2. TỔ CHỨC CỦA LUẬN VĂN
2.4.1.4 Kỹ thuật antenna dẫy thích nghi tiên tiến
Ăngten dãy thích nghi là một công nghệ ñể tăng ñộ tăng ích của tín hiệu mong muốn phụ thuộc môi trường truyền thông, cải thiện chất lượng tín hiệu nhờ triệt nhiễu, và ñóng góp vào sự nâng cao dung lượng hệ thống, hiệu quả sử dụng
phổ tần bằng việc xóa bỏ các sóng vô tuyến không mong muốn, thông qua việc ñiều khiển một cách thích nghi hướng của nhiều ăngten ñặt trong cùng một dẫy.
Nói cách khác, kỹ thuật này có thể ứng dụng cho chức năng xác ñịnh vị trí bằng việc ñánh giá hướng về của những tín hiệu dựa vào sự sai pha giữa các thành phần ăngten. Kỹ thuật này có thể nâng cao hiệu năng bằng cách tăng số ăngten, nhưng ñiều ñó lại làm tăng các yếu tố mạch ñiện và tăng sự phức tạp trong xử lý tín hiệu. Do ñó, vẫn cần giải quyết vấn ñề tối thiểu hóa các thành phần và ñơn giản hóa các chức năng.
Kỹ thuật ăngten dãy thích nghi tiên tiến ( Advanced Adaptive Array Antennal)
Trong các hệ thống thông tin di ñộng, fading và tán sắc Doppler tồn tại trong kênh truyền dẫn trạm gốc và ñầu cuối di ñộng gây ra sự tăng giảm mức tín hiệu và suy giảm chất lượng tín hiệu phát ñi. Hệ thống W-CDMA là một trong những hệ thống cho truyền dẫn dữ liệu tốc ñộ cao trong môi trường di ñộng, có ít nhiễu tín hiệu hơn giữa các người sử dụng, chỗ trũng trong mức tín hiệu nhỏ hơn, và sự suy giảm chất lượng phát nhỏ hơn.
Tuy nhiên, ñể tăng nhiều hơn tôc ñộ truyền dẫn cho hệ thống thông tin di ñộng 4G, công suất phát cần tăng lên. Nhưng ñiều ñó lại dẫn ñến tăng nhiễu. Do ñó, ñể duy trì chất lượng truyền thông cần hạn chế số lượng người sử dụng có thể liên lạc ñồng thời xuống mức thấp. Nói cách khác, tăng công suất phát dẫn tới tiêu thụ công suất nhiều hơn tại thiết bị ñầu cuối di ñộng làm người sử dụng không ñược thuận tiện. Để không giảm số lượng người dung liên lạc ñồng thời, nhiễu cần phải giảm xuống, và ăngten dẫy thích nghi (Adaptive Array Antennal – AAA) ñược xem là một trong những kỹ thuật ñể giải quyết vấn ñề này. AAA ñược triển khai ở các thiết bị trạm gốc bằng việc tích hợp các kỹ thuật thành phần sau:
+ Kỹ thuật ñịnh cỡ ñường lên/ ñường xuống. + Bộ tìm kiếm ñường ñôi chính xác cao
+Bộ giải ñiều chế nhóm + Kỹ thuật truyền dẫn quang
Hình 2.16: Nguyên lý của AAA
Ở ñương lên, sóng vô tuyến ñược thu bởi nhiều ăngten (A0-A3). Đối với sóng vô tuyến từ người dùng, dó có sự sai pha từ những ñường truyền khác nhau (d*sinθ) phụ thuộc vào góc tới θ, bằng việc thực hiên trễ phù hợp ñể bù sự sai khác này ta có thể tăng cường chỉ với tín hiệu mong muốn cần thu và làm suy yếu các tín hiệu khác.
Ở ñường xuống, bằng việc thiết lập thích hợp pha của tín hiệu vô tuyến phát ta có thể làm tăng cường chỉ những tín hiệu có một hướng cụ thể.
Kỹ thuật ăngten dãy thích nghi ñược triển khai ở các thiết bị trạm gốc. Một số ñặc trưng ñược mô tả trong hình 2.17. Đường OMNI biểu diễn ăngten không ñịnh hướng, còn DoA, OMNI-NLMS chỉ ra các ñặc trưng của ăngten dãy thích nghi. Để ñạt ñược cùng tốc ñộ lỗi bit BER (Bit Error Rate), AAA yêu cầu công suất ít hơn 6dB so với các ăngten không ñịnh hướng. AAA có ñộ tăng ích cao hơn 6dB so với ăngten không ñịnh hướng, và giá trị này là một giá trị ñộ tăng ích lý tưởng. Điều này cho thấy ăngten dãy thích nghi có ưu thế là giảm ñược công suất phát giúp cho cải thiện ñược ñộ nhạy ăngten.
Hình 2.17: Độ tăng ích của AAA
Các kỹ thuật ăngten dãy thích nghi
AAA là một kỹ thuật thực thì ñịnh hình búp sóng bằng việc ñiều khiển pha giữa các tín hiệu của nhiều ăngten, ñể thu tín hiệu một cách có lựa chọn từ hướng mong muốn, ñể phát tín hiệu một cách có lựa chọn tới một hướng mong muốn. AAA ñã ñược tiêu chuẩn hóa trong IMT-2000, và phần này cùng với MIMO ñược nghiên cứu hướng về hệ thống di ñộng thứ tư, là hệ thống có hiệu suất sử dụng phổ tần cao. AAA ñã ñược triển khai ở các trạm gốc của hệ thống PHS (Personal Handyphone System).
Ưu ñiểm:
AAA có thể ñược coi là một kỹ thuật cải tiến hiệu năng hệ thống nhờ giảm ñược nhiễu giữa các tín hiệu, nhiễu này luôn tồn tại ở các hệ thống thông tin di ñộng. Có nhiều kỹ thuật giảm nhiễu khác, như bộ hủy nhiễu, nhưng AAA có hiệu suất giảm nhiễu thiết yếu hơn, trong ñó nó nâng cao ñộ tăng ích trên ñường truyền ñể trống lại nhiễu.
Những vấn ñề về kỹ thuật:
Kỹ thuật ñịnh hình búp sóng: là một kỹ thuật ñể ñịnh hình búp sóng ăngten.
Kỹ thuật này sẽ gán ñộ tăng ích thấp cho hướng truyền sinh ra nhiễu, và gán ñộ tăng ích cao cho hướng truyền mục tiêu.
Hình 2.18: Định hình búp sóng
Kỹ thuật theo dõi búp sóng: là kỹ thuật ñiều khiển ñộng búp sóng ăngten ñể
theo dõi sự chuyển ñộng của thiết bị ñầu cuôi. Hình 3.19 biểu diễn một phương thức ñịnh hình một búp sóng cho tất cả các hướng của ña ñường.
Hình 2.19: Thuật toán theo dõi búp sóng
Lập danh mục búp sóng: là kỹ thuật ñiều khiển nhiều búp sóng có sự phối hợp với một búp sóng khác ñể giảm nhiễu tới nhiều thiết bị ñầu cuối và các trạm gốc. Khi danh mục búp sóng ñược thực thi tới các thiết bị ñầu cuối, thông qua sự phối hợp giữa các trạm gốc, cho phép ñạt ñược hiệu suất sử dụng phổ tần cao hơn.