1 .Giới Thiệu Về Anten Thông Minh Khái Niệm • Ănten thông minh là một hệ thống dàn ănten gồm nhiều phần tử ănten có độ lợi thấp được bố trí trong không gian theo một trật tự nhất địn
Trang 2HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH
VIỄN THÔNG LỚP D12VT5 MÔN: Truyền Sóng Anten
Giáo viên hướng dẫn: Ths Phạm Thị Thúy Hiền
Nhóm sinh viên thực hiện:
1/ Vũ Đức Long
2/ Dương Thị Mỹ
3/ Hoàng Xuân Quý D12DCVT223
4/ Nguyễn Văn Thăng D12DCVT230
Trang 3
Nội Dung Chính
• 1 Giới thiệu về Anten thông minh
• 2 Nguyên lý hoạt động của anten thông
minh
• 3 Phân loại anten thông minh
• 4 Cấu trúc hệ thống anten thông minh
• 5 Ưu điểm và hạn chế
• 6 Công nghệ anten thông minh.
• 7 Ứng dụng trong thông tin di động.
• 8 Kết luận.
Trang 41 Giới Thiệu Về Anten Thông Minh
Khái Niệm
• Ănten thông minh là một hệ thống dàn ănten
gồm nhiều phần tử ănten có độ lợi thấp được bố
trí trong không gian theo một trật tự nhất định và
kết nối với nhau thông qua một mạch kết nối
• Ănten thông minh có khả năng thay đổi đồ thị
bức xạ thu hay phát (hay nói cách khác là các
búp sóng) một cách linh hoạt sao cho thích hợp
với môi trường tín hiệu trong cell di động
Trang 5
1 Gi i Thi u V Anten Thông Minh ới Thiệu Về Anten Thông Minh ệu Về Anten Thông Minh ề Anten Thông Minh
Sự khác biệt giữa anten thường và anten thông
minh :
Hình 1.1: Vùng bức xạ của Anten thường và Anten thông minh
bức xạ của hệ thống anten thường và của anten thông
minh Anten thông minh có những búp sóng (beam) hẹp
hơn và có tính định hướng cao hơn so với anten thường.
Trang 62 Nguyên lý ho t đ ng ạt động ộng
* Hệ thống anten thông
minh làm việc theo cách :
dựa trên thời gian trễ của
tín hiệu, bộ xử lí tín hiệu
số tính toán hướng (DOA)
của tín hiệu quan tâm
(SOI) và điều chỉnh pha để
tạo ra kiểu bức xạ chỉ tập
trung vào SOI và bỏ qua
các tín hiệu nhiễu hay tín
hiệu không quan tâm
(SNOI)
Hình 2.1 :Khái quát nguyên
lí anten thông minh
Trang 72 Nguyên lý ho t đ ng ạt động ộng
• Vì sao Anten thông minh có thể đạt
được tính “thông minh” như vậy?
Thực ra, trong hệ thống Anten thông minh, bản thân các phần tử Anten không thông minh, mà sự thông minh
được tạo ra do quá trình xử lý số tín hiệu các tín hiệu đến các phần tử Anten Quá trình kết hợp tín hiệu và sau đó tập trung bức xạ theo một hướng đặc biệt được gọi là
Beamforming
• Hãy xem hình 2.2: Sơ đồ tổng quát của Anten thông minh,
Trang 82 Nguyên lý ho t đ ng ạt động ộng
• => Ta Thấy :tín hiệu đến các phần tử Anten, sau đó được
nhân với một bộ trọng số rồi tổng lại để được tín hiệu
ngõ ra Chính bộ trọng số này giúp Anten có thể tập trung bức xạ theo hướng mong muốn Bằng cách sử
dụng các giải thuật thích nghi trong quá trình
beamforming, bộ trọng số này luôn được cập nhật để
Anten thông minh có thể bám theo user khi họ di chuyển
• 2 đặc điểm của quá trình beamforming
Biên độ của trọng số
quyết định độ rộng
búp sóng chính và Side lobe level
Pha của bộ trọng số quyết định hướng của búp sóng chính.
