Nghiên cứu các phương pháp định vị thiết bị MOBILE trong mạng di động

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN .......................................................................................................3
LỜI CẢM ƠN .............................................................................................................4
DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT ............................................5
DANH MỤC CÁC BẢNG..........................................................................................6
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ .....................................................................7
LỜI NÓI ĐẦU. ...........................................................................................................8
CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU VÀ TỔNG QUAN CƠ SỞ LÝ THUYẾT. ..................10
1.1 Giới thiệu. ........................................................................................................10
1.2 Các mô hình truyền sóng.................................................................................14
1.2.1 Giới thiệu..................................................................................................14
1.2.2 Mô hình không gian tự do. .......................................................................17
1.2.3 Mô hình Young. .......................................................................................18
1.2.4 Mô hình Okumura. ...................................................................................19
1.2.5 Mô hình Hata cho vùng đô thị. ................................................................22
1.2.6 Mô hình Hata cho vùng ngoại ô. ..............................................................23
1.2.7 Mô hình Hata cho khu vực mở. ...............................................................24
1.2.8 Mô hình Cost-Hata (COST 231). .............................................................24
1.2.9 Mô hình suy hao Log - Distance [21]. .....................................................26
1.2.10 Suy hao Large – Scale hay Log – Normal Shadowing. .........................27
1.2.11 Suy hao Small - Scale. ...........................................................................31
1.3 Cơ sở toán học – Toán thống kê xác suất. ......................................................32
1.3.1. Một số quy luật phân phối xác suất thông dụng trong mô hình truyền
sóng [12]............................................................................................................32
1.3.2. Ƣớc lƣợng các tham số của biến ngẫu nhiên [12]...................................35
1.3.3. Nội suy đa thức và bình phƣơng cực tiểu. ..............................................39
CHƢƠNG 2: NGHIÊN CỨU MỘT SỐ VẤN ĐỀ ĐỊNH VỊ THIẾT BỊ MS TRONG
MẠNG GSM. ............................................................................................................43
2.1 Sơ lƣợc cấu trúc hệ thống thông tin di động GSM. ........................................43

1

2.2 Các tham số dùng định vị trong GSM.............................................................49
2.2.1 Định vị thiết bị MS dựa váo ID của Cell. ................................................49
2.2.2 Định vị dựa vào handover. .......................................................................51
2.2.3 Định vị dựa vào TOA (Time Of Arrival). ................................................52
2.2.4 Định vị dựa vào TDOA (Time Difference Of Arrival). ...........................58
2.2.5 Định vị MS dựa vào AOA (Angle Of Arrival/Angle Of Attack and
intersection). ......................................................................................................59
2.2.6 Định vị MS dựa vào cƣờng độ tín hiệu thu đƣợc RSSI. ..........................61
2.2.7 Phƣơng pháp phát hiện NLOS dựa vào kết hợp giữa TOA và RSSI. ......63
CHƢƠNG 3: MỘT SỐ PHƢƠNG PHÁP TÍNH TOÁN ĐỊNH VỊ TRONG MẠNG
GSM ..........................................................................................................................66
3.1 Phƣơng pháp tính toán trực tiếp. ....................................................................66
3.1.1 Phƣơng pháp đạc giác tam giác. ..............................................................66
3.1.2 Phƣơng pháp giao tuyến Hypebol. ...........................................................68
3.1.3 Phƣơng pháp định vị dựa vào góc tới của tín hiệu...................................70
3.2 Phƣơng pháp số định vị dựa vào phƣơng pháp bình phƣơng cực tiểu sai số..71
CHƢƠNG 4: ĐỊNH VỊ THIẾT BỊ DI ĐỘNG DÙNG THÔNG SỐ TA (TIMING
ADVANCE). .............................................................................................................73
4.1 Thực nghiệm. ..................................................................................................73
4.2 Kết quả thực nghiệm và đánh giá. ...................................................................81
KẾT LUẬN ...............................................................................................................83
TÀI LIỆU THAM KHẢO:........................................................................................84

2


LỜI CAM ĐOAN

Tôi là Phạm Hữu Lƣu, xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng
tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chƣa từng đƣợc ai công
bố trong bất kỳ công trình nào khác.

Hà nội, ngày 12 tháng 09 năm 2013
(Tác giả)

Phạm Hữu Lƣu

3


LỜI CẢM ƠN

Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật đƣợc nghiên cứu và hoàn thành tại Viện đào tạo sau
đại học thuộc Đại học Bách Khoa Hà Nội
Tôi xin chân thành cảm ơn TS. Phạm Doãn Tĩnh đã trực tiếp hƣớng dẫn, tạo
mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt quá trình nghiên cứu và thực hiện báo cáo
luận văn. Thầy đã thƣờng xuyên kiểm tra, động viên, khích lệ và định hƣớng nghiên
cứu giúp tôi hoàn thành tốt luận văn tốt nghiệp này.
Trong quá trình học tập và thực hiện luận văn tốt nghiệp tại Đại học Bách Khoa
Hà Nội, tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong viện đào tạo sau đại học, các
thầy cô đã trực tiếp giảng dạy, giúp đỡ tôi hoàn thành tốt chƣơng trình học tập và
luận văn tốt nghiệp.
Tôi xin cảm ơn toàn thể các anh chị học viên lớp cao học kỹ thuật truyền thông
khóa 2011B, cùng gia đình, bạn bè đã luôn bên cạnh giúp đỡ và động viên tôi trong
quá trình học tập cũng nhƣ nghiên cứu đề tài luận văn thạc sỹ kỹ thuật này.

Hà nội, ngày 22 tháng 9 năm 2013
Học Viên: Phạm Hữu Lƣu

4


DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

Chữ viết tắt
AOA
BCCH
BSC
BTS
CGI
CI
FACCH
FCC
GPS
GSM
ID
LAC
LAI
LOS
MCC
MS
MSC
NLOS
RSL
RSSI
SACCH
TA
TDOA

TOA
TS

Chữ đầy đủ
Angle Of Arrival
Broadcast Control Channel
Base Station Controller
Base Transceiver Station
Cell Global Identification
Cell Identification
Fast associated control channel
Federal Communication Commission
Global Positioning System
Global System for Mobile Communication
Identification
Location Area Code
Location Area Identification
Line Of Sight
Mobile Country Code
Mobile Station
Mobile Switching Center
Non-Line Of sight
Received Signal Level
Received Signal Strength Indicator
Slow associated control channel
Timing Advance
Time Different Of Arrival
Time Of Arrival
Timeslot

5


DANH MỤC CÁC BẢNG.
Bảng 1.1. Minh họa phƣơng pháp nội suy đa thức. ..................................................39
Bảng 1.2: Tham chiếu hệ số mũ n trong các môi trƣờng khác nhau.........................27
Bảng 4.1: Tọa độ dùng để tham chiếu của hai trạm BTS và MS ..............................75
Bảng 4.2: Thông số export ra từ thiết bị TEMS........................................................77
Bảng 4.3: Tổng kết lại vị trí trong hệ trục tọa độ mới của các điểm đang xét ..........80

6


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ.
Hình 1.1: Minh họa phƣơng pháp bình phƣơng cực tiểu ..........................................40
Hình 1.2: Đồ thị của Amu theo tần số và khoảng cách dùng trong mô hình Okumura.
...................................................................................................................................20
Hình 1.3: Minh họa mức suy hao Large-scale so hàm mật độ xác suất chuẩn. ........30
Hình 1.4: Tổng kết giá trị độ lệch chuẩn ζL (Tham khảo giá trị trong tài liệu [12]).31
Hình 2.1: Cấu trúc cơ bản của một mạng di động GSM. ..........................................43
Hình 2.2: Phân bố timeslot đƣờng lên và xuống trong giao diện Um của mạng di
động GSM. ................................................................................................................45
Hình 2.3: Mặt nạ của một Burst. ...............................................................................46
Hình 2.4: Minh họa về TA (Timing Advance) trong GSM. .....................................46
Hình 2.5: Phƣơng pháp định vị Cell ID/TA. .............................................................50
Hình 2.6: Phƣơng pháp định vị Cell ID/TA với sự góp mặt của 3 BTS. ..................50
Hình 2.7: Minh họa định vị theo phƣơng pháp handover. ........................................51
Hình 2.8: Minh họa TOA tính toán ra đƣợc khoảng cách từ MS đến ba BTS. ........52
Hình 2.9: Minh họa trƣờng hợp nhiều tia đến MS. ...................................................53
Hình 2.10: Minh họa của TDOA đo đạc sự khác nhau về thời điểm nhận đƣợc tín

hiệu từ MS đến ba BTS khác nhau............................................................................58
Hình 2.11: Minh họa phƣơng pháp AOA. ................................................................60
Hình 2.12: Minh họa tính định hƣớng của các Cell trong mạng di động. ................62
Hình 5.1: Kết hợp thông số AOA của hai BTS định vị MS. ....................................71
Hình 4.1: Hai trạm đƣợc trích ra để minh họa tính toán tọa độ của MS tại Lâm Đồng
(236007 và 236049). .................................................................................................74
Hình 4.2: Vị trí của MS đã đƣợc định vị bằng GPS. ................................................74
Hình 4.3: Khoảng cách thực tế giữa hai trạm đƣợc đo bằng Mapinfo 8.5................75
Hình 4.4: Tọa độ các điểm BTS trong hệ trục mới. ..................................................76
Hình 4.6: Vẽ vị trí tính đƣợc của MS tƣơng đối so với hai BTS. .............................79
Hình 4.6: So sánh với vị trí thực tế của MS để tính sai số. .......................................80
Hình 4.7: Vẽ vị trí tính đƣợc của MS tƣơng đối so với hai BTS ..............................81
7


LỜI NÓI ĐẦU.
Nhu cầu của định vị thiết bị di động MS (Mobile Station) nở rộ cùng với các
công nghệ. Hiện tại, các phƣơng pháp định vị chủ yếu dựa vào định vị toàn cầu GPS.
Độ chính xác của GPS trong trƣờng hợp không bị chắn khá cao (đến hàng mét).
Nhƣng với nhƣợc điểm là các thiết bị Mobile trong mạng di động đang đƣợc dùng
trên thị trƣờng không phải tất cả đều đƣợc trang bị hệ thống GPS. Trang bị thêm
phần cứng cho thiết bị Mobile sẽ làm tăng giá thành cho thiết bị Mobile lên rất lớn.
Hơn nữa, trong trƣờng hợp bị che khuất thì hệ thống GPS đã không dùng đƣợc. Và
nếu có tích hợp GPS thì cũng phải ngƣời dùng kích hoạt phần mềm trong MS thì
GPS mới dùng đƣợc. Số lƣợng chủng loại MS lên đến hàng triệu. Do đó, không thể
hy vọng GPS sẽ là công nghệ định vị MS, mà phải xây dựng riêng một lỹ thuật định
vị MS không cần can thiệp vào phần cứng của MS. Tại Việt Nam, yêu cầu định vị
vị trí của MS trong mạng di động của nhà nƣớc với mỗi nhà mạng là chƣa có.
Nhƣng để đón đầu xu hƣớng tất yếu của phát triển. Với bài toán đề ra theo nhu cầu
thực tế, mục đích của bài viết đƣợc phản ảnh rõ trong tiêu đề của luận văn là:

“NGHIÊN CỨU CÁC PHƢƠNG PHÁP ĐỊNH VỊ VỊ TRÍ THIẾT BỊ MOBILE
TRONG MẠNG DI ĐỘNG”.
Xuất phát từ Mĩ, số cuộc gọi khẩn cấp từ thuê bao di động nhƣ dịch vụ khẩn
cấp 911(E911) tăng lên rất lớn, và lúc đó cũng đã xuất hiện một điểm yếu là chƣa
biết đƣợc vị trí của ngƣời gọi đó. Để bù đắp những thiếu sót này, FCC – tạm dịch là
Hội Đồng Thông Tin Liên Bang (Federal Communication Commission) đƣa ra một
sắc lệnh vào ngày 12 tháng 7 năm 1996 yêu cầu tất cả các nhà cung cấp dịch vụ di
động phải cung cấp đƣợc vị trí chính xác của thiết bị di động MS cho trung tâm
E911 khi có cuộc gọi đến E911 [1]. Trong sắc lệnh của FCC, đó là bắt buộc trong 5
năm sau khi ban hành sắc lệnh sẽ có hiệu lực, bắt đầu tính từ ngày 1 tháng 10 năm
1996 (cho tới nay thì thời hạn 5 năm cuối cùng đã qua), tất cả các nhà cung cấp dịch

8


vụ phải cung cấp vị trí của MS trong vòng 100m so với vị trí chính xác của MS cho
ít nhất 67% các cuộc gọi từ thuê bao di động đến E911.
Mục đích của luận văn là nghiên cứu phƣơng pháp định vị thiết bị di động MS
(Mobile station) trong mạng di động trong mọi trƣờng hợp của thiết bị MS mà phạm
vi ứng dụng đƣợc trong thực tế mà không phụ thuộc vào chủng loại hay cấu hình
cao hay thấp của MS. Trong phần thực nghiệm của luận văn đƣợc rút gọn ứng dụng
trong mạng 2G Vietnamobile (2G VNM).
Các tham số nghiên cứu để định vị MS bao gồm: Cell ID, TA (Timing
Advance), TOA, TDOA, AOA, RSSI. Và phƣơng pháp nghiên cứu sử dụng để tính
toán đó là các phƣơng pháp trắc đạc tam giác, trắc đạc Hypebol, phƣơng pháp bình
phƣơng sai số cực tiểu, phƣơng pháp số.
Thông thƣờng, điều kiện cần để định vị một MS theo các phƣơng pháp trắc
đạc tam giác hay hypebol thì yêu cầu ít nhất có sự tham gia của 3 trạm thu phát BTS
với MS đó. Điều này khó đƣợc đảm bảo trong mọi điều kiện, ví dụ nhƣ trong các
vùng nông thôn, vùng sâu vùng xa, mật độ trạm BTS thƣa thớt. Trong luận văn này,

nghiên cứu ứng dụng mở rộng ra cho cả các trƣờng hợp có 2 BTS liên hệ với MS.
Tuy nhiên, khi số lƣợng BTS tăng lên, thì độ chính xác của kết quả càng tăng. Khi
các thông số có độ chính xác cao đƣợc sử dụng nhƣ TOA, RSSI thì càng làm tăng
thêm độ chính xác của kết quả. Trong phần thực nghiệm, do một số hạn chế, thông
số đƣợc sử dụng cho tính toán là TA, có độ chính xác là 550m.
Cuối cùng, em xin đƣợc gửi lời chân thành cảm ơn tới giảng viên Tiến sĩ
Phạm Doãn Tĩnh, và các bạn bè. Vì em không thể hoàn thành nếu thiếu sự hƣớng
dẫn, trợ giúp trực tiếp của giảng viên hƣớng dẫn Tiến sĩ Phạm Doãn Tĩnh, sự động
viên và giúp đỡ nhiều mặt của các các kỹ sƣ trong mạng VNM, bạn bè trong quá
trình viết bài.
Hà Nội, ngày 20 tháng 8 năm 2013.

9


CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU VÀ TỔNG QUAN CƠ SỞ LÝ THUYẾT.
1.1 Giới thiệu.
Với sự phát triển nhanh chóng của công nghệ đầu cuối thúc đẩy sự phát triển
nhanh chóng của mạng di động. Điều đó khiến cuộc gọi đến từ các thuê bao di động
tăng lên nhanh chóng. Và theo đó, tỷ lệ các cuộc gọi khẩn cấp đến từ điện thoại di
động cũng tăng lên rất cao. Xuất phát từ Mĩ, số cuộc gọi khẩn cấp ví dụ nhƣ dịch vụ
khẩn cấp 911(E911) tăng lên rất lớn, và lúc đó cũng đã xuất hiện một điểm yếu là
chƣa biết đƣợc vị trí của ngƣời gọi đó. Để bù đắp những thiếu sót này, FCC – tạm
dịch là Hội Đồng Thông Tin Liên Bang (Federal Communication Commission) đƣa
ra một sắc lệnh vào ngày 12 tháng 7 năm 1996 yêu cầu tất cả các nhà cung cấp dịch
vụ di động phải cung cấp đƣợc vị trí chính xác của thiết bị di động MS cho trung
tâm E911 khi có cuộc gọi đến E911 [1]. Trong sắc lệnh của FCC, đó là bắt buộc
trong 5 năm sau khi ban hành sắc lệnh sẽ có hiệu lực, bắt đầu tính từ ngày 1 tháng
10 năm 1996 (cho tới nay thì thời hạn 5 năm cuối cùng đã qua), tất cả các nhà cung
cấp dịch vụ phải cung cấp vị trí của MS trong vòng 100m so với vị trí chính xác của

MS cho ít nhất 67% các cuộc gọi từ thuê bao di động đến E911. (Ban đầu FCC yêu
cầu độ chính xác là 125m, sau đó đƣợc rút ngắn lại chính xác hơn là 100m). Do đó,
FCC đã kích thích số lƣợng lớn những nghiên cứu theo hƣớng phát triển những
thuật toán định vị chính xác vị trí trong mạng không dây và kết quả là sự tiến bộ
trong công nghệ định vị trong mạng không dây [1]. Theo luật mới nhất của FCC
(vào năm 2005) thì yêu cầu mới nhất về độ chính xác là bắt buộc, tuy nhiên, FCC
không chỉ rõ trong sắc lệnh về môi trƣờng trong nhà (Indoor) hay môi trƣờng ngoài
trời (Outdoor) [1]. Tuy nhiên, theo mong muốn thì một thuật toán tốt nên bao quát
đƣợc cả hai môi trƣờng indoor và outdoor của MS phát sinh cuộc gọi.
Ngoài yêu cầu của FCC ra thì định vị vị trí MS cũng có các ứng dụng trên thị
trƣờng. Nhƣ trong Marketting, trong một khu vực nhất định sẽ có quảng cáo về sản
phẩm sẽ thu đƣợc mục đích quảng cáo sản phẩm khi biết đƣợc vị trí của MS. Ví dụ,
một cửa hàng nếu có thể biết đƣợc vị trí của MS và để thu hút khách hàng bằng
10


cách phát một quảng cáo đến thiết bị di động của khách hàng trong một khu vực đó
[15]. Trong truy suất tài sản (trong cả môi trƣờng Indoor và Outdoor), hay con
ngƣời, ví dụ nhƣ bệnh nhân, trẻ lạc hay thú cƣng. Hay trong du lịch, trong hƣớng
dẫn mua sắm thông minh, trong điều khiển giao thông, …
Trong thời điểm hiện tại của Việt Nam và thế giới, các dịch vụ định vị MS là
do yêu cầu của anh ninh, hay cũng hầu hết dựa vào hệ thống GPS, ngoại trừ một số
thế hệ đầu cuối hiện đại mới gần đây, các dịch vụ định vị vị trí của MS trong mạng
di động ngoài GPS thì chƣa là bắt buộc và có thể chƣa có ứng dụng rộng rãi. Nhƣng
hy vọng trong tƣơng lai tới đây, các dịch vụ này dựa vào sự phát triển rộng khắp
của hệ thống mạng di động di động thì dịch vụ định vị MS này sẽ đƣợc ứng dụng
rộng rãi, đóng vại trò quan trong trong tƣơng lai mạng và các phƣơng pháp tính toán
sẽ đƣợc nghiên cứu thêm sâu hơn nữa.
Thông thƣờng khi nhắc đến định vị vị trí thƣờng khiến ngƣời ta liên tƣởng đến
hệ thống định vị toàn cầu GPS (Global Positioning System). Hệ thống GPS có độ

chính xác tƣơng đối cao và đƣợc cung cấp thông tin toàn cầu. Trong kỹ thuật lai kết
hợp giữa GPS và hạ tầng mạng di động thì sẽ làm tăng thêm độ chính xác của GPS.
Với yêu cầu là thiết bị di động MS của ngƣời dùng phải đƣợc tích hợp đầy đủ hệ
thống GPS để MS có thể thu đƣợc tín hiệu của ít nhất 4 vệ tinh. Công nghệ đầu cuối
phát triển mạnh mẽ ngày nay, thiết bị MS hay đƣợc tích hợp sẵn GPS. Nhƣng trong
thực tế, hàng triệu thiết bị MS của ngƣời dùng đang sử dụng nhất là trong nƣớc ta
không đƣợc tích hợp hệ thống GPS, tuy số lƣợng thiết bị đầu cuối MS đang dùng
đƣợc tích hợp GPS cũng rất lớn, nhƣng thiết bị ngƣời dùng đƣợc tích hợp GPS thì
không phải lúc nào ngƣời sử dụng cũng bật chức năng đó lên đầy đủ. Và việc tích
hợp hệ thống GPS vào thiết bị MS khiến gia tăng giá thành của MS lên nhanh
chóng. Hơn nữa, khi trong điều kiện NLOS (Non-Line of Sight) với ít nhất 4 vệ tinh
thì chức năng GPS sẽ trở lên không chính xác và thậm chí không còn dùng đƣợc
nữa. Vì lý do này khiến các nhà cung cấp dịch vụ của Mĩ không có ý định dựa vào
GPS là một cách duy nhất để định vị [1]. Nhƣng cũng có một điểm yếu là định vị vị

11


trí của MS trong mạng di động không GPS thì còn rất nhiều khía cạnh chƣa đƣợc
nghiên cứu đầy đủ.
Khác với GPS, trong mạng di động, để giữ liên lạc thì một thiết bị MS bất kỳ
nào của ngƣời sử dụng cũng cần phải luôn kết nối với ít nhất một trạm thu phát của
mạng di động - BTS (Base Transceiver Station). Nhƣng thông thƣờng thì một MS
sẽ có thể nhận đƣợc tín hiệu thƣờng xuyên với ít nhất 2 BTS. Đặc biệt, trong môi
trƣờng đô thị, ở đó với các tòa nhà cao tầng thì hệ thống GPS sẽ không còn chính
xác với độ chính xác của GPS, thì một MS sẽ có ít nhất luôn có thể thu phát tín hiệu
với nhiều hơn hai BTS. Tùy thuộc vào yêu cầu của mỗi thuật toán mà nó có thể có
yêu cầu về số lƣợng ít nhất BTS mà một MS cần thiết phải thông tin tới. Với thông
điệp là trong mọi hoàn cảnh, có thể cả trong hoàn cảnh khó khăn nhất cũng có khả
năng cố gắng định vị vị trí một cách tốt nhất vị trí của MS trong mạng di động, với

độ chính xác tốt nhất có thể có để tìm ra vị trí của MS trong mạng di động.
Một giả thuyết hợp lý quan trọng phải đƣợc đề cập ở đây là các thuật toán tính
toán vị trí của thiết bị MS mà thông tin ban đầu đã biết là tọa độ của các trạm BTS.
Tọa độ vị trí của các trạm BTS có thể đã đƣợc xác định chính xác bằng hệ thống
GPS trong quá trình xây lắp,… Nhiệm vụ của các kỹ thuật tính toán vị trí chỉ còn là
tìm ra vị trí của MS dựa trên các thông số đo đạc đƣợc có sẵn trong hệ thống mạng
di động. Điều đó thật hấp dẫn khi mà các thiết bị đầu cuối có sẵn sẽ không phải
thêm bất cứ môt bộ phận phần cứng nào, giá thành cũng vì thế mà không bị đẩy lên.
Và trong phạm vi của bài luận văn cũng chỉ giới hạn trong định vị vị trí của MS
trong mạng GSM mà thôi. Ở đó, MS truy nhập mạng đƣợc phân cho một khe thời
gian của giao tiếp vô tuyến. Thêm nữa, các trƣờng hợp đƣợc tính toán ở đây chỉ
dành cho trƣờng hợp MS tĩnh, hoặc chuyển động tốc độ chậm, để đảm bảo trong
thời gian tính toán thì vị trí của MS thay đổi không đáng kể. Còn đối với các trƣờng
hợp MS chuyển động, tuy có một số lợi thế trong việc phán đoán tình trạng của giao
tiếp MS – BTS là LOS (Line of Sight) hay NLOS (Non Line of Sight) và xét thêm
một tham số về lịch sử thời gian của MS. Nhƣng vì do hạn chế về mặt thời gian và

12


cần phải tìm hiểu thêm hơn nữa nên đề tài xin phép dừng lại chƣa đề cập đến trƣờng
hợp này. Hy vọng sau này, nếu có đƣợc môi trƣờng ứng dụng và đƣợc khuyến khích
hợp lý, đề tài sẽ đƣợc mở rộng thêm để ứng dụng trong mọi trƣờng hợp của mạng,
và của điều kiện môi trƣờng MS đang ở đó.
Khi xem xét định vị vị trí của MS, chúng ta có thể xem xét với hai kịch bản có
thể đƣợc đƣa ra đó là “Mô hình tập trung” và “Mô hình phân tán”. Mô hình tập
trung là gì? Là nhiệm vụ tính toán ra vị trí MS là của một trung tâm phụ trách.
Trung tâm này có thể là tại BSC (Base Station Controller) hay BTS, dựa vào các
tham số đo đạc đƣợc có sẵn trong mạng GSM. Từ đó vị trí của MS có thể đƣợc
dùng cho dịch vụ hay đƣợc gửi cho MS qua kênh FACCH/SACCH nếu cần. Thông

thƣờng với một BTS trong mạng 2G, thiết bị ví dụ nhƣ của nhà cung cấp đang đƣợc
dùng rộng rãi nhƣ Huawei thì dƣờng nhƣ nhiệm vụ tính toán này là bất khả thi do
đặc điểm của thiết bị hiện tại chƣa cho phép ghép thêm chức năng này. Do vậy, với
mô hình này thì nhiệm vụ đó chỉ có thể thực hiện ở tại BSC. Mô hình phân tán là
mô hình mà nhiệm vụ tính toán ra vị trí của MS là do chính MS tính toán dựa vào
các tham số đo đạc đƣợc có sẵn trong mạng GSM. Và BSC cũng có thể yêu cầu MS
gửi lại thông tin này qua kênh FACCH/SACCH. Điều này làm giảm chi phí cho nhà
vận hành, nhƣng MS khi đó phải đƣợc nâng cấp lên để thực hiện chức năng này. Do
đó, sẽ khó khăn hay không khả thi nếu thực hiện chức năng định vị với tất cả các
cuộc gọi từ bất kỳ loại MS nào ví dụ đến một trung tâm nhƣ trung tâm khẩn cấp của
Mĩ E911 chẳng hạn. Vậy, để thực hiện nhiệm vụ định vị của bất kỳ MS nào là một
sự bắt buộc thì chỉ còn cách là nhà cung cấp dịch vụ sẽ phải dùng mô hình tập trung
để tính toán định vị. Và trung tâm tính toán này phải đƣợc xây dựng lên. Có thể là
một phần mềm nâng cấp thêm cài đặt thêm vào BSC, hay là một nâng cấp về phần
cứng. Để thực hiện đƣợc điều này, cần sự phối hợp của một số chuyên gia và
nghiên cứu thêm nữa. Trong bài viết này, chỉ giới hạn là nghiên cứu các phƣơng
pháp có thể ứng dụng trong thực tiễn vào dịch vụ định vị vị trí của MS dƣới áp lực
là phải thực hiện đƣợc trong các hoàn cảnh và các loại MS bất kỳ nào của ngƣời
dùng.
13


1.2 Các mô hình truyền sóng.
1.2.1 Giới thiệu.
Sóng điện từ đƣợc phát ra môi trƣờng truyền sóng thông thƣờng ngƣời ta gọi
là anten. Nguồn của sóng điện từ là chuyển động các điện tích (hạt điện tử) do dòng
điện trong anten. Chuyển động của các điện tích trong anten tạo lên một điện trƣờng
thay đổi theo thời gian. Điện trƣờng thay đổi theo thời gian thì sẽ làm cảm ứng một
từ trƣờng xoáy cũng biến đổi theo thời gian (Định luật Ampere). Từ trƣờng biến đổi
theo thời gian cũng làm cảm ứng một điện trƣờng xoáy cũng biến đổi theo thời gian

(Định luật Faraday). Từ đó, sóng điện từ đƣợc lan truyền trong không gian tuân theo
các phƣơng trình Maxwell.
Các phƣơng trình Maxwell dạng tích phân:
∑

∮

(1.1)

∮

(1.2)

∮

∫
∑

∮

(1.3)
∫

(1.4)

Trong đó:
-

E là véc-tơ cƣờng độ điện trƣờng.

-

B là véc-tơ cảm ứng từ.

-

q là các điện tích trong miền không gian giới hạn bởi mặt kín S.

-

I là các dòng điện dẫn bao quanh bởi đƣờng kín l.

Nhƣng với dạng tích phân của các phƣơng trình Maxwell thì gặp khó khăn
trong việc giải ra nghiệm của trƣờng trong khoảng không gian. Dựa vào các công

14


thức biến đổi toán học, chúng ta có dạng vi phân của các phƣơng trình Maxwell nhƣ
sau:
(1.5) (Nhân vô hƣớng)
(1.6) (Nhân vô hƣớng)
(1.7) (Nhân có hƣớng)
(1.8) (Nhân có hƣớng)
Trong đó:
-

Toán tử Nabla:

-

H là cƣờng độ từ trƣờng (ampere/met) tại điểm đang xét.

-

J là mật độ dòng điện dẫn tại điểm đang xét.

-

=( ;

;

)

là mật độ điện tích tại điểm dang xét.

Một số phần mềm dùng các phƣơng trình Maxwell dạng vi phân để tìm ra
trƣờng trong một miền không gian nào đó. Ví dụ nhƣ Feko; HFSS; ADS;…dùng
phƣơng pháp số.
Truyền sóng điện từ trong môi trƣờng truyền sóng (thƣờng là môi trƣờng
không khí trong mạng di động) là quá trình truyền năng lƣợng của sóng điện từ theo
các phƣơng truyền sóng bất kỳ. Đối với sóng phẳng (ở khoảng cách xa so với nguồn
sóng) thì ta có thể coi sóng điện từ là sóng phẳng. Ở đó, năng lƣợng truyền theo
véc-tơ Pointing. Quá trình truyền sóng có sự suy hao rất lớn do môi trƣờng và do
năng lƣợng phải trải ra trong khoảng không gian rộng lớn để đến đƣợc đích cần
thiết.
Mô hình tính toán chính xác và kinh viện nhất là theo các phƣơng trình
Maxwell để giải ra các trƣờng E và B và suy ra đƣợc các suy hao tƣơng ứng của
sóng . Tuy nhiên, chỉ sử dụng đƣợc giải đƣợc trong một vài trƣờng hợp đặc biệt hay

15


không gian hẹp để có thể tìm ra đƣợc các trƣờng. Do vậy, để tính toán dễ dàng hơn,
một số mô hình thực nghiệm đã đƣợc đƣa ra để tính toán suy hao trong quá trình
truyền sóng.
Mô hình truyền sóng vô tuyến thực nghiệm là một công thức toán học thành
lập dựa trên kinh nghiệm hóa đặc tuyến truyền của sóng vô tuyến; là một hàm của
tần số, của khoảng cách đến nguồn phát và các điều kiện khác. Một mô hình đơn
thƣờng đƣợc phát triển để tiên đoán những phản ứng truyền của những kết nối
tƣơng tự nhau, dƣới các điều kiện đặt ra trong giới hạn tƣơng tự nhau. Chúng đƣợc
tạo ra vơi mục đích công thức hóa đƣờng truyền mà sóng vô tuyến truyền từ nơi này
sang nơi khác. Những mô hình này thƣờng tiên đoán tổn thất của sóng dọc theo
đƣờng truyền hay trong khu vực phủ của trạm phát sóng.
Đặc điểm của các mô hình truyền sóng: Là mỗi một kết nối đều có những điều
kiện địa hình, đƣờng đi và che khuất và điều kiện về khí quyển khác nhau. Điều này
cũng gây khó khăn cho việc công thức hóa chính xác tổn hao của tất cả các hệ thống
viễn thông trong một công thức toán học. Do vậy, các mô hình khác nhau sẽ tƣơng
ứng với những điều kiện khác nhau của kết nối của kết nối. Các mô hình dựa vào
tính toán tổn thất đƣờng đi của một tuyến dƣới xác suất nhất định mà trong điều
kiện đang xem xét.
Mô hình truyền sóng vô tuyến Radio là do kinh nghiệm, nghĩa là chúng đƣợc
phát triển dựa trên tập hợp rộng lớn các dữ liệu thu thập đƣợc trong một trƣờng hợp
cụ thể phải đủ lớn để cung cấp đủ mức độ hợp lý cho các tình huống có thể xảy ra
trong kịch bản của mô hình đó. Cũng giống nhƣ trong các mô hình kinh nghiệm
khác, các mô hình truyền sóng kinh nghiệm cũng không chỉ ra đƣợc chính xác đƣợc
một đƣờng kết nối (link) cụ thể mà chúng chỉ dự đoán hợp lý nhất điều có thể xảy ra
trong điều kiện cụ thể đó. Trong điều kiện định vị vị trí của MS trong mạng di động
nhấn mạnh đặc biệt trong các thành phố, nơi mà các điều kiện về tầm nhìn thẳng

giữa MS và BTS sẽ rất hạn chế.

16


Các mô hình này đƣợc gọi là các mô hình truyền sóng mặt đất. Các mô hình
này thƣờng xem xét để đƣa ra đƣợc tổn hao đƣờng truyền trung bình (Median
Pathloss L50) Trong đó L50 là Median Loss, tức là giá trị trung bình hay giá trị kỳ
vọng dựa vào các giá trị đo đạc đƣợc thực tế hay kết hợp cả với các lý thuyết. Các
mô hình thực nghiệm thƣờng hƣớng đến mục đích là thể hiện đƣợc giá trị suy hao
này.
Hơn nữa, trong truyền sóng vô tuyến, các hiệu ứng truyền sóng bị ảnh hƣởng
rất lớn bởi tần số sóng truyền. Tại tần số VHF (30MHz – 300 MHz) và UHF
(300MHz – 3GHz) , bao trùm dải tần của GSM, thì truyền tin không nhất thiết phải
trong điều kiện LOS. Nhiễu xạ là hiện tƣợng mà sóng điện từ bị bẻ cong tại mép của
vật chắn. Kết quả là làm giảm một phần cƣờng độ sóng do chắn tuyến. Khúc xạ là
sự bẻ cong sóng điện từ truyền trong môi trƣờng truyền không đồng nhất. Đa đƣờng
là hiện tƣợng mà sóng bị phản xạ từ nhiều vật trong môi trƣờng truyền của sóng, kết
quả là có nhiều phiên bản của sóng đến đƣợc tới máy thu. Tuy không có định nghĩa
rõ ràng về chắn tuyến, nhƣng trong trƣờng hợp chắn tuyến thì các tia phản xạ, nhiễu
xạ tại các mép xung quanh vật chắn cũng đủ mạnh để mang thông tin truyền thông,
tuy nhiên, phụ thuộc vào số mép của vật chắn cũng nhƣ cƣờng độ của các tia nhiễu
xạ và phản xạ. Tần số càng nhỏ thì khả năng vƣợt qua đó càng lớn. Đến dải UHF thì
khă năng vƣợt chƣớng ngại vật đó đã giảm đi nhiều. Khi tần số cao hơn UHF thì
chủ yếu dùng truyền thông nhìn thẳng LOS, không trông chờ vào các tín hiệu phản
xạ, nhiễu xạ, tán xạ,… để mang thông tin nữa.
1.2.2 Mô hình không gian tự do.
Trong mô hình này, điều kiện truyền dẫn là lý tƣởng, chỉ truyền theo đƣờng
dẫn nằm trong tầm nhìn thẳng giữa máy truyền và máy nhận. H.T Friss đƣa ra đƣợc
một phƣơng trình tính toán nguồn tín hiệu nhận trong một khoảng không gian tự do

khoảng cách d giữa máy phát và thu nhƣ sau [16]:
( )

(

)

(1.9)

17


Trong đó:
Pt là nguồn tín hiệu truyền.
Gt và Gr là hệ số tăng ích của anten phát và anten thu.
λ là bƣớc sóng.
Phƣơng trình của Friss có thể đƣợc trình bày dƣới dạng dB:
LdB = - GTdB - GRdB - 20 log(λ) + 20 log(d) + 22

(1.10)

Và trong nhiều trƣờng hợp, nếu không bao gồm các hệ số tăng ích của các
anten thì phƣơng trình Friss có thể viết thành [16]:
(

)

(

)

(1.11)

1.2.3 Mô hình Young.
Kịch bản của mô hình Young đƣợc xây dựng trên dữ liệu thu thập đƣợc ở
thành phố New York thu thập năm 1952. Mô hình này đƣợc áp dụng điển hình
trong mạng truyền thông tế bào trong một thành phố rộng lớn.
Dải tần số: từ 150Mhz đến 3700MHz.
Công thức toán học hóa của mô hình Young là [16]:
L = GB.GM.(

)

(1.12)

Trong đó:
L: là suy hao đƣờng truyền (Path Loss). Đơn vị: Lần.
GB: là hệ số tăng ích của anten trạm phát (đơn vị: Lần).
GM: là hệ số tăng ích của anten thiết bị di động (Đơn vị: Lần)
18


hB: là độ cao của anten trạm gốc (m).
hM: là độ cao của thiết bị di động (m).
: là hệ số của tế bào (clutter factor), xấp xỉ 25.
1.2.4 Mô hình Okumura.
Mô hình Okumura, mô hình dành cho môi trƣờng thành thị, là mô hình truyền
sóng đƣợc xây dựng dựa trên dữ liệu thu thập đƣợc ở thành phố Tokyo, Nhật Bản
năm 1960 [16]. Mô hình này rất phù hợp, lý tƣởng cho các thành phố với nhiều kiến
trúc đô thị nhƣng không có nhiều tòa nhà cao tầng che chắn. Trong các đô thị Việt

Nam, mô hình này đƣợc dùng rất rộng rãi.
Ngoài ra, mô hình Okumura đƣợc xây dựng cho cả ba loại loại môi trƣờng là
nội đô, ngoại ô và cho vùng mở. Vùng mở hay khu vực mở đƣợc cho là vùng có
không gian mở, không bị chắn bởi các cây cao hay tòa nhà cao trên đƣờng truyền,
và khoảng không gian thoáng đãng trong vòng 300m – 400m trƣớc mặt. Khu vực
ngoại ô đƣợc cho là trong các làng mạc hay trên các đƣờng cao tốc thƣa thớt nhà và
cây và có thể có chắn tuyến nhƣng không quá dày đặc. Khu vực nội đô đƣợc cho là
khu vực các thành phố có thể có nhiều nhà cao tầng nhiều hơn hai tầng, hay các
ngôi làng đông đúc với các cây cao nhƣng thƣa thớt. Mô hình nội đô đƣợc xây dựng
trƣớc và đƣợc dùng là nền tảng cho hai mô hình còn lại bằng các hệ số gọi là hệ số
hiệu chỉnh. Một loạt các kiểu địa hình cũng đƣợc định nghĩa ra. Mô hình địa hình
tƣơng đối bằng phẳng đƣợc chọn làm mô hình tham chiếu. Sau đó ứng dụng thêm
các hệ số hiệu chỉnh tƣơng ứng với các loại địa hình khác.
Tần số ứng dụng trong mô hình: 200 Mhz – 1920 Mhz.
Chiều cao của anten thiết bị MS: từ 1 – 10 m.
Chiều cao của anten trạm phát: 30 – 1000 m.
Khoảng cách của tuyến trong khoảng: 1Km – 100 Km.

19


Công thức toán học hóa mô hình Okumura [16]:
L50 (dB) = LFSL + Amu -Htu –Hru

(1.13)

Trong đó:
LFSL là suy hao tự do theo khoảng cách và tần số giữa máy thu và máy phát.
Amu là một giá trị trung bình (hay kỳ vọng toán) của suy hao liên quan đến môi
trƣờng đô thị và địa hình là gần nhƣ bằng phẳng, độ cao của anten BTS hte = 200m,

và độ cao của anten thiết bị Mobile là hre = 3m. Giá trị của Amu là một hàm số của cả
tần số và khoảng cách và đƣợc vẽ thành đồ thị để tra cứu giá trị tƣơng ứng.
Htu là hệ số tăng ích hiệu chỉnh chiều cao anten BTS (dB).
Hru là hệ số tăng ích hiệu chỉnh chiều cao anten MS (dB).
Các hệ số tăng ích hiệu chỉnh chiều cao anten cũng đƣợc vẽ đồ thị để tra cứu,
không liên quan đến chính thiết bị anten đó.

Hình 1.2: Đồ thị của Amu theo tần số và khoảng cách dùng trong mô hình Okumura.

20


Một số điểm lƣu ý trong điều kiện dùng mô hình Okumura: Mô hình Okumura
là một trong những mô hình đƣợc sử dụng rộng rãi nhất trong tính toán tín hiệu
trong khu vực đô thị. Mô hình này ứng dụng trong miền tần số 150 Mhz đến 1920
Mhz và khoảng cách từ 1Km đến 100 Km. Nó có thể đƣợc sử dụng cho chiều cao
anten trạm gốc từ 30m đến 1000m.
Okumura phát triển bộ các đƣờng cong về suy hao trung bình liên quan đến
không gian tự do (AMU) trong vùng đô thị có địa hình gần bằng phẳng, chiều cao
anten trạm gốc 200m và chiều cao của anten thiết bị MS là 3m. Những đƣờng cong
này đƣợc phát triển từ những đo đạc dùng anten vô hƣớng ở cả hai đầu trạm gốc
BTS và MS và đƣợc vẽ nhƣ là hàm số của tần số trong dải 150Mhz đến 1920 Mhz
và là hàm số của khoảng cách từ trạm gốc BTS và MS từ 1Km đến 100Km. Để thể
hiện suy hao đƣờng truyền dùng mô hình Okumura thì khoảng không gian giữa
chúng đƣợc xem xét trƣớc tiên, sau đó xem xét giá trị AMU(f,d) (đọc đƣợc từ tập các
đƣờng cong) sẽ đƣợc thêm vào tƣơng ứng với yếu tố điều chỉnh địa hình.
Mô hình Okumura hoàn toàn dựa vào số liệu đo đạc đƣợc chứ không đƣa ra
bất kỳ một giải thích phân tích nào. Với rât nhiều trƣờng hợp, có thể dùng ngoại suy
của đƣờng cong để suy ra giá trị nằm ngoài khoảng đo đạc, mặc dù giá trị này phụ
thuộc vào hoàn cảnh và độ mịn của đƣờng cong.

Mô hình Okumura đƣợc xem là một trong những mô hình đơn giản nhất và tốt
nhất về độ chính xác trong mạng tế bào, trong hệ thống thông tin di động mặt đất.
Nó có ứng dụng rất thực tế và trở thành tiêu chuẩn cho quy hoạch hệ thống di động
mặt đất của Nhật Bản. Nhƣợc điểm lớn nhất của mô hình là chậm phản ứng lại với
sự thay đổi nhanh chóng của địa hình từ vùng này sang vùng khác. Do vậy, mô hình
này là tƣơng đối tốt cho khu đô thị và ngoại ô, nhƣng không đƣợc tốt cho các vùng
nông thôn. Độ lệch chung giữa giá trị suy đoán với giá trị đo đƣợc của suy hao
đƣờng truyền nằm trong khoảng 10dB đến 14dB.

21


1.2.5 Mô hình Hata cho vùng đô thị.
Mô hình Hata cho vùng đô thị trong thông tin vô tuyến còn đƣợc gọi là mô
hình Okumura – Hata vì nó là một phiên bản mở rộng của mô hình Okumura và là
mô hình truyền sóng vô tuyến đƣợc sử dụng rộng rãi nhất để dự đoán phản ứng của
truyền dẫn trong một tế bào đƣợc xây dựng. Mô hình này kết hợp với thông tin đồ
thị từ mô hình Okumura và phát triển nó xa hơn, hiệu quả hơn trong các hiện tƣợng
nhiễu xạ, phản xạ và tán xạ do các kiến trúc của đô thị. Mô hình này cũng có hai
loại khác nhau nữa cho vùng ngoại ô và khu vực mở. Mô hình tiên đoán tổng suy
hao đƣờng truyền của một tuyến vi ba hay các loại thông tin tế bào.
Ứng dụng của mô hình là trong vùng đô thị. Mô hình này phù hợp cho truyền
dẫn điểm – điểm và quảng bá và dựa trên những đo đạc theo kinh nghiệm thực hiện.
Vùng phủ tần số của mô hình: từ 150Mhz – 1500Mhz.
Chiều cao anten của thiết bị MS: từ 1m – 10m.
Chiều cao của tanten trạm gốc BTS: từ 30m – 200m.
Công thức toán học của mô hình Hata cho vùng thành phố nhƣ sau [16]:
L50(dB) = 69.55 + 26.16log10(f) - 13.82log10(ht) - a(hr) + [44.9 6.55log10(ht )]log10(d)

(1.14).

Trong đó:
ht: là chiều cao anten trạm gốc (đơn vị: m).
hr: là chiều cao của anten trạm di động (đơn vị: m).
fc: tần số truyền dẫn, (đơn vị: Mhz).

d: khoảng cách giữa trạm BTS và trạm di động (đơn vị: Km).
a(hr): hệ số điều chỉnh chiều cao anten (đơn vị: dB).

22


a(hr) đƣợc tính theo công thức sau dƣới đây.
Với thành phố cỡ nhỏ, vừa:
a (hr ) = (1.1log(fc) - 0.7)hr - 1.56log(fc) + 0.8.

(1.15).

Với thành phố lớn:
( )

{

(
(

(
(

))

)) –

(1.16)

Hạn chế của mô hình này so với mô hình Okumura là dải tần số chỉ giới hạn
đến 1500Mhz mà không trải rộng đến tận 1920Mhz.
1.2.6 Mô hình Hata cho vùng ngoại ô.
Mô hình Hata cho vùng ngoại ô cũng đƣợc biết đến với tên mô hình Okumura
– Hata vì là phiên bản mở rộng của mô hình Okumura, và là mô hình đƣợc sử dụng
rộng rãi nhất trong truyền sóng vô tuyến để dự đoán phản ứng của môi trƣờng
truyền dẫn của thông tin tế bào trong khu vực ngoại ô thành phố và vùng nông thôn.
Mô hình này phối hợp với thông tin từ mô hình Okumura và phát triển nó xa hơn và
tốt hơn phù hợp hơn với yêu cầu.
Mô hình Hata này tiên đoán tổng suy hao đƣờng truyền của một tuyến truyền
dẫn vi ba hay trong thông tin tế bào. Suy hao này là một hàm số của tần số và suy
hao trung bình trong khu vực thành phố với tần số và khoảng cách tƣơng tự.
Ứng dụng của mô hình cho khu vực ngoại thành và nông thôn, nơi mà có các
kiến trúc của con ngƣời xây dựng nhƣng không quá cao và dày đặc về mật độ nhƣ
trong thành phố.
Vùng phủ của mô hình này từ 150Mhz đến 1500Mhz.
Chiều cao anten của thiết bị di động từ 1m đến 10m.
Chiều cao anten của trạm gốc BTS từ 30m đến 200m.
23


Công thức toán học hóa của mô hình Hata cho vùng ngoại ô nhƣ sau [16]:
L50(dB) = L50(urban) - 4.78(log(fc))2 + 18.33log(fc ) - 40.94

(1.17)

Trong đó fc là tần số tính theo đơn vị Mhz.
Mô hình này dựa vào mô hình Hata cho khu vực đô thị.
1.2.7 Mô hình Hata cho khu vực mở.
Điều kiện ứng dụng phiên bản đặc biệt này đƣợc ứng dụng với những tuyến
truyền ở khu vực mở, không có các khối chắn của tuyến truyền vi ba hay thông tin
tế bào.
Mô hình Hata cho khu vực mở còn đƣợc biết đến với cái tên “mô hình
Okumura – Hata” vì nó là phiên bản đƣợc mở rộng từ mô hình Okumura, và đƣợc
sử dụng rộng rãi nhất trong truyền vô tuyến để dự đoán hành vị của truyền thông tế
bào trong khu vực mở. Mô hình này phối hợp với thông tin thu đƣợc từ mô hình
Okumura và phát triển nó xa hơn nữa, tốt hơn nữa, phù hợp với yêu cầu.
Vùng phủ tần số từ 150Mhz đến 1500Ghz.
Công thức toán học hóa mô hình Hata cho khu vực mở nhƣ dƣới đây:
L50(dB) = L50(urban) – 2(log( ))2 – 5.4

(1.18)

Trong đó fc là tần số tính theo đơn vị Mhz.
Mô hình này đƣợc dựa vào mô hình Hata cho khu vực thành thị.
1.2.8 Mô hình Cost-Hata (COST 231).
Mô hình Cost-Hata đƣợc sử dụng thƣờng xuyên trong khu vực đô thị của các
mô hình Cost 231. Nó là mô hình mở rộng hơn nữa của mô hình Hata, mở rộng dải
tần số của mô hình Hata. Cost là diễn đàn của hiệp hội Châu Âu để cùng nghiên cứu
24


và phát triển mô hình này tƣơng ứng với nhiều thực nghiệm và nghiên cứu khác
nhau.
Vùng phủ tần số trải từ: 1500Mhz đến 2000Mhz.
Chiều cao anten của thiết bị di động: 1m đến 10m.

Chiều cao của trạm gốc BTS: 30m đến 200m.
Khoảng cách của tuyến từ 1Km đến 20 Km.
Công thức hóa toán học cho mô hình Cost – Hata nhƣ sau:
L50(dB) = 46.3 + 33.9 log(fc) – 13.82log(ht) – a(hr) + [44.9 – 6.55log(hb)].logd
+C

(1.19)
Trong đó L50 là suy hao đƣờng truyền trung bình (dB)
fc là tần số tính trong đơn vị Mhz.
hb là chiều cao của anten trạm gốc (m).
hr là chiều cao hiệu dụng của thiết bị di động (m).
a(hr) là hệ số điều chỉnh chiều cao anten thiết bị di động, đã đƣợc mô tả trong

mô hình Hata trong khu vực đô thị.
C là hệ số điều chỉnh.
{
Trên đây là một số mô hình truyền sóng trên mặt đất đƣợc sử dụng rộng rãi
hiện tại tại mỗi khu vực đƣợc hoạch định sẵn trong các mạng. Ngoài ra còn một số
mô hình truyền sóng mặt đất nữa nhƣng chúng ta không đề cập thêm. Tham khảo
thêm tài liệu [16].

25