thiết kế hệ thống phủ sóng di động trong tòa nhà cao tầng

PHẦN A
GIỚI THIỆU












Trang i


LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên nhóm sinh viên thực hiện xin chân thành bày tỏ lòng cảm ơn
thầy Trƣơng Ngọc Hà, ngƣời đã tận tình hƣớng dẫn trong suốt quá trình hoàn thành
luận văn này. Thầy đã mở ra cho nhóm sinh viên thực hiện những vấn đề khoa học
hƣớng nhóm thực hiện đề tài vào nghiên cứu các lĩnh vực hết sức thiết thực và vô
cùng bổ ích, đồng thời tạo điều kiện thuận lợi nhóm sinh viên thực hiện học tập và

nghiên cứu. Nhóm sinh viên thực hiện đã học hỏi đƣợc rất nhiều ở thầy phong cách
làm việc, cũng nhƣ phƣơng pháp nghiên cứu khoa học của thầy… Nhóm luôn đƣợc
thầy cung cấp các tài liệu, các chỉ dẫn hết sức quý báu khi cần thiết trong suốt thời
gian thực hiện luận văn.
Nhóm sinh viên thực hiện cũng xin thể hiện sự kính trọng và lòng biết ơn
đến quý thầy cô trong khoa Điện – Điện tử, những ngƣời đã trang bị cho nhóm rất
nhiều kiến thức chuyên ngành, cũng nhƣ sự chỉ bảo, giúp đỡ tận tình của quý thầy
cô đối với nhóm sinh viên thực hiện trong suốt quá trình học tập.
Nhân đây, nhóm sinh viên thực hiện xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến bố, mẹ
và những ngƣời thân trong gia đình, cảm ơn những tình cảm và những lời động viên
nhóm sinh viên thực hiện trong suốt quá trình hoàn thành luận văn này.
Nhóm sinh viên thực hiện cũng xin đƣợc cảm ơn tất cả anh chị, các bạn học,
những ngƣời đã cung cấp và chia sẻ những tài liệu, thông tin quý báu trong suốt quá
trình học tập, nghiên cứu, hoàn thành luận văn này.



Tp. Hồ Chí Minh, tháng 1 năm 2011
Nhóm sinh viên thực hiện
NGUYỄN TOÀN VĂN
DƢƠNG LÊ NHẬT TIẾN


Trang ii




QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI
Họ và tên sinh viên:…………………………………MSSV:

.……………………………… MSSV:
Ngành: Công Nghệ Điện tử-Viễn thông

Tên đề tài: …………………………………………………………………………
1) Cơ sở ban đầu:



2) Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:


3) Các bản vẽ:



4) Giáo viên hƣớng dẫn:……………………………………………
5) Ngày giao nhiệm vụ:…………………………………………….
6) Ngày hoàn thành nhiệm vụ: ……………………………………






BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ
THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

Giáo viên hƣớng dẫn
Ngày tháng… năm 20…
Chủ nhiệm bộ môn

Trang iii

QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI

ĐỀ TÀI : THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHỦ SÓNG DI ĐỘNG TRONG
TÕA NHÀ CAO TẦNG.

………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………

TP.HCM – ngày tháng năm 2011
NGƢỜI GIAO ĐỀ TÀI:




Trang iv

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƢỚNG DẪN

ĐỀ TÀI : THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHỦ SÓNG DI ĐỘNG TRONG
TÕA NHÀ CAO TẦNG.

………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………


TP.HCM – ngày tháng năm 2011
NGƢỜI NHẬN XÉT




Trang v

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN

ĐỀ TÀI : THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHỦ SÓNG DI ĐỘNG TRONG
TÕA NHÀ CAO TẦNG.

………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………

TP.HCM – ngày tháng năm 2011
NGƢỜI NHẬN XÉT




Trang vi

LỜI NÓI ĐẦU
I Lời nói đầu.
Hòa nhịp với sự phát triển chung của nền kinh tế thế giới, nền kinh tế Việt
Nam đang từng bƣớc đẩy mạnh phát triển kinh tế, xã hội, … Trong đó, dịch vụ viễn
thông đang là một trong những ngành kinh tế mũi nhọn nhằm đáp ứng nhu cầu trao
đổi thông tin đang tăng lên cả về số lƣợng lẫn chất lƣợng. Số lƣợng các nhà khai
thác viễn thông trong và ngoài nƣớc tham gia vào thị trƣờng viễn thông ngày một
tăng, sự cạnh tranh giữa các nhà khai thác ngày càng trở nên căng thẳng.
Cùng với sự phát triển nhanh chóng của nền kinh tế, cơ sở hạ tầng đô thị cũng
ngày một đổi mới. Các khu nhà cao tầng đang mọc lên ngày một nhiều hơn. Phần
lớn các toà nhà cao tầng này đều là văn phòng làm việc của các công ty trong và
ngoài nƣớc, khách sạn, nhà hàng cao cấp, siêu thị, khu chung cƣ cấp cao, … Đây là
nơi mà nhu cầu liên lạc rất lớn và là những khách hàng quan trọng của các nhà khai
thác viễn thông. Vì vậy để có thể đảm bảo nhu cầu liên lạc, đáp ứng nhu cầu ngày
càng cao của khách hàng đặc biệt là các khách hàng cao cấp, các nhà khai thác viễn
thông đang từng bƣớc tập trung nâng cao chất lƣợng viễn thông trong các toà nhà

