CDMA.
Để tăng dung lượng của các hệ thống thông tin di động nói chung và của hệ
thống CDMA nói riêng thì vấn đề điều khiển công suất là một vấn đề quan trọng và
không thể thiếu. Luận văn này sẽ tập trung vào tìm hiểu các vấn đề liên quan đến
điều khiển công suất trong hệ thống CDMA, đặc biệt là sẽ nghiên cứu đến các vấn
đề tối ưu hóa phương pháp quản lý công suất.
Luận văn gồm có 4 chương:
- Chương 1: Cơ sở chung về hệ thống di động tế bào
- Chương 2: Các đặc điểm hệ CDMA
- Chương 3: Các phương pháp quản lý công suất thông qua điều khiển CS

- Chương 4: Các phương pháp tối ưu hóa quản lý công suất
Hy vọng rằng thông qua luận văn này, người đọc sẽ hiểu được phần nào về
hệ thống thông tin di động CDMA và tầm quan trọng của vấn đề điều khiển công
suất cũng như vấn đề quản lý công suất tối ưu hóa.
Do trình độ còn hạn chế và thời gian có hạn, chắc chắn luận văn tốt nghiệp
này ít nhiều không thể tránh khỏi thiếu sót, kính mong các thầy cô giáo và bạn bè
đóng góp ý kiến để luận văn ngày càng hoàn thiện hơn.

Vấn đề quản lý công suất trong hệ CDMA


9
CHƯƠNG 1
CƠ SỞ CHUNG VỀ HỆ THỐNG DI ĐỘNG TẾ BÀO

1.1. Sự phát triển của các hệ thống di động tế bào [2][3][16]
Dịch vụ điện thoại di động nguyên thủy đã thường được điều khiển bởi 1
trung tâm thu phát, phục vụ một khu vực thành thị rộng lớn. Một vài kênh radio
đang hoạt động và một vài người đăng kí thuê bao có thể được hỗ trợ trong quá
trình duy trì chất lượng dịch vụ hợp lý.
Đầu những năm 1980, những hệ thống tế bào thương mại đầu tiên đã được
giới thiệu. Bằng việc sử dụng lại phổ tần có giá trị một cách đều đặn, hệ thống tế
bào đã cung cấp một sự phát triển ấn tượng về khả năng và chất lượng dịch vụ.
Thế hệ đầu tiên của mạng tế bào sử dụng kỹ thuật đa truy cập phân chia theo
tần số (FDMA) với việc điều chế tương tự dải băng tần hẹp. Vùng dịch vụ được
phân chia thành các tế bào và mỗi tế bào được cung cấp bởi một máy thu phát cục
bộ gọi là các trạm gốc(BS). Mỗi một tế bào được chỉ định bởi một mạng nhỏ của
kênh radio đang hoạt động, có thể được sử dụng lại trong các tế bào khác của mạng.
Khoảng cách giữa hai tế bào này đủ xa để đảm bảo tỉ số tín hiệu trên tạp âm SIR.
Một mạng với 7 tế bào phổ biến sử dụng lại được minh họa trong hình 1.1. Những

tần số có thể được sử dụng lại trong các tế bào với số lượng như nhau.

Hình 1.1- Một mạng tế bào với mẫu 7 cell tần số

Vấn đề quản lý công suất trong hệ CDMA


10
Hệ quả của khái niệm vùng phục vụ cục bộ là phải hỗ trợ chuyển giao.
Chuyển giao xảy ra khi một trạm di động MS đang hoạt động di chuyển từ một tế
bào đến những kênh hiện tại khác được giải phóng và một kênh mới ở một tế bào
đích được chỉ định. Môi trường truyền vô tuyến trong một khoảng cách xa là không
chắc chắn dẫn đến yêu cầu tiếp tục giảm kích thước tế bào. Điều này đồng nghĩa với
việc hạn chế hệ số tăng ích.
Hệ thống tế bào thế hệ 1 bị hạn chế bởi dung lượng. Thế hệ thứ 2 sử dụng kỹ
thuật truyền thông kỹ thuật số đang được phát triển. Sức mạnh của mã số cho phép
hoạt động mạnh mẽ hơn với các kích thước tế bào nhỏ hơn và sử dụng lại phổ tần
nhiều hơn. Dung lượng hệ thống tăng khoảng từ 3 đến 20 lần so với hệ thống tương
tự hiện có.
Các hệ thống kỹ thuật số chính đang tồn tại là GSM, D-AMPS và Qualcomm
CDMA. Hai hệ thống đầu tiên dựa theo sự lai ghép đa truy cập phân chia theo tần
số FDMA và đa truy cập phân chia theo thời gian TDMA trong khi hệ thống
Qualcomm hoạt động theo sự kết hợp FDMA và CDMA. Hệ thống GSM châu Âu
dường như thích hợp để trở thành một chuẩn toàn cầu cho dịch vụ truyền thông cá
nhân trong tương lai, trong khi dung lượng và chất lượng của hệ CDMA ngày càng
chứng minh những ưu việt của nó và ngày càng tỏ ra vượt trội so với hệ thống
GSM.
1.2. Khái niệm phủ sóng tổ ong [2][5]
Để phủ toàn bộ mạng thông tin vô tuyến người ta thực hiện phủ sóng thành
nhiều vùng chồng lấn với nhau. Khái niệm phủ sóng này được gọi là tổ ong. Ngoài

ra phương pháp phủ sóng tổ ong còn là một biện pháp quan trọng để giải quyết vấn
đề về ứ nghẽn tần số và dung lượng mạng. Nó cho phép đạt được dung lượng rất
cao trong một phân bổ phổ tần hữu hạn mà không cần các thay đổi cơ bản về công
nghệ. Phương pháp tổ ong được xây dựng trên ý tưởng thay thế một máy phát công
suất lớn phủ một vùng rộng lớn bằng nhiều máy phát phủ các vùng nhỏ hơn được
gọi là các ô. Mỗi trạm gốc được ấn định một phần của tổng số kênh có được trong
toàn bộ hệ thống và các trạm gốc gần nhau được ấn định các nhóm kênh khác nhau
sao cho toàn bộ các kênh khả dụng được ấn định cho một số lượng tương đối nhỏ
các trạm gốc gần nhau. Các trạm gốc gần nhau được ấn định các nhóm kênh khác
nhau sao cho nhiễu giữa các trạm gốc (và các máy di động chịu sự giám sát của
Vấn đề quản lý công suất trong hệ CDMA


