Thuyết trình bài tập lớn truyền sóng và anten angten thông minh

THUYẾẾT TRÌNH BÀI TẬP LỚN Môn Học: Truyền Sóng Anten Đề Tài: Angten Thông Minh HỌC 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 Nội Dung Chính • Giới thiệu Anten thông minh • Nguyên lý hoạt động anten thông minh • Phân loại anten thông minh • Cấu trúc hệ thống anten thông minh • Ưu điểm hạn chế • Công nghệ anten thông minh • Ứng dụng thông tin di động • Kết luận 1.Giới Thiệu Về Anten Thông Minh Khái Niệm •Ănten thông minh hệ thống dàn ănten gồm nhiều phần tử ănten có độ lợi thấp bố trí không gian theo trật tự định kết nối với thông qua mạch kết nối •Ănten thông minh có khả thay đổi đồ thị xạ thu hay phát (hay nói cách khác búp sóng) cách linh hoạt cho thích hợp với môi trường tín hiệu cell di động 1.Giới Thiệu Về Anten Thông Minh Sự khác biệt anten thường anten thông minh : Hình 1.1: Vùng xạ Anten thường Anten thông minh =>Từ hình ta nhận thấy khác biệt vùng xạ hệ thống anten thường anten thông minh Anten thông minh có búp sóng (beam) hẹp có tính định hướng cao so với anten thường 2.Nguyên lý hoạt động * Hệ thống anten thông minh làm việc theo cách: dựa thời gian trễ tín hiệu, xử lí tín hiệu số tính toán hướng (DOA) tín hiệu quan tâm (SOI) điều chỉnh pha để tạo kiểu xạ tập trung vào SOI bỏ qua tín hiệu nhiễu hay tín hiệu không quan tâm (SNOI) Hình 2.1 :Khái quát nguyên lí anten thông minh 2.Nguyên lý hoạt động • Vì Anten thông minh đạt tính “thông minh” vậy? Thực ra, hệ thống Anten thông minh, thân phần tử Anten không thông minh, mà thông minh tạo trình xử lý số tín hiệu tín hiệu đến phần tử Anten Quá trình kết hợp tín hiệu sau tập trung xạ theo hướng đặc biệt gọi Beamforming • Hãy xem hình 2.2: Sơ đồ tổng quát Anten thông minh, 2.Nguyên lý hoạt động • => Ta Thấy :tín hiệu đến phần tử Anten, sau nhân với trọng số tổng lại để tín hiệu ngõ Chính trọng số giúp Anten tập trung xạ theo hướng mong muốn Bằng cách sử dụng giải thuật thích nghi trình beamforming, trọng số cập nhật để Anten thông minh bám theo user họ di chuyển • đặc điểm trình beamforming Biên độ trọng sốố quyêốt định độ rộng búp sóng Side lobe level Pha trọng sốố quyêốt định hướng búp sóng Phân loại anten thông minh Hình 3.1: Minh họa vùng phủ sóng anten chuyển búp , anten dàn thích nghi và anten thường Angten Thông Minh Anten chuyển mạch búp sóng (Switched beam Antena) Anten giàn thích nghi (Adaptive Arrays Antena) Phân loại anten thông minh Anten chuyển mạch búp sóng (SBA)  Đặc điểm • Gồm thành phần thu phát cách độc lập,biểu đồ hướng anten thay đổi chuyển từ anten thành phần sang anten thành phần khác để bám theo đối tượng thuê bao di chuyển • Được trang bị thêm phận để phát triển mở rộng hệ thống tế bào, người ta bổ sung cách cộng thêm địa thông tin cần thiết mạng sau tính toán kĩ Hình 3.2: Hệ thống SBA đơn giản Phân loại anten thông minh  Ưu điểm • Dung lượng hệ thống thay đổi cách linh hoạt nhờ tính chất động hệ thống anten • Khắc phục nhược điểm hệ thống SBA, lợi dụng tính chất đa đường để tăng cường tín hiệu  Nhược điểm • Hệ thống phức tạp Phân loại anten thông minh Tiêu chuẩn CấẾu Trúc Vùng Phủ Sóng Giảm Nhiễu SBA • • Lắp đặt đơn giản Giá thánh thấp AAA • • • Bộ thu-phát phức tạp Giá thánh cao Ít phần cứng dự phòng Vùng phủ sóng rộng so Vùng phủ sóng rộng hệ với hệ thống thông thường thống SBA hẹp hệ thống AAA • • Khó khăn việc phân biệt nhiễu