cao tầng, vì thế việc xây dựng một hệ thống phủ sóng di động trong các tòa nhà này
trở nên cần thiết đặc biệt là hai thành phố lớn Hà Nội và Tp Hồ Chí Minh.
II Lý do chọn đề tài.
Vì nhu cầu thông tin liên lạc và sử dụng các dịch vụ viễn thông trong các tòa
nhà cao tầng ngày một tăng cao, khi mà các nhà mạng ở Việt Nam đang tiến hành
nâng cấp lên mạng di động 3G nên việc phủ sóng di động trong tòa nhà là rất cần
thiết. Vì thế nhóm thực hiện tiến hành nghiên cứu luận văn: “ Thiết kế hệ thống
phủ sóng di động trong tòa nhà cao tầng ”.
III Mục tiêu của đề tài.
Trong luận văn này, nhóm thực hiện đề tài sẽ trình bày quy trình thiết kế, kiểm
định chất lƣợng và vận hành, bảo trì hệ thống phủ sóng điện thoại di động cho một
tòa nhà cụ thể ở Tp Hồ Chí Minh và sẽ đƣợc triển khai rộng cho các tòa nhà cao
tầng khác.



Trang vii

IV Đối tƣợng cần tìm hiểu.
Nhóm thực hiện đề tài tiến hành tìm hiểu các đặc điểm, thành phần, nguyên
lý hoạt động của hệ thống IBC (Inbuilding Coverage) trong một tòa cao ốc chung
cƣ 15 tầng ở quận 7, thành phố Hồ Chí Minh .
V Giới hạn đề tài.
Nhóm thực hiện tập trung vào việc thiết kế và đo kiểm một hệ thống phủ
sóng di động cho mạng GSM với tần số 1800MHz và mạng di động 3G UMTS với
tần số 2100MHz.
VI Tóm tắt luận văn.
Luận văn đƣợc tổ chức thành 4 chƣơng nhƣ sau:
Chƣơng 1:Chƣơng này sẽ trình bày tổng quan về các mạng đang hoạt động chủ
yếu ở Việt Nam và xu hƣớng phát triển các mạng di động này trong tƣơng lai.

Chƣơng 2:Giới thiệu các mô hình lan truyền sóng đƣợc sử dụng rộng rãi trên thế
giới khi thiết kế một hệ thống IBC.
Chƣơng 3:Giới thiệu hệ thống anten và các loại anten sẽ đƣợc sử dụng trong hệ
thống IBC.
Chƣơng 4:Chƣơng này sẽ tập trung vào việc thiết kế hoàn chỉnh một hệ thống
IBC cho tòa cao ốc cụ thể và tiến hành kiểm tra chất lƣợng sóng di động khi hệ
thống đi vào hoạt động.
Kết luận và hƣớng phát triển đề tài: Phần này nhóm thực hiện sẽ trình bày các
kết quả đạt đƣợc của luận văn, và một số hạn chế chƣa khắc phục đƣợc, để từ đó
đƣa ra một số hƣớng phát triển trong tƣơng lai của đề tài.
Phụ lục: Các bản vẽ thiết kế và các phần mềm để tiến hành một dự án IBC.








