Đại Học Thái Nguyên
Khoa Công Nghệ Thông Tin


BÀI TIỂU LUẬN
Môn: Thực Tập Chuyên Đề Viễn Thông
Đề Tài: Tìm Hiểu Về Anten Thích Nghi
Giáo viên hướng dẫn: Đỗ Văn Quyền
Sinh viên thực hiện: Ngô Hữu Hưng
Phạm Thị Lan Hương
Hoàng Văn Lâm
Lê Ngọc Khánh

Thái Nguyên,tháng 10 năm 2010
Tìm hiểu Anten Thích Nghi
__________________________________________________________________
,
MỤC LỤC
1.Giới thiệu chung 3
2. Thuật ngữ về anten thông minh thích nghi 3
3. Công nghệ anten thông minh 4
3.1 Mở rộng vùng phủ sóng 4
3.2. Giảm nhiễu đường truyền 4
3.3 Đa truy nhập phân chia theo không gian 5
4. Hệ thống Anten thích nghi 6
5. Cơ sở kỹ thuật xử lý tín hiệu trong hệ thống smart antenna kết hợp điều khiển công
suất 8
5. Mục đích của hệ thống anten thích nghi 11
6. Sự khác nhau giữa anten thường và anten thích nghi 12
7. Những ưu điểm chủ yếu của anten thông minh 13
Hệ Thống Anten Thông Minh

và tín hiệu không mong muốn.
3
Tìm hiểu Anten Thích Nghi
__________________________________________________________________
3. Công nghệ anten thông minh
Một hệ thống anten thông minh bao gồm một dãy anten, với phần cứng vô
tuyến và khối điều khiển để thay đổi giản đồ phủ sóng theo điều kiện môi trường
vô tuyến nhằm tăng cường hiệu năng của một hệ thống thông tin.
3.1 Mở rộng vùng phủ sóng
Ở các vùng mật độ thuê bao thấp, tối ưu phủ sóng là hướng tới mục tiêu là
tăng độ rộng vùng phủ và tăng khoảng cách phủ sóng. Khi sử dụng anten thông
minh ở các khu vực này cho phép tăng bán kính phủ sóng của trạm nhiều lần so
với anten đẳng hướng hay anten sector như mô tả trong Hình 1.

Hình 1: Mở rộng vùng phủ sóng sử dụng anten thông minh
3.2. Giảm nhiễu đường truyền
Ở nơi có mật độ thuê bao cao, mục tiêu tối ưu phủ sóng là tăng dung lượng.
Hai kỹ thuật chính được sử dụng để tăng dung lượng là giảm nhiễu xuyên kênh
trên đường xuống và khử nhiễu ở đường lên. Trong hệ thống sử dụng anten thông
minh, các búp sóng của anten hướng chính xác thuê bao, do vậy công suất phát chỉ
phát đúng đến hướng cần thiết và tránh phát tín hiệu về phía nguồn can nhiễu.
Nhiễu xuyên kênh kiểu đồng kênh chỉ xảy ra nếu các thuê bao này cùng nằm trong
một búp sóng khá hẹp (5
o
đến 10
o
). Do đó, nhiễu đồng kênh sẽ giảm được rất
nhiều so với trường hợp dùng anten đẳng hướng (360
0
) hay anten sector (60

đa đường …cho phép tăng dung lượng hệ thống. SDMA có thể áp dụng cho bất kỳ
hệ thống thông tin di động nào. Hiện nay kỹ thuật này được sử dụng ngay tại hệ
thống anten để có thể xử lí tín hiệu, chọn lọc tín hiệu và điều khiển búp sóng của
5
Tìm hiểu Anten Thích Nghi
__________________________________________________________________
chính nó sao cho phù hợp với khoảng cách của thuê bao.Kỹ thuật SDMA là một
kỹ thuật được đưa ra từ lâu nhưng chưa thực sự được sử dụng trong hệ thống
thông tin quảng bá mà chỉ được sử dụng cho mục đích quân sự
4. Hệ thống Anten thích nghi
Hệ thống anten thích nghi thực chất là một hệ thống gồm nhiều anten cấu
thành mạng,các anten thành phần đó hoàn toàn giống nhau. Cấu trúc mạng anten
rất đa dạng tuỳ theo từng mục đích như: kiểu tuyến tính, vòng tròn, planar, khối…
Hình 3: Hệ thống Anten tuyến tính
Cho dù hình dạng và kiến trúc khác nhau nhưng tất cả đều phải đảm bảo
các điều kiện sau:
• Các anten thành phần phải như nhau về mọi mặt: tính chất vật lí, kích
thước, khoảng cách giữa các phần tử…và biểu đồ hướng sóng của mỗi anten.
• Không có sự tác động qua lại giữa các anten thành phần.
• Không có sự biến đổi biên độ giữa các anten.
• Tín hiệu thu được phải độc lập, có thể rời rạc hoá trên mặt phẳng sóng.
Hệ thống anten thích nghi sử dụng hai kỹ thuật xử lí tín hiệu.
• Switched beam (Chuyển mạch búp sóng) sử dụng mạng anten trong đó
các anten thành phần thu phát một 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. Tuy nhiên dung lượng hệ thống bị giới hạn vì phụ
thuộc vào số lượng anten thành phần trong mạng anten, biểu đồ hướng sóng anten
được xác định trước hoặc dưới dạng kết hợp (các sector). Hệ thống này tương đối
đơn giản, dễ lắp đặt trong các hệ thống thông tin di động hiện nay. Tuy nhiên hệ
thống này vẫn còn một số nhược điểm cần khắc phục như: dung lượng hệ thống

