Mô tả:
Anten
THUYẾT TRÌNH
BÀI TẬP LỚN
Môn Học: Truyền Sóng và Anten
Đề Tài: Angten Thông Minh
HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH
VIỄN THÔNG
LỚP D12VT5
MÔN: Truyền Sóng Anten
Giáo viên hướng dẫn: Ths. Phạm Thị Thúy Hiền
Nhóm sinh viên thực hiện:
1/ Vũ Đức Long
2/ Dương Thị Mỹ
3/ Hoàng Xuân Quý D12DCVT223
4/ Nguyễn Văn Thăng D12DCVT230
Nội Dung Chính
• 1. Giới thiệu về Anten thông minh
• 2. Nguyên lý hoạt động của anten thông minh
• 3. Phân loại anten thông minh
• 4. Cấu trúc hệ thống anten thông minh
• 5. Ưu điểm và hạn chế
• 6. Công nghệ anten thông minh.
• 7. Ứng dụng trong thông tin di động.
• 8. Kết luận.
1.Giới Thiệu Về Anten Thông Minh
Khái Niệm
• Ănten thông minh là một hệ thống dàn ănten
gồm nhiều phần tử ănten có độ lợi thấp được
bố trí trong không gian theo một trật tự nhất
định và kết nối với nhau thông qua một mạch
kết nối.
• Ănten thông minh có khả năng thay đổi đồ thị
bức xạ thu hay phát (hay nói cách khác là các
búp sóng) một cách linh hoạt sao cho thích hợp
với môi trường tín hiệu trong cell di động.
1.Giới Thiệu Về Anten Thông Minh
Sự khác biệt giữa anten thường và anten thông minh
:
Hình 1.1: Vùng bức xạ của Anten thường và Anten thông minh
=>Từ hình trên ta có thể nhận thấy sự khác biệt giữa vùng
bức xạ của hệ thống anten thường và của anten thông minh.
Anten thông minh có những búp sóng (beam) hẹp hơn và có
2.Nguyên lý hoạt động
* Hệ thống anten thông
minh làm việc theo cách:
dựa trên thời gian trễ của tín
hiệu, bộ xử lí tín hiệu số tính
toán hướng (DOA) của tín
hiệu quan tâm (SOI) và điều
chỉnh pha để tạo ra kiểu bức
xạ chỉ tập trung vào SOI và
bỏ qua các tín hiệu nhiễu hay
tín hiệu không quan tâm
(SNOI).
Hình 2.1 :Khái quát nguyên lí
anten thông minh
2.Nguyên lý hoạt động
• Vì sao Anten thông minh có thể đạt được
tính “thông minh” như vậy?
Thực ra, trong hệ thống Anten thông minh, bản thân các phần tử
Anten không thông minh, mà sự thông minh được tạo ra do quá
trình xử lý số tín hiệu các tín hiệu đến các phần tử Anten. Quá trình
kết hợp tín hiệu và sau đó tập trung bức xạ theo một hướng đặc biệt
được gọi là Beamforming.
• Hãy xem hình 2.2: Sơ đồ tổng quát của Anten thông minh,
2.Nguyên lý hoạt động
• => Ta Thấy :tín hiệu đến các phần tử Anten, sau đó được nhân
với một bộ trọng số rồi tổng lại để được tín hiệu ngõ ra. Chính
bộ trọng số này giúp Anten có thể tập trung bức xạ theo
hướng mong muốn. Bằng cách sử dụng các giải thuật thích nghi
trong quá trình beamforming, bộ trọng số này luôn được cập nhật
để Anten thông minh có thể bám theo user khi họ di chuyển.
•
2 đặc điểm của quá trình beamforming
Biên độ của trọng số
quyết định độ rộng búp
sóng chính và Side lobe
level
Pha của bộ trọng số
quyết định hướng của
búp sóng chính.
3. Phân loại anten thông minh
Hình 3.1: Minh họa vùng phủ sóng của anten chuyển búp , anten dàn
thích nghi và anten thường
Angten Thông Minh
Anten chuyển mạch búp sóng
(Switched beam Antena)
Anten giàn thích nghi
(Adaptive Arrays Antena)
3. Phân loại anten thông minh
Anten chuyển mạch búp sóng (SBA)
Đặc điểm
• Gồm các thành phần thu phát 1 cách
độc lập,biểu đồ hướng anten sẽ thay
đổi chuyển từ anten thành phần này
sang anten thành phần khác để bám
theo đối tượng khi thuê bao di chuyển.
• Được trang bị thêm những bộ phận mới
để phát triển mở rộng hệ thống tế bào, người
ta có thể bổ sung bằng cách cộng thêm những
địa chỉ thông tin cần thiết trong mạng sau khi
đã tính toán kĩ càng
Hình 3.2: Hệ thống SBA đơn giản
3. Phân loại anten thông minh
Công dụng
• Hệ thống SBA có thể nâng cao vùng phủ của trạm gốc hơn từ 20% đến
200% so với hệ thống phân vùng tế bào cổ điển phụ thuộc vào hoàn cảnh
môi trường phần cứng và phần mềm được dùng.
• Vùng phủ sóng được cộng thêm có thể tiết kiệm nguồn nhân lực, giá cơ sở
hạ tầng thực tế và giá trung bình cho người tiêu dùng sẽ thấp hơn/
Ưu điểm
• Đơn giản, dễ lắp đặt.
Nhược điểm
• Dung lượng hệ thống phụ thuộc vào số lượng anten thành phần trong mạng
anten
• Không tận dụng được tính chất đa đường để tăng cường tín hiệu.
3. Phân loại anten thông minh
Anten dàn thích nghi (AAA)
Đặc điểm
• Là 1 hệ thống bao gồm 1 giàn các
chấn tử anten và 1 bộ xử lí thích
ứng thời gian thực cho phép điều
khiên búp sóng tự động thông qua
các tiêu chuẩn lựa chọn thuật toán
• Biểu đồ hướng sóng không xác định,
mang tính chất động và các biểu đồ
hướng sóng anten đó có thể điều
chỉnh theo thời gian thực.
Hình 3.3: Cấu trúc hệ thống AAA đơn giản
3. Phân loại anten thông minh
Ưu điểm
• Dung lượng của hệ thống có thể thay đổi 1 cách linh
hoạt nhờ tính chất động của hệ thống anten.
• Khắc phục những nhược điểm cơ bản của hệ thống
SBA, lợi dụng tính chất đa đường để tăng cường tín
hiệu.
Nhược điểm
• Hệ thống phức tạp.
3. Phân loại anten thông minh
SBA
Tiêu chuẩn
Cấu Trúc
Vùng Phủ Sóng
Giảm Nhiễu
•
•
Lắp đặt đơn giản
Giá thánh thấp
AAA
•
•
•
Bộ thu-phát phức tạp
Giá thánh cao
Ít phần cứng dự phòng
Vùng phủ sóng rộng hơn so
với hệ thống thông thường
nhưng hẹp hơn hệ thống
AAA
Vùng phủ sóng rộng hơn hệ
thống SBA
•
•
•
Khó khăn trong việc
phân biệt nhiễu và tín
hiệu quan tâm
Không phản ứng với sự
chuyển động của nhiễu
•
Tập trung triệt để vào
tín hiệu quan tâm
Có khả năng loại bỏ
nhiễu triệt để
4. Cấu trúc hệ thống anten thông minh
Vị trí các phần tử anten luôn đóng 1 vai trò quan trọng trong việc tạo ra
chất lượng của đồ thị bức xạ. Một đồ thị chất lượng cao trong anten thông
minh là búp sóng chính lớn hơn rất nhiều so với các búp phụ khác và
hướng về phía thuê bao mong muốn, các nút sóng chỉ về phía các thuê bao
nhiễu đồng kênh trong cell đó
1. Dàn hình chữ nhật
2. Dàn hình lập phương
Hình 4.1: Các loại cấu trúc anten thông minh
4. Cấu trúc hệ thống anten thông minh
Các loại cấu trúc anten
thông minh
Cấu trúc dàn
đường thẳng
Cấu trúc dàn
hình tròn
Cấu trúc dàn chữ
nhật và cấu trúc dàn
lập phương
4. Cấu trúc hệ thống anten thông minh
Cấu trúc dàn đường thẳng
• Đây là cấu trúc thông dụng nhất vì nó đơn
giản, được sử dụng khi BS được chia thành
nhiều nhiều vùng phủ sóng hình quạt. Trong
cấu trúc này khoảng cách giữ các phần tử là
Δx. Búp sóng chính của hệ thống có thể phủ
sóng trong 1 hình quạt.
4. Cấu trúc hệ thống anten thông minh
Cấu trúc dàn hình tròn
Các phần tử anten tạo với tâm hệ thống 1 góc Δ
Φ=2 π/N. Búp sóng chính của đồ thị bức xạ phủ
toàn vùng ngang.
4. Cấu trúc hệ thống anten thông minh
Cấu trúc dàn chữ nhật và cấu trúc dàn
lập phương
Điều khiển búp sóng theo cả 2 phương dọc ngang.
Hai cấu trúc này cần thiết cho môi trường truyền sóng
phức tạp. Về mặt lí thuyết nếu hệ thống có L phần tử
anten có thể tạo L-1 nút sóng hướng về phía các thuê
bao nhiễu đồng kênh trong cell. Tuy nhiên trong môi
trường đa đường con số này có thể nhỏ hơn.
5.Ưu điểm và hạn chế của anten
thông minh
Ưu điểm của hệ thống anten thông minh
• Cải thiện chất lượng tín hiệu của các hệ thống truyền thông vô
tuyến.
• Cải thiện dung lượng hệ thống do tăng khả năng sử dụng lại
tần số trong cùng 1 cell.
• Công suất phát thấp cho phép thời gian sử dụng năng lượng
lâu hơn, và do đó có thể giảm kích thước và khối lượng của
các thiết bị đầu cuối.
• Anten thông minh thích hợp với hầu hết các hệ thống truyền
thông vô tuyến hiện nay.
- Xem thêm -