Mẫu anten
Anten được sử dụng bởi các cell và MS là các phần tử quan trọng của hệ thống thông tin. Hệ thống anten dùng cho mạng thông tin di động có thểđược chia thành 2 nhóm chính tuỳ thuộc vào mẫu bức xạ của chúng:
-Anten đẳng hướng (omnidirectional antenna): Trong mặt phẳng ngang, trường bức xạ sóng điện từ của anten ra mọi hướng là như nhau. Kiểu anten này được dùng cho các cell với một anten đặt ở chính giữa cell, những cell như vậy được gọi là omnidirectional.
-Anten định hướng (sector antenna): Trong mặt phẳng ngang, trường bức xạ sóng điện từ theo một hướng chính với độ rộng chùm tia ở mức 1/2 công suất vào khoảng 600, kiểu anten này thường được sử dụng trong các trạm được sector hóa. Công suất phát thường được tập trung vào một hướng do đó nó được dùng phổ biến do 2 lý do mở rộng vùng phủ sóng và sử dụng lại tần số
- Anten thông minh (MIMO): Trong hệ thống anten MIMO (đa đầu vào, đa đầu ra), dòng số liệu từ một thiết bịđầu cuối được tách thành n dòng số liệu riêng biệt có tốc độ thấp hơn (N là số anten phát). Mỗi dòng số liệu này sẽđược điều chế vào các ký hiệu (tín hiệu) của các kênh truyền. Các dòng số liệu lúc này có tốc độ chỉ bằng 1/N tốc độ dòng số liệu ban đầu, được phát đồng thời, vì vậy, về mặt lý thuyết, hiệu suất phổ tần được tăng lên gấp N lần. Các tín hiệu được phát đồng thời qua kênh vô tuyến trên cùng một phổ tần và được thu bởi M anten của hệ thống thu. Hình 3.5 mô tả cấu trúc của hệ thống thông tin vô tuyến MIMO. Hệ thống MIMO có hiệu suất sử dụng phổ tần cao bởi hệ thống có thể làm việc được trong môi trường phân tán. Tín hiệu từ các anten phát hoàn toàn khác biệt nhau tại vị trí của các anten thu. Khi truyền qua các kênh không tương quan giữa hệ thống phát và thu, tín hiệu từ mỗi
63
anten phát tại vị trí thu có sự khác nhau về tham số không gian. Hệ thống máy thu có thể sử dụng sự khác biệt này để tách các tín hiệu có cùng tần sốđược phát đồng thời từ các anten khác nhau.
Hình 3.5: Hệ thống anten MIMO có thể làm tăng đáng kể dung lượng của hệ thống vô tuyến
Các loại góc anten:
Hình 3.6: Các loại góc anten a. Góc bức xạ ngang α:
Là góc bức xạ theo mặt phẳng ngang của anten so với phương Bắc (North). Đối với anten vô hướng thì không tồn tại góc α. Góc bức xạ ngang α thể hiện trường bức xạ tập trung theo hướng của anten. Nó có liên quan đến việc tăng mức độ phục vụ cho vùng theo hướng anten.
b.Góc bức xạ đứng β (vertical): Là góc của trường bức xạ điện từ của anten theo phương đứng. Góc βđược dùng cho cả hai loại anten omni và sector. Thay đổi góc β có thể thay đổi được không gian vùng phủ sóng.
Ví dụ, ở mạng di động GSM muốn mở rộng vùng phủ sóng của một cell ta có thể tăng góc β từ 60đến 80. Hoặc muốn giảm nhỏ kích thước cell phục vụ ta có thể giảm góc β từ 80 xuống 60. Nort h α γ β Nguồn thông tin Bộ mã hóa không gian - thời gian Máy thu
64
Tuy nhiên các góc α và β là cốđịnh đối với từng loại anten do đó muốn thay đổi góc anten phải thay đổi loại anten.
c. Góc nghiêng γ (tilt).
Là góc hợp bởi chấn tử của anten với trục đứng. Góc nghiêng γ thường mang các giá trị γ = 30÷60. Góc này có thể thay đổi nhưng không gian của trường bức xạ luôn phụ thuộc vào β. Khi tăng γ ta có thể phủ sóng gần tâm của anten hơn còn khi giảm góc γ ta có thể phủ sóng xa tâm của anten hơn.
Mẫu anten được sử dụng cho mỗi sector của một trạm gốc 3 sector được xác định bằng công thức:
A(ө) = - min 12 , (Phương trình 3.1)
Ө là góc xác định giữa hướng của búp sóng chính của anten và hướng cần quan tâm Với 180 ≤Ө≤ 180
Ө3dB là 3 dB độ rộng chùm tia ( tương ứng với Ө3dB = 70 ) Am = 20 dB là độ suy hao lớn nhất
Độ tăng ích của anten với mô hình là 14 dBi
Sựđịnh hướng của anten
Hướng của anten được xác định bằng góc giữa đường thẳng chính bắc và búp sóng chính của anten
Hướng của anten thay đổi theo chiều kim đồng hồ
65
Hình 3.7: Mô tả cell và búp sóng chính của anten