Trang viii

LIỆT KÊ BẢNG

Bảng1.1 Phân loại dịch vụ của IMT-2000 15
Bảng 1.2 Các thông số lớp vật lý. 20
Bảng 2.1 Các giá trị ngầm định các tham số trong mô hình 34
Bảng 2.2 Bảng giá trị suy hao xâm nhập theo số tầng. 44
Bảng 2.3 Các tham số lan truyền trong tòa nhà. 49
Bảng 2.4 Các tham số từ các nghiên cứu về lan truyền sóng trong nhà. 55
Bảng 4.1: Các loại BTS thƣờng dùng trong Indoor. 91

Bảng 4.2 Các giá trị tham số điển hình. 95
Bảng 4.3 Các giá trị n tƣơng ứng với vật liệu tòa nhà. 98
Bảng 4.4 Hệ số suy hao của tín hiệu qua các vật chắn. 100
Bảng 4.5 Suy hao của các loại feeder của hãng Rosenberger (Đức): 105
Bảng 4.6 Suy hao các bộ Coupler của hãng Telestone (Trung Quốc): 106
Bảng 4.7 Chia theo từng dịch vụ của thuê bao 110
Bảng 4.8 Công suất tiêu thụ RBS 2206 111
Bảng 4.9 Công suất tiêu thụ RBS 3216 112
Bảng 4.10 Các file log sau khi sử dụng phần mềm Tems đo đƣợc: 113
Bảng 4.11 Các giá trị ngƣỡng thu đƣợc từ các log file: 114
Bảng 4.12 Thông số đo của mạng 3G trong thang máy 128
Bảng 4.13 Thông số chuyển giao các vùng biên của tòa nhà 129
Bảng A1 Bảng tính Link budget của tòa nhà. 141
Bảng A2 Bảng Erlang B. 148
Bảng B1 Danh mục các thiết bị dùng cho hệ thống IBC của tòa nhà. 152
Bảng B2 Dung lƣợng kết hợp của bộ POI. 153
Bảng B3 Đặc tính bộ POI. 155
Bảng B4 Đặc tính của Antenna, Celiling Mounted Omni Directional 800-
2500MHz, 3dBi. 156
Bảng B5 Đặc tính của Directional Source-Building Antenna 824 -2500MHz 240°,
4,5dBi. 156
Bảng B6 Đặc tính của Directed Dipole Antenna (for elevcator), Vpol 1710-
2170MHz 45° 14dBi. 157
Trang ix

Bảng B6 Đặc tính của các Slipter dùng trong hệ thống. 157
Bảng B7 Đặc tính của các Coupler. 158

Trang x

LIỆT KÊ HÌNH

Hình1.1 Thị phần của GSM chiếm đa số. 3

Hình 1.2 Phân cấp cấu trúc địa lý mạng GSM 3
Hình 1.3 Phân vùng và chia ô 4
Hình 1.4 Mô hình hệ thống thông tin di động GSM 6
Hình 1.6 Mô hình cấu trúc hệ thống UMTS. 16
Hình 1.7 Sơ đồ khối tổng quát của mạng thông tin di động thế hệ 3 WCDMA. 17
Hình 1.8 Cấu trúc lớp vật lý của hệ thống UMTS 20
Hình 1.9 Hƣớng phát triển mạng trong tƣơng lai. 22
Hình 1.10 Mạng hội tụ băng rộng 23
Hình 1.11 Mô hình BCN 24
Hình 1.12 Biểu đồ tăng trƣởng HSPA khu vực châu Á – Thái Bình Dƣơng 25
(Nguồn Infoma & Media) 25
Hình 1.13 Phát triển mạng UMTS-HSPDA trong tƣơng lai. 26
Hình1.14 Dự báo sự phát triển của các thuê bao di động toàn cầu đến năm 2014 . 27
Hình 1.15 UMTS/HSPA vẫn là công nghệ chủ đạo trong họ 3G với 84% thị phần
(Nguồn: Informa & 3gamericas) 27
Hình 2.1 Miền Fresnel thứ nhất. 28
Hình 2.2 Đƣờng cong dự đoán suy hao. 31
Hình 2.3 Các tham số trong mô hình Walfish- Ikegami. 34
Hình 2.4 : Truyền sóng vào tòa nhà 41
Hình 2.5 Phân bố tích lũy của sự thay đổi tín hiệu tại tần số 900MHz trong tòa nhà
không có đƣờng truyền LOS. ( ): giá trị đo, ( ): giá trị lý thuyết của phân bố
lognormal với độ lệch chuẩn 4dB. 45
Hình 2.6 Mối quan hệ giữa suy hao xâm nhập và số tầng tòa nhà. 46
Hình 2.7 Suy hao khác nhau giữa môi trƣờng không gian tự do và tòa cao ốc. 50
(Tài liệu tham khảo [5]) 50
Hình 2.8 Dạng trễ tín hiệu lan truyền trong một tòa nhà 6 tầng. 53
Hình 2.9 Phân bố tích lũy trễ lan truyền trong hai tòa nhà văn phòng. 54
Hình 2.10 Ví dụ đơn giản về mô hình lan truyền sóng indoor. 57
Hình 2.11 Quá trình xử lý ảnh. 58
Trang xi