Trang 93 Phân lo i anten thông minh ại anten thông minh
(Switched beam Antena)
Hình 3.1: Minh họa vùng phủ sóng của anten chuyển búp , anten dàn
thích nghi và anten thường
Trang 103 Phân lo i anten thông minh ại anten thông minh
Anten chuyển mạch búp sóng (SBA)
Đặc điểm
• Gồm các thành phần thu phát 1 cách
độc lập,biểu đồ hướng anten sẽ thay
đổi chuyển từ anten thành phần này
sang anten thành phần khác để bám
theo đối tượng khi thuê bao di chuyển
• Được trang bị thêm những bộ phận mới
để phát triển mở rộng hệ thống tế bào, người
ta có thể bổ sung bằng cách cộng thêm những Hình 3.2: Hệ thống SBA đơn giản
địa chỉ thông tin cần thiết trong mạng sau khi
đã tính toán kĩ càng
Trang 113 Phân lo i anten thông minh ại anten thông minh
Công dụng
• Hệ thống SBA có thể nâng cao vùng phủ của trạm gốc hơn từ 20% đến 200% so với hệ thống phân vùng tế bào cổ điển phụ thuộc vào hoàn cảnh môi trường phần cứng và phần mềm được dùng
• Vùng phủ sóng được cộng thêm có thể tiết kiệm nguồn nhân lực, giá cơ sở
hạ tầng thực tế và giá trung bình cho người tiêu dùng sẽ thấp hơn/
Trang 123 Phân lo i anten thông minh ại anten thông minh
Anten dàn thích nghi (AAA)
Đặc điểm
• Là 1 hệ thống bao gồm 1 giàn các
chấn tử anten và 1 bộ xử lí thích
ứng thời gian thực cho phép điều
khiên búp sóng tự động thông qua
các tiêu chuẩn lựa chọn thuật toán
• Biểu đồ hướng sóng không xác định,
mang tính chất động và các biểu đồ
hướng sóng anten đó có thể điều
chỉnh theo thời gian thực Hình 3.3: Cấu trúc hệ thống AAA đơn giản
Trang 133 Phân lo i anten thông minh ại anten thông minh
Nhược điểm
• Hệ thống phức tạp.
Trang 143 Phân lo i anten thông minh ại anten thông minh
Cấu Trúc • Lắp đặt đơn giản
• Giá thánh thấp •• Bộ thu-phát phức tạpGiá thánh cao
• Ít phần cứng dự phòng
Vùng Phủ Sóng Vùng phủ sóng rộng hơn so
với hệ thống thông thường nhưng hẹp hơn hệ thống AAA
Vùng phủ sóng rộng hơn hệ thống SBA
Giảm Nhiễu • Khó khăn trong việc
phân biệt nhiễu và tín hiệu quan tâm
• Không phản ứng với sự chuyển động của nhiễu
• Tập trung triệt để vào tín hiệu quan tâm
• Có khả năng loại bỏ nhiễu triệt để
Trang 154 C u trúc h th ng anten thông ấu trúc hệ thống anten thông ệu Về Anten Thông Minh ống anten thông
minh
Vị trí các phần tử anten luôn đóng 1 vai trò quan trọng trong việc tạo ra chất lượng của đồ thị bức xạ Một đồ thị chất lượng cao trong anten thông minh là búp sóng chính lớn hơn rất nhiều so với các búp phụ khác và
hướng về phía thuê bao mong muốn, các nút sóng chỉ về phía các thuê bao nhiễu đồng kênh trong cell đó
1 Dàn hình chữ nhật 2 Dàn hình lập phương
Hình 4.1: Các loại cấu trúc anten thông minh
Trang 164 C u trúc h th ng anten thông ấu trúc hệ thống anten thông ệu Về Anten Thông Minh ống anten thông
Cấu trúc dàn chữ nhật và cấu trúc dàn
lập phương
Trang 174 C u trúc h th ng anten thông ấu trúc hệ thống anten thông ệu Về Anten Thông Minh ống anten thông
minh
Cấu trúc dàn đường thẳng
• Đây là cấu trúc thông dụng nhất vì nó đơn
giản, được sử dụng khi BS được chia thành
nhiều nhiều vùng phủ sóng hình quạt Trong cấu
trúc này khoảng cách giữ các phần tử là Δx
Búp sóng chính của hệ thống có thể phủ sóng
trong 1 hình quạt.
