Đồ án tốt nghiệp Đại học Ănten thông minh và ứng dụng trong WCDMA pptx
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.14 MB, 115 trang )
Đồ án tốt nghiệp Đại học
Ănten thông minh và ứng
dụng trong WCDMA
Đồ án tốt nghiệp Đại học Mục lục
!"#$%&'() *+
**, / *+
*01234567528523956:53 *+
1.2.1 Khái niệm 15
1.2.2 Nguyên lý hoạt động của ănten thông minh 16
1.2.3 Cấu trúc sắp xếp của các phần tử ănten 17
1.2.4 Các tham số dàn ănten 18
*;93<532=531/ *>
*?!/-@:ABC7528523956:532DE562395625F-G56 0;
1.4.1 Giảm trải trễ và pha đinh đa đường 23
1.4.2 Giảm nhiễu đồng kênh 25
1.4.3 Tăng dung lượng hệ thống và cải thiện hiệu suất phổ 26
1.4.4 Tăng hiệu suất truyền dẫn 26
1.4.5 Giảm chuyển giao 26
1.4.6 M λ rộng tầm sóng 26
1.4.7 Tăng diện tích vùng phủ sóng 28
1.4.7.1 Mức độ vùng phủ của ănten thu đơn phần tử 28
1.4.7.2 Mức độ vùng phủ của ănten thu L phần tử 29
1.4.8 Giảm công suất phát trạm di động 31
1.4.9 Cải thiện chất lượng tín hiệu 31
1.4.10 Tăng tốc độ dữ liệu 31
*+H56IJ2 ;*
!"#KLMN'() *O
0*KJ23PQQ3R52SQ *O
2.1.1 Phân tập chuyển mạch 18
2.1.2 Phân tập lựa chọn (SD) 19
2.1.3 Phân tập kết hợp tỷ lệ tối đa (MRC) 20
2.1.4 Kết hợp độ lợi cân bằng (EGC) 22
2.1.5 Kết hợp lựa chọn tổng quát hoá GSC (Generalized Selection Combining) 22
2.1.6 Tổng kết 25
00TEUVQWX56 0Y
2.2.1 Ví dụ về tạo búp sóng 26
2.2.2 Các loại tạo búp sóng 28
2.2.2.1 Tạo búp sóng tương tự 28
Đinh Thị Thái Mai , D01VT i
Đồ án tốt nghiệp Đại học Mục lục
2.2.2.2 Tạo búp sóng số 28
2.2.2.3 Tạo búp sóng không gian phần tử 28
2.2.2.4 Tạo búp sóng không gian – búp sóng 30
2.2.3 Kỹ thuật tham chiếu thời gian 33
2.2.3.1 Bình phương trung bình tối thiểu 34
2.2.3.2 Bình phương trung bình tối thiểu chuẩn hoá (NLMS) 37
2.2.3.3 Nghịch đảo ma trận mẫu (SMI) 38
2.2.3.4 Bình phương tối thiểu đệ quy (RLS) 44
2.2.4 Kỹ thuật tham chiếu không gian - Định cỡ ănten 46
2.2.5 Thuật toán mô đun hằng (CM) 48
0;H56IJ2 +Z
!"#['()\] ]
MN^_` +0
3ab565cdWe2D<53Ucdf56Fg56ABC7528523956:532T:hdA.:2Cd
2DE563123456;`iAj5653aAk/2DVAABCUG23/238EAhAlaPA-m
I3hA53C/m5623niA3ab56Aj566o231/AhA:93<53Ip5392/dJ5lp5
q/C5 +0
;*'528523956:532T:hdA.:2Cd +0
;01234562D/dr52395692/dJ523J31; +?
3.2.1 Hệ thống 3GPP 55
3.2.2 Hệ thống cdma2000 57
;0hAlaPA-mIJ23PQ +O
3.2.1 Kết hợp phân tập 58
3.3.2 Kết hợp tương thích 59
3.3.3 Kết hợp lai ghép 61
;?93<53Ip53 Y0
3.4.1 Giới thiệu chung về mô hình kênh 62
3.4.2 Tương quan đường bao 64
3.4.3 Mô hình kênh pha đinh tương quan không gian và mô hình kênh pha đinh
tương quan không chặt 65
3.4.4 Mô hình kênh pha đinh tương quan đường bao 66
3.4.5 Thủ tục lấy profile kênh sử dụng GBSB 68
3.4.5.1 Mô hình GBSB 68
3.4.5.2 Thủ tục lấy profile kênh sử dụng GBSB 70
3.4.6 Mô hình kênh có phađinh logarit chuẩn 71
;+H56IJ2 s0
!"#^'t'()\
] ] s?