và tín hiệu quan tâm Không phản ứng với chuyển động nhiễu • • Tập trung triệt để vào tín hiệu quan tâm Có khả loại bỏ nhiễu triệt để Cấu trúc hệ thống anten thông minh  Vị trí phần tử anten đóng vai trò quan trọng việc tạo chất lượng đồ thị xạ Một đồ thị chất lượng cao anten thông minh búp sóng lớn nhiều so với búp phụ khác hướng phía thuê bao mong muốn, nút sóng phía thuê bao nhiễu đồng kênh cell Dàn hình chữ nhật Dàn hình lập phương Hình 4.1: Các loại cấu trúc anten thông minh Cấu trúc hệ thống anten thông minh Các loại cấu trúc anten thông minh Cấu trúc dàn đường thẳng Cấu trúc dàn hình tròn Cấu trúc dàn chữ nhật và cấu trúc dàn lập phương Cấu trúc hệ thống anten thông minh Cấu trúc dàn đường thẳng •Đây cấu trúc thông dụng đơn giản, sử dụng BS chia thành nhiều nhiều vùng phủ sóng hình quạt Trong cấu trúc khoảng cách giữ phần tử Δx Búp sóng hệ thống phủ sóng hình quạt Cấu trúc hệ thống anten thông minh Cấu trúc dàn hình tròn Các phần tử anten tạo với tâm hệ thống góc Δ Φ=2 π/N Búp sóng đồ thị xạ phủ toàn vùng ngang Cấu trúc hệ thống anten thông minh Cấu trúc dàn chữ nhật cấu trúc dàn lập phương Điều khiển búp sóng theo phương dọc ngang Hai cấu trúc cần thiết cho môi trường truyền sóng phức tạp Về mặt lí thuyết hệ thống có L phần tử anten tạo L-1 nút sóng hướng phía thuê bao nhiễu đồng kênh cell Tuy nhiên môi trường đa đường số nhỏ 5.Ưu điểm hạn chế anten thông minh Ưu điểm hệ thống anten thông minh • Cải thiện chất lượng tín hiệu hệ thống truyền thông vô tuyến • Cải thiện dung lượng hệ thống tăng khả sử dụng lại tần số cell • Công suất phát thấp cho phép thời gian sử dụng lượng lâu hơn, giảm kích thước khối lượng thiết bị đầu cuối • Anten thông minh thích hợp với hầu hết hệ thống truyền thông vô tuyến 5.Ưu điểm hạn chế anten thông minh  Hạn chế hệ thống anten thông minh • Hệ thống phức tạp, yêu cầu trạm anten với vi xử lí số hệ thống điều khiển mạnh Nên gặp cố khó chuẩn đoán • Giá thành cao Công nghệ anten thông minh Mở rộng vùng phủ sóng •Ở vùng mật độ thuê bao thấp, tối ưu phủ sóng hướng tới mục tiêu tăng độ rộng vùng phủ tăng khoảng cách phủ sóng Khi sử dụng anten thông minh khu vực cho phép tăng bán kính phủ sóng trạm nhiều lần so với anten đẳng hướng hay anten sector mô tả hình 6.1 Hình 6.1 Mở rộng vùng phủ sóng sử dụng anten thông minh Công nghệ anten thông minh Giảm nhiễu đường truyền • Nhiễu xuyên kênh đường lên loại trừ cách hướng búp sóng hướng thuê bao không hướng có thuê bao đồng kênh • Như vậy, giảm nhiễu đồng kênh thực cách lái búp sóng chuyển mạch búp sóng Nhờ việc sử dụng búp sóng định hướng, nhiễu trạm phủ sóng dùng tập kênh tần số giảm đáng kể so với trường hợp anten đẳng hướng mô tả Hình 6.2 Trong trường hợp lý tưởng, số lượng trạm phủ sóng cần giảm xuống, tăng hiệu sử dụng băng tần dung lượng Hình 6.2 Giảm nhiễu đường xuống loại trừ nhiễu đường lên dùng anten thông minh • Công nghệ anten thông minh Đa truy nhập phân chia theo không gian •Hệ thống anten thông minh cho phép trạm phủ sóng liên lạc với hay nhiều thuê bao sử dụng tần số sử dụng công nghệ đa truy nhập phân chia theo không gian (SDMA – Space Division Multiple Access), cho phép hệ thống sử dụng tài nguyên mạng hiệu Hình 6.3 Đa truy nhập phân chia theo không gian Ứng dụng thông tin di động  Ứng dụng quân sự: truyền thông tin chiến trường dễ dàng tin cậy  Ứng dụng truyền thông vệ tinh  Ứng dụng hệ thống