Chương 3: GIẢI PHÁP ĂNTEN THễNG MINH TRONG HỆ THỐNG THễNG TIN DI ĐỘNG THẾ HỆ
3.4 Ứng dụng của ănten thụng minh và cỏc lược đồ kết hợp 1 Ứng dụng ănten thụng minh tại thiết bị di động
3.4.1 Ứng dụng ănten thụng minh tại thiết bị di động
Do tớnh phức tạp của hệ thống cao tần và tiờu thụ cụng suất lớn, nờn cho đến nay kỹ thuật ănten chủ yếu được xột ở trạm gốc. Tuy nhiờn gần đõy ănten đó và đang được ỏp dụng cho cỏc thiết bị đầu cuối di động.
Hệ thống tốc độ dữ liệu cao (HDR) (được sử dụng trong IS-856 và được gọi là 1xEV DO) được QUALCOM phỏt triển sử dụng ănten kộp tại trạm di động. Mỗi một tớn hiệu ănten được đưa đến cỏc bộ thu Rake của nú để kết hợp cỏc tớn hiệu từ cỏc đường truyền khỏc nhau như thấy trong hỡnh 3.10.
Bộ thu Rake Bộ thu Rake Rake finger Đầu ra MRC Hỡnh 3.10: Hệ thống ănten kộp cho HDR
Khi đú, kết hợp phõn tập tỷ lệ lớn nhất (MRC) được sử dụng để kết hợp hai tớn hiệu của bộ thu Rake. Lưu lượng trung bỡnh cho người sử dụng cố định outdoor khoảng 750 kbps với một ănten và 1.05 Mbps với ănten kộp. Lưu lượng trung bỡnh cho người sử dụng di động khoảng 500 kbps với một ănten và khoảng 900 kbps với ănten kộp.
Hệ thống ănten kộp cho cỏc mỏy di động cũng được ỏp dụng cho hệ thống điện thoại khụng dõy số của Chõu Âu (DECT) đối với kờnh vụ tuyến indoor. Hỡnh 3.11 biễu diễn sơ đồ khối của hệ thống. Bộ thu của mỏy di động ănten kộp lựa chọn một trong hai tớn hiệu của bộ thu dựa trờn SINR. Mỗi một bộ thu xử lý một tớn hiệu là kết quả của sự kết hợp cõn bằng (EGC) của tớn hiệu đến từ ănten và tớn hiệu được dịch pha đến từ ănten cũn lại. Người ta đó chứng minh rằng cụng suất phỏt của hệ thống ănten kộp được giảm xuống 9 dB tại độ phủ 99% cho tốc độ đi bộ thụng thường (khoảng 5 km/h) khi so sỏnh với hệ thống ănten đơn.
Bộ dịch pha
biến đổi EGC Bộ thu
Bộ vi điều khiển Chuyển mạch dữ liệu Bộ thu EGC Bộ dịch pha biến đổi Đầu ra
Hỡnh 3.11 : Bộ ănten thụng minh cho hệ thống DECT
Wong và Cox đó giới thiệu một hệ thống ănten kộp cú thể được ỏp dụng cho cỏc thiết bị di động cũng như trạm gốc. Cộng cỏc tớn hiệu từ hai ănten với cỏc trọng số thớch hợp ở dạng số phức sẽ loại bỏ nhiễu trội và do đú tăng SINR. Để tớnh toỏn cỏc trọng số ănten, một kỹ thuật tối ưu hoỏ SIR được đưa ra. Khụng giống với hai phương phỏp ở trờn, việc cộng và đo trọng số tớn hiệu được thực hiện tại tần số vụ tuyến thay cho mức tớn hiệu băng tần cơ sở. Vỡ vậy, giảm độ phức tạp của bộ kết hợp phõn tập do chỉ cần một bộ xử lý băng tần cơ sở. Cỏc kết quả mụ phỏng mỏy tớnh cho thấy phương phỏp này đó cải thiện SIR nhiều hơn 3.8 dB khi so sỏnh với hệ thống phõn tập lựa chọn hai ănten truyền thống.[19]
Một đặc điểm chủ yếu của hệ thống tổ ong 3G là tốc độ dữ liệu cao. Đối với tốc độ dữ liệu cao, cần một hệ số trải phổ nhỏ hơn và BER thấp hơn. Do đú, cần một cụng suất phỏt cao hơn tại trạm gốc, điều này làm tăng nhiễu đối với cell. Bằng cỏch sử dụng kỹ thuật ănten thụng minh đối với mỏy di động, SINR thu được tại mỏy di động
cú thể được cải thiện. Do đú, trạm gốc phỏt cụng suất bộ hơn đối với mỏy di động ănten thụng minh so với mỏy di động cú một ănten.
Hỡnh 3.12 cho thấy hiệu suất BER của hệ thống một ănten và một hệ thống ănten thụng minh. Như thấy ở trờn hỡnh, ưu điểm của một hệ thống ănten thụng minh so với hệ thống ănten đơn cú thể được tận dụng theo hai cỏch: giảm SINR hay tăng BER. Ưu điểm này làm tăng dung lượng và vựng phủ súng khi BER hay chất lượng của dịch vụ (QoS) là cố định. Trong khi đú ưu điểm này cải thiện QoS khi dung lượng được duy trỡ. Ănten thụng minh tại mỏy di động cú thể được ỏp dụng cho bất cứ một hệ thống thụng tin cỏ nhõn vụ tuyến nào như hệ thống đa truy cập phõn chia theo tần số (FDMA), đa truy cập phõn chia theo thời gian (TDMA), và đa truy cập phõn chia theo mó (CDMA). Hệ thống FDMA hay TDMA cú thể tăng dung lượng chỉ khi tất cả cỏc mỏy di động trong cell được trang bị bởi một ănten thụng minh. Lý do là nhõn tố gõy giới hạn dung lượng đối với hệ thống TDMA và FDMA là hệ số tỏi sử dụng tần số. Ngược lại, việc sử dụng một phần mỏy di động cú ănten thụng minh vẫn cú thể làm tăng dung lượng của hệ thống đối với hệ thống CDMA, vỡ CDMA là một hệ thống giới hạn nhiễu. Trong trường hợp này, độ lợi tăng dung lượng phụ thuộc vào phần trăm cỏc mỏy di động sử dụng ănten thụng minh.[10]
Hệ thống ănten đơn
Giảm SINR Hệ thống ănten đơn
Cải thiện QoS
Hệ thống ănten thông minh
SINR thu BER
Hỡnh 3.12: Hệ thống ănten thụng minh so với hệ thống một ănten.