Trang 184 C u trúc h th ng anten thông ấu trúc hệ thống anten thông ệu Về Anten Thông Minh ống anten thông
minh
Cấu trúc dàn hình tròn
Các phần tử anten tạo với tâm hệ thống 1 góc
Δ Φ=2 π/N Búp sóng chính của đồ thị bức xạ phủ toàn vùng ngang.
Trang 194 C u trúc h th ng anten thông ấu trúc hệ thống anten thông ệu Về Anten Thông Minh ống anten thông
Trang 205.Ưu điểm và hạn chế của anten
thông minh
Ưu điểm của hệ thống anten thông minh
• Cải thiện chất lượng tín hiệu của các hệ thống truyền thông vô
• Anten thông minh thích hợp với hầu hết các hệ thống truyền thông vô tuyến hiện nay
Trang 215.Ưu điểm và hạn chế của anten
thông minh
Hạn chế của hệ thống anten thông minh
• Hệ thống phức tạp, yêu cầu các trạm anten với
bộ vi xử lí số và hệ thống điều khiển mạnh
Nên gặp sự cố khó chuẩn đoán hơn.
• Giá thành cao hơn.
Trang 226 Công ngh anten thông minh ệu Về Anten Thông Minh
Mở rộng vùng phủ sóng
• Ở các vùng mật độ thuê bao thấp, tối ưu phủ sóng
là hướng tới mục tiêu là tăng độ rộng vùng phủ và tăng khoảng cách phủ sóng Khi sử dụng anten
thông minh ở các khu vực này cho phép tăng bán kính phủ sóng của trạm nhiều lần so với anten đẳng hướng hay anten sector như mô tả trong hình 6.1
Hình 6.1 Mở rộng vùng phủ sóng sử dụng anten thông minh
Trang 236 Công ngh anten thông minh ệu Về Anten Thông Minh
Giảm nhiễu đường truyền
về đúng hướng thuê bao và bằng không tại các hướng có các thuê bao đồng kênh.
hoặc chuyển mạch búp sóng Nhờ việc sử dụng các búp sóng định
hướng, nhiễu giữa các trạm phủ sóng dùng cùng tập kênh tần số cũng giảm đáng kể so với trường hợp anten đẳng hướng như mô tả trong Hình 6.2 Trong trường hợp lý tưởng, số lượng trạm phủ sóng cần có
Hình 6.2 Giảm nhiễu đường xuống và loại trừ nhiễu đường lên dùng anten thông minh
Trang 246 Công ngh anten thông minh ệu Về Anten Thông Minh
Đa truy nhập phân chia theo không gian
•Hệ thống anten thông minh cũng cho phép một trạm phủ
sóng có thể liên lạc với 2 hay nhiều thuê bao sử dụng cùng
một tần số khi sử dụng công nghệ đa truy nhập phân chia theo không gian (SDMA – Space Division Multiple Access), do đó cho phép hệ thống sử dụng các tài nguyên mạng hiệu quả hơn
Hình 6.3 Đa truy nhập phân chia theo không gian
Trang 257 Ứng dụng trong thông tin di động.
Ứng dụng trong quân sự: truyền thông tin trên chiến trường dễ dàng và tin cậy hơn.
Ứng dụng trong truyền thông vệ tinh.
Ứng dụng trong hệ thống thông tin di động.
Ứng dụng trong mạng cảm biến không dây.
Ứng dụng trong thu phát truyền hình chất lượng cao.
Ứng dụng trong các khối thu phát vô tuyến thế hệ mới 3G, WIMAX, LTE, WLAN
Trang 268 Kết luận.
Hệ thống anten thông minh nâng cao hiệu năng
truyền thông di động.
Công nghệ anten thông minh là giải pháp đầy hứa
hẹn trong mạng truy nhập không dây băng thông rộng tốc độ cao trong tương lai
Sử dụng hiệu quả nguồn tài nguyên khan hiếm của truyền thông không dây hiện nay, phổ tần số RF.
Trang 27Phần trình bày của nhóm 2 đến đây là hết xin chân thành cám ơn sự lắng nghe và góp
ý nhiệt tình của các bạn