Hình 2.12 (a) Điểm phản xạ P2 không tồn tại trên bức tƣờng 2. (b) Điểm phản xạ
P1 không tồn tại trên bức tƣờng 1. 59
Hình 2.13 (c) Tồn tại cả hai điểm phản xạ, vì vậy đƣờng truyền đƣợc xác định. 61
(d) Máy thu không nằm trong miền mô phỏng. 61
Hình 3.1 Trƣờng bức xạ xung quanh anten. 64
Hình 3.2 Độ tăng ích của anten. 66
Hình 3.3 Công suất bức xạ hiệu dụng của anten. 69
Hình 3.4 Độ tăng ích của anten isotropic so với anten dipole. 70
Hình 3.5 Tọa độ cực. 71
Hình 3.6 Hình dạng búp sóng bức xạ trên mặt phẳng ngang. 72
Hình 3.7 Hình dạng búp sóng bức xạ trên mặt phẳng đứng. 72
Hình 3.8 Hình dạng búp sóng bức xạ trong không gian 3 chiều. 73
Hình 3.9: Sự phân cực. 75
Hình 3.10 Một số cấu hình của anten thu phân tập không gian 77
Hình 3.11 Tín hiệu thu phân tập theo không gian. 77
Hình 3.12 Thu phân tập theo cực tính. 78
Hình 4.1 Các thành phần chính của hệ thống IBC 80
Hình 4.2 Vùng phủ trong tòa nhà từ một tế bào macro trong mạng BTS
outdoormacro 80
Hình 4.3 Vùng phủ cho tòa nhà đƣợc cung cấp bởi trạm indoor dành riêng 81
Hình 4.4 Giải pháp hệ thống anten phân phối cáp đồng thụ động. 82
Hình 4.5 Sơ đồ một hệ thống anten phân phối chủ động cho khu trƣờng sở 83
Hình 4.6 Sơ đồ một hệ thống anten phân phối chủ động cho một toà nhà cao tầng
83
Hình 4.7 Sơ đồ hệ thống lai ghép 84
Hình 4.8 Tòa nhà cao tầng 86
Hình 4.9 Tòa nhà công xƣởng 87
Hình 4.10 Khu trƣờng học 88
Hình 4.11 Cấu trúc nhà ga sân bay 89

Hình 4.12 BTS công suất thấp với bộ ghép thụ động. 90
Hình 4.13 Xác suất nghẽn GoS 92
Hình 4.14 Sự lan truyền sóng trong nhà. 96
Trang xii

Hình 4.15 Suy hao trong tòa văn phòng có mật độ ngƣời dùng cao. 99
Hình 4.16 Quá trình handover trong indoor 101
Hình 4.17 Quá trình handover trong tòa nhà. 103
Hình 4.18 Chuyển giao giữa các hệ thống GSM và UMTS WCDMA. 104
Hình 4.19 Thủ tục chuyển giao giữa các hệ thống. 104
Hình 4.20 Anten omni 360
0
3dBi. 105
Hình 4.21 Các loại slipter dùng trong IBC 105
Hình 4.22 Suy hao của Slipter 1:3 106
Hình 4.23 Coupler chia tín hiệu ra các anten có công suất 3.5 – 5dBm 106
Hình 4.24 Vị trí của POI trong hệ thống IBC 107
Hình 4.25 Các tần số đƣợc kết hợp vào bộ POI. 107
Hình 4.26 Phối cảnh tòa nhà V-Star 108
Hình 4.27 Tín hiệu yếu tại các tầng thấp 116
Hình 4.28 Mức thu đƣợc khảo sát của tòa nhà. 117
Hình 4.29 Handover liên tục xảy ra tại các tầng cao của toà nhà. 118
Hình 4.30 Chất lƣợng thu của tòa nhà. 118
Hình 4.31 Chỉ số SQI thấp. 119
Hình 4.32 Chỉ số C/I thấp khi xảy ra handover. 119
Hình 4.33 Anten Omni đƣợc gắn ở tầng hầm. 124
Hình 4.34 Anten Omni đƣợc gắn trên trần giả. 125
Hình 4.35 Bố trí anten Panel trên đỉnh tòa nhà rồi hƣớng đến thang máy. 126
Hình 4.36 Sơ đồ thiết kế hệ thống của IBC thụ động của tòa nhà. 127
Hình A1 Sơ đồ nguyên lý bố trí anten tòa nhà V-star. 133

