đồ án tốt NGHIỆP đại học đề tài ỨNG DỤNG dàn ANTEN THÍCH ỨNG CHO THÔNG TIN DI ĐỘNG CDMA

HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG KHOA VIỄN THễNG I Đồ áN TốT NGHIệP ĐạI HọC NG DNG GIÀN ANTEN THÍCH ỨNG CHO THƠNG TIN DI ĐỘNG CDMA Giáo viên hướng dẫn: ThS Phạm Thị Thúy Hiền Sinh viên thực hiện: Vũ Xuân Đại Lớp: D2001 VT 5-1 dụng giàn anten thích ứng cho CDMA ỨngMcGraw-Hill/Irwin Vũ Xuân Đại - D2001VT © 2005 The McGraw-Hill Companies, Inc All rights reserved NỘI DUNG ĐỒ ÁN  Giới thiệu đề tài I Tổng quan thông tin di động CDMA: Giới thiệu thông tin di động Công nghệ CDMA II Giàn anten thích ứng - Giới thiệu chung anten thơng minh, - Giàn anten thích ứng: cấu trúc, thuật toán, … III Ứng dụng AAA cho CDMA: Cho hệ thống DS-CDMA DS-CDMA đa mã đa tốc độ  Kết luận 5-2 dụng giàn anten thích ứng cho CDMA ỨngMcGraw-Hill/Irwin Vũ Xuân Đại - D2001VT © 2005 The McGraw-Hill Companies, Inc All rights reserved GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI  Lý chọn đề tài: - Sự phát triển thông tin di động - Nhu cầu sử dụng thiết bị thu phát thông minh  Mục đích đề tài: Nghiên cứu thiết bị thu phát thông minh, Ứng dụng cho CDMA  Nguồn tài liệu: loại sách thư viện, sách tài liệu từ nguồn khác, đặc biệt từ Internet 5-3 dụng giàn anten thích ứng cho CDMA ỨngMcGraw-Hill/Irwin Vũ Xuân Đại - D2001VT © 2005 The McGraw-Hill Companies, Inc All rights reserved GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI  Lý chọn đề tài: - Sự phát triển thông tin di động - Nhu cầu sử dụng thiết bị thu phát thông minh  Mục đích đề tài: Nghiên cứu thiết bị thu phát thông minh, Ứng dụng cho CDMA  Nguồn tài liệu: loại sách thư viện, sách tài liệu từ nguồn khác, đặc biệt từ mạng Internet 5-4 dụng giàn anten thích ứng cho CDMA ỨngMcGraw-Hill/Irwin Vũ Xuân Đại - D2001VT © 2005 The McGraw-Hill Companies, Inc All rights reserved I THÔNG TIN DI ĐỘNG CDMA Các hệ thống thông tin di động  Hệ thống thông tin di động hệ thứ nhất: sử dụng kỹ thuật truyền dẫn tương tự (Analoge)  Hệ thống thông tin di động hệ hai (2G): GSM sử dụng hai công nghệ đa truy nhập FDMA TDMA với dải tần sử dụng 900 MHz  Hệ thống thông tin di động Thế hệ thứ 3: ứng dụng công nghệ CDMA, làm việc dải tần GHz cho phép cung cấp nhiều dịch vụ tốc độ thấp tốc độ cao 5-5 dụng giàn anten thích ứng cho CDMA ỨngMcGraw-Hill/Irwin Vũ Xuân Đại - D2001VT © 2005 The McGraw-Hill Companies, Inc All rights reserved I THÔNG TIN DI ĐỘNG CDMA CDMA thông tin di động trải phổ  Các phương pháp trải phổ: Trải phổ chuỗi trực tiếp, trải phổ nhảy tần trải phổ nhảy thời gian  Trải phổ chuỗi trực tiếp DSSS: thực trải phổ cách nhân tín hiệu nguồn với chuỗi giả ngẫu nhiên  Hệ thống TTDĐ CDMA: cho chất lượng truyền dẫn cao tiết kiệm tần số, phù hợp với kiểu liệu  Có cấu trúc mạng CDMA đưa : release 3, release 4, release release 2000 5-6 dụng giàn anten thích ứng cho CDMA ỨngMcGraw-Hill/Irwin Vũ Xuân Đại - D2001VT © 2005 The McGraw-Hill Companies, Inc All rights reserved II