Giải pháp cho thông tin di động trong tương lai - Ăng ten thông minh: Phần 2

Nối tiếp nội dung của phần 1 Tài liệu Ăng ten thông minh giải pháp cho thông tin di động trong tương lai, phần 2 cung cấp cho người học các kiến thức: Cải thiện chỉ tiêu hệ thống thông tin di động bằng ăng ten thông minh và khả năng triển khai trong thực tế,... Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Giải pháp cho thông tin di động trong tương lai - Ăng ten thông minh: Phần 2 Chương 2CẢI THIỆN CHỈ TIÊU CỦA HỆ THỐNGTHÔNG TIN DI ĐỘNG BANG ĂNG TEN THÔNG MINH VÀ KHẢ NĂNG TRIỂN KHAI TRONG THỰC TẾChương này tập trung vào nghiên cứu hiệu quả khi đưa ăten thông minh vào khai thác trong hệ thống di động. Việc đánhgiá ảnh hường cùa ăng ten thông minh có thể thực hiện theo mộtsố phương pháp khác nhau vói mức độ chi tiết khác nhau của kếtquả như: thử nghiệm hệ thống trên thực tế và tính toán thống kê,hoặc xem xét hệ thống có ăng ten thông minh bằng mô phổng,hoặc thông qua những điều kiện giả thiết và tính toán giải quyếttừng bài toán cụ thể. Với một số điều kiện giả thiết nhất định không ảnh hưởngnhiều đến độ chính xác của kết quả, trong phần này sẽ phân tíchvà giói thiệu những tính toán cụ thể về khả năng cải thiện dunglượng, chất lượng của hệ thống thông tin di động như GSM vàCDMA, đồng thời trình bày một số phương án và hiệu quả ứngdụng ăng ten thông minh vào từng hệ thống để có thể tham khảocho các hệ thống di động hiện đang tồn tạiở Việt Nam và ởnhiều nước khác.52 Ang ten thông minh 2.1 PHÂN TÍCH KHÁ NÂNG VÀ LỢI ÍCH CỦA ÁNG TEN THÔNG MINH ĐÔI VỚI HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG2.1.1 Đa truy nhập phân chia theo không gian bằng ăng ten thông minh Có thể nói, khả năng đa truy nhập theo khống gian cùa ăngten thông minh là cơ sả tạo ra các lợi ích của nó. Vậy đa truynhập theo không gian là thế nào? Trong một hệ thông thông tin vô tuyến, những người đangcùng sù dụng dịch vụ của hệ thống phải được phân biệt với nhaubời kênh cho mồi người, có thể là kênh trong miền tần số, miênthời gian, mã trải phổ, hoặc kết hợp các miền đó, tương ứng cócác kỹ thuật đa truy nhập phán chia theo tần số (FDMA), theothời gian (TDMA) và theo mã (CDMA). Trong thông tin di động, nhờ có kỹ thuật ăng ten thốngminh, khái niệm kênh còn mở rộng ra cả miên không gian. Túclà những người sử dụng có thể sử dụng cùng một kênh thòng tinvật lý như cùng tần số, cùng khe thời gian, cùng mã trài phổnhưng vẫn được phân tách với nhau nếu có sự khác biệt về khônggian. Những thông tin về không gian của thuê bao lúc này có giátrị như thông tin về tần số, hoặc thời gian, hoặc mã trài phổ. Đólà cơ sờ cho một kỹ thuật mới gọi là kỹ thuật đa truy nhập phânchia theo không gian (SDMA). Kỹ thuật SDMA điều khiển năng lượng phát xạ cho riêngtừng người sử dụng theo một không gian hẹp. Hình 2.1 là hệthống SDMA phục vụ nhiều người sử dụng khác nhau bằng cácbúp sóng hẹp có hướng khác nhau, các hướng còn lại có búpsóng bằng không hoặc gần bằng không.Chương 2: cải thiện chỉ tiêu của hệ thống thông tin di động.. 53 Hình 2.1 Cơ cấu SDMA, ăng ten trạm gốc lọc theo khô phục vụ thuê bao theo từng chùm sóng riêng biệtSDMA có thể sử dụngở tất cả các hệ thống thông tin vôtuyến tổ ong, cả số và tương tự. Bản thân hệ thống vô tuyến tổong là một minh họa cho SDMA vì chúng cho phép nhiêu ngườisử dụng được chia sẻ trên cùng một (hoặc một tập) tần số miễn lànhững người này ờ các ô đủ cách xa nhau để không có nhiễugiao thoa đồng kênh. Hạn chế của kiểu SDMA này là hệ số tái sửdụng tần số. Các ăng ten dẻ quạt có thể được coi là một ứng dụngban đáu đơn giản cùa SDMA. Có rất nhiều sơ đồ SDMA trongcác hệ thống tổ ong hiện nay như: ô mini, ô micrô, ô phân đoạn,ô dù che và các ăng ten thông minh. Đây là các kỹ thuật phânchia không gian làm tăng độ phân giải không gian đối với cácmáy di động, mặc dù phần lớn chúng không mang ý nghía đầyđủ cùa kỹ thuật SDMA. Các ăng ten thông minh là phát kiến mói nhất trong số cáckỹ thuật cùa thông tin vô tuyến tổ ong, nhờ vào khá năng tạo racác búp sóng khá hẹp của ăng ten thông minh, đặc biệt là cácbúp sóng của ăng ten thích nghi còn có thể thay đổi linh hoạttheo điều kiện truyền sóng. SDMA sử dụng ăng ten thông minh54 Ang ten thông minhcho phép nhiều người sử dụng hơn được hòttợtrong một phổ tinđược cấp phát giới hạn. Trong tương lai, các hệ thống ăng tenthích nghi sẽ được sử dụng để chia năng lượng đồng thòi theohướng có nhiều người dùng và rất phù hợp cho cấu trúc trạm gốcTDMA và CDMA. • Lợi ích của SDMA trong thông tin di động Trong các hệ thống tế bào truyền thống, trạm gốc không cóthông tin về vị trí của các máy di động, do đó nó buộc phải pháttín hiệu theo mọi hướng để phủ sóng toàn bộ diện tích ô. Điểunày dẫn đến sự lãng phí cả về mặt công suất lẫn mặt truyền dẫn.Tương tự,ở phần thu, ăng ten sẽ thu tín hiệu đến từ mọi hướngbao gồm cả tạp âm và nhiêu. Điều này được giải quyết nhờ kỹthuật SDMA, dựa trẽn việc phân tích và khai thác thông tin vé vịtrí máy di động. Kỹ thuật đa truy nhập phân chia theo không gian (SDMA)thực hiện bằng ăng ten thông minh cho phép tăng dung lượngcủa hệ thống tổ ong bằng cách khai thác sự khác nhau về khànggian cùa người sử dụng. Trong hệ th ...