Hình A2 Bố trí anten mặt bằng tầng hầm 133
Hình A3 Kết quả sau khi phủ sóng tầng hầm 133
Hình A4 Kiểm tra tín hiệu sau khi phủ sóng tầng hầm. 134
Hình A5 Bố trí anten mặt bằng tầng trệt 134
Hình A6 Kết quả phủ sóng tầng trệt 135
Hình A7 Kết quả kiểm tra sau khi phủ sóng tầng trệt. 135
Hình A8 Bố trí anten mặt bằng tầng 2-15 Block A 136
Hình A9 Kết quả kiểm tra sau khi phủ sóng tầng 2-15 Block A 137
Hình A10 Kết quả phủ sóng tầng 2-15 Block A 138
Trang xiii

Hình A11 Sóng đứng anten 1-tầng 1 139
Hình A12 Sóng đứng anten 2-tầng 1 139
Hình A13 Sóng đứng anten 3-tầng 1 140
Hình A14 Sóng đứng anten 4-tầng 1 140
Hình A15 Sóng đứng anten 5-tầng 1 141
Hình B1 Mặt trƣớc bộ POI 153
Hình B2 Sơ đồ nguyên lý bộ POI. 154
Hình B3 Nguyên lý bộ 3dB Hybrid. 154
Hình B4 Nguyên lý bộ Combiner 2 154
Hình B5 Nguyên lý bộ Coupler. 155
Hình B6 Slipter dùng trong hệ thống. 157
Hình B7 Coupler 5dB. 158
Hình B8 RBS 2206. 159

Trang xiv

BẢNG TRA CỨU TỪ VIẾT TẮT

A
AMPS
Advanced Mobile Phone
System
Hệ thống điện thoại di
động tiên tiến
ARIB
Association Of Radio
Industries And Business
Liên hiệp công nghiệp và
kinh doanh vô tuyến
B
BCCH

Broadcast Control
Channel
Kênh quảng bá điều
khiển.
BCH
Broadcast Channel
Kênh quảng bá
BER
Bit Error Ratio
Tỷ số bit lỗi
BSC
Base Station Controller
Bộ điều khiển trạm gốc
BSS
Base Station Subsystem
Phân hệ trạm gốc
BTS
Base Tranceiver Station
Trạm vô tuyến gốc
BSIC
Base Station
Indentifization Code
Mã nhận dạng trạm gốc
BCN
Broadband Convergence
Network
Mạng hội tụ băng rộng
BLER
Block Error Rate
Tốc độ lỗi khối

C
CCCH
Common Control
Channel
Kênh điều khiển chung
CDMA
Code Division Multiple
Access
Đa truy cập chia theo mã
C/I
Carrier to Interference
Ratio
Tỷ số sóng mang trên
nhiễu
CPICH
Common Pilot Chanel
Kênh hoa tiêu chung
CS
Circuit Switch
Chuyển mạch kênh
CSPDN
Circuit Switched Public
Mạng số liệu chuyển
Trang xv

Data Network
mạch kênh công cộng
CS-ACELP
Conjugate Structure
Algebraic Code Excited

Linear Pradiction
Dự báo tuyến tính kích
thích theo mã đại số cấu
trúc phức hợp
D
DCCH
Dedicated Control
Channel
Kênh điều khiển dành
riêng
DPCCH
Dedicated Physical
Control Chanel
Kênh điều khiển vật lý
riêng
DAS
Distributed Antenna
System
Hệ thống phân phối anten

E
EIRP
Equivalent Isotropically
Radiated Power
Công suất phát xạ đẳng
hƣớng
F
FACCH
Fast Associated Control
Channel

Kênh điều khiển liên kết
nhanh
FACH
Forward Access Chanel
Kênh truy nhập đƣờng
xuống
FCCH
Frequency Correction
Channel
Kênh hiệu chỉnh tần số
FDD
Frequency Division
Duplex
Ghép kênh song công
phân chia theo tần số
FDMA
Frequence Division
Multiple Access
Đa truy cập phân chia
theo tần số
G
GOS
Grade Of Service
Cấp độ phục vụ
GSM
Global System for
Mobile Communication
Thông tin di động toàn
cầu
GPRS

General Packet Radio
Services
Dịch vụ vô tuyến gói
chung
Trang xvi

GMSC
Gateway Mobile Service
Switching Center
Trung tâm chuyển mạch
di động định hƣớng
GGSN
Gateway GPRS support
Node
Node hỗ trợ GPRS cổng
GPS
Global Positioning
System
Hệ thống định vị toàn cầu
H
Handover

Chuyển giao
HLR
Home Location Register
Bộ nhớ thƣờng trú
I
IMT-2000
International Mobile
Telecommunication