GIÀN ANTEN THÍCH ỨNG - Anten thơng minh: hệ thống anten có cấu tạo đặc biệt làm tăng liên kết thiết bị - Nguyên lý hoạt động anten thông minh Hệ thống anten gồm nhiều phần tử kết hợp với DSP cho phép thay đổi đồ thị xạ cho phù hợp với hệ thống - Phân loại: Anten chuyển búp Giàn anten thích ứng 5-7 dụng giàn anten thích ứng cho CDMA ỨngMcGraw-Hill/Irwin Vũ Xuân Đại - D2001VT © 2005 The McGraw-Hill Companies, Inc All rights reserved Giới thiệu chung  Giàn anten thích ứng (AAA - Adaptive Array Antena) hệ thống gồm giàn chấn tử anten xử lý thích ứng thời gian thực để tự động điều khiển búp sóng thơng qua tiêu chuẩn lựa chọn thuật tốn 5-8 dụng giàn anten thích ứng cho CDMA ỨngMcGraw-Hill/Irwin Vũ Xuân Đại - D2001VT © 2005 The McGraw-Hill Companies, Inc All rights reserved Cấu trúc AAA Các búp sóng x1(t) ω1 x2(t) ω2 Σ … M xM(t) y(t) Tín hiệu ωM Điều khiển thuật tốn Chấn tử anten Xử lý tín hiệu Bộ xử lý thích ứng Hình 2.4 Giàn anten thích ứng M phần tử 5-9 dụng giàn anten thích ứng cho CDMA ỨngMcGraw-Hill/Irwin Vũ Xuân Đại - D2001VT © 2005 The McGraw-Hill Companies, Inc All rights reserved Dạng tín hiệu Xét giàn M chấn tử  Tín hiệu nhận chấn tử thứ m là: xm (t ) = s (t ).e −j 2π λ ( m −1) d sin θ  Tín hiệu thu cho người dùng thứ i: Pii xi (t ) =∑ i , p a (θ , p ) si , p (t −τi , p ) α i p= 5-10 dụng giàn anten thích ứng cho CDMA ỨngMcGraw-Hill/Irwin Vũ Xuân Đại - D2001VT © 2005 The McGraw-Hill Companies, Inc All rights reserved Giàn anten thích ứng cho hệ thống DS-CDMA Cấu hình hệ thống giàn thích ứng cho DS-CDMA Dạng tín hiệu Tỉ số tín hiệu nhiễu SNIR So sánh với máy thu RAKE 5-17 dụng giàn anten thích ứng cho CDMA ỨngMcGraw-Hill/Irwin Vũ Xuân Đại - D2001VT © 2005 The McGraw-Hill Companies, Inc All rights reserved Giàn anten thích ứng cho hệ thống DS-CDMA 5-18 dụng giàn anten thích ứng cho CDMA ỨngMcGraw-Hill/Irwin Vũ Xuân Đại - D2001VT © 2005 The McGraw-Hill Companies, Inc All rights reserved Giàn anten thích ứng cho hệ thống DS-CDMA Dạng tín hiệu Khi có U người sử dụng, môi trường pha đinh đa đường, tín hiệu nhận giàn có dạng U Pi − x(t ) = ∑ ∑ α i , p bi (t − τ i , p ).ci (t − τ i , p ).a(θ i , p ) + n(t ) i =1 p = ~ ( n ) = ε { ~ ( n ) ( ~ ( n ) )* } x r Véctơ tương quan có dạng: p ~ ~ ( n ) = ( R ( n ) ) −1 ~ ( n ) p Véctơ trọng số xác định theo: ω Tín hiệu đầu kênh xác định bởi: yk(t) = yT.c0* 5-19 dụng giàn anten thích ứng cho CDMA ỨngMcGraw-Hill/Irwin Vũ Xuân Đại - D2001VT © 2005 The McGraw-Hill Companies, Inc All rights reserved Giàn anten thích ứng cho hệ thống DS-CDMA SINR SINR tính thông qua hệ số tương quan chéo: K ρ= ε{∑ yl (t ).rl* (t )} l =1 K l =1 Khi đó: K ε {∑| yl (t ) | }.