Tuy nhiên cả hai phương pháp trên đều phải thông qua các công đoạn xử lí chung
sau:
• Xác nhận các đáp ứng của hệ thống anten: ma trận các vector trọng số
sóng. Đây mới chỉ là phản ứng sơ bộ của hệ thống anten khi có các tín hiệu thuê
bao tác động lên, thời điểm này chưa có sự điều khiển tương thích với sóng mong
muốn. Đồng thời xác định được vết không gian của các tín hiệu, thông số định
lượng khả năng đáp ứng của mạng anten và các thông số về góc tới của sóng, thời
gian trễ, cường độ tín hiệu…Bước này rất quan trọng vì có vai trò rất quan trọng
cho những bước xử lí chọn lọc và tương thích sau này.
• Tiếp theo tín hiệu được đưa tới từng bộ lọc của từng nhánh, ở đó tín hiệu
được tối ưu hoá, các thông số được xác định một cách chính xác, như việc xác
định thông số DOA (góc tới của sóng) - việc xác định thông số này cần có sự tham
gia của phần mềm xử lí tín hiệu như: MUSIC (Thuật toán phân loại đa tín hiệu),
ESPRIT (Thuật toán định lượng các thông số tín hiệu thông qua kỹ thuật bất biến
luân phiên)… Đây là một thông số rất quan trọng kết hợp với các thông số ở bước
trước để sau này hệ thống thực hiện chọn lọc tín hiệu hay tương thích và loại bỏ
những tín hiệu không mong muốn và điều khiển công suất thu sao cho hợp lí.
• Tương thích: là khâu yêu cầu sự tính toán rất phức tạp và chính xác.
Trong hệ thống xử lí luôn có một ma trận các vector trọng số mẫu để làm tín hiệu
tham chiếu với ma trận các vector trọng số sóng nhận được. Trên cơ sở biết được
yêu cầu cần kết nối ta xác định được các vector trọng số sóng mong muốn thông
qua thuật toán xử lí tương thích như: MMSE (Minimum Mean Square Error - thuật
toán lỗi bình phương sai phân tối thiểu) hay thuật toán thích nghi mù….khi đó tín
hiệu không mong muốn sẽ bị triệt tiêu trên cơ sở kỹ thuật đa truy nhập theo tần số
trực giao (OFDM – Othogornal Frequency Division Multiple), qúa trình điều
khiển công suất hoạt động song song với quá trình xử lí tín hiệu nhận dạng thuê
9
Tìm hiểu Anten Thích Nghi
__________________________________________________________________
bao để tránh hiện tượng chèn ép kênh và hao phí công suất…Ta minh hoạ sơ đồ

làm tăng bán kính phủ sóng của trạm
gốc. Yêu cầu công suất thấp hơn giúp
cho tuổi thọ của nguồn pin dài hơn,
cũng như kích cỡ thiết bị nhỏ gọn hơn.
Loại bỏ nhiễu: Mẫu anten có thể
phát về phía nguồn nhiễu cùng
kênh, nhờ đó cải thiện được tỉ số tín
hiệu trên nhiễu của các tín hiệu thu
được
Dung lượng tăng: Điều khiển chính
xác mức không của tín hiệu, giảm
nhiễu, kết hợp với giảm khoảng cách
tái sử dụng tần số sẽ làm tăng dung
lượng. Nhiều công nghệ thích nghi hỗ
trợ khả năng tái sử dụng tần số trong
cùng một tế bào.
Phân tập không gian: Thông tin
tổng hợp từ dàn được sử dụng để tối
thiểu hoá fađinh và các hiệu ứng
không mong muốn khác của truyền
sóng đa đường
Loại bỏ hiệu ứng đa đường: có thể
giảm trải trễ của kênh một cách hiệu
quả, hỗ trợ tốc độ bit cao hơn mà
không cần các bộ cân bằng.
Tiết kiệm công suất: Kết hợp các tín
hiệu vào từ các phần tử để tối ưu
hoá tăng ích xử lý trong hướng
xuống
Giảm chi phí: Chi phí cho bộ khuếch

mong muốn.
• Cải thiện dung lượng hệ thống do tăng khả năng sử dụng lại tần số trong
cùng một 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. Hơn nữa,
việc phát công suất thấp sẽ làm giảm ảnh hưởng đến các kênh kế cận.
• Anten thông minh thích hợp với hầu hết các hệ thống truyền thông vô tuyến
hiện nay.
13