thông tin di động  Ứng dụng mạng cảm biến không dây  Ứng dụng thu phát truyền hình chất lượng cao  Ứng dụng khối thu phát vô tuyến hệ 3G, WIMAX, LTE, WLAN Kết luận  Hệ thống anten thông minh nâng cao hiệu truyền thông di động  Công nghệ anten thông minh giải pháp đầy hứa hẹn mạng truy nhập không dây băng thông rộng tốc độ cao tương lai  Sử dụng hiệu nguồn tài nguyên khan truyền thông không dây nay, phổ tần số RF Phần trình bày nhóm đến là hết xin chân thành cám ơn lắng nghe và góp ý nhiệt tình bạn [...]... 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 6 Công nghệ anten thông. .. hơn, và do đó có thể giảm kích thước và khối lượng của các thiết bị đầu cuối • Anten thông minh thích hợp với hầu hết các hệ thống truyền thông vô tuyến hiện nay 5.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 6 Công nghệ anten. .. 4.1: Các loại cấu trúc anten thông minh 4 Cấu trúc hệ thống anten thông minh Các loại cấu trúc anten thông minh Cấu trúc dàn đường thẳng Cấu trúc dàn hình tròn Cấu trúc dàn chữ nhật và cấu trúc dàn lập phương 4 Cấu trúc hệ thống 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... này cần thiết cho môi trường truyền sóng phức tạp Về mặt lí thuyết nếu hệ thống có L phần tử anten có thể tạo L-1 nút sóng hướng về phía các thuê bao nhiễu đồng kênh trong cell Tuy nhiên trong môi trường đa đường con số này có thể nhỏ hơn 5.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 tuyến • Cải thiện... 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 thể giảm xuống, tăng hiệu quả sử dụng băng tần và dung lượng Hình 6.2 Giảm nhiễu đường xuống và loại trừ nhiễu đường lên dùng anten thông minh • 6 Công nghệ 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... hệ thống phụ thuộc vào số lượng anten thành phần trong mạng anten • Không tận dụng được tính chất đa đường để tăng cường tín hiệu 3 Phân loại 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,... khoảng cách giữ các phần tử là Δx Búp sóng chính của hệ thống có thể phủ sóng trong 1 hình quạt 4 Cấu trúc hệ thống 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 4 Cấu trúc hệ thống anten thông minh Cấu trúc dàn chữ nhật và cấu trúc dàn lập phương Điều khiển búp sóng theo cả 2 phương dọc ngang Hai... quan tâm Có khả năng loại bỏ nhiễu triệt để 4 Cấu trúc hệ thống 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... 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 8 Kết luận  Hệ thống anten thông minh nâng... 6 Công nghệ anten thông minh Giảm nhiễu đường truyền • Nhiễu xuyên kênh đường lên có thể loại trừ bằng cách hướng búp sóng về đúng hướng thuê bao và bằng không tại các hướng có các thuê bao đồng kênh • Như vậy, giảm nhiễu đồng kênh được thực hiện bằng cách lái búp sóng 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 ... nguyên lí anten thông minh 2.Nguyên lý hoạt động • Vì Anten thông minh đạt tính thông minh vậy? Thực ra, hệ thống Anten thông minh, thân phần tử Anten không thông minh, mà thông minh tạo trình. .. thiệu Anten thông minh • Nguyên lý hoạt động anten thông minh • Phân loại anten thông minh • Cấu trúc hệ thống anten thông minh • Ưu điểm hạn chế • Công nghệ anten thông minh • Ứng dụng thông. .. loại anten thông minh Hình 3.1: Minh họa vùng phủ sóng anten chuyển búp , anten dàn thích nghi và anten thường Angten Thông Minh Anten chuyển mạch búp sóng (Switched beam Antena) Anten giàn