11
chúng) được giảm thiểu. Bằng cách sắp đặt các trạm gốc trong không gian và các
nhóm kênh dành cho chúng một cách có hệ thống trên toàn bộ mạng, các kênh khả
dụng được phân bố trên toàn bộ vùng địa lý và được tái sử dụng nhiều lần theo sự
cần thiết chừng nào nhiễu giữa các trạm đồng kênh vẫn được duy trì dưới mức quy
định.
Khi nhu cầu dịch vụ tăng (cần nhiều kênh hơn trong một vùng phục vụ cho
trước), ta có thể tăng số trạm gốc (cùng với giảm công suất phát để tránh tăng
nhiễu), nhờ vậy cung cấp thêm dung lượng vô tuyến mà không cần tăng phổ tần vô
tuyến. Đây là nguyên tắc căn bản để xây dựng tất cả các hệ thống thông tin vô tuyến
hiện đại, vì nó cho phép sử dụng một số kênh cố định để phục vụ một số lượng lớn
thuê bao bằng cách tái sử dụng các kênh trên toàn bộ vùng phục vụ. Ngoài ra
phương pháp tổ ong cho phép mọi thiết bị trong một nước hoặc trong cùng một
châu lục được sản xuất với cùng một tập kênh và có thể sử dụng được mọi nơi trong
vùng này.
1.3. Tái sử dụng tần số [5][8]
Các hệ thống vô tuyến tổ ong được xây dựng trên cơ sở phân bổ thông minh

và tái sử dụng các kênh trên toàn bộ vùng phủ. Mỗi trạm gốc được ấn định một
nhóm các kênh vô tuyến để sử dụng trong một vùng phủ địa lý nhỏ được gọi là ô.
Trạm gốc trong các ô lân cận được ấn định các nhóm kênh chứa các kênh hoàn toàn
khác nhau. Các anten trạm gốc được thiết kế để đạt được vùng phủ cần thiết trong
một ô. Bằng cách giới hạn vùng phủ trong biên giới của ô, cùng một nhóm kênh có
thể được sử dụng để phủ các ô khác nhau cách nhau một khoảng đủ lớn để đảm bảo
nhiễu ở mức cho phép. Quá trình thiết kế để chọn và ấn định các nhóm kênh cho tất
cả các trạm gốc tổ ong trong một hệ thống được gọi là tái sử dụng tần số hay quy
hoạch tần số.
Hình 1.2 minh họa phương pháp tái sử dụng tần số trong đó các ô được đánh
nhãn bằng cùng một chữ cái sử dụng cùng một nhóm kênh. Kế hoạch tái sử dụng
tần số được phác họa trên một bản đồ để chỉ ra vị trí sử dụng các kênh tần số khác
nhau.Tuy hình ô lục giác trên hình vẽ 1.2 chỉ mang tính chất khái niệm và là mô
hình được đơn giản hoá của vùng phủ vô tuyến cho từng trạm gốc, nhưng nó đã
được tiếp nhận chung vì hình lục giác này cho phép phân tích dễ dàng hệ thống tổ
ong.Vùng phủ thực tế của một ô được gọi là vệt phủ và được xác định từ các đo đạc
Vấn đề quản lý công suất trong hệ CDMA


12
ngoài hiện trường hay từ các mô hình dự báo truyền sóng. Mặc dù vệt phủ thực tế
về thực chất có dạng tuỳ ý, ta vẫn cần dạng ô chuẩn tắc để thiết kế hệ thống một
cách hệ thống và nâng cấp cho tương lai. Trong khi ta có cảm tưởng rằng nên chọn
hình tròn để biểu diễn vùng phủ sóng của trạm gốc, thì ta không thể đặt các đường
tròn cạnh nhau trên bản đồ mà không để lại khoảng trống hay tạo ra các vùng
chồng lấn. Như vậy khi xét các hình dạng địa lý để phủ toàn bộ vùng và với diện
tích như nhau, ta có ba cách chọn: Hình vuông, tam giác đều và lục giác đều. Một ô
phải được thiết kế để có thể phục vụ máy di động yếu nhất trong vệt phủ của nó và
thông thường các máy di động này nằm ở gờ của ô. Đối với một khoảng cách cho
trước giữa tâm của một đa giác và điểm xa nhất trên đường viền của nó, thì hình lục

giác cho ta vùng phủ lớn nhất.
C
D
B
E
G
F
C
D
B
E
G
F
C
D
B
E
G
F
A
A
A


Hình 1.2 - Mô tả phương pháp tái sử dụng tần số

Các ô có cùng chữ cái sử dụng cùng tập tần số. Các cụm được đánh dấu bằng
đường viền tô đậm và được lặp lại trên diện tích phủ.Trong ví dụ này kích thước
cụm N=7, hệ số tái sử dụng tần số là 1/7 vì mỗi ô chứa 1/7 tổng số các kênh khả
dụng.

Như vậy bằng cách sử dụng hình học lục giác đều, số ô để phủ một vùng địa
lý cho trước là nhỏ nhất và hình lục giác đều cũng xấp xỉ hoá tốt nhất mẫu phát xạ
tròn đối với một anten trạm gốc đẳng hướng trong mặt ngang và truyền sóng xảy ra
Vấn đề quản lý công suất trong hệ CDMA


13
trong không gian tự do.Tất nhiên vệt phủ của ô thực tế được xác định bởi đường
viền mà ở đó một máy phát có thể phục vụ máy di động thành công.
Khi sử dụng các hình lục giác để mô hình hoá vùng phủ, vị trí của các máy
phát thường được trình bầy ở tâm ô(các ô được kích thích tại tâm) hay ở một trong
số sáu đỉnh (các ô được kích thích ở góc). Thông thường các anten phát xạ vô
hướng trong mặt ngang (Omnidirectional) được sử dụng trong các ô được kích thích
ở tâm, còn các anten phát xạ hình quạt được sử dụng trong các ô được kích thích tại
góc. Các khảo sát thực tế thường không cho phép các trạm gốc được đặt tại đúng vị
trí được thể hiện trên sơ đồ hình lục giác. Hầu hết các thiết kế hệ thống cho phép
một trạm gốc có thể đặt lệch đến một phần tư bán kính ô so với vị trí lý tưởng của
nó.
Để hiểu được phương pháp tái sử dụng tần số, ta xét một hệ thống tổ ong có
tổng số S kênh song công khả dụng. Nếu mỗi ô được ấn định một nhóm k kênh
(k<S) và nếu S kênh được phân chia cho N ô cạnh nhau theo các nhóm kênh cách
biệt trong đó các nhóm có cùng số kênh, thì tổng số kênh vô tuyến khả dụng có thể
được biểu diễn như sau:
S=kN (1.1)
N ô nói trên đồng thời sử dụng toàn bộ tập các tần số khả dụng được gọi là
cụm (cluster ô). Nếu một cụm được lặp M lần trong hệ thống, thì tổng số các kênh
song công C có thể được sử dụng như là số đo dung lượng và được xác định như
sau:
C=MkN=MS (1.2)
Từ phương trình (1.2) ta thấy dung lượng hệ thống tỷ lệ thuận với số lần lặp

lại cụm trong một vùng phủ cố định. Hệ số N được gọi là kích thước cụm, thông
thường nó bằng 4,7 hay 12. Nếu kích thước cụm N giảm trong khi vẫn giữ nguyên
kích thước ô, thì phải có nhiều cụm hơn để phủ một diện tích cho trước và vì thế ta
được dung lượng lớn hơn (giá trị C lớn hơn). Kích thước cụm lớn cho thấy rằng tỷ
số giữa bán kính ô và khoảng cách giữa các ô đồng kênh lớn hay các ô này được đặt
cách xa nhau hơn. Ngược lại kích thước cụm nhỏ cho thấy rằng tỷ số giữa bán kính
ô và các ô đồng kênh nhỏ hay các ô này được đặt gần nhau hơn. Giá trị của N phụ
thuộc vào dung sai cho phép của nhiễu ở trạm gốc và máy di động để đảm bảo chất
lượng thông tin. Từ quan điểm thiết kế, ta cần đạt được giá trị N nhỏ nhất để cực đại
Vấn đề quản lý công suất trong hệ CDMA


14
hoá dung lượng trên một diện tích phủ cho trước (cực đại hoá C trong phương
trình(1.2)). Hệ số tái sử dụng tần số của một hệ thống tổ ong được cho bởi 1/N, vì
mỗi ô trong một cụm chỉ được ấn định 1/N tổng số kênh khả dụng trong hệ thống.
Do hình lục giác ở hình 1.2 có đúng sáu ô lân cận đồng khoảng cách và các
đường nối từ một ô bất kỳ đến mọi ô lân cận hợp với nhau một góc bằng bội số của
60
0
, nên chỉ có một số kích thước cụm và sơ đồ ô nhất định. Để có thể phủ kín
(sắp đặt các ô cạnh nhau mà không tạo khoảng hở), hình lục giác phải được chọn
sao cho số lượng ô trên một cụm N phải có giá trị thoả mãn phương trình sau:
N=i
2
+ij+j
2
(1.3)
trong đó i và j là các số nguyên không âm. Để tìm ô lân cận đồng kênh của một ô
nào đó ta phải tiến hành như sau: (1) dịch đi i ô dọc theo một chuỗi lục giác bất kỳ,

sau đó (2) quay ngược chiều kim đồng hồ 60
0
và dịch đi j ô. Quá trình này được
minh họa trên hình (1.3) đối với i=3 và j=2 ( thí dụ N=19).

A
A
A
A
A
A

Hình 1.3 - Phương pháp định vị các ô đồng kênh
trong một hệ thống tổ ong, trong thí dụ này, N=19 (i=3, j=2)



