Ý tưởng của DAS là phân chia các công suất phát giữa các thành phần anten riêng biệt. Ví dụ, các anten có thể được đặt trên các tầng của một tòa nhà khác nhau để cung cấp vùng phủ đồng nhất. DAS nâng cao hiệu quả của mạng, giảm sự chồng chéo giữa các vùng phủ sóng của anten khác nhau.
DAS thụ động sử dụng các yếu tố thụ động để làm cho các tín hiệu đầu ra của các trạm cơ sở đi đến các anten khác nhau. Sau đó, hệ thống DAS tiên tiến hơn đã được phát triển, dựa trên các thành phần tích cực làm cho hiệu năng của hệ thống tốt hơn.
Hệ thống anten phân tán thụ động.
Các thành phần thụ động
Trong các hệ thống thụ động, các thành phần khác nhau được sử dụng để phân chia các tín hiệu giữa các anten. Các thành phần này là thụ động, có nghĩa là chúng không cần nguồn điện bên ngoài.
Cáp đồng trục: phân chia các tín hiệu và hình thành mối liên hệ giữa các thành phần khác nhau của DAS. Điểm yếu là mất tín hiệu, tùy thuộc vào khoảng cách.
Bộ chia (Splitters): tách tín hiệu đầu vào thành N tín hiệu đầu ra. Chúng được sử dụng như là một kết nối để phân chia các tín hiệu giữa các anten khác nhau.
Taps: tap tương tự như splitter, nhưng có thể chia tín hiệu đầu vào thành hai tín hiệu đầu ra với tỷ lệ khác nhau, được sử dụng điều chỉnh công suất cho các tầng khác nhau.
Bộ suy hao (Attenuators): làm suy giảm tín hiệu với giá trị của bộ suy hao. Chúng được sử dụng để mang lại những tín hiệu đến với mức độ thấp hơn.
Bộ lọc: sử dụng với các băng tần riêng biệt, ví dụ bộ lọc tách ba tách tín hiệu đến thành ba tín hiệu đầu ra tương ứng với các tần số 900 MHz, 1800 MHz và 2100 MHz.
Các thành phần khác: terminators được sử dụng để kết thúc một tuyến, circulators để bảo vệ một cổng chống phản xạ ngược lại do một dây cáp bị ngắt kết nối trong hệ thống, và ghép được sử dụng để kết hợp tín hiệu từ các nguồn đến khác nhau.
Triển khai DAS thụ động
Với DAS thụ động, tín hiệu được phân phối giữa các anten bằng cách sử dụng các yếu tố thụ động được mô tả phía trên. Một ví dụ điển hình của quá trình cài đặt được minh họa trong hình 2.4. Số lượng các anten sử dụng và công suất đầu ra là những thông số quan trọng cần phải được lên kế hoạch cẩn thận và sẽ phụ thuộc vào các loại môi trường.
Thật thú vị khi so sánh hiệu suất của DAS với một hệ thống sử dụng một anten, xem hình 2.4.
Hình 2.4. Vùng phủ trong nhà sử dụng DAS
Suy hao kênh truyền (PL – Path Loss) tại điểm r do một anten được đại diện bằng sự mất tín hiệu từ khoảng cách dr đến khoảng cách d và được tính bằng:
dr d P PL P = (2.2)
Nếu mất tín hiệu từ khoảng cách d=1m thì công thức trên trở thành:
PL Cd= α (2.3)
Với d là khoảng cách từ nguồn, C là một hằng số, α là số mũ. Với α từ 1 đến 3 là gần anten, từ 3 đến 7 là xa anten.
Nếu vùng phủ của anten được giả định là một vòng tròn thì vùng phủ A được tính là: 2
c
A=Πd (2.4)
Với dc là khoảng cách từ anten đến rìa vùng phủ. Từ đó, ta có:
2 A PL C α = ÷ Π (2.5)
Vùng phủ tối đa
Với cùng một công suất bức xạ, hệ thống N anten sẽ tạo vùng phủ AN so với vùng phủ A của hệ thông một anten theo công thức sau:
1 2 N A N A α − = (2.6) A: Vùng phủ của hệ thống một anten. AN vùng phủ hệ thống N anten.
