Beamforming là kỹ thuật sử dụng 1 dãy anten (antena array) ñể hướng búp phát sóng (radio beam) của anten phát về 1 hướng nhất ñịnh (hướng của thiết bị
thu hoặc mobile). Khoãng các giữa các anten trong array là bé hơn 1/2 bước sóng (wavelength).
Kỹ thuật này còn ñược gọi là kỹ thuật anten thông minh (smart antena),
ñược dùng trong các hệ thống SPMA (space division multi access) nhằm tăng ñộ
lợi anten phát và giảm can nhiễu (interference) giữa các user trong cùng 1 cell. Trong khi phân tập thu mức cao hơn cải thiện hiệu quả hoạt ñộng hướng lên và phân tập phát cải thiện hoạt ñộng hướng xuống, kỹ thuật beamforming cải thiện cả hướng lên và hướng xuống. Nếu mạng anten có 2 ñến 8 phần tử, phân tập thu hướng lên cung cấp ñộ lợi hướng lên tương tự như kỹ thuật beamforming. Tuy nhiên, mạng anten với nhiều hơn 2 phần tử có thể cung cấp ñộ lợi hướng xuống cao hơn so với khi sử dụng phân tập phát. Đây là kết quả của lọc không gian, cái mà sẽ loại bỏ nhiễu hướng xuống.
Việc lựa chọn sử dụng beamforming hoặc phân tập thu mức cao hơn kết hợp với phân tập phát phụ thuộc vào môi trường vô tuyến.
Hình 12: Chuỗi tuyến tính ñồng nhất cho 1 nhóm anten
7. 1 Ảnh hưởng của kỹ thuật beamforming
Bảng 15 mô tả bộ kết quả mô phỏng mức kết nối so với ñộ lợi hiệu quả hoạt
ñộng hướng lên. Các kết quả beamforming cho thấy ñạt ñược búp sóng cố ñịnh hơn.
Cấu hình 4 + 4 sử dụng 2 bộ bốn búp sóng ñược phân tách bởi phân tập phân cực. Độ lợi ở ñây ñược hiểu là sự giảm yêu cầu về Eb/No liên quan tới phân tập thu 2 nhánh, giảm yêu cầu Eb/No cải thiện vùng phủ và dung lượng trong hướng lên. Cấu hình anten Tốc ñộ xe Đi bộ 3 km/h 50 km/h 120 km/h 3 km/h [dB] [dB] [dB] [dB] 4-antenna MRCa 3.0 2.5 2.3 5.9 8 beamsb 4.9 5.2 5.1 5.9 8 beamsc 4.4 4.9 4.8 5.8 4þ4 beamsb 5.5 5.7 5.9 7.0 4þ4 beamsc 4.4 4.3 4.3 4.5 6.0
Bảng 10: Giảm các yêu cầu Eb/No khi sử dụng kỹ thuật beamforming búp sóng cốñịnhvà 4 anten MRC liên quan tới yêu cầu Eb/No của bộ thu 2 nhánh
cho các dịch vụ thoại với tỷ lệ BER là 1%
Beamforming cung cấp lọc không gian của công suất phát hướng xuống hướng tới thiết bị di ñộng mong muốn. Lọc không gian có 2 lợi ích. Trước hết tất cả công suất phát có thểñược giảm xuống bởi ñộ lợi của mạng anten. Cho ví dụ, 1
mạng 4 anten cung cấp ñộ lợi 4 và công suất phát có thểñược giảm xuống với hệ
số 4. Lợi ích thứ hai của lọc không gian là giảm nhiễu giữa các thuê bao ñược cấp phát với các búp sóng khác. Điều này cho phép tăng ñáng kể về số lượng thuê bao
ñược hỗ trợ.
Hiệu quả hoạt ñộng lớp vật lý của WCDMA ñộc lập với khả năng của thiết bị ñầu cuối ñể ước lượng chính xác ñáp ứng xung kênh và ño SIR thụ Trong trường hợp cấu hình anten phát ñơn, tiêu chuan 3GPP ñịnh nghĩa các pha ñáng tin cậy của kênh PCPICH.Khi nhà khai thác dịch vụ triển khai kênh S-CPICH kỹ
thuật beamforming có búp sóng cố ñịnh ñược sử dụng ñể cung cấp các pha riêng biệt và ñáng tin cậy cho mỗi búp sóng. Nó có khả năng ñánh giá ñộ lợi beamforming hướng xuống dựa trên việc thu kênh CPICH của thiết bị di ñộng.
Độ mở Cấu hình anten 2° 6° 10° 20° Two-beam 2.2 2.2 2.1 1.8 Four-beam 5.1 5.0 4.5 3.7 Six-beam 6.9 6.3 5.8 4.5 Eight-beam 8.8 8.0 7.0 5.2
Bảng 11: Giảm yêu cầu Eb/No ñược cấp phát với kỹ thuật beamforming búp sóng cốñịnh liên quan tới cell ñược cấu hình với một phần tử phát ñơn.