Ứng dụng ăngten thông minh trong hệ thống WCDMA

LỜI NểI ĐẦU

Do giới hạn về thời gian và phạm vi của đồ án tốt nghiệp nên đồ án chỉ đi vào nghiên cứu một phần rất nhỏ trong pham vi rộng lớn của lĩnh vực thông tin di động nói chung và ănten thông minh nói riêng. Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong bộ môn vô tuyến cũng như các thầy cô giáo trong khoa viễn thông đã có những ý kiến đóng góp và tạo điều kiện cho em được hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp của mình.

CÁC KỸ THUẬT TRONG ĂNTEN THÔNG MINH

Kết hợp phân tập

Phân tập lựa chọn là một cải tiến của phân tập chuyển mạch, khi đó hệ thống có thể đồng thời điều khiển mức tín hiệu trên tất cả các ănten, và lựa chọn nhánh có SNR lớn nhất tại bất cứ thời điểm nào cho trước, nên cần một đầu vào RF cho mỗi một ănten trong hệ thống, như thấy λ hình 2.2. Một hệ thống sử dụng cùng một tần số để thu và phát các tín hiệu trong các khe thời gian khác nhau, ví dụ như trong hệ thống điện thoại không dây Châu Âu số (DECT) song công phân chia theo thời gian (TDD) có thể sử dụng liên hợp phức của các trọng số này trong chu kỳ phát để xử lý lại tín hiệu phát và tín hiệu thu tại máy di động mong muốn, trong khi đó triệt tiêu tín hiệu này tại các máy di động khác.

ỨNG DỤNG ĂNTEN THÔNG MINH TẠI MÁY CẦM TAY TRONG HỆ THỐNG WCDMA

Ănten thông minh tại máy cầm tay

Ănten thông minh tại máy cầm tay có thể được áp dụng cho bất cứ một hệ thống thông tin cá nhân vô tuyến nào như hệ thống đa truy cập phân chia theo mã (FDMA), đa truy cập phân chia theo thời gian (TDMA), và đa truy cập phân chia theo mã (CDMA). Ngược lại, việc sử dụng một phần máy cầm tay có ănten thông minh vẫn có thể làm tăng dung lượng của hệ thống đối với hệ thống CDMA, vì CDMA là một hệ thống giới hạn nhiễu.

Mô hình kênh

Phản xạ do có nhiều bộ tán xạ xung quanh bộ thu làm tín hiệu thu biến đổi theo thời gian, trong đó đường bao của một tín hiệu đa đường theo phân phối Rayleigh (đây gọi là pha đinh Rayleigh). Một mô hình kênh cũng cần phải xem xét ba trải sau: i) trải trễ do đường truyền đa đường, ii) trải Doppler do di chuyển của máy di động và iii) trải góc do phân bố các scatter. Khoảng cách ănten (d/ )λ. Tương quan đường bao. Hình 3.11: Tương quan đường bao đối với khoảng cách ănt. 3.4.3 Mô hình kênh pha đinh tương quan không gian và mô hình kênh pha đinh tương quan không chặt. Trước hết chúng ta xét hai loại mô hình kênh cụ thể đối với các tín hiệu ănten kép:. i) mô hình kênh phađinh tương quan không chặt (LCFCM). ii) mô hình kênh phađinh tương quan không gian (SCFCM).