Tiêu chuẩn thông tin di
động toàn cầu
IMSI
International Mobile
Subscriber Identity
Số nhận dạng thuê bao di
di động quốc tế
ISDN
Integrated Servive Digital
Network
Mạng số đa dịch vụ
IBC
Inbuilding Coverage
Phủ sóng trong tòa nhà
IBS
Inbuilding Solution
Giải pháp phủ sóng tòa
nhà
L
LAC
Link Access Control
Điều khiển truy nhập liên
kết
LAI
Location Area Indentify
Nhận dạng vùng vị trí
LA
Location Area
Vùng định vị
M

MS
Mobile Station
Trạm di động
MSC
Mobile Service
Switching Center
Tổng đài di động
ME
Mobile Equipment
Thiết bị di động
MCC
Mobile Country Code
Mã quốc gia
MNC
Mobile Network Code
Mã dạng di động
Trang xvii

N
NAS
Non-Access Stratum
Tầng không truy nhập
Node B

Là nút logic kết cuối giao
diện IuB với RNC
NSS
Network and Switching
Subsystem
Hệ thống chuyển mạch

O
OM
Operation and
Management
Khai thác và bảo dƣỡng
OCQPSK
Orthogonal complex
quadrature Phase Shift
Keying
Khóa chuyển pha vuông
góc trực giao

P
PCCH
Paging Control Chanel
Kênh điều khiển tìm gọi
PCH
Paging Channel
Kênh nhắn tin
PCS
Personal Communication
Services
Dịch vụ thông tin cá nhân
PLMN
Public Land Mobile
Network
Mạng di động mặt đất
công cộng
PSTN
Public Switched

Telephone Network
Mạng chuyển mạch thoại
công cộng
PRACH
Physical Random Access
Channel
Kênh truy cập ngẫu nhiên
vật lý
Q
QxLevel
RF Signal Quality
Chất lƣợng thu
R
RACH
Random Access Channel
Kênh truy cập ngẫu nhiên
RRC
Radio Resource Control
Điều khiển tài nguyên vô
tuyến
RxLevel
RF Signal Level
Mức thu tín hiệu
RSSI
Receive Signal Strength
Biểu thị tín hiệu thu
Trang xviii

Indication
RSCP

Received Signal Code
Power
Công suất mã tín hiệu
nhận
S
SCH
Synchronization Channel
Kênh đồng bộ
SS
Switching Subsystem
Phân hệ chuyển mạch
SGSN
Servicing GPRS Support
Node
Node hỗ trợ GPRS
SQI
Speech Quality Index
Chất lƣợng thoại
T
TACH
Traffic and Associated
Channel
Kênh lƣu lƣợng và liên
kết
TCH
Traffic Channel
Kênh lƣu lƣợng
TDMA
Time Division Multiple
Access

Đa truy cập phân chia
theo thời gian
TDD
Time Division Duplex
Ghép song công phân chia
thời gian
U
UTRAN
Universal Terrestrial
Radio Access Network
Mạng truy nhập vô tuyến
mặt đất toàn cầu
UMTS
Universal Mobile
Telecommunnication
System
Hệ thống thông tin di
động chung
W
WCDMA
Wideband Code
Division Multiplex
Đa truy cập chia theo mã
WDM
Wavelength Devision
Multiplexing
Ghép kênh phân chia
bƣớc sóng

Trang xix

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN I
QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI III
NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƢỚNG DẪN IV
NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN V
LỜI NÓI ĐẦU VI
LIỆT KÊ BẢNG VIII
LIỆT KÊ HÌNH X
BẢNG TRA CỨU TỪ VIẾT TẮT XIV
MỤC LỤC XIX
CHƢƠNG 1 1
HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM VÀ WCDMA 1
1 .1 Giới thiệu về mạng GSM. 1
1.1.1 Lịch sử phát triển mạng GSM. 2
1.1.2 Cấu trúc địa lý của mạng 3
1.1.2.1 Vùng phục vụ PLMN (Public Land Mobile Network). 4
1.1.2.2 Vùng phục vụ MSC. 4
1.1.2.3 Vùng định vị (LA - Location Area). 5
1.1.3 Hệ thống GSM. 5
1.1.3.1 Trạm di động (MS – Mobile station). 7
1.1.3.2 Phân hệ trạm gốc (BSS Base Station Subsystem). 7
1.1.3.4 Phân hệ chuyển mạch (SS – Switching Subsystem). 9
1.1.3.5 Phân hệ khai thác và bảo dƣỡng (OSS). 12
1.2 Hệ thống thông tin di động WCDMA. 14
1.2.1 Giới thiệu công nghệ W CDMA. 14
1.2.2 Các loại lƣu lƣợng và dịch vụ đƣợc WCDMA UMTS hỗ trợ. 14
1.2.3 Mô hình cấu trúc mạng WCDMA . 16
1.2.3.1 UE (User Equipment). 17