ε{∑| rl (t ) |2 } l =1 | ρ| SINR = 1− ρ| | 5-20 dụng giàn anten thích ứng cho CDMA ỨngMcGraw-Hill/Irwin Vũ Xuân Đại - D2001VT © 2005 The McGraw-Hill Companies, Inc All rights reserved Giàn anten thích ứng cho hệ thống DS-CDMA So sánh với máy thu RAKE  Đối với kênh truyền thơng đơn đường: Có hiệu năng, có SINR tương đương  Kênh pha đinh chọn lựa tần số đa đường: Hai thiết bị cho kết tương đương  Độ phức tạp tính tốn: Có thuật tốn đơn giản nhiều 5-21 dụng giàn anten thích ứng cho CDMA ỨngMcGraw-Hill/Irwin Vũ Xuân Đại - D2001VT © 2005 The McGraw-Hill Companies, Inc All rights reserved Giàn anten thích ứng cho hệ thống DS-CDMA đa mã, đa tốc độ Thế hệ DS-CDMA đa mã đa tốc độ Cấu hình SBAA cho hệ thống DS-CDMA đa mã Dạng tín hiệu Tỉ số SINR 5-22 dụng giàn anten thích ứng cho CDMA ỨngMcGraw-Hill/Irwin Vũ Xuân Đại - D2001VT © 2005 The McGraw-Hill Companies, Inc All rights reserved Giàn anten thích ứng cho hệ thống DS-CDMA đa mã, đa tốc độ Thế hệ DS-CDMA đa mã đa tốc độ - Trong hệ thống DS-CDMA, liệu truyền dẫn tách thành luồng tín hiệu, trải phổ truyền mã khác độ dài - Cho phép truyền liệu với tốc độ khác nhau, đáp ứng tới lớp dịch vụ - Tín hiệu truyền dẫn cho bởi: Q sl , q (t ) = ∑ i ,l , q (t ).ci ,l , q (t ) b i= 5-23 dụng giàn anten thích ứng cho CDMA ỨngMcGraw-Hill/Irwin Vũ Xuân Đại - D2001VT © 2005 The McGraw-Hill Companies, Inc All rights reserved 5-24 McGraw-Hill/Irwin © 2005 The McGraw-Hill Companies, Inc All rights reserved Giàn anten thích ứng cho hệ thống DS-CDMA đa mã, đa tốc độ Dạng tín hiệu  Tín hiệu thu được: Q K q Pl ,q x(t ) = ∑ ∑ ∑ α p ,l , q s p ,l , q (t − τ p ,l , q ).a(θ p ,l , q ) + n(t ) q =1 l =1 p =1 Pl,q: số đường đến  Tín hiệu đầu ra: Kq y k (t ) = ∑y T (t ).ci*,l ,q i= 5-25 dụng giàn anten thích ứng cho CDMA ỨngMcGraw-Hill/Irwin Vũ Xuân Đại - D2001VT © 2005 The McGraw-Hill Companies, Inc All rights reserved Giàn anten thích ứng cho hệ thống DS-CDMA đa mã, đa tốc độ SINR Tương tự ta có: ρ= K ε {∑ yl (t ).rl* (t )} l =1 K K ε {∑| yl (t ) | }.ε {∑| rl (t ) |2 } l =1 l =1 Và SINR xác định theo: SINR out = 5-26 dụng giàn anten thích ứng cho CDMA ỨngMcGraw-Hill/Irwin ρ 1− ρ Vũ Xuân Đại - D2001VT © 2005 The McGraw-Hill Companies, Inc All rights reserved KẾT LUẬN  Kết đạt được: - Tổng quan thông tin di động CDMA & Thiết bị thu phát thông minh, đặc biệt AAA - Đưa ứng dụng AAA hệ thống CDMA  Hạn chế: Đồ án dừng lại lý thuyết  Hướng phát triển: - Xây dựng chương trình mơ AAA ứng dụng AAA CDMA - Phát triển với hệ thống thực tế 5-27 dụng giàn anten thích ứng cho CDMA ỨngMcGraw-Hill/Irwin Vũ Xuân Đại - D2001VT © 2005 The McGraw-Hill Companies, Inc All rights reserved XIN CHÂN THÀNH CẢM ƠN!! 5-28 dụng giàn anten thích ứng cho CDMA ỨngMcGraw-Hill/Irwin Vũ Xuân Đại - D2001VT © 2005 The McGraw-Hill Companies, Inc All rights reserved Công thức Lựa chọn hiệu rxr = ε{x*(t).r(t)} : gọi Véctơ tương quan Rxx = ε{x(t).xH(t)} : gọi Ma trận thống kê Ruu = ε{u(t).uH(t)}  a(θ): véctơ đáp ứng giàn ứng với góc tới θ βMSINR = β MV a H (θ ).ωopt ε{| s (t ) |2 } SINR ω H a(θ ) = H − a (θ ) Ruu1a(θ ) 5-29 dụng giàn anten thích ứng cho CDMA ỨngMcGraw-Hill/Irwin Vũ Xuân Đại - D2001VT © 2005 The McGraw-Hill Companies, Inc All rights reserved Cơng thức Thuật tốn thích ứng  μ tham số điều khiển hội tụ