ĐÁNH GIÁ HIỆU NĂNG CỦA ĂNTEN THÔNG MINH TẠI MÁY CẦM TAY

Hiệu năng của kết hợp phân tập

Để so sánh, hiệu năng của hệ thống ănten thông minh với lược đồ kết hợp phân tập EGC trên hai mô hình kênh và hiệu năng của hệthống đơn ănten được trình bày trong hình 4.2 (c). (c) Giới hạn BER với EGC. Để nghiên cứu ảnh hư λng của các tham số trong mô hình elip GBSB, chúng ta mô phỏng sự thay đổi của một số các tham số riêng biệt và đưa ra các kết quả bên dưới. Tiếp đó, chúng ta chỉ xem xét lược đồ kết hợp phân tập EGC đối với hệ thống ănten thông minh kép. Trước hết, chúng ta xét ảnh hư λng của số lượng người sử dụng. Tất cả các tham số giống như các tham số cơ bản trong mô phỏng. Nhóm ba đồ thị trên cùng biểu thị BER của hệ thống ăten đơn, với số lượng người sử dụng là 16,12, và 8 từ trên xuống dưới. Khi số lượng người sử dụng tăng, công suất tín hiệu tương quan vủa người sử dụng mong muốn giảm, làm tăng mức công suất của nhiễu. Do đó, hiệu năng BER giảm. Việc giảm hiệu năng chủ yếu do Eb/N0 lớn. Hình 4.8: BER với số lượng người sử dụng khác nhau. Thứ hai, chúng ta nghiên cứu ảnh hư λng của vận tốc di chuyển. Các kết quả mô phỏng được cho trong hình 4.9. Nhóm ba đồ thị trên cùng biễu diễn BER của hệ thống ăten đơn với ba vận tốc di chuyển khác nhau. Nhóm ba đồ thị dưới cùng là BER của hệ thống ănten kép. Các kết quả mô phỏng cho thấy hệ thống ănten thông minh kép hoạt động tốt hơn so với hệ thống ănten đơn trong cả ba vận tốc. Cần chú ý là, ảnh hư λng của vận tốc di chuyển là không đáng kể đối với cả hệ thống ănten kép và hệ thống ănten đơn. Hình 4.9: BER với các vận tốc di chuyển khác nhau. Cuối cùng, chúng ta sẽ nghiên cứu ảnh hư λng của số lượng các đa đường. Ba đồ thị trên cùng là BER cảu hệ thống ăten đơn với số lượng đa đường khác nhau và ba đồ thị bên dưới là BER của hệ thống ănten kép. Cần chú ý là số lượng các Rake bộ phận là cố định trong cả ba trường hợp. Có thể thấy từ hình vẽ, hệ thống ănten kép hoạt động tốt hơn hệ thống ăten đơn trong cả ba trường hợp. Nếu Eb/N0 nhỏ, thì số lượng đa đường chỉ ảnh hư λng rất ít đến hiệu năng. Điều này là do AWGN chiếm chủ yếu khi Eb/N0 nhỏ. Do đó, nhiễu do các đa đường khác tương đối không đáng kể. Hiển nhiên là, điều này sẽ ngược lại khi Eb/N0 lớn như thấy trong hình vẽ. Các kết quả mô phỏng cho thấy mô hình đường tròn GBSB và mô hình elip GBSB cơ bản là giống nhau. Sự khác nhau cơ bản λ đây là mô hình đường tròn hoạt động tốt hơn đối với Eb/N0 lớn hay tạp âm yếu, trong khi đó mô hình elip lại tốt hơn khi Eb/N0. lớn hay tạp âm mạnh. Hiện tượng này được trình bày trong hình 4.11. Hai đồ thị trên cùng là BER của hệ thống ănten đơn trong mô hình đường tròn và elip GBSB, và nhóm dưới cùng là BER của hệ thống ănten kép. Hình 4.11: So sánh BER trong mô hình elip và đường tròn GBSB. Tóm lại, kết quả mô phỏng của kết hợp phân tập trong hệ thống 3GPP cho thấy:. i) lược đồ EGC hoạt động tốt nhất trong ba lược đồ phân tập kết hợp. Một thuận lợi là lược đồ EGC rất đơn giản để thực hiện. ii) Như dự đoán, trong LCFCM độ lợi hiệu năng đạt được cao hơn so với SCFCM.

Hiệu năng của kết hợp lai ghép

Trong hình này, nhóm các đồ thị trên cùng là BER của hệ thống ăten đơn với các vận tốc khác nhau, và nhóm đồ thị bên dưới là nhóm các BER của hệ thống ănten kép, trong đó vận tốc di chuyển giảm từ trên xuống dưới. Để nghiên cứu sự thay đổi hiệu năng do tương quan đường bao, chúng ta mô phongt các tương quan đường bao khác nhau, các kết quả mô phỏng được giới thiệu trong 4.16, với các vận tốc di chuyển cố định là 60 km/h.