1.2.3.2 UTRAN (UMTS Terestrial Radio Access Network). 18
1.2.3.3 CN (Core Network). 18
1.2.3.4 Các mạng ngoài. 19
Trang xx

1.2.3.5 Các giao diện vô tuyến. 19
1.2.4 Cấu trúc phân lớp của WCDMA. 19
1.2.5 Các thông số lớp vật lí. 20
1.3 Xu hướng phát triển các mạng di động trong tương lai. 21
1.3.1 Xu hƣớng phát triển của mạng viễn thông. 21
1.3.1.1 Mạng NGN. 22
1.3.1.2 Mạng BCN (Broadband Convergence Network). 23
1.3.2 HSPA tiếp tục là công nghệ băng rộng di động chủ đạo . 24
1.3.3 Công nghệ 3G chiếm thị phần. 26
CHƢƠNG 2 28
CÁC MÔ HÌNH TRUYỀN SÓNG 28
2.1 Đặc điểm truyền sóng trong không gian tự do. 28
2.2 Mô hình Okumura: 29
2.3 Mô hình COST231 – Walfish – Ikegami. 31
2.4 Mô hình Motley & Keenan: 34
2.5 Các đặc tính phading, phương pháp kỹ thuật hạn chế phading: 36
2.5.1 Các tính chất quan trọng của kênh phading. 36
2.5.1.1 Sự biến động về pha và biên độ. 36
2.5.1.2 Phading nhanh và chậm. 36
2.5.1.3 Phading phẳng và phading chọn tần. 37
2.5.2 Mô hình kênh phading phẳng. 37
2.5.2.1 Phading nhiều tia. 38
2.5.2.2 Hiệu ứng che khuất hàm log. 39
2.5.2.3 Phading nhiều tia, che khuất kết hợp. 39
2.5.3 Mô hình kênh phading chọn tần. 39

2.6 Các mô hình thực nghiệm. 41
2.6.1 Truyền sóng bên ngoài vào trong tòa nhà. 41
2.6.2 Truyền sóng bên trong tòa nhà. 47
2.6.2.1 Đặc tính lan truyền. 48
2.6.2.2 Nghiên cứu lan truyền sóng với hệ thống băng rộng. 53
2.7 Mô hình giải tích truyền sóng trong nhà (Ray tracing). 55
CHƢƠNG 3 63
CÁC HỆ THỐNG ANTEN 63
Trang xxi

3.1 Giới thiệu tổng quan về anten, hệ thống anten: 63
3.2 Các thuộc tính quan trọng của anten. 65
3.2.1 Hệ số tăng ích và hệ số định hƣớng của anten. 65
3.2.2 Công suất bức xạ hiệu dụng ERP và EIRP 68
3.2.3 Hình dạng búp sóng. 70
3.2.4 Trở kháng và hệ số sóng đứng. 73
3.2.5 Các tham số khác. 74
3.3 Kỹ thuật hạn chế phading. 75
3.3.1 Thu phân tập theo không gian. 76
3.3.2 Phân tập theo cực tính. 77
CHƢƠNG 4 79
HỆ THỐNG PHỦ SÓNG TÍN HIỆU BÊN TRONG TÕA CAO ỐC 79
4.1 Đặt vấn đề: 79
4.2 Tổng quan giải pháp IBC cho tòa nhà cao tầng: 79
4.2.1 Nguồn tín hiệu để phủ sóng cho indoor có thể dùng: 80
4.2.2 Hệ thống phân phối tín hiệu : 82
4.3 Các bước thiết kế hệ thống IBC cho tòa nhà: 84
4.3.1 Khảo sát và nhận dạng địa hình tòa nhà cần phủ sóng. 84
4.3.1.1 Mục tiêu. 84
4.3.1.2 Khảo sát tòa nhà. 85

4.3.2 Khảo sát trạm thu phát gốc và tín hiệu bên trong tòa nhà. 89
4.3.2.1 Cấu trúc BTS dùng trong indoor. 89
4.3.2.2 Lƣu lƣợng của hệ thống. 91
4.3.2.4 Khảo sát tín hiệu bên trong tòa nhà. 93
4.3.3 Các thông số cần thiết để lập kế hoạch vị trí. 93
4.3.3.1 Các tham số về tòa nhà. 93
4.3.3.2 Các tham số lập kế hoạch. 94
4.3.4 Thiết kế, lắp đặt và cấu hình thiết bị cho hệ thống. 95
4.3.4.1 Thiết kế tổng quan: 95
4.3.4.2 Tính Link-Budget cho tòa nhà. 96
4.3.4.3 Các thông số khác trong mạng UMTS WCDMA. 100
4.3.4.4 Chuyển giao xuất hiện giữa hệ thống IBC với các hệ thống khác. 101
4.3.4.5 Các thiết bị dùng trong hệ thống DAS. 105
4.4 Thiết kế hoàn chỉnh hệ thống IBC cho tòa cao ốc: 108
Trang xxii

