Tìm hiểu về Anten thông minh

Tìm hiểu về Anten thông minh

Mô tả cơ bản về tài liệu:

Anten thông minh là một trong những định hướng tối ưu các khối thu phát vàtuyến thế hệ mới dựa trên yếu tố đặc tính không gian. Anten thông minh đangđược nghiên cứu và sẽ ứng dụng trong các khối thu phát vô tuyến thế hệ mới3G, WiMAX, LTE, WLAN... Bài viết này trình bày một số đặc điểm của môitrường đô thị và biện pháp tăng hiệu quả phủ sóng sử dụng anten thông minh.

Nội dung trích xuất từ tài liệu:

Tìm hiểu về Anten thông minhAnten thông minh là một trong những định hướng tối ưu các khối thu phát vôtuyến thế hệ mới dựa trên yếu tố đặc tính không gian. Anten thông minh đangđược nghiên cứu và sẽ ứng dụng trong các khối thu phát vô tuyến thế hệ mới3G, WiMAX, LTE, WLAN... Bài viết này trình bày một số đặc điểm của môitrường đô thị và biện pháp tăng hiệu quả phủ sóng sử dụng anten thông minh.Các khối vô tuyến thế hệ mới không chỉ có tính năng điều khiển công suất, điều khiểnsửa lỗi, thích nghi bộ mã theo tỷ số tín hiệu trên nhiễu,… như các khối thu phát vôtuyến hiện nay mà còn có khả năng cảm biến và thích nghi với đặc tính của môitrường vô tuyến, trong đó có yếu tố tần số và không gian.Anten thông minh là một trong những định hướng tối ưu các khối thu phát vô tuyến thếhệ mới dựa trên yếu tố đặc tính không gian. Anten thông minh đang được nghiên cứuvà sẽ ứng dụng trong các khối thu phát vô tuyến thế hệ mới 3G, WiMAX, LTE,WLAN... Bài viết này trình bày một số đặc điểm của môi trường đô thị và biện pháptăng hiệu quả phủ sóng sử dụng anten thông minh.1. Công nghệ anten thông minhAnten thông minh là một hệ thống gồm hai hay nhiều anten (phần tử của dãy) được bốtrí phù hợp về mặt hình học và kết nối liên thông về điện để tạo ra một giản đồ phátxạ định hướng mong muốn. Đối với dãy anten điều khiển pha, pha của các dòng điệnở mỗi phần tử anten sẽ được điều khiển để thu được giản đồ phủ sóng của dãy,thường là tập trung búp sóng lớn nhất hoặc nhỏ nhất theo các hướng mong muốn.Điều khiển pha dòng điện của các phần tử trong dãy là phương thức để điều chỉnhhướng búp sóng.Một hệ thống anten thông minh bao gồm một dãy anten, với phần cứng vô tuyến vàkhối điều khiển để thay đổi giản đồ phủ sóng theo điều kiện môi trường vô tuyếnnhằm tăng cường hiệu năng của một hệ thống thông tin.Mở rộng vùng phủ sóngỞ các vùng mật độ thuê bao thấp, tối ưu phủ sóng là hướng tới mục tiêu là tăng độrộng vùng phủ và tăng khoảng cách phủ sóng. Khi sử dụng anten thông minh ở các khuvực này cho phép tăng bán kính phủ sóng của trạm nhiều lần so với anten đẳng hướnghay anten sector như mô tả trong Hình 1. Hình 1. Mở rộng vùng phủ sóng sử dụng anten thông minhGiảm nhiễu đường truyềnỞ nơi có mật độ thuê bao cao, mục tiêu tối ưu phủ sóng là tăng dung lượng. Hai kỹthuật chính được sử dụng để tăng dung lượng là giảm nhiễu xuyên kênh trên đườngxuống và khử nhiễu ở đường lên. Trong hệ thống sử dụng anten thông minh, các búpsóng của anten hướng chính xác thuê bao, do vậy công suất phát chỉ phát đúng đếnhướng cần thiết và tránh phát tín hiệu về phía nguồn can nhiễu. Nhiễu xuyên kênhkiểu đồng kênh chỉ xảy ra nếu các thuê bao này cùng nằm trong một búp sóng khá hẹp(5o đến 10o). Do đó, nhiễu đồng kênh sẽ giảm được rất nhiều so với trường hợp dùnganten đẳng hướng (3600) hay anten sector (600, 900, 1200) ở kênh đường xuống.Nhiễu xuyên kênh đường lên có thể loại trừ bằng cách hướng búp sóng về đúnghướng thuê bao và bằng không tại các hướng có các thuê bao đồng kênh.Như vậy, giảm nhiễu đồng kênh được thực hiện bằng cách lái búp sóng hoặc chuyểnmạch búp sóng. Nhờ việc sử dụng các búp sóng định hướng, nhiễu giữa các trạm phủsóng dùng cùng tập kênh tần số cũng giảm đáng kể so với trường hợp anten đẳnghướng như mô tả trong Hình 2. Trong trường hợp lý tưởng, số lượng trạm phủ sóngcần có thể giảm xuống, tăng hiệu quả sử dụng băng tần và dung lượng.Hình 2. Giảm nhiễu đường xuống và loại trừ nhiễu đường lên dùng anten thông minhĐa truy nhập phân chia theo không gianHệ thống anten thông minh cũng cho phép một trạm phủ sóng có thể liên lạc với 2 haynhiều thuê bao sử dụng cùng một tần số khi sử dụng công nghệ đa truy nhập phân chiatheo không gian (SDMA – Space Division Multiple Access), do đó cho phép hệ thốngsử dụng các tài nguyên mạng hiệu quả hơn. Hình 3. Đa truy nhập phân chia theo không gian2. Một số biện pháp giảm ảnh hưởng của môi trường đô thị khi triển khaimạng thông tin vô tuyến băng rộng dùng công nghệ anten thông minhMôi trường đô thị có đặc điểm là mật độ nhà cao, đường phố hẹp, nhiều khu nhà caotầng. Hơn nữa kiến trúc, cấu trúc và vật liệu xây dựng phức tạp như đa dạng về hìnhhọc, dùng nhiều loại vật liệu từ bê tông, gỗ, kính, thép, vật liệu tổng hợp… Hơn nữa,mật độ thuê bao cao và có phân bố tương đối đồng đều theo các hướng. Những yếu tốtrên ảnh hưởng tới kênh truyền vô tuyến cũng như hiệu quả phủ sóng của anten thôngminh.Hiệu ứng “canyon”Hiệu ứng “canyon” do phản xạ sóng vô tuyến ở các đường hẹp. Sóng vô tuyến từkhối phát trên các đường hẹp sẽ phản xạ nhiều lần vào các tòa nhà hai bên đườngtrước khi tới khối thu. Đường phố đóng vai trò như ống dẫn sóng từ khối phát tới khốithu. Điều này làm ảnh hưởng tới độ chính xác khi xác định vị trí thuê bao, và vì vậydẫn tới lệch định hướng búp sóng của anten thông minh. Hiệu quả của anten thôngminh bị suy giảm. So với trường hợp dùng một anten, sử dụng dãy anten ...