?*1/5756ABCIJ23PQQ3R52SQ s?
4.1.1 Môi trường mô phỏng 74
4.1.2 Các kết quả mô phỏng trong mô hình kênh đường tròn GBSB 75
Đinh Thị Thái Mai , D01VT ii
Đồ án tốt nghiệp Đại học Mục lục
4.1.3 Các kết quả mô phỏng trong mô hình kênh elip GBSB 80
?01/5756ABCIJ23PQ2ab5623=A3 OY
4.2.1 Môi trường mô phỏng 86
4.2.2 Các kết quả mô phỏng cho AC 87
?;1/5756ABCIJ23PQlC63uQ O>
4.3.1 Môi trường mô phỏng cho mô hình GBSB 89
4.3.2 Hiệu năng của DC và AC trong mô hình GBSB 90
4.3.3 Hiệu năng của HC đối với mô hình GBSB 94
??H56IJ2 >Y
K >s
^KvN >>
Đinh Thị Thái Mai , D01VT iii
Đồ án tốt nghiệp Đại học Thuật ngữ và các từ viết tắt
AC Adaptive Combining Kết hợp tương thích
ADC Analogue – Digital Convert Bộ chuyển đổi tương tự số
AOA Angle Of Arrival Góc tới
AT- GSC Absolute Threshold
Generalized Selection
Combining
Kết hợp lựa chọn tổng quát
hoá ngưỡng tuyệt đối
AWGN Additive White Gaussian
Noise
Tạp âm Gaussian trắng
cộng
BER Bit Error Rate Tỷ lệ lỗi bit
BPSK Binary Phase Shift Keying Khoá dịch pha nhị phân
CDMA Code Division Multiple
Access
Đa truy cập phân chia theo
mã
chuyển mạch Constant Modulus Khối hằng
CPICH Common PIlot CHannel Kênh hoa tiêu chung
DC Diversity Combining Kết hợp phân tập
DECT Digital European Cordless
Telephone
Mạng điện thoại không dây
số Châu Âu
DOA Direction Of Arrival Hướng góc đến
DSP Digital Signal Procesor Bộ xử lý tín hiệu số
(
ECFCM Envelope correlated Fading
Channel Model
Mô hình kênh pha đinh
tương quan đường bao
ESPRIT Estimation of Signal
Parameters by Rotation
Invariance Technique
ước tính tham số tín hiệu
dựa trên kỹ thuật quay bất
biến
EGC Equal Gain Combining Kết hợp độ lợi cân bằng
w
FDMA Frequency Division
MultiAccess
Đa truy cập phân chia theo
tần số
Đinh Thị Thái Mai , D01VT iii
Đồ án tốt nghiệp Đại học Thuật ngữ và các từ viết tắt
FDD Frequency Division Duplex Ghép song công theo tần số
GBSB Geometrically - Based
Single - Bounce
Đường bao trên mô hình địa
lý
GSC Generalized Selection
Combining
Kết hợp lựa chọn tổng quát
GSM Global System for Mobile
Communication
Hệ thống thông tin di động
toàn cầu
GPP
GPS Global Position System Hệ thống vị trí toàn cầu
HC Hybrid Combining Kết hợp lai ghép
IMT International Mobile
Telecommunication
Hội thông tin di động quốc
tế
ITU International
Telecommunication Union
Liên đoàn viễn thông quốc
tế
IF Intermidiate Frequency Trung tần
LCFCM Loosely Correlated Fading
Channel Model
Mô hình kênh pha đinh
tương quan không chặt
LOS Line Of Sight đường truyền thẳng
MLE Maximum Likehood
Estimation
Khả năng giống nhất
MMSE Minimum Mean Square
Error
Lỗi bình phương trung bình
nhỏ nhất
MRC Maximum Ratio Combining Kết hợp tỷ lệ tối đa
MSE Mean Square Error Lỗi bình phương trung bình
MUSIC MUltiple SIgnal
Classification
Phân chia đa tín hiệu
N
NLMS Normalized Least Mean
Square
Bình phương trung bình tối
thiểu chuẩn hoá