Vấn đề quản lý công suất trong hệ CDMA


15
1.4. Các chiến lược phân bổ kênh[5]
Để sử dụng hiệu quả phổ vô tuyến, cần có một sơ đồ tái sử dụng tần số phù
hợp với các mục tiêu tăng dung lượng và giảm thiểu nhiễu. Các chiến lược phân bổ
kênh khác nhau đã được nghiên cứu để đạt được các mục tiêu này. Có thể phân loại
chiến lược phân bổ kênh thành: Phân bổ kênh cố định và phân bổ kênh động. Việc
lựa chọn chiến lược phân bổ kênh ảnh hưởng lên sự hoạt động của hệ thống, chẳng
hạn cách quản lý cuộc gọi khi chuyển giao máy di động từ ô này sang ô khác.
Trong chiến lược phân bổ kênh cố định, mỗi ô được ấn định trước một tập
kênh tiếng. Mọi cuộc gọi trong ô này chỉ có thể được phục vụ bởi các kênh chưa sử

dụng trong số các kênh được ấn định trước này. Nếu tất cả các kênh này trong ô đã
bị chiếm thì cuộc gọi bị chặn và thuê bao không nhận được sự phục vụ. Tồn tại
nhiều phương án khác nhau của chiến lược ấn định kênh cố định. Một trong số các
chiến lược này được gọi là vay kênh, một ô được phép vay kênh từ một ô lân cận
nếu các kênh của nó đã bị chiếm hết. Tổng đài di động (MSC) giám sát các thủ tục
vay kênh này và đảm bảo rằng việc vay kênh sẽ không gây gián đoạn hay nhiễu với
mọi cuộc gọi đang được tiến hành tại ô cho vay.
Trong chiến lược phân bổ kênh động, các kênh tiếng không được ấn định cố
định cho các ô. Trái lại, mỗi lần có yêu cầu cuộc gọi, trạm gốc phục vụ yêu cầu
kênh từ MSC. Khi này MSC sẽ phân bổ kênh cho ô được yêu cầu dựa trên một
thuật toán có xét đến xác suất chặn trong tương lai ở ô này, tần số sử dụng của kênh
ứng cử, khoảng cách tái sử dụng của kênh và các chức năng quan trọng khác. Như
vậy, MSC chỉ ấn định một tần số nếu tần số này hiện không bị sử dụng trong ô này
và trong các ô khác nằm trong khoảng cách tái sử dụng tần số tối thiểu bị cấm để
tránh nhiễu đồng kênh. Phân bổ kênh động cho phép giảm xác suất chặn vì thế tăng
dung lượng trung kế của hệ thống, vì tất cả các kênh khả dụng trong mạng đều có
thể phân bổ cho tất cả các ô. Các chiến lược phân bổ kênh động đòi hỏi các MSC
phải liên tục thu thập dữ liệu thời gian thực về sự chiếm kênh, phân bố lưu lượng và
các chỉ thị cường độ tín hiệu vô tuyến(RSSI: Radio Signal Strength Indications) của
tất cả các kênh. Điều này làm tăng dung lượng nhớ và khối lượng tính toán, nhưng
bù lại tăng khả năng sử dụng kênh và giảm xác suất chặn cuộc gọi.


Vấn đề quản lý công suất trong hệ CDMA


16
1.5. Nhiễu và dung lượng hệ thống [3][4][5][10]
Nhiễu là nhân tố giới hạn chính đối với hiệu năng hoạt động của các hệ
thống thông tin di động. Các nguồn nhiễu bao gồm MS khác trong cùng ô, một cuộc

gọi đang xẩy ra ở ô lân cận hay các trạm gốc khác hoạt động trong cùng dải tần số
hoặc bất kỳ một hệ thống không phải di động khác khi các hệ thống vô tình làm rò
năng lượng vào băng tần số thông tin di động. Nhiễu ở các kênh tiếng dẫn đến
xuyên âm, khi thuê bao nghe thấy nhiễu nền do truyền dẫn không mong muốn gây
nên.Trên các kênh điều khiển nhiễu dẫn đến mất hoặc chặn các cuộc gọi do sai lỗi
trong các báo hiệu số. Nhiễu đặc biệt nghiêm trọng trong môi trường thành phố do
tạp âm nền lớn và do có nhiều trạm gốc cũng như MS. Nhiễu được nhận biết như là
nút cổ trai chính khi tăng dung lượng và thường xuyên chịu trách nhiệm đối với rớt
cuộc gọi. Hai dạng nhiễu chính do hệ thống di động gây ra là nhiễu đồng kênh và
nhiễu kênh lân cận. Thậm chí là các nhiễu này thường được tạo ra trong hệ thống
thông tin di động, trong thực tế rất khó giám sát chúng (do các ảnh hưởng truyền
sóng ngẫu nhiên). Thậm chí còn khó giám sát hơn đối với nhiễu gây ra do những
người sử dụng ngoài băng, điều này xẩy ra không có báo trước vì đầu vào quá tải
của thiết bị thuê bao hoặc vì các sản phẩm nhiễu điều chế giao thoa xẩy ra không
thường xuyên. Trong thực tế các máy phát của các hãng khai thác viễn thông cạnh
tranh thường là nguồn gây nhiễu ngoài băng đáng kể, vì các nhà cạnh tranh này
thường đặt các trạm gốc của họ ở gần nhau để đảm bảo vùng phủ sóng giống nhau
cho khách hàng.
1.5.1. Nhiễu đồng kênh và dung lượng hệ thống
Tái sử dụng tần số có nghĩa là trong một vùng phủ cho trước nhiều trạm sử
dụng cùng một tập tần số. Các ô này được gọi là các ô đồng kênh và nhiễu giữa các
tín hiệu của các ô này được gọi là nhiễu đồng kênh. Nếu đối với tạp âm nhiệt để
khắc phục nó ta chỉ cần tăng tỷ số tín hiệu trên tạp âm (SNR), thì đối với nhiễu đồng
kênh ta không thể chỉ đơn giản tăng công suất sóng mang của máy phát. Sở dĩ như
vậy vì việc tăng công suất phát sóng mang sẽ dẫn đến tăng nhiễu đến các ô đồng
kênh khác. Để giảm nhiễu đồng kênh này, các ô đồng kênh phải được đặt phân cách
vật lý một khoảng cách tối thiểu để đảm bảo sự cách ly cần thiết về truyền sóng.
Vấn đề quản lý công suất trong hệ CDMA

17
Khi kích thước của các ô gần như nhau, các trạm gốc sẽ phát cùng công suất,
nhiễu đồng kênh trở nên độc lập với công suất phát và trở thành hàm của bán kính ô
(R) và khoảng cách giữa tâm của các ô đồng kênh (D).
Bằng cách tăng tỷ số D/R, ta có thể tăng khoảng cách không gian giữa các ô
đồng kênh. Như vậy nhiễu sẽ bị giảm nhờ việc tăng thêm cách ly năng lượng vô
tuyến từ ô đồng kênh. Thông số Q được gọi là tỷ số tái sử dụng đồng kênh có quan
hệ với kích thước của cụm. Đối với hình học lục giác nó bằng:

N3
R
D
Q 
(1.4)
Giá trị Q nhỏ đảm bảo dung lượng lớn hơn vì N nhỏ, còn giá trị Q lớn cho
phép cải thiện chất lượng truyền dẫn do mức nhiễu thấp hơn. Khi thiết kế một hệ
thống tổ ong ta cần cất nhắc kỹ điều này. Ví dụ về quan hệ giữa kích thước cụm và
Q được cho ở bảng 1.1.

Bảng 1.1. Tỷ số tái sử dụng tần số đối với một số giá trị N

Kích thước cụm
Tỷ số tái sử dụng đồng
kênh
i=1, j=1
3
3
i=1, j=2
7
4,58

i=2, j=2
12
6
i=1, j=3
13
6,24
Giả sử i
0
là số ô gây nhiễu đồng kênh. Khi này tỷ số tín hiệu trên nhiễu (S/I
hay SIR) đối với một máy thu di động đang giám sát kênh đường xuống có thể được
biểu diễn như sau:




0
i
1i
i
I
S
I
S
(1.5)
Vấn đề quản lý công suất trong hệ CDMA


18
trong đó S là công suất tín hiệu mong muốn từ trạm gốc cần thiết và I
i

là công suất
tín hiệu nhiễu do trạm gốc của ô gây nhiễu thứ i gây ra. Nếu ta biết được các mức
tín hiệu của các ô đồng kênh, thì ta có thể xác định được tỷ số SIR cho kênh đường
xuống bằng phương trình (1.5).
Các đo đạc trên một kênh vô tuyến di động cho thấy rằng cường độ tín hiệu
thu tại mọi thời điểm giảm theo luật hàm mũ của khoảng cách giữa máy phát và
máy thu. Công suất thu trung bình P tại khoảng cách d so với anten phát có thể
được biểu diễn gần đúng như sau:

n
0
0r
d
d
PP








(1.6)
hay
P
r
(dBm) = P
0
(dBm)-10lg







0
d
d
(1.7)
trong đó P
0
công suất thu tại điểm tham khảo trong vùng trường xa của anten tại
một khoảng cách nhỏ d
0
cách anten phát và n là mũ của tổn hao đường truyền. Bây
giờ ta xét đường xuống trong đó tín hiệu mong muốn là tín hiệu từ trạm gốc phục
vụ và nhiễu gây ra bởi các trạm gốc đồng kênh. Nếu D
i
là khoảng cách của nguồn
nhiễu i đến máy di động, thì công suất thu tại một máy di động cho trước từ ô gây
nhiễu thứ i này sẽ tỷ lệ với (D
i
)
-n
. Mũ tổn hao đường truyền thông thường nằm trong
khoảng từ 2 đến 4 trong môi trường thành phố.
Khi công suất phát của các trạm gốc bằng nhau và mũ tổn hao đường truyền
như nhau trên toàn bộ vùng phủ, ta có thể biểu diễn SIR gần đúng như sau:






0
i
1i
n
i
n
)D(
R
I
S
(1.8)
Nếu ta chỉ xét lớp nhiễu thứ nhất, giả sử tất cả các trạm gây nhiễu cách đều
trạm mong muốn và giả sử khoảng cách này là D bằng khoảng cách giữa các tâm ô,
thì ta có thể biểu diễn (1.8) như sau:
Vấn đề quản lý công suất trong hệ CDMA


19
 
0
n
0
n
i
N3
i

)R/D(
I
S

(1.9)
Phương trình (1.9) liên hệ SIR với kích thước cụm N và đến lượt mình N lại cho
phép ta xác định tổng dung lượng của hệ thống từ phương trình (1.2). Chẳng hạn ta
coi rằng 6 ô gần nhất đủ gần để tạo ra nhiễu đáng kể và rằng chúng gần như cách
đều trạm gốc mong muốn. Đối với hệ thống AMPS sử dụng điều tần và các kênh
30kHz, các kiểm tra chủ quan cho thấy rằng chất lượng tiếng được đảm bảo khi SIR
lớn hơn 18 dB. Sử dụng phương trình (1.9) có thể chỉ ra rằng để đáp ứng yêu cầu
này thì kích thước cụm phải ít nhất bằng 6,49, khi coi rằng mũ tổn hao đường
truyền là n=4. Như vậy ta cần phải có kích thước cụm nhỏ nhất là N=7 để đáp ứng
yêu cầu 18dB. Ta cần nhớ rằng phương trình (1.9) dựa trên hình học lục giác của ô
và vì thế cho ta một kết quả khả quan trong nhiều trường hợp. Đối với một số kế
hoạch tái sử dụng tần số (chẳng hạn N=4), khoảng cách giữa các ô mong muốn và
các ô gây nhiễu gần nhất có thể thay đổi rất lớn.
Hình (1.4) biểu diễn trường hợp cụm 7 ô với MS nằm tại gờ ô, MS cách D-R
so với hai ô gây nhiễu đồng kênh và vào khoảng D+R/2, D, D-R/2 và D+R so với
các ô gây nhiễu khác trong lớp thứ nhất. Sử dụng phương trình (1.9) và coi rằng
n=4, ta có thể biểu diễn SIR một cách gần đúng cho trường hợp tồi nhất như sau:

444
4
D2)RD(2)RD(2
R
I
S





(1.10)
Ta cũng có thể biểu diễn phương trình (1.10) theo tỷ số tái sử dụng đồng kênh Q
như sau:

444
Q2)1Q(2)1Q(2
1
I
S



(1.11)
Đối với N=7, tỷ số tái sử dụng đồng kênh Q=4,6 và trường hợp xấu nhất của
SIR là 49,56 (17dB) theo phương trình (1.11), trong khi lời giải chính xác hơi thấp
hơn 18dB. Vì thế đối với cụm 7 ô, tỷ số SIR hơi thấp hơn 18 dB. Để thiết kế một hệ
thống tổ ong đảm bảo hiệu suất yêu cầu trong trường hợp tồi nhất, ta cần tăng N đến
kích cỡ tiếp theo lớn nhất, kích cỡ này được xác định theo phương trình (1.3) là 12
(tương ứng với i=j=2). Rõ ràng điều này dẫn đến giảm đáng kể dung lượng, vì tái
Vấn đề quản lý công suất trong hệ CDMA


20
sử dụng 12 ô đưa ra sử dụng phổ bằng 1/12 trong mỗi ô, trong khi đó tái sử dụng 7
ô cho phép sử dụng phổ 1/7. Trong thực tế việc giảm dung lượng 7/12 để đảm bảo
trường hợp tồi hiếm khi xẩy ra này là không thể chấp thuận. Từ khảo sát trên, ta
thấy rằng nhiễu đồng kênh xác định hiệu suất đường truyền, đến lượt mình hiệu suất
này lại ấn định kế hoạch tái sử dụng tần số và tổng dung lượng của các hệ thống tổ

ong.
A
D+R
D+R
D
D-R
D-R
D
A
A
A
A
A
A

Hình 1.4 - Minh họa lớp 1 của các ô đồng kênh cho kích thước ô N=7
Khi MS nằm tại gờ ô (điểm A), nó chịu nhiễu tồi nhất trên kênh đường
xuống. Các đánh dấu khoảng cách trên hình vẽ là gần đúng để đơn giản tính toán.
1.5.2. Nhiễu kênh lân cận
Nhiễu gây ra bởi các tín hiệu của các tần số lân cận được gọi là nhiễu kênh
lân cận. Nhiễu kênh lân cận gây ra do các bộ lọc của máy thu không hoàn hảo dẫn
đến các tần số gần bị dò rỉ vào băng tần. Vấn đề này có thể trở nên nghiêm trọng
nếu người sử dụng kênh lân cận phát rất gần máy thu của thuê bao đang thu tín hiệu
từ trạm gốc mong muốn. Hiệu tượng này được gọi là hiện tượng gần xa, máy thu
của thuê bao bắt được máy phát gần (cùng loại được hệ thống tổ ong sử dụng). Một
dạng khác xẩy ra khi MS gần trạm gốc phát trên kênh gần với kênh mà MS yếu
khác đang sử dụng. Trạm gốc có thể gặp khó khăn khi phân biệt người sử dụng di
động mong muốn với "sự dò rỉ công suất" từ MS kênh lân cận ở gần.
Ta có thể giảm thiểu nhiễu kênh lân cận bằng cách lọc cẩn thận và ấn định
kênh. Vì mỗi ô được phân bổ một phần các kênh khả dụng, không nên ấn định các

kênh lân cận cho một ô. Ta có thể giảm đáng kể nhiễu kênh lân cận bằng cách đảm
Vấn đề quản lý công suất trong hệ CDMA


21
bảo phân cách tần số giữa các kênh trong một ô càng lớn càng tốt. Như vậy thay vì
phân bổ kênh ở dạng một băng tần liên tục cho một ô, các kênh cần được phân bổ
sao cho phân cách tần số giữa chúng là cực đại. Bằng cách phân bổ lần lượt các
kênh trong băng tần cho các ô khác nhau, ta có rất nhiều sơ đồ phân bổ kênh cho
phép phân cách các kênh lân cận trong một ô thành N độ rộng băng tần kênh, trong
đó N là kích cỡ cụm. Một số sơ đồ phân bổ kênh cũng ngăn chặn nguồn nhiễu kênh
lân cận thứ cấp bằng cách tránh sử dụng các kênh lân cận trong các ô lân cận.
Nếu hệ số tái sử dụng tần số nhỏ, phân cách giữa các kênh lân cận có thể
không đủ để đảm bảo mức nhiễu kênh lân cận trong các giới hạn cho phép. Chẳng
hạn nếu một MS gần trạm gốc gấp 20 lần so với một MS khác và có năng lượng
tràn ra ngoài băng thông, tỷ số tín hiệu trên nhiễu đối với MS yếu (trước lọc ở máy
thu) gần đúng bằng:
)20(
n
I
S


(5.12)
Đối với mũ tổn hao đường truyền n=4, tỷ số này bằng -52dB. Nếu bộ lọc trung tần
(IF) của máy trạm gốc có độ dốc là 20dB/octave, thì nguồn kênh gây nhiễu phải
được dịch ít nhất sáu lần độ rộng băng tần so với tần số trung tâm của băng thông
để đạt được suy giảm 52 dB. Như vậy ta cần khoảng sáu độ rộng băng tần kênh cho
các bộ lọc thông thường để đảm bảo SIR từ người sử dụng kênh lân cận ở gần bằng
0 dB. Điều này có nghĩa rằng cần phân cách kênh lớn hơn 6 để giảm nhiễu kênh lân

cận đến mức chấp thuận hoặc cần có các bộ lọc trạm gốc tốt hơn khi các người sử
dụng ở gần và xa trạm gốc chia sẻ cùng ô. Trong thực tế máy thu trạm gốc có bộ lọc
hốc cộng hưởng Q cao ở tầng đầu để loại kênh lân cận.
1.5.3. Điều khiển công suất để giảm nhiễu
Trong các hệ thống vô tuyến tổ ong và các hệ thống thông tin cá nhân, công
suất phát của các máy di động chịu sự điều khiển thường xuyên của các trạm gốc
phục vụ. Điều khiển công suất được thực hiện để đảm bảo rằng mỗi trạm di động sẽ
phát công suất nhỏ nhất cần thiết để duy trì đường truyền chất lượng tốt trên kênh
đường lên. Điều khiển công suất không chỉ cho phép tăng tuổi thọ acquy mà còn
giảm đáng kể SIR kênh đường lên trong hệ thống. Điều khiển công suất nhanh còn
đặc biệt quan trọng đối với các hệ thống thông tin trải phổ CDMA khi mà mọi
người sử dụng đều đồng kênh.
Vấn đề quản lý công suất trong hệ CDMA


22
1.6. Cải thiện dung lượng trong hệ thống thông tin di động [5][10][11]
Khi nhu cầu dịch vụ vô tuyến di động tăng, số lượng kênh ấn định cho một ô
sẽ dần tiến tới không đủ để hỗ trợ số người sử dụng yêu cầu. Lúc này cần có các kỹ
thuật thiết kế để cung cấp thêm kênh trên một đơn vị vùng phủ. Các kỹ thuật như:
Chia ô, phân đoạn ô và một số phương pháp phân vùng phủ được sử dụng trong
thực tế để mở rộng dung lượng hệ thống. Chia ô cho phép tăng thêm ô trong mạng.
Phân đoạn ô sử dụng các anten định hướng để tăng cường kiểm soát nhiễu và tái sử
dụng kênh. Phương pháp ô micro theo vùng phân bổ vùng phủ của một ô và mở
rộng biên giới ô đến các vùng khó đạt tới. Trong khi chia ô tăng số trạm gốc để tăng
dung lượng, thì phân đoạn ô và micro vùng dựa trên lắp đặt anten để tăng dung
lượng bằng cách giảm nhiễu đồng kênh. Các kỹ thuật chia ô và ô micro theo vùng
không gây giảm hiệu suất trung kế như phân đoạn ô và cho phép trạm gốc giám sát
tất cả các chuyển giao liên quan đến các ô micro nhờ vậy giảm bớt tính toán tại
MSC. Dưới đây ta xét cả ba phương pháp tăng dung lượng phổ biến này.

1.6.1. Chia ô
Chia ô là quá trình phân chia các ô bị nghẽn thành các ô nhỏ hơn, mỗi ô có
trạm gốc riêng và chiều cao anten cũng như công suất giảm.Chia ô tăng dung lượng
của hệ thống vì nó tăng số lần tái sử dụng kênh. Bằng cách quy định các ô mới có
bán kính nhỏ hơn các ô ban đầu và lắp đặt các ô mới này (được gọi là các ô micro)
giữa các ô đã có, dung lượng tăng do số kênh trên một đơn vị diện tích tăng.
Giả sử bán kính mỗi ô trong hình 1.2 được giảm nhỏ sao cho chỉ còn một
nửa. Để phủ toàn bộ vùng phục vụ bằng các ô nhỏ hơn ta phải tăng số ô lên bốn lần
(vì diện tích tỷ lệ với bình phương bán kính). Số lượng ô tăng dẫn đến tăng số cụm
trên vùng phủ và điều này lại dẫn đến tăng số kênh hay tăng dung lượng trên vùng
phủ. Chia ô cho phép phát triển hệ thống bằng cách thay thế các ô lớn bằng các ô
nhỏ hơn, nhưng không làm đảo lộn sơ đồ phân bổ kênh cần thiết để duy trì tỷ số tái
sử dụng đồng kênh Q (xem phương trình(1.4)) giữa các ô đồng kênh.
Thí dụ về chia ô được cho ở hình 1.5. Trong hình 1.5, các trạm gốc được đặt
tại các góc ô và giả thiết rằng vùng được trạm gốc A phục vụ đã bị bão hoà lưu
lượng (chặn của trạm gốc A đã vượt quá mức độ cho phép). Vì thế ta cần một trạm
gốc mới trong vùng này để tăng số kênh trong vùng và giảm diện tích phủ sóng của
một trạm gốc. Trên hình vẽ ta thấy trạm A được bao quanh bởi 6 trạm micro mới.
Vấn đề quản lý công suất trong hệ CDMA


23
Trong thí dụ ở hình 1.5, các ô nhỏ hơn được bổ sung sao cho vẫn giữ nguyên kế
hoạch tái sử dụng tần số của hệ thống. Chẳng hạn trạm gốc micro với nhãn G được
đặt giữa hai trạm lớn hơn sử dụng cùng tập kênh G. Từ hình vẽ ta cũng thấy việc
chia ô chỉ dẫn đến thay đổi tỷ lệ hình học của cụm. Trong trường hợp này bán kính
của mỗi ô micro mới bằng 1/2 bán kích ô cũ.
C
E
D