4.4.1 Thiết kế hệ thống IBC cho tòa nhà V-Star. 108
4.4.2 Trạm thu phát gốc và tín hiệu bên trong tòa nhà V-Star. 109
4.4.2.1 Khảo sát trạm thu phát gốc và dung lƣợng: 109
4.4.2.2 Nội dung khảo sát tín hiệu: 112
4.4.2.3 Kết quả khảo sát tín hiệu: 113
4.4.3 Thiết kế, lắp đặt và cấu hình thiết bị cho hệ thống. 120
4.4.3.1 Tính Link Budget: 120
4.3.3.2 Lựa chọn nguồn tín hiệu: 121
4.3.3.3 Hệ thống cấp nguồn, tiếp đất: 122
4.3.3.4 Hệ thống cáp feeder và các bộ chia tín hiệu: 123
4.3.3.5 Hệ thống anten trong toà nhà Block A và Block B: 123
4.4.4 Bản vẽ thiết kế hệ thống IBC của tòa nhà V-Star. 127
4.4.5 Kiểm tra chất lƣợng tín hiệu khi hệ thống IBC đi vào hoạt động. 127
4.4.5.1 Đo mức tín hiệu trong tòa nhà. 127

4.4.5.2 Kiểm tra chất lƣợng phủ sóng trong thang máy 128
4.4.5.3 Đo chất lƣợng thoại (SQI) và chất lƣợng thu (RxQual). 128
4.4.5.4 Đánh giá về tỉ lệ thiết lập cuộc gọi và chuyển giao. 129
4.4.5.5 Kiểm tra hệ thống anten, feeder. 130
4.4.5.6 Kết quả kiểm tra chi tiết vùng phủ sóng các tầng. 130
CHƢƠNG 5 131
KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI. 131
5.1 Kết luận: 131
5.2 Hướng phát triển đề tài: 131
PHỤ LỤC A: BẢN VẼ BỐ TRÍ ANTEN CỦA TÕA NHÀ. 133
PHỤ LỤC B: BẢNG LIỆT KÊ CÁC THÔNG SỐ THIẾT BỊ. 152

















PHẦN B
NỘI DUNG

Đồ án tốt nghiệp Trang 1
Chƣơng 1: Hệ thống thông tin di động GSM và WCDMA.

CHƢƠNG 1
HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG GSM VÀ WCDMA
1 .1 Giới thiệu về mạng GSM.
Hệ thống thông tin di động toàn cầu (Mobile Global System for Mobile
Communications; viết tắt GSM) là một công nghệ dùng cho mạng thông tin di
động. Dịch vụ GSM đƣợc sử dụng trên hơn 2 tỷ ngƣời trên 212 quốc gia và vùng
lãnh thổ. Các mạng thông tin di động GSM cho phép có thể liên lạc với nhau do đó
những máy điện thoại di động GSM của các mạng GSM khác nhau ở có thể sử dụng
đƣợc nhiều nơi trên thế giới.
GSM là chuẩn phổ biến nhất cho điện thoại di động (ĐTDĐ) trên thế giới.
Khả năng phú sóng rộng khắp nơi của chuẩn GSM làm cho nó trở nên phổ biến trên
thế giới, cho phép ngƣời sử dụng có thể sử dụng ĐTDĐ của họ ở nhiều vùng trên
thế giới. GSM khác với các chuẩn tiền thân của nó về cả tín hiệu và tốc độ, chất
lƣợng cuộc gọi. Nó đƣợc xem nhƣ là một hệ thống ĐTDĐ thế hệ thứ hai (second
generation, 2G). GSM là một chuẩn mở, hiện tại nó đƣợc phát triển bởi 3rd
Generation Partnership Project (3GPP).
Đứng về phía quan điểm khách hàng, lợi thế chính của GSM là chất lƣợng
cuộc gọi tốt hơn, giá thành thấp và dịch vụ tin nhắn. Thuận lợi đối với nhà điều
hành mạng là khả năng triển khai thiết bị từ nhiều ngƣời cung ứng. GSM cho phép
nhà điều hành mạng có thể kết hợp chuyển vùng với nhau do vậy mà ngƣời sử dụng
có thể sử dụng điện thoại của họ ở khắp nơi trên thế giới.