Ví dụ, với N=4 thì α=5, khi đó ta có A4=A/8 Giảm thiểu công suất bức xạ:
Với một vùng phủ nhất định, công suất bức xạ PN so với công suất bức xạ P của hệ thống một anten giảm được:
1 2 N P N P α − = (2.7)
Với các tham số giống nhau, giảm được 9 dB DAS là một giải pháp phân tập không gian
Trong hệ thống MIMO, một giải pháp hiệu quả để tăng hiệu suất của hệ thống là kết hợp các anten khác nhau, phân bổ công suất chính xác cho mỗi anten. Từ đó một mô hình anten toàn cầu với một khuôn mẫu cụ thể được tạo ra. Kết quả khuôn mẫu của các mô hình anten có thể được tính toán, như vậy là chùm tia khác nhau được định hướng theo hướng của người sử dụng khác nhau. Quá trình này, còn được gọi là hình thành chùm tia phân tập không gian, ví dụ, hai người dùng phân bổ cho hai chùm tia khác nhau có thể sử dụng cùng một kênh hoặc mã mà không nhiễu. Phương pháp truy cập này còn được gọi là đa truy nhập phân chia theo không gian SDMA (Spatial Division Multiple Access).
Một cách tương tự, với hệ thống anten phân tán, nó cũng có thể khai thác sự phân tập không gian bằng cách đảm bảo rằng vùng phủ sóng tốt nhất của các anten khác nhau chồng lên nhau càng ít càng tốt. Xác định số lượng các anten và vị trí triển khai chúng là nhiệm vụ chính của các kỹ sư xây dựng.
Hệ thống anten phân tán tích cực.
Không giống như hệ thống thụ động sử dụng các phần tử thụ động không cần nguồn điện, hệ thống tích cực sử dụng các phần tử tích cực sau:
Các đơn vị chủ (MU – Master Unit): có thể được kết nối với các trạm cơ sở hoặc bộ lặp. Phân phối các tín hiệu thông qua các sợi quang có các đơn vị mở rộng khác nhau. Các đơn vị tổng thể là các phần thông minh vì hệ thống anten phân phối điều khiển tất cả các tín hiệu để cung cấp và điều chỉnh các mức độ tín hiệu nhờ bộ khuếch đại và bộ chuyển đổi.
Đơn vị từ xa (RU – Remote Unit): được cài đặt gần anten để giảm suy hao và kết nối tới anten. RU chuyển đổi tín hiệu RU thành tín hiệu vô tuyến đường xuống, và chuyển đổi tín hiệu vô tuyến đường lên thành tín hiệu EU.
Cable: sử dụng các kết nối tiêu chuẩn như cáp đồng trục. Việc cài đặt được thực hiện dễ dàng hơn bởi vì các đơn vị từ xa có thể bù đắp cho sự mất mát phụ thuộc vào khoảng cách. Sau đó, với sự phát triển của sợi quang giá rẻ, một số hệ thống sử dụng công nghệ quang để truyền các tín hiệu trên một khoảng cách dài hơn.
Triển khai hệ thống DAS tích cực
Việc cài đặt các hệ thống tích cực là khá đơn giản. Suy hao sẽ được tự động bù đắp bằng các đơn vị chủ và các đơn vị từ xa. Do đó không cần phải lựa chọn bộ chia, bộ suy hao hay độ dài chính xác của cáp.
Hệ thống DAS lai
Một số giải pháp khác kết hợp DAS thụ động và tích cực đã được cài đặt. Ý tưởng là kết nối các đơn vị từ xa thông qua cáp quang, nhưng sử dụng cáp đồng trục thụ động liên kết các đơn vị từ xa và anten. Phương pháp lai có nhiều ưu điểm như: có một khoảng cách dài kết nối bằng cáp quang và có mức giá rẻ hơn do các thành phần thụ động. DAS lai cũng có thể kết hợp các hệ thống khác nhau với các băng tần khác nhau. như kết hợp hệ thống anten phân tán với lặp.