D
F
G
B
F
E
B
C
G
D
A
E
G
C
F
E
F
G
B
C
D

Hình 1.5 - Minh họa quá trình chia ô
Để được ô mới nhỏ hơn, cần giảm công suất phát của ô này. Ta có thể tìm được
công suất phát của ô mới với bán kính bằng một nửa ô cũ bằng cách xét công suất P
r

thu được tại biên giới của ô cũ và ô mới và đặt chúng bằng nhau. Điều này cần thiết
để đảm bảo kế hoạch tần số cho các ô mới giống như cho các ô cũ. Đối với hình
1.5 ta được:

P
r
(tại biên giới ô cũ) P
t1
R
-n
(1.13)
P
r
(tại biên giới ô mới)P
t2
(R/2)
-n
(1.14)
trong đó P
t1
và P
t2
là công suất phát của các trạm gốc tại ô lớn hơn và ô nhỏ hơn
tương ứng, n là mũ tổn hao đường truyền. Nếu ta lấy n = 4 và cân bằng hai công
thức trên, ta được:

16
P
P
1t
2t

(1.15)
Vấn đề quản lý công suất trong hệ CDMA

24
Nói một cách khác, công suất phát của trạm gốc ô nhỏ phải giảm 12dB so
với công suất phát ô lớn trong phủ sóng cho vùng trước đây mà vẫn giữ nguyên tỷ
số S/I yêu cầu.
Trong thực tế không phải tất cả các ô đều được chia nhỏ đồng thời. Các nhà
cung cấp dịch vụ rất khó tìm được tình trạng thích hợp nhất để chia ô. Vì thế các ô
kích thước khác nhau sẽ đồng tồn tại. Trong trường hợp này đặc biệt lưu ý để giữ
khoảng cách yêu cầu tối thiểu giữa các ô đồng kênh và vì thế việc ấn định kênh trở
nên phức tạp hơn nhiều. Đồng thời cũng phải lưu tâm đến các vấn đề chuyển giao
để có thể đảm bảo cho cả lưu lượng tốc độ cao và thấp. Khi có cả hai loại kích
thước ô trong cùng một vùng như ở hình 1.5, phương trình (1.15) cho thấy rằng ta
không thể đơn giản sử dụng các công suất phát trước đây cho tất cả các ô mới hay
các công suất phát mới cho tất cả các ô cũ. Nếu các công suất lớn hơn được sử dụng
cho tất cả các ô, một số kênh sử dụng cho các ô nhỏ hơn sẽ không đủ phân tách
khỏi các ô đồng kênh. Mặt khác nếu sử dụng công suất phát thấp hơn cho tất cả các
ô, thì sẽ có một phần các ô cũ không được phủ sóng. Vì lý do này các kênh trong
các ô cũ phải được chia thành hai nhóm kênh, một cho yêu cầu tái sử dụng ô nhỏ
và một cho yêu cầu tái sử dụng ô lớn. Ô lớn thường được dành cho lưu lượng tốc độ
cao để chuyển giao không xẩy ra thường xuyên.
Kích thước của hai nhóm kênh phụ thuộc vào giai đoạn của quá trình phân ô.
Tại thời điểm mới bắt đầu chia ô sẽ có ít kênh hơn trong các nhóm công suất nhỏ.
Tuy nhiên khi yêu cầu tăng ta cần nhiều kênh hơn và vì thế các nhóm nhỏ hơn sẽ
cần nhiều kênh hơn. Quá trình này tiếp diễn cho đến khi tất cả các kênh trong vùng
được sử dụng cho nhóm công suất nhỏ hơn. Lúc này quá trình chia ô kết thúc và
toàn bộ hệ thống được thay thế bằng ô nhỏ. Việc hướng phát xạ anten xuống mặt
đất cũng thường được sử dụng để hạn chế vùng phủ sóng vô tuyến cho các ô micrô
mới được tạo ra.
Vấn đề quản lý công suất trong hệ CDMA

25
C
E
D
D
F
G
B
F
E
B
C
G
D
A
E
F
E
F
G
B
C
D
F
G

Hình 1.6 - Minh họa chia ô trong hình chữ nhật tâm A diện tích 3km3km

1.6.2. Phân đoạn
Như ta đã xét ở phần 1.6.1, chia ô đạt được cải thiện dung lượng bằng cách
định cỡ lại hệ thống. Bằng cách giảm bán kính ô và giữ nguyên không đổi tỷ số tái
sử dụng đồng kênh D/R, chia ô tăng số kênh trên một đơn vị diện tích. Tuy nhiên
một cách khác để tăng dung lượng là giữ nguyên bán kính không đổi và tìm cách
giảm tỷ số D/R. Trong phương pháp này cải thiện dung lượng đạt được bằng cách
giảm số ô trong một cụm và nhờ vậy tăng tái sử dụng tần số. Tuy nhiên để làm được
điều này ta cần giảm nhiễu tương đối mà không giảm công suất.
Nhiễu đồng kênh trong một hệ thống tổ ong có thể giảm bằng cách thay thế
anten vô hướng mặt ngang tại trạm gốc bằng một số anten có hướng, mỗi anten phát
xạ trong một hình quạt quy định được gọi là đoạn ô. Nhờ sử dụng anten có hướng,
một ô cho trước sẽ thu nhiễu và phát chỉ trong một phần các ô đồng kênh có thể có.
Kỹ thuật giảm nhiễu đồng kênh và nhờ vậy tăng dung lượng bằng cách sử dụng
anten có hướng được gọi là phân đoạn ô. Hệ số mà nhiễu bị giảm phụ thuộc vào số
lượng phân đoạn. Thông thường một ô được phân thành ba đoạn 120
0
hoặc 6 đoạn
60
0
như ở hình 1.7 (a) và (b).