NT-GSC Normalized Threshold Kết hợp lựa chọn tổng quát
Đinh Thị Thái Mai , D01VT iv
Đồ án tốt nghiệp Đại học Thuật ngữ và các từ viết tắt
Generalized Selection
Combining
ngưỡng chuẩn hoá
x
PDF Propability Density Function Hàm mật độ phổ công suất
PCH Pilot Channel Kênh hoa tiêu
PN Pseudo - Noise Giả tạp âm
%
QPSK Quadrature Phase Shift
Keying
Khoá dịch pha toàn phương
M
RF Radio Frequency Tần số vô tuyến
RLS Recurstive Least Square Bình phương tối thiểu đệ
quy
y
SA Smart Antenna Ănten thông minh
SC Selective Combing Kết hợp lựa chọn
SCFCM Spatially Correlated Fading
channel Model
Mô hình kênh pha đinh
tương quan không gian
SCH Synchronization CHannel Kênh đồng bộ
SD Seletive Diversity Phân tập lựa chọn
SDMA Space Division Multiple
Access
Đa truy cập phân chia theo
không gian
SINR Signal- to – Interference plus
Noise Ratio
Tỷ số tín hiệu trên tạp âm
cộng nhiễu
SIR Signal - to – Interference
Ratio
Tỷ số tín hiệu trên nhiễu
SLC Square Law Combining Kết hợp theo bình phươngg
SMI Sample Matrix Inversion nghịch đảo ma trận mẫu
SNR Signal- to- Noise Ratio Tỷ số tín hiệu trên tạp âm
TDD Time Division Duplex ghép song công phân chia
theo thời gian
TDMA Time Division Multiple
Access
đa truy cập phân chia theo
thời gian
Đinh Thị Thái Mai , D01VT v
Đồ án tốt nghiệp Đại học Thuật ngữ và các từ viết tắt
TIA Telecommunication Industry
Association
Hội công nghiệp viễn thông
UC Unit Controll Đơn vị điều khiển
UCFCM Uncorrelated Fading
Channel Model
Mô hình kênh pha đinh
không tương quan
`
WLAN Wireless Local Area
Network
Mạng vô tuyến nội hạt
Đinh Thị Thái Mai , D01VT vi
Đồ án tốt nghiệp Đại học Danh mục các hình
!"#$%&'()*+
**, /*+
*01234567528523956:53*+
1.2.1 Khái niệm 15
Hình 1.1: Dàn ănten thông minh 16
1.2.2 Nguyên lý hoạt động của ănten thông minh 16
1.2.3 Cấu trúc sắp xếp của các phần tử ănten 17
Hình 1.2: Các loại cấu trúc ănten thông minh 17
1.2.4 Các tham số dàn ănten 18
Hình 1.3: Hệ số dàn của dàn ănten tuyến tính với khoảng cách ănten là được định hướng tại 00, đáp
ứng của mỗi phần tử dàn ănten và mẫu bức xạ do kết hợp cả hai điều kiện trên 19
*;93<532=531/*>
Hình 1.4: Hệ số dàn của dàn ănten tuyến tính đồng nhất 8 phần tử với khoảng cách các ănten con là
và 3 20
Hình 1.5: Sơ đồ thu tín hiệu của dàn ănten tuyến tính không gian 20
Hình 1.6: Bộ tạo búp sóng cộng các tín hiệu phần tử ănten gán trọng số, 21
*?!/-@:ABC7528523956:532DE562395625F-G560;
1.4.1 Giảm trải trễ và pha đinh đa đường 23
Hình 1.7:Minh hoạ thành phần truyền thẳng từ trạm gốc đến trạm di động cho thấy hướng di chuyển
của trạm di động, 24
Hình 1.8: Phổ Doppler tại trạm di động, khi sử dụng một ănten có hướng tại trạm gốc, và một ănten
vô hướng tại trạm di động, được so sánh với mô hình Clarke, R = 1km, D= 3km, fm = 100 Hz 25
1.4.2 Giảm nhiễu đồng kênh 25
1.4.3 Tăng dung lượng hệ thống và cải thiện hiệu suất phổ 26
1.4.4 Tăng hiệu suất truyền dẫn 26
1.4.5 Giảm chuyển giao 26
1.4.6 M λ rộng tầm sóng 26
Hình 1.9 : Hệ số tầm sóng theo số phần tử của ănten 27
1.4.7 Tăng diện tích vùng phủ sóng 28
1.4.7.1 Mức độ vùng phủ của ănten thu đơn phần tử 28
Hình 1.10 : Mức độ phủ phân đoạn cell đối với anten thu đơn phần tử 29
1.4.7.2 Mức độ vùng phủ của ănten thu L phần tử 29
Hình 1.11 : Mức độ phủ phân đoạn cell đối với anten thu nhiều phần tử 31
1.4.8 Giảm công suất phát trạm di động 31
1.4.9 Cải thiện chất lượng tín hiệu 31
1.4.10 Tăng tốc độ dữ liệu 31
*+H56IJ2;*
Đinh Thị Thái Mai , D01VT vii
Đồ án tốt nghiệp Đại học Danh mục các hình
!"#KLMN'()*O
0*KJ23PQQ3R52SQ*O
2.1.1 Phân tập chuyển mạch 18
Hình 2.1 : Kết hợp phân tập chuyển mạch 19
2.1.2 Phân tập lựa chọn (SD) 19
Hình 2.2 : Kết hợp phân tập lựa chọn 19
2.1.3 Phân tập kết hợp tỷ lệ tối đa (MRC) 20
Hình 2.3 : Kết hợp tỷ kệ tối đa 22
2.1.4 Kết hợp độ lợi cân bằng (EGC) 22
2.1.5 Kết hợp lựa chọn tổng quát hoá GSC (Generalized Selection Combining) 22
Bảng 2.1: So sánh ba kỹ thuật kết hợp GSC 23
Hình 2.4: SNR kết hợp của GSC, AT-GSC và NT-GSC 25
2.1.6 Tổng kết 25
Bảng 2.2: SNR trung bình với kết hợp phân tập 25
00TEUVQWX560Y
2.2.1 Ví dụ về tạo búp sóng 26
Hình 2.5: Bộ thu tạo búp sóng 2 phần tử có tín hiệu mong muốn tại góc 00 và tín hiệu nhiễu tại 300,
khoảng cách giữa các phần tử là 27
2.2.2 Các loại tạo búp sóng 28
2.2.2.1 Tạo búp sóng tương tự 28
2.2.2.2 Tạo búp sóng số 28
2.2.2.3 Tạo búp sóng không gian phần tử 28
Hình 2.6: mẫu búp sóng được tạo ra sử dụng phương trình 1.5 với dàn ănten 2 phần tử với khoảng
cách giữa các phần tử là /2 và các trọng số ănten là 0.5j0.5. Tín hiệu mong muốn tại 00, nhiễu tại
300, trong khi đó SNR = 9.0 dB và INR = 9.0 dB 29
Hình 2.7: Bộ thu tạo búp sóng không gian-phần tử với L phần tử ănten có khả năng định dạng K búp
sóng 30
2.2.2.4 Tạo búp sóng không gian – búp sóng 30
Hình 2.8: Bộ thu tạo búp sóng không gian – búp sóng với L phần tử ănten có khả năng định dạng K
búp sóng 31
Hình 2.9: Hệ số dàn, F(), của dàn ănten 5 phần tử sử dụng tạo búp sóng không gian – búp sóng cho
thấy có thể tạo ra bốn búp sóng trực giao không gian 32
2.2.3 Kỹ thuật tham chiếu thời gian 33
Hình 2.10: Cấu trúc của bộ tạo búp sóng tham chiếu thời gian với L phần tử ănten 33
2.2.3.1 Bình phương trung bình tối thiểu 34
Hình2.11:Ví dụ về bề mặt lỗi toàn phương và các trọng số của hệ thống hai phần tử theo hướng âm
của gradient để tối thiểu hoá lỗi bình phương trung bình 35
2.2.3.2 Bình phương trung bình tối thiểu chuẩn hoá (NLMS) 37
2.2.3.3 Nghịch đảo ma trận mẫu (SMI) 38
Hình 2.12: SINR chuẩn hoá kỳ vọng (SNR), E[] được đánh giá từ phương trình 3.50, với số lượng
mẫu đầu ra dàn khác nhau, theo số lượng các phần tử dàn ănten, được sử dụng để tạo ma trận tương
quan chỉ nhiễu hoặc chỉ tạp âm. SNR tại mỗi phần tử ănten là 12.0 dB 40
Hình 2.13: SNR tại đầu ra của bộ kết hợp dàn được xác định b λi SNR tối ưu và mô phỏng theo
phương trình 3.67với số lượng mẫu đầu ra dàn khác nhau, theo số lượng các phần tủe của dàn ănten,
được sử dụng để tạo ma trận tương quan chỉ nhiễu hoặc chỉ tạp âm. SNR tại mỗi phần tử ănten là
12.0 dB 41
Hình 2.14:SNR chuẩn hoá, , đối với số lượng các mẫu khác nhau, theo số các phần tử ănten . Các kết
quả được biễu diễn cho , và cho cả hai nguyên lý, theo phương trình2.44,2.45,2.51 và mô phỏng. Các
phần tử ănten cách nhau /2. SNR tại mỗi phần tử ănten là 12.0 dB 43
2.2.3.4 Bình phương tối thiểu đệ quy (RLS) 44
2.2.4 Kỹ thuật tham chiếu không gian - Định cỡ ănten 46
Đinh Thị Thái Mai , D01VT viii
Đồ án tốt nghiệp Đại học Danh mục các hình
Hình 2.15: Sơ đồ khối của bộ thu dàn ănten 8x8 phần tử và hệ thống định chuẩn vốn có của Passman
và Wixforth cho thấy các cổng phân cực phương ngang và phương thẳng đứng 48
2.2.5 Thuật toán mô đun hằng (CM) 48
0;H56IJ2+Z
!"#['()\] ]
MN^_`+0
3ab565cdWe2D<53Ucdf56Fg56ABC7528523956:532T:hdA.:2Cd
2DE563123456;`iAj5653aAk/2DVAABCUG23/238EAhAlaPA-m
I3hA53C/m5623niA3ab56Aj566o231/AhA:93<53Ip5392/dJ5lp5
q/C5+0
;*'528523956:532T:hdA.:2Cd+0
Hình 3.1: Hệ thống ănten kép cho HDR 52
Hình 3.2 : Bộ cầm tay ănten thông minh cho hệ thống DECT 53
Hình 3.3: Hệ thống ănten thông minh so với hệ thống một ănten 54
;01234562D/dr52395692/dJ523J31;+?
3.2.1 Hệ thống 3GPP 55
Hình 3.4: Sơ đồ khối bộ phát đường xuống của hệ thống 3GPP 56
3.2.2 Hệ thống cdma2000 57
Hình 3.5 : Đường xuống của cdma2000 58
;0hAlaPA-mIJ23PQ+O
3.2.1 Kết hợp phân tập 58
Hình 3.6: Kết hợp phân tập 59
3.3.2 Kết hợp tương thích 59
Hình 3.7: Kết hợp tương thích 60
3.3.3 Kết hợp lai ghép 61
Hình 3.8: Bộ kết hợp lai ghép của hệ thống ănten kép 62
;?93<53Ip53Y0
3.4.1 Giới thiệu chung về mô hình kênh 62
Hình 3.9: Biến thiên mức tín hiệu thu 63
Hình 3.10: Sự khác pha trong dàn ănten tuyến tính 64
3.4.2 Tương quan đường bao 64
Hình 3.11: Tương quan đường bao đối với khoảng cách ănt 65
3.4.3 Mô hình kênh pha đinh tương quan không gian và mô hình kênh pha đinh
tương quan không chặt 65
Hình 3.12: Hai mô hình kênh 66
3.4.4 Mô hình kênh pha đinh tương quan đường bao 66
Hình 3.13: Mô hình kênh phađinh tương quan đường bao 67
Hình 3.14: Hai tín hiệu pha đinh Rayleigh trong ECFCM 68
3.4.5 Thủ tục lấy profile kênh sử dụng GBSB 68
3.4.5.1 Mô hình GBSB 68
Hình 3.15: Hình học của mô hình GBSB đường tròn 69
Hình 3.16: Hình học của mô hình GBSB elip 70
3.4.5.2 Thủ tục lấy profile kênh sử dụng GBSB 70
Hình 3.17: Dạng kênh của mô hình elip và đường tròn GBSB 71
3.4.6 Mô hình kênh có phađinh logarit chuẩn 71
Hình 3.18: Mô hình kênh pha đinh không tương quan 72
Đinh Thị Thái Mai , D01VT ix
Đồ án tốt nghiệp Đại học Danh mục các hình
;+H56IJ2s0
!"#^'t'()\
] ]s?
?*1/5756ABCIJ23PQQ3R52SQs?
4.1.1 Môi trường mô phỏng 74
Hình 4.1: Bộ thu ănten thông minh kép với bộ kết hợp phân tập 74
4.1.2 Các kết quả mô phỏng trong mô hình kênh đường tròn GBSB 75
Hình 4.2: BER với các lược đồ phân tập và hai mô hình kênh 77
Hình 4.3: BER với các khoảng cách ănten khác nhau 77
Hình 4.4 : BER với các độ trễ lớn nhất khác nhau 78
Hình 4.5: BER với số lượng người sử dụng khác nhau 79
Hình 4.6: BER với số lượng đa đường khác nhau 80
4.1.3 Các kết quả mô phỏng trong mô hình kênh elip GBSB 80
Hình 4.7: BER với ba lược đồ kết hợp và hai mô hình kênh 82
Hình 4.8: BER với số lượng người sử dụng khác nhau 83
Hình 4.9: BER với các vận tốc di chuyển khác nhau 83
Hình 4.10: BER với số lượng đa đường khác nhau 84
Hình 4.11: So sánh BER trong mô hình elip và đường tròn GBSB 85
Bảng 4.1: So sánh hiệu năng của EGC và MRC 86
?01/5756ABCIJ23PQ2ab5623=A3OY
4.2.1 Môi trường mô phỏng 86
4.2.2 Các kết quả mô phỏng cho AC 87
Hình 4.12: BER trong mô hình đường tròn và elip GBSB 88
Hình 4.13: BER với các vận tốc khác nhau 89
?;1/5756ABCIJ23PQlC63uQO>
4.3.1 Môi trường mô phỏng cho mô hình GBSB 89
4.3.2 Hiệu năng của DC và AC trong mô hình GBSB 90
Hình 4.14: Hiệu năng của DC và AC với các khoảng cách ănten khác nhau 91
Hình 4.15: Hiệu năng của DC và AC với các vận tốc di chuyển khác nhau 92
Hình 4.16: Hiệu năng của DC và AC với các tương quan đường bao khác nhau 93
4.3.3 Hiệu năng của HC đối với mô hình GBSB 94
Hình 4.17 : Hiệu năng của HC với các vận tốc khác nhau 96
??H56IJ2>Y
K>s
^KvN>>
Đinh Thị Thái Mai , D01VT x
Đồ án tốt nghiệp Đại học Danh mục các bảng
xĐinh Thị Thái Mai , D01VT x
Đồ án tốt nghiệp Đại học Lời nói đầu
Thông tin di động ra đời vào cuối những năm 1940. Khi đó phương thức thông tin
mới này chỉ là những hệ thống thông tin di động điều vận. Đến nay thông tin di động đã
tr λ thành hệ thống toàn cầu và trải qua nhiều thế hệ . Thế kỷ 21 của chúng ta đã và đang
chứng kiến sự phát triển mạnh mẽ không ngừng của ngành công nghiệp viễn thông và
trong đó không thể thiếu thông tin di động. Con người càng vươn tới những đỉnh cao
trong cuộc sống, trong khoa học thì nhu cầu trao đổi thông tin ngày càng nhiều và chính
vì thế mà nhu cầu thông tin di động ngày một cấp thiết. Với lượng dân số thế giới là trên
6 tỷ người, thì việc trao đổi thông tin không chỉ đơn thuần là đối thoại thông thường với
băng thông hẹp, tốc độ thấp mà con người ngày nay còn đòi hỏi phải được truy cập dữ
liệu, âm thanh, hình ảnh với tốc độ cao băng thông rộng.
Làm thế nào để nâng cao dung lượng của hệ thống nhưng không làm tăng băng tần
của vô tuyến? Làm thế nào để hệ thống đảm bảo cung cấp dịch vụ với giá thành rẻ, chất
lượng và tốc độ truyền dữ liệu cao, đồng thời phải giảm thiểu năng lượng truyền tín
hiệu từ thuê bao nhằm tăng tuổi thọ của pin, làm cho cấu trúc của máy di động ngày
càng gọn nhẹ? Việc đi tìm lời giải cho các câu hỏi này quả là một thách thức lớn cho các
nhà quản lý và khai thác mạng viễn thông cũng như các nhà thiết kế hệ thống vì dường
như các yêu cầu này không có tính dung hoà với nhau. Đã có rất nhiều giải pháp đưa ra
nhằm giải quyết những vướng mắc này. Trong hệ thống những giải pháp đó, ănten
thông minh với những ưu điểm vượt trội đã tr λ thành một giải pháp quan trọng được
chú ý và lựa chọn. Ănten thông minh bắt đầu được nghiên cứu từ những năm 90 và
ngày nay đang được triển khai rộng rãi nhiều nơi trên thế giới.
Ănten thông minh giúp giải quyết vấn đề xuyên nhiễu giữa các máy di động ảnh hư
λng lên nhau và tạp âm của môi trường truyền dẫn vô tuyến bằng cách tăng SINR.
Ănten thông minh còn cải thiện tín hiệu đầu thu, tăng dung lượng hệ thống, m λ rộng
vùng phủ sóng, tăng chất lượng tín hiệu, làm giảm chi phí lắp đặt các trạm BTS, kéo dài
thời gian sử dụng pin của máy cầm tay, cho phép truy cập dữ liệu tốc độ cao. Công nghệ
ănten áp dụng kỹ thuật đa truy cập phân chia theo không gian SDMA, bên cạnh đó còn
kết hợp các kỹ thuật đa truy cập khác như CDMA, TDMA và FDMA và gần đây nhất là
sự ra đời của hệ thống thông tin di động sử dụng kỹ thuật WCDMA để đạt được hiệu
quả tối ưu nhất. Ngày nay, ănten thông minh không chỉ được áp dụng tại trạm gốc mà
còn được tích hợp trong các thiết bị đầu cuối nhằm cải thiện hơn nữa các chỉ tiêu chất
lượng và dung lượng của hệ thống. Và mặc dù đã được nghiên cứu nhiều năm nhưng
cho đến nay, ănten thông minh luôn là một vấn đề thu hút sự quan tâm của nhiều người.
Đinh Thị Thái Mai , D01VT xii
Đồ án tốt nghiệp Đại học Lời nói đầu
Xuất phát từ những vấn đề trên, em đã lựa chọn đề tài nghiên cứu của mình là
“Ănten thông minh và ứng dụng trong WCDMA”. Đề tài đã đi vào nghiên cứu từ những
kiến thức cơ bản nhất cho đến những ứng dụng mới mẻ của ănten thông tại máy cầm tay
trong hệ thống WCDMA. Theo đó, đề tài tiến hành nghiên cứu các nội dung chính theo
bố cục gồm bốn chương.
Chương I: Trình bày một cách tổng quan về ănten thông minh bao gồm : Khái
niệm, nguyên lý hoạt động, cấu trúc và các tham số dàn ănten, mô hình tín hiệu và
những lợi ích khi sử dụng ănten thông minh trong hệ thống thông tin di động.
Chương II: Trình bày các thuật toán được áp dụng trong ănten thông minh bao
gồm: kết hợp phân tập và kết hợp tương thích. Ngoài việc giới thiệu các thuật toán được
sử dụng trong ănten thông minh, chương còn đưa ra những phân tích, đánh giá và so
sánh các thuật toán này với nhau.
Chương III: Đi vào nghiên cứu ứng dụng của ănten thông minh tại máy cầm tay
trong hệ thống WCDMA, gồm hệ thống 3GPP và cdma2000. Chương đã giới thiệu một
số các cấu trúc của hệ thống ănten thông minh kép được tích hợp trong các đầu cuối di
động. Theo đó, chương cũng đưa ra những cấu trúc của ănten thông minh trong các môi
trường truyền lan khác nhau cũng như ănten thông minh sử dụng các thuật toán khác
nhau trong thực tế.
Chương IV: Đánh giá hiệu năng của việc sử dụng ănten thông minh tại máy cầm
tay khi sử dụng các lược đồ kết hợp phân tập, tương thích hay lai ghép cho hệ thống 3
GPP. Đồng thời trong chương cũng đã có những phép so sánh giữa ba loại lược đồ kết
hợp này.
Phần kết luận làm toát lên những kết quả mà đồ án đã đạt được cũng như m λ ra
những hướng phát triển mới để hoàn thiện hơn nữa đề tài này trong thời gian tới.
Do giới hạn về thời gian và phạm vi của đồ án tốt nghiệp nên đồ án chỉ đi vào
nghiên cứu một phần rất nhỏ trong pham vi rộng lớn của lĩnh vực thông tin di động nói
chung và ănten thông minh nói riêng. Mặc dù người thực hiện đã có nhiều cố gắng
nhưng chắc chắn đồ án sẽ không tránh khỏi những thiếu sót nhất định. Rất mong được
sự chỉ dẫn của các thầy cô giáo cũng như ý kiến đóng góp của các bạn bè.
Em xin chân thành cảm ơn TS. Nguyễn Phạm Anh Dũng đã tận tình hướng dẫn em
trong suốt thời gian làm đồ án để em có được kết quả ngày hôm nay.
Đinh Thị Thái Mai , D01VT xiii
Đồ án tốt nghiệp Đại học Lời nói đầu
Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong bộ môn vô tuyến cũng như các
thầy cô giáo trong khoa viễn thông đã có những ý kiến đóng góp và tạo điều kiện cho
em được hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp của mình.
Xin chân thành cảm ơn bạn bè đã giúp đỡ tôi trong thời gian vừa qua.
Xin chân thành cảm ơn !
Hà Nội, ngày 25 tháng 10 năm 2005
Sinh viên:
Đinh Thị Thái Mai
Đinh Thị Thái Mai , D01VT xiv
Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương I. Tổng quan về ănten thông minh
!"#$%&'()
**, /
Những năm gần đây, cùng với sự phát triển không ngừng của thông tin di động,
công nghệ ănten trong hệ thống thông tin di động đang rất được quan tâm và đã có
nhiều công trình nghiên cứu nhằm đáp ứng nhu cầu về chất lượng phục vụ cho mạng di
động.
Hệ thống ănten thông minh là một trong những thành tựu quan trọng trong công
nghệ ănten với nhiều ưu điểm đã cải thiện đáng kể chất lượng, dung lượng mạng thông
tin di động.
Trong chương này, chúng ta sẽ đi tìm hiểu những nội dung cơ bản nhất của ănten
thông minh và các vấn đề liên quan.
*01234567528523956:53
*0*K3h51:
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.
Chức năng của các phần tử ănten là giám sát tín hiệu theo không gian và thời gian.
Khác với ănten thu đơn là chỉ thu cố định tín hiệu λ một vị trí không gian, ănten thông
minh có khả năng thích ứng với các chuyển động cơ học của các thiết bị vô tuyến.
Thường thì thuật ngữ “ănten” chỉ bao gồm chuyển đổi cấu trúc cơ học từ sóng điện
từ tự do sang tín hiệu tần số vô tuyến truyền sóng trong môi trường cáp và ngược lại.
Với ănten thông minh, thuật ngữ “ănten” có ý nghĩa m λ rộng hơn: nó bao gồm một
mạng phân chia hoặc kết hợp và một đơn vị điều khiển (UC- Unit Control). Đơn vị điều
khiển thể hiện sự thông minh của ănten, nó dùng các thuật toán phức tạp để điều khiển
ănten. Thông thường UC là một bộ xử lý tín hiệu số DSP điều chỉnh các tham số của
ănten dựa vào nhiều đầu vào, để tối ưu đường truyền thông tin. Như vậy, ănten thông
minh tốt hơn nhiều so với ănten thông thường nhưng đồng thời nó cũng phức tạp hơn
rất nhiều.
Đinh Thị Thái Mai , D01VT 15
ỏn tt nghip i hc Chng I. Tng quan v nten thụng minh
Phần tử 0
0
W
l
W
1L
W
1
W
Phần tử 1 Phần tử l Phần tử L-1
Hớng truyền sóng
phẳng
0
( )u t
1
( )u t
( )
l
u t
1
( )
L
u t
Mặt pha sóng phẳng
đến phần tử 0
Mặt pha sóng phẳng
đến phần tử l
Bộ thu
Tăng ích biến
đổi và bộ dịch
pha
x
sin
F AEW
=
x
y
z
Mạch kết hợp
Hỡnh 1.1: Dn nten thụng minh
*006/dp5lz3ET2-G56ABC7528523956:53
Lỳc u nten ch n gin l bc x v nhn nng lng nh nhau theo mi hng.
truyn tớn hiu n thuờ bao, nú phỏt súng ng hng theo phng ngang, Khi
truyn tớn hiu nh vy thỡ nú khụng cú ý thc no v vựng lõn cn thuờ bao, nng
lng tớn hiu truyn i mt cỏch phõn tỏn, phn nng lng tớn hiu truyn n thuờ
bao ch l mt phn rt bộ so vi nng lng m nten truyn ra mụi trng xung
quanh.Do hn ch ny m cụng sut tớn hiu phỏt phi ln hn u thu mi nhn mt
nng lng tớn hiu cn thit (SNR ti ni thu ln). Trong trng hp cú nhiu thuờ
bao ng kờnh, khi nõng cụng sut truyn, phn nng lng khụng n c thuờ bao
mong mun li tr thnh ngun nhiu ng kờnh cho cỏc thuờ bao khