1

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG NGUYỄN VĂN SAN

NGHIÊN CỨU ĐỊNH CỠ MẠNG TRUY NHẬP
VÔ TUYẾN TRONG MẠNG DI ĐỘNG
THẾ HỆ THỨ 4 LTE
Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện tử
Mã số: 60.52.70
Người hướng dẫn khoa học: TS. Dư Đình Viên

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ HÀ NỘI - 2012

2

GIỚI THIỆU VỀ LUẬN VĂN
 Lý do chọn đề tài
Theo số liệu thống kê từ bộ Thông Tin và Truyền Thông 2011
lượng thuê bao di động của nước ta đã đạt 111.570.201 thuê bao đạt
mức 127,68 máy trên di động trên 100 dân. Trong đó thị phần thuê
bao GSM chiếm chủ đạo với gần 98% thuê bao di động(GSM: Viettel
36,72%, MobiFone 29,11 %, VinaPhone 28,71%, VNM 3,18%, Gtel
0,53%. CDMA: EVNTelecom 1,59%, STP 0,53%)[1]. Như vậy
chúng ta có thể thấy GSM đang chiếm vai trò quan trọng trong hệ
thống thống thông tin di động của nước ta.

Áp dụng vào thực tiễn của mạng viễn thông Việt Nam nói chung
và các mạng di động nói riêng. Đề xuất một số kết quả định cỡ góp
phần từng bước phát triển công nghệ mạng di động LTE ở Việt Nam.
 Kết quả nghiên cứu đạt được
Nội dung của luận văn tập trung vào nghiên cứu quá trình định
cỡ mạng truy nhập, đồng thời xây dựng công cụ định cỡ vùng phủ
sóng góp phần vào quá trình quy hoạch mạng LTE tại Việt Nam.
4

Chương 1
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ LTE

1.1 Giới thiệu
1.2 Mạng di động tiên tiến LTE
3GPP bắt đầu làm việc về thế hệ tiến hóa của các hệ thống di
động 3G từ tháng 11 năm 2004. Nhân dịp khai trương triễn lãm về
mạng truy nhập tại Toronto, 3GPP đã giới thiệu tất cả các tổ chức
quan tâm, các thành viên và không thuộc thành viên của 3GPP về
công nghệ truy cập thế hệ kế tiếp. Điều này dẫn đến sự tham gia của
hơn 40 đề xuất từ các hãng dịch vụ di động khác nhau cũng như các
viện nghiên cứu về hế thệ mạng truy nhập (Universal Terrestrial
Radio Access Network). Kiến trúc tổng quan mạng LTE được thể
hiện như hình 1.6. Hình 1.1: Kiến trúc mạng LTE/SAE [13] 21



5

1.3 Kết luận chương
Chương một đã trình bày vai trò cũng như tính cấp thiết của việc
định cỡ mạng truy nhập. Với mục tiêu xây dựng công cụ định cỡ
mạng truy nhập đơn giản thuật tiện, dễ dàng sử dụng trong quá trình
quy hoạch cũng như tối ưu mạng truy nhập vô tuyến LTE. Ngoài ra
nội dung chương còn nêu bật các khía cạnh kỹ thuật liên quan để làm
nền tảng cho quá trình xây dựng cũng như nghiên cứu phương pháp
tính toán trong phần tiếp theo. Chương hai sẽ đi sâu nghiên cứu quy
trình và phương pháp định cỡ mạng truy nhập vô tuyến LTE.
6

Chương 2
NGUYÊN LÝ ĐỊNH CỠ MẠNG TRUY NHẬP
2.1 Nguyên lý định cỡ mạng vô tuyến
Định cỡ là đánh giá đầu tiên nhằm nhanh chóng xác định cấu
hình mạng vô tuyến cần thiết bao gồm cả cấu phần mạng truy nhập
vô tuyến và mạng lõi. Đối với mạng truy nhập cần xác định được các
thông số: vùng phủ sóng và số lượng trạm thu phát, dung lượng của
trạm, tốc độ dữ liệu cho phép đối với người sử dụng và cấu hình giao
diện mạng truy nhập với mạng lõi. Và trong thực tiễn, quy hoạch là
một quá trình lặp đi lặp lại các khâu bao gồm phân tích, thiết kế, xây
dựng và triển khai hệ thống. Với mục tiêu thiết yếu của quá trình quy
hoạch là cung cấp một phương pháp thiết kế mạng di động không
dây đạt được các yêu cầu đề ra. Đây là một quá trình rất quan trọng
trong việc triển khai mạng di động nói chung, và tùy vào điều kiện
thực tế có thể có các thay đổi nhưng xét tổng quan toàn bộ quá trình
quy hoạch có khái quát bao gồm các bước như hình 2.1.

Bán kính ô km 0.846236339
Omi directional site Km2 1.861901448
Bi-sector site Km2 2.420471882
Tri -sector site Km2 3.630707823
KẾT QUẢ ĐỊNH CỠ

a) Mô hình Okumura-Hata
Đầu vào
Băng thông (MHz)
5
Băng tần (MHz) 2600
Loại địa hình City
Mô hình kênh COST 231 Hata
Suy hao tối đa dB 140.1572837
Kết quả
Bán kính ô km 0.235052988
Omi directional site Km2 0.143649759
Bi-sector site Km2 0.186744687
Tri -sector site Km2 0.28011703

b) Mô hình COST 231 Hata
Đầu vào
Băng thông (MHz)
5
Băng tần (MHz) 2600
Loại địa hình City
Mô hình kênh
COST 231 Walfisch-Ikegami NLOS
Suy hao tối đa
dB 140.1572837

Tải ô lân cận (%) 50
Xác xuất vùng phủ sóng (%) 90
Mô hình kênh
Loại địa hình City
Độ cao angten phát (m) 30
Độ cao angten thu (m) 1.5
Độ cao của tòa nhà (m) 30
Góc nhìn (độ) 30
Khoảng cách các tòa nhà (m) 80
Độ rộng đường phố (m) 30
Okumura-Hata
Thông số hệ thống
ĐỊNH CỠ VÙNG PHỦ SÓNG
Ước tính vùng phủ sóng
Thông số khác

Hình 3.4: Thông số đầu vào quá trình định cỡ
7

2.2 Định cỡ mạng truy nhập LTE
Quá trình định cỡ LTE bắt đầu với việc tính toán quỹ năng lượng
đường truyền LBR, nhằm xác định suy hao đường truyền cho phép
tối đa. Kết quả của bước này phụ thuộc vào việc lựa chọn mô hình
truyền sóng được sử dụng. Từ đó giúp ước tính bán kính ô lớn nhất
có thể phủ sóng được và quy đổi ra diện tích phủ sóng để xác định
lượng trạm thu phát gốc cần tính, tiếp đến ước tính được sơ bộ số
lượng eNB yêu cầu, quá trình định cỡ được thể hiện như hình 2.3.
Hình 2.3: Quy trình định cỡ mạng truy nhập [9],[14]
2.3 Định cỡ vùng phủ sóng
Vùng phủ sóng được thực hiện dựa trên tính toán RLB, sẽ xác

được sử dụng để tính số lượng ô cần dùng như công thức 2.23.
Kết quả cho thấy với mô hình Okumura-Hata thu được bán kính
ô lớn nhất. Mô hình COST 231 Hata với các tham số được hiệu chỉnh
để phù hợp hơn với tần số cao do vậy vùng phủ sóng cũng bé hơn.
Đối với mô hình COST 231 Walfisch-Ikegami bán kính thu được bé
nhất. Từ đó kết quả trên, Việt Nam nên áp dụng mô hình Okumura-
Hata cho các vùng nông thôn, mô hình COST 231 Hata cho các
thành phố với mật độ dân lớn hơn. Và đối với các thành phố lớn như
Hà Nội và Hồ Chí Minh với kiến trúc đô thị phức tạp nên sử dụng
mô hình COST 231 Walfisch-Ikegami.

16

3.3 Băng tần LTE tại Việt Nam
3.4 Thực hiện mô phỏng kênh truyền
Để thực hiện xác định SINR yêu cầu cần tiến hành thực thi mô
hình mô phỏng kênh truyền trong LTE bởi mô hình đã được mô tả
chi tiết ở phần 2.3.3. Quá trình thực hiện mô phỏng với mức tỷ lệ mã
1/3 và mã hóa QPSK, đây là MCS yêu cầu giá trị BER thấp nhằm
tăng vùng phủ sóng của ô và kênh truyền sử dụng cấu hình MIMO
2x2 để đơn giản hóa tính toán và đây cũng là một cấu hình thực tế
phù hợp với các thiết bị di động, giá trị BER được tính toán như là
kết quả mô phỏng ở hình 3.2.

Hình 3.2: Thực thi mô phỏng kênh truyền.

Tốc độ tăng trưởng thuê bao sử dụng dịch vụ 3G khá cao, chỉ sau
một năm đi vào hoạt động cứ 10 thuê bao thì có 1 thuê bao sử dụng
dịch vụ 3G đó là một tỷ lệ ấn tượng so với mặt bằng chung của các
nước trong khu vực. Trong đó có một số dịch vụ đạt được tỷ lệ sử
dụng đáng chú ý như bảng 3.1.
Với hơn một trăm triệu thuê bao di động, cộng với sự phát triển
ngày càng tăng của các nội dung số, dịch vụ dữ liệu trên nền điện
thoại di động hứa hẹn sẽ mạng lại doanh thu to lớn trong những năm
tới.
Bảng 3.1: Thống kê một số dịch vụ dữ liệu [23]
Dịch vụ Tỷ lệ
Mobile Internet 5%
Tải nhạc chuông 5%
Tải hình ảnh 4%
Nghe nhạc trực tuyến 4%
Tải bản nhạc hoàn chỉnh 3%
Tín nhắn MMS 2%
Tin nhắn cập nhật 2%
Chat 2%
Tải nội dung lên 1%
Tải trò chơi 1%
Xem video trên điện thoại 1%
14

Hình 3.1: Thống kê LTE trên toàn cầu [24]
3.2 Nhu cầu phát triển LTE tại VIỆT NAM
Kể từ khi khai trương dịch vụ 3G ở Việt Nam (WCDMS /
UMTS, WCDMA/HSPA, WCDMA/HSPA+) tới nay lượng thuê bao
cũng như lưu lượng sử dụng dịch vụ dữ liệu không ngừng gia tăng.

Mhz
2600 2600
Băng thông
Mhz
5 5
Độ hiệu dung Băng tần
%
90 90
Băng tần khả dụng
Mhz
4.5 Eff_BW=BW*BW_eff 4.5
Tổng số sóng mang con 300 300
Mật độ nhiễu nhiệt
dBm/Hz
-174 -174
Tổng nhiễu nhiệt
dBm
-107.47 G=No * W -107.47
Độ lợi ăng ten
dB
18 h 0
Hệ số nhiễu
dB
4 i 8
Suy hao phía thu
dB
1 j 0
UE (độ lợi, suy hao)
dB
13 K=h-i-j -8

6.5 6.5
Dự trữ fading
dB
3.9 3.9
Tổng suy hao
dB
139.558 L 139.46

Hình 2.13: Quỹ năng lượng đường truyền RLB
12

Đầu vào
Băng thông (MHz) 5
Băng tần (MHz) 2600
Loại địa hình City
Mô hình kênh Okumura-Hata
Suy hao tối đa
dB
Kết quả
Bán kính ô
km
Omi directional site
Km2
Bi-sector site
Km2
Tri -sector site
Km2
KẾT QUẢ ĐỊNH CỠ

Hình 2.14: Kết quả đầu ra