2. Ăng ten thông minh (smart antenna)
2.1. Giới thiệu chung
Ăng ten thông minh ra đời vào những năm đầu thập kỷ 90 khi hệ thống mảng ăng ten thích ứng được phát triển từ hệ thống Radar. Sau đó, kỹ thuật ăng ten thông minh đã được áp dụng trong các hệ thống thông tin vô tuyến [3].
Ý tưởng ban đầu của anten thông minh được phỏng theo hệ thống thính giác của con người. Con người có thể xác định được hướng của nguồn âm thanh phát ra thông qua một quá trình gồm 3 giai đoạn:
- Hai tai của con người hoạt động như những cảm biến để nhận tín hiệu.
- Bởi vì hai tai phân biệt với nhau cho nên mỗi tai sẽ nhận được tín hiệu với thời gian trễ khác nhau.
Bộ não của con người, một bộ xử lý tín hiệu đặc biệt, thực hiện một khối lượng tính toán lớn để kết nối các tín hiệu này để tính toán ra vi trí của nguồn âm thanh đã nhận được. Hệ thống mảng anten hoạt động giống như vậy với hai phần tử anten thay cho hai tai và một bộ xử lý số thay cho bộ não, rộng hơn đó là một thống anten gồm nhiều phần tử anten được bố trí trong không gian theo một trật tự nhất định, và kết nối với nhau thông qua một bộ xử lý. Từ ý tưởng đó, mảng anten thông minh ra đời và ngày càng phát triển trong nhiều lĩnh vực, bao gồm ra đa, địa chất, y tế và thông tin liên lạc. Mỗi lĩnh vực bao gồm nhiều nghiên cứu về các phương pháp khác nhau cho xử lý tín hiệu của mảng anten.
Hiện tại, các kỹ thuật ăng ten thông minh được đưa ra như một giải pháp cho các hệ thống thông tin vô tuyến trong tương lai như các hệ thống thông tin di động thế hệ thứ tư, các mạng lưới truy cập vô tuyến băng thông rộng nơi nhiều kênh truyền vô tuyến của các dịch vụ cần tốc độ cao. Kỹ thuật ăng ten thông minh có thể làm tăng tốc độ truyền dữ liệu và cải thiện chất lượng truyền vô tuyến mà bị ảnh hưởng nhiều bởi nhiễu, tán xạ và hiệu ứng đa đường [1]. Các ăng ten thông minh cung cấp các ứng dụng sau trong các hệ thống thông tin vô tuyến tốc độ cao [1]:
34 - Giảm nhiễu đồng kênh
- Sử dụng lại góc hoặc đa truy nhập phân chia theo không gian (SDMA) - Ghép kênh theo không gian
Hệ thống ăng ten thông minh có thể được phân loại theo 3 nhóm chính: - Hệ thống mảng ăng ten dịch pha
- Hệ thống chuyển mạch búp sóng - Hệ thống các mảng ăng ten thích ứng
Để phù hợp với các đặc điểm ứng với các chuỗi kênh vô tuyến của bộ thu và bộ phát cần phải có bộ hiệu chỉnh on-line trong hệ thống ăng ten thông minh. Kỹ thuật hiệu chỉnh on-line có thể bù lỗi chẳng hạn như sự biến dạng của các thiết bị vô tuyến do các sự thay đổi nhỏ của môi trường, tính phi tuyến của bộ trộn, bộ khuếch đại và suy hao, bộ cân bằng các lỗi I/Q, v…v.