Bài tập lớn hệ thống viễn thông Nhiễu đồng kênh trong hệ thống mạng tế bào

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

VIỆN ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG
======o0o======

BÁO CÁO
BTL Hệ thống viễn thông
Đề tài: Nhiễu đồng kênh trong hệ thống
mạng tế bào

GVHD: TS. Nguyễn Thành Chuyên
Nhóm 03:
Nguyễn Phú Mạnh

- 20132532

Trần Quốc Đạt

- 20130879

Nguyễn Quyết Thắng

- 20133683

Hoàng Đình Thời

- 20133816

2
Hà Nội, tháng 5/2017

MỤC LỤC
DANH MỤC HÌNH ẢNH.................................................................................................4
LỜI MỞ ĐẦU.................................................................................................................... 5
1.

Tổng quan về hệ thống thông tin mạng tế bào (cellular communication network)......6
1.1. Tái sử dụng tần số - điểm cốt lõi tạo nên hệ thống thông tin mạng tế bào.............6
1.1.1.

Khái niệm tái sử dụng tần số..........................................................................6

1.1.2.

Lược đồ tái sử dụng tần số.............................................................................6

1.1.3.

Khoảng cách tái sử dụng tần số..................................................................... 8

1.2. Các hệ thống sử dụng phương pháp tái sử dụng tần số...........................................9
2.

Nhiễu đồng kênh trong hệ thống thông tin mạng tế bào.............................................10
2.1. Định nghĩa.............................................................................................................. 10
2.2. Tính toán trên lí thuyết và đo đạc nhiễu đồng kênh trên thực tế...........................10
2.2.1.

Tính toán trên lí thuyết.................................................................................10

2.2.2.

Phương pháp đo đạc nhiễu đồng kênh trên thực tế.....................................12

2.3. Ảnh hưởng của nhiễu đồng kênh lên hệ thống......................................................14
2.3.1.

Ảnh hưởng tới tỉ số sóng mang trên nhiễu đồng kênh C/I..........................14

2.3.2.

Ảnh hưởng tới xác suất mất kết nối (outage probability)...........................16

2.4. Biện pháp khắc phục..............................................................................................19
2.4.1.

Sử dụng anten định hướng...........................................................................19

2.4.2.

Hạ thấp chiều cao anten............................................................................... 23

2.4.3.

Điều chỉnh góc nghiêng (góc tilt) của anten................................................25

2.4.4.

Điều chỉnh công suất thích hợp...................................................................29

KẾT LUẬN....................................................................................................................... 31
TÀI LIỆU THAM KHẢO...............................................................................................32

2


DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1-1 2 tế bào sử dụng cùng một kênh truyền F...........................................................6
Hình 1.1-2 Lược đồ tái sử dụng tần số.................................................................................. 8
Hình 1.2-1 FDMA, TDMA và CDMA..................................................................................9
Hình 2.2-1 Mạng thông tin tế bào với K = 7.......................................................................11
Hình 2.2-2 Phương pháp đo đạc nhiễu đồng kênh..............................................................13
Hình 2.3-1 Nhiễu đồng kênh trong trường hợp xấu nhất....................................................15
Hình 2.3-2 Mô hình mạng tế bào với K = 6 cell.................................................................17
Hình 2.3-3 Đồ thị sự phụ thuộc của xác suất mất kết nối với tỉ số sóng mang trên nhiễu
đồng kênh Λ với ngưỡng Λth = 10dB...................................................................................19
Hình 2.4-1 Giảm thiểu nhiễu đồng kênh bằng anten định hướng.......................................20
Hình 2.4-2 Ảnh hưởng của nhiễu đồng kênh lên thiết bị di động khi sử dụng anten định
hướng 120 độ........................................................................................................................21
Hình 2.4-3 Ảnh hưởng của nhiễu đồng kênh lên thiết bị di động khi sử dụng anten định
hướng 60 độ..........................................................................................................................22
Hình 2.4-4 Anten trên đồi cao..............................................................................................23
Hình 2.4-5 Anten nằm dưới thung lũng...............................................................................24
Hình 2.4-6 Hệ thống mạng tế bào với K = 7 cell................................................................26
Hình 2.4-7 Đặc tuyến phương hướng biên độ của anten 120º trong mặt phẳng vuông góc
với mặt đất............................................................................................................................ 27
Hình 2.4-8 Sự thay đổi đặc tuyến phương hướng biên độ của anten trong mặt phẳng song
song với mặt đất khi hạ thấp góc nghiêng anten một góc θ................................................28
Hình 2.4-9 Góc cần thiết phải giảm gain.............................................................................28

LỜI MỞ ĐẦU
Hiện nay, tại Việt Nam, thời kì hoàng kim của mạng 2G/3G đã qua, các hệ thống
viễn thông đang chuyển sang sử dụng mạng 4G và tương lai là mạng 5G. Nhưng dù mạng
3G, 4G hay 5G thì tài nguyên tần số là có hạn. Tại một tần số được cấp phát, tại một thời
điểm, nhà mạng chỉ có thể phục vụ được một số lượng thuê bao thoại hoặc dữ liệu nhất
định. Tuy nhiên, số lượng thuê sử dụng luôn lớn hơn khả năng phục vụ, vậy làm sao để
nhà mạng có thể cung cấp dịch vụ cho nhiều thuê bao cùng lúc ? Đặc biệt, nền công nghệ
IoT đang trên đà phát triển mạnh mẽ, số lượng thuê bao sẽ ngày càng tăng lên khi đối
tượng cần phục vụ không chỉ có con người mà còn cả các thiết bị IoT. Một trong những
giải pháp được các nhà mạng triển khai rộng rãi nhất là tái sử dụng tần số. Trong đó, các
kênh vô tuyến tại cùng một tần số được phủ sóng trên nhiều khu vực địa lý khác nhau.
Mỗi vùng địa lý được phủ sóng được gọi là một tế bào. Giữa các tế bào đồng kênh sẽ xảy
ra hiện tượng nhiễu giao thoa đồng kênh hay gọi tắt là nhiễu đồng kênh. Nhiễu đồng kênh
ảnh hưởng như thế nào đến hệ thống thông tin di động tế bào? Trong nội dung bài tập lớn
môn Hệ thống viễn thông, chúng em nghiên cứu nhiễu đồng kênh là gì, làm sao để tính
toán các tham số đặc trưng của nhiễu đồng kênh và giải pháp hạn chế tối đa nhiễu đồng
kênh lên hệ thống thông tinh di động tế bào.


1.

Tổng quan về hệ thống thông tin mạng tế bào (cellular communication
network)
1.1.

Tái sử dụng tần số - điểm cốt lõi tạo nên hệ thống thông tin mạng tế bào

1.1.1. Khái niệm tái sử dụng tần số
Một kênh vô tuyến bao gồm một cặp tần số, mỗi tần số cho một chiều truyền được

sử dụng cho quá trình song công (uplink và downlink). Xét một kênh vô tuyến, gọi là F1,
được dùng trong một vùng địa lý được gọi là một tế bào, gọi là C1, với bán kính bao phủ
R (như hình 1.1-1). Do công suất tín hiệu bị suy hao theo khoảng cách, nên chính kênh vô
tuyến F1 đó có thể được dùng trong một tế bào khác với cùng bán kính bao phủ R cách đó
một khoảng cách D.

Hình 1.1-1 2 tế bào sử dụng cùng một kênh truyền F

Tái sử dụng tần số là khái niệm cốt lõi của hệ thống vô tuyến di động mạng tế bào.
Trong hệ thống tái sử dụng tần số, những người dùng tại các vùng địa lý khác nhau (các tế
bào khác nhau) có thể đồng thời sử dụng cùng một kênh tần số. Hệ thống tái sử dụng tần
số có thể làm tăng mạnh hiệu suất phổ, nhưng nếu hệ thống không được thiết kế một cách
chính xác, rất có thể xuất hiện nhiễu. Nhiễu do việc sử dụng chung một kênh được gọi là
nhiễu đồng kênh và là vấn đề đáng quan tâm nhất khi nghiên cứu khái niệm tái sử dụng
tần số.
1.1.2. Lược đồ tái sử dụng tần số


Khái niệm tái sử dụng tần số có thể được dùng trong miền thời gian và miền không
gian. Tái sử dụng trong miền thời gian là kết quả của việc chiếm giữ cùng một tần số
trong những khe thời gian khác nhau. Nó được gọi là ghép kênh theo thời gian (timedivision multiplexing - TDM).
Ở đây, ta tập trung nghiên cứu vấn đề tái sử dụng tần số theo không gian. Tái sử
dụng tần số trong miền không gian có thể chia thành hai loại:
1. Cùng một tần số được đăng ký ở hai khu vực địa lý khác nhau, giống như đài phát
thanh AM và FM sử dụng cùng một tần số ở các thành phố khác nhau.
2. Trong một khu vực nhỏ, một dải tần số được chia thành K băng tần cho K cell (
như hình minh họa 1.1-2 với K = 4, 7, 12, 19). Khối K cell này được lặp lại liên tục
tạo nên một vùng bao phủ rộng lớn (K thỏa mãn � = � 2 + �� + � 2 với i và j là các
số nguyên).

Hình 1.1-2 Lược đồ tái sử dụng tần số

1.1.3. Khoảng cách tái sử dụng tần số
Khoảng cách tối thiểu cho phép một tần số được tái sử dụng phụ thuộc vào nhiều
yếu tố, như số lượng tế bào cùng kênh lân cận tế bào trung tâm, kiểu ranh giới địa lí,
chiều cao anten, và công suất phát tại mỗi trạm gốc.
Khoảng cách tái sử dụng tần số D có thể được xác định theo công thức sau:
� = √3� . �
Trong đó K là đồ hình tái sử dụng tần số trong hình 1.1-1, khi đó:


3.46� � = 4
4.6� � = 7
� = { 6�
� = 12
7.55� � = 19
Nếu tất cả các trạm gốc truyền cùng một công suất, thì K tăng và khoảng cách tái
sử dụng tần số tăng. Tăng khoảng cách D sẽ làm giảm khả năng xuất hiện nhiễu đồng
kênh.
Theo lý thuyết, K cần phải lớn. Tuy nhiên, tổng số kênh được cấp phát là cố định.
Khi K quá lớn, số lượng kênh được đăng ký cho mỗi K tế bào sẽ nhỏ, dẫn đến hiệu suất
phục vụ giảm.
Yêu cầu đặt ra là phải tìm được số K nhỏ nhất mà vẫn đảm bảo yêu cầu hiệu năng
của hệ thống. Điều này liên quan đến việc tính toán nhiễu đồng kênh và lựa chọn khoảng
cách tái sử dụng tần số D ngắn nhất để giảm nhiễu đồng kênh. Giá trị nhỏ nhất của K là
K
= 3, tương ứng với i = 1, j = 1 trong công thức � = �2 + �� + �2.
1.2.

Các hệ thống sử dụng phương pháp tái sử dụng tần số
Các hệ thống sử dụng phương pháp ghép kênh phân chia theo thời gian (TDMA)

và ghép kênh phân chia theo tần số FDMA đều sử dụng phép tái sử dụng tần số. Bởi tại
mỗi thời điểm, mỗi người dùng được cấp một kênh tần số duy nhất, do vậy phải sử dụng
phép tái sử dụng tần số mới đảm bảo yêu cầu về vùng phủ và lượng người dùng. Do vậy
hiện tượng nhiễu đồng kênh sẽ xảy ra ở các hệ thống này.


Hình 1.2-1 FDMA, TDMA và CDMA


Với các hệ thống sử dụng phương pháp ghép kênh phân chia theo mã (CDMA),
trên toàn bộ hệ thống sử dụng duy nhất một kênh tần số và cũng chia thành các tế bào.
Người dùng tại mỗi thời điểm có một mã khác nhau. Do vậy, sẽ xảy ra hiện tượng nhiễu
mã kênh (code channel interference).

2.

Nhiễu đồng kênh trong hệ thống thông tin mạng tế bào
2.1.

Định nghĩa
Việc tái sử dụng tần số có thể thực hiện được là nhờ nguyên lí công suất của tín

hiệu phát đi bị suy hao theo quãng đường truyền. Tuy nhiên, khi thiết kế hệ thống, do
khoảng cách tái sử dụng tần số D không được quá lớn để đảm bảo hiệu suất phục vụ, dẫn
đến công suất tín hiệu từ cell đồng kênh này tác động nên cell đồng kênh kia không bị suy
hao hết. Chính các tín hiệu từ các cell đồng kênh khác tác động đến một cell đồng kênh
gọi là nhiễu đồng kênh.

2.2.

Tính toán trên lí thuyết và đo đạc nhiễu đồng kênh trên thực tế

2.2.1. Tính toán trên lí thuyết
Xét một hệ thống thông tin mạng tế bào với K cell đồng kênh, bán kính làm việc
của mỗi cell là R, khoảng cách giữa các cell là D. Giả sử can nhiễu đồng kênh lớn hơn rất
nhiều so với các loại nhiễu khác. Khi đó, công suất nhiễu đồng kênh thu được từ một thiết
bị di động tại trung tâm của cell đang kết nối là tổng tín hiệu đồng kênh từ K cell khác tác
động đến. Tỉ số tín hiệu trên nhiễu đồng kênh được tính theo công thức:

Do công suất sóng truyền trong không gian bị suy hao trên quãng đường truyền
theo hàm mũ có độ dốc -γ (propagation path-loss slope), hay là công suất C và I tỉ lệ
thuận với R-γ và D-γ. Khi đó ta được:


Gọi q = D/R là hệ số suy giảm nhiễu đồng kênh (cochannel interference reduction
factor). Thay vào công thức trên ta được:

Trong các hệ thống thông tin di động, ta thường quy ước γ = 4.

Hình 2.2-1 Mạng thông tin tế bào với K = 7


Giả sử hệ thống với K = 6 cell được sử dụng như hình 2.2 - 1. Xét trên quy mô
rộng, không chỉ có 6 cell đồng kênh gần nhất (tầng thứ nhất) ảnh hưởng mà còn các cell
đồng kênh ở các tầng tiếp theo xa hơn.
Tỉ số C/I do tầng thứ nhất (1st tier) gây ra bằng:

Tỉ số C/I do tầng thứ nhất (1st tier) và tầng thứ 2 (2nd tier) gây ra bằng:

Với a1 = D1/R1 = √3� = √3.7 ≈ 4.6
a2 = 2.D1/R1 = 9.2
Khi đó ta được:

Từ 2 kết quả có chênh lệch rất nhỏ trên, có thể thấy chỉ tầng các cell đồng kênh thứ
nhất ảnh hưởng lớn tới tỉ số sóng mang trên nhiễu đồng kênh tại cell trung tâm, và có thể
bỏ qua sự ảnh hưởng của các cell ở tầng xa hơn.
2.2.2. Phương pháp đo đạc nhiễu đồng kênh trên thực tế


Với một hệ thống mạng tế bào sử dụng K cell, do đồ hình sử dụng các cell luôn
được giữ nên hiện tượng nhiễu đồng kênh tại mỗi cell sẽ gần tương tự nhau. Do vậy, khi
đo, ta chỉ cần chọn một kênh trên một cell làm đại diện.
Giả sử hệ thống với K = 7 cell. Thiết bị đo công suất sóng (field strength recorder)
được đặt trên một phương tiện di chuyển trong phạm vi một cell. Việc đo đạc được tiến
hành vào ban đêm khi mà lưu lượng cuộc gọi là tối thiểu, với phương pháp thực hiện
được mô tả như hình 2.2-2.

Hình 2.2-2 Phương pháp đo đạc nhiễu đồng kênh

Trong đó:
• Tần số f3 (không sử dụng trong hệ thống đang xét) để đo nhiễu nền.
• Kênh có tần số f1 sử dụng để đo tín hiệu thu được từ cell đang kết nối.


• Kênh có tần số f2 sử dụng để đo nhiễu đồng đồng kênh từ các cell đồng kênh khác
can nhiễu sang.
Khi đó, C/I = Pf1/Pf2 và C/N = Pf1/Pf3
Giả sử yêu cầu đặt ra với hệ thống thông tin di động 2G là có C/I ≥ 12dB. Với phép đo ở

trên, ta có các trường hợp sau xảy ra:
• Nếu tại mọi vị trí lấy mẫu, tỉ số C/I đo được lơn hơn 12dB, như vậy hệ thống đã
được thiết kế thỏa mãn yêu cầu về tỉ số C/I.
• Nếu tại mọi vị trí lấy mẫu, tỉ số C/N ≥ 12dB và tối thiểu một vị trí lấy mẫu có C/I ≤
12dB, như vậy hệ thống không thỏa mãn yêu cầu về tỉ số C/I và phải kiểm tra lại
tính toán thiết kế.
• Nếu cả C/I ≤ 12dB và C/N ≤ 12dB và C/I < C/N, hệ thống gặp vấn đề về vùng phủ.
• Nếu cả C/I ≤ 12dB và C/N ≤ 12dB và C/I = C/N, hệ thống gặp cả 2 vấn đề về vùng
phủ và nhiễu đồng kênh không đảm bảo yêu cầu đặt ra.

2.3.

Ảnh hưởng của nhiễu đồng kênh lên hệ thống

2.3.1. Ảnh hưởng tới tỉ số sóng mang trên nhiễu đồng kênh C/I
Xét một hệ thống thông tin mạng tế bào sử dụng anten đẳng hướng với với K = 7
cell, D là khoảng cách giữa các cell, R là bán kính hoạt động của một cell. Khi đó, hệ số
suy giảm nhiễu đồng kênh q = D/R = √(3K) = 4.6.
Thông thường, có thể tính toán tỉ số C/I như ở mục 2.2.1. Tuy nhiên,ở đây, ta xét
tới trường hợp xấu nhất gặp phải, đó là khi thiết bị di động hoạt động ở vùng biên của cell
mà nó đang kết nối, tức là tín hiệu nhận được từ cell đang kết nối là yếu nhất. Đồng thời
khi đó tín hiệu nhận được từ các cell đồng kênh khác can nhiễu mạnh nhất tới thiết bị di
động. Như trên hình vẽ, khoảng cách từ các cell đồng kềnh tới thiết bị di động lần lượt là
D + R, D và D - R.


Hình 2.3-1 Nhiễu đồng kênh trong trường hợp xấu nhất

Trong các hệ thống thông tin di động, suy hao trên đường truyền thường được tính
theo hàm với độ dốc 40 dB/dec, tức là mỗi khi khoảng cách tăng gấp 10 lần thì công suất

tín hiệu giảm 40 dB. Như vậy, công suất tín hiệu sóng mang C nhận được tại thiết bị di
động sẽ tỉ lệ thuận với R-4 (R là khoảng cách hoạt động của cell), hay là:
C = α.R-4
Tương tự, công suất nhiễu đồng kênh là tổng các công suất tín hiệu từ các cell
đồng kênh lân cận cũng tỉ lệ thuận với (D + R)-4 , D-4 và (D - R)-4.
Do đó ta có công thức tính tỉ số sóng mang trên nhiễu đồng kênh:
�=
�−4
� 2(� − �)−4 + 2�−4 + 2(� + �)−4


=

1
−4

2(� − 1)

+ 2�−4 + 2(� + 1)−4

= 54 (do q = 4.6)
=

17��

Như vậy, với mức tỉ số sóng mang trên nhiễu đồng kênh 17dB không đảm bảo yêu
cầu với hệ thống AMPS (Advance Mobile Phone System) 1G (yêu cầu C/I > 18dB),
nhưng lại thỏa mãn yêu cầu với hệ thống AMPS 2G (yêu cầu C/I > 14dB) hay GSM (yêu
cầu 9 – 12dB).
Trong thực tế, do ảnh hưởng của địa hình hay do việc sắp xếp các cell không hoàn

hảo như trên lí thuyết, dẫn đến tỉ số C/I với hệ thống K = 7 cell có thể thấp hơn mức
17dB. Dẫn đến chất lượng tín hiệu càng thấp hơn so với tính toán trên lí thuyết. Khi đó,
để nâng tỉ số C/I, ta có thể thiết kế hệ thống với K = 9 hay K = 12.
�
�
�
�

= 84.5 (=)19.25 �� �ớ� � = 9
= 179.33 (=)22.54 �� �ớ� � = 12

Tuy nhiên, với K = 9 hay K = 12, băng tần sử dụng sẽ bị chia nhỏ thêm cho mỗi
cell so với trường hợp K = 6. Do đó, khả năng phục vụ trên mỗi cell sẽ giảm đi, và hệ
thống khi đó chỉ phù hợp với khu vực tải nhẹ.
Như vậy, khi thiết kế hệ thống thông tin dụng mạng tế bào, ta cần đặc biệt cân
nhắc tới việc cân bằng giữa đảm bảo chất lượng tín hiệu ảnh hưởng do nhiễu đồng kênh,
và khả năng phục vụ tải của hệ thống.
2.3.2. Ảnh hưởng tới xác suất mất kết nối (outage probability)


Việc tính toán tỉ số sóng mang trên nhiễu đồng kênh C/I ở phần trên chỉ giúp đánh
giá sự ảnh hưởng của nhiễu đồng kênh lên tín hiệu ở khía cạnh công suất. Nhiễu đồng
kênh


càng mạnh khi C/I càng giảm. Phần này, ta sẽ đi sâu lí giải tại sao tỉ số C/I giảm lại ảnh
hưởng tới chất lượng dịch vụ thông qua xác suất mất kết nối (outage probability).
Xét một hệ thống (như hình dưới) có khoảng cách từ trạm di động (mobile station
MS) tới trạm gốc (base station BS) đang trong phạm vi kết nối là d0, và cách dk, (k = 1, 2,
… NI ) tới các trạm gốc đồng kênh tầng thứ nhất.

Hình 2.3-2 Mô hình mạng tế bào với K = 6 cell

Khi đó, tỉ số sóng mang trên nhiễu đồng kênh C/I (dB) trung bình được tính theo
công thức


Với Λ(dB) (d) tuân theo phân phối chuẩn có trung bình μ Ω(dBm) (d0), phương sai là σ2Ω.
Hạng tử thứ 2 ở vế phải của biểu thức có thể được xấp xỉ bằng một biến ngẫu nhiên có
phân phối chuẩn Z(dBm) (d1, d2, …, dN) với trung bình μZ và phương sai σ2Z. Khi đó ta có

Khi đó trung bình μΩ(dB) (d), và phương sai σ2Λ của Λ(dB) (d):

Do đó, trong trường hợp mobile station đang trong phạm vi d0, xác suất mất kết
nối (outage probability) được tính toán theo công thức:

(2.3.1)
Trong trường hợp nằm ngoài bán kính d0, việc tính toán xác suất mất kết nối
(outage probability) sẽ phức tạp hơn do phải thực hiện thêm quá trình handoff. Khi đó,
mất kết nối xảy ra khi không có trạm gốc BS nào thiết lập được kết nối đảm bảo tỉ số C/I
lớn hơn ngưỡng Λthreshold. Xác suất mất kết nối (outage probability) khi đó được tính theo
công thức:

với M là số trạm gốc có thể tham gia handoff.
Từ đó, xác suất mất kết nối từ công thức (2.3.1) có đồ thị


Hình 2.3-3 Đồ thị sự phụ thuộc của xác suất mất kết nối với tỉ số sóng mang trên nhiễu
đồng kênh Λ với ngưỡng Λth = 10dB

Từ đó, ta thấy muốn giảm xác suất mất kết nối, ta càng phải tăng được tỉ số C/I.
Điều này cho thấy tầm quan trọng của việc đảm bảo tỉ số C/I lớn khi tính toán thiết kế hệ
thống mạng thông tin tế bào.
2.4.

Biện pháp khắc phục
Ở các phần trước, ta đã chứng minh được có thể giảm nhiễu đồng kênh thông qua

việc tăng số cell K khi thiết kế hệ thống. Tuy nhiên, việc tăng số cell sẽ làm giảm dung
lượng phục vụ của hệ thống khi mật độ thiết bị tăng. Do đó, để giảm nhiễu đồng kênh, ta
cần sử dụng các phương pháp khác và tránh việc tăng số cell K.
2.4.1. Sử dụng anten định hướng
Xét một hệ thống có số cell K = 7. Thay vì sử dụng anten đẳng hướng, ta sử dụng
một số anten định hướng trong một cell. Khi đó, một cell sẽ được chia thành nhiều sector
nhỏ. Thông thường ta sử dụng 3 anten với búp sóng 120º (3 sector), hoặc 6 anten với bú
sóng 60º (6 sector).


Hình 2.4-1 Giảm thiểu nhiễu đồng kênh bằng anten định hướng

Trong hình 2.4-1, ta có thể thấy số cell tầng thứ nhất bị gây nhiễu đồng kênh từ
một cell giảm từ 6 xuống còn 2, và số cell gây nhiễu đồng kênh lên một cell cũng giảm từ
6 xuống 2. Bởi lẽ do anten định hướng thường được thiết kế có tỉ số gain trước sau (frontto- back) tối thiểu đạt mức 10dB, do đó 4 cell đồng kênh phía sau sẽ ít bị ảnh hưởng bởi
nhiễu đồng kênh đi rất nhiều.
Dưới đây ta sẽ đánh giá sự khác biệt về tỉ số C/I khi sử anten 120º (3 sector) và 60º
(6 sector).
2.4.1.1. Trường hợp 3 sector

21

Sử dụng 3 anten 120º tại trung tâm chia một cell thành 3 sector nhỏ. Khi đó, mỗi
cell chỉ phải chịu ảnh hưởng nhiễu đồng kênh từ 2 cell (thay vì 6 cell như với anten đẳng
hướng).

22


Ta xét trường hợp xấu nhất khi thiết thiết bị di động hoạt động tại vùng biên của cell tại
điểm E như hình 2.4-2. Tại đó công suất tín hiệu nhận được từ cell mà nó đang kết nối là
nhỏ nhất

Hình 2.4-2 Ảnh hưởng của nhiễu đồng kênh lên thiết bị di động khi sử dụng anten định
hướng 120 độ

Khi đó, tỉ số C/I được tính bằng:

Với K = 7 cell, q = D/R = 4.6. Khi đó:

Như vậy, khi sử dụng anten 120º, tỉ số C/I giảm 7.5 dB (so với 17dB tính toán ở
mục 2.3.1 khi sử dụng anten đẳng hướng).
2.4.1.2. Trường hợp 6 sector


Sử dụng 6 anten 60º tại trung tâm chia một cell thành 6 sector nhỏ. Khi đó, mỗi
cell chỉ phải chịu ảnh hưởng nhiễu đồng kênh từ 1 cell (thay vì 6 cell như với anten đẳng
hướng). Ta xét trường hợp xấu nhất khi thiết thiết bị di động hoạt động tại vùng biên của
cell như hình 2.4-3. Tại đó công suất tín hiệu nhận được từ cell mà nó đang kết nối là nhỏ
nhất

Hình 2.4-3 Ảnh hưởng của nhiễu đồng kênh lên thiết bị di động khi sử dụng anten định hướng
60 độ

Khi đó, tỉ số C/I được tính bằng:

Với K = 7 cell, q = D/R = 4.6. Khi đó:

Như vậy, khi sử dụng anten 60º, tỉ số C/I giảm 12 dB (so với 17dB tính toán ở mục
2.3.1 khi sử dụng anten đẳng hướng).
2.4.1.3. Nhược điểm


Việc chia một cell thành các sector nhỏ dẫn đến 2 vấn đề sau xảy ra:
• Tốn kém hơn về chi phí do phải sử dụng nhiều anten hơn.
• Việc handoff khi thiết bị di động di chuyển trong một cell xảy ra thường
xuyên hơn, và làm giảm hiệu suất của trung kế.
Tuy nhiên, bên cạnh các nhược điểm trên, do có tác dụng lớn trong việc giảm thiểu
nhiễu đồng kênh nên việc sử dụng anten định hướng được áp dụng rất nhiều trong thực tế.
2.4.2. Hạ thấp chiều cao anten
Hạ thấp chiều cao anten sẽ làm giảm vùng bao phủ của anten, từ đó giảm gain của
anten tại một vị trí so với không giảm chiều cao. Chính vì vậy, công suất tín hiệu đồng
kênh gây ra trên các cell khác giảm đi, dẫn đến nhiễu đồng kênh sẽ được giảm đi.
Tuy nhiên, hiệu quả của việc hạ thấp chiều cao anten trong việc giảm thiểu nhiễu
đồng kênh phụ thuộc nhiều vào điều kiện địa hình. Dưới đây, ta sẽ đánh giá chi tiết, loại
địa hình nào việc hạ thấp chiều cao anten có tác dụng, loại địa hình nào không.
2.4.2.1. Anten nằm trên khu vực đồi cao

Hình 2.4-4 Anten trên đồi cao

Giả sử anten có chiều cao h1, nằm trên đồi cao H. Khi đó, chiều cao hiệu dụng của

anten so với thiết bị di động (nằm trên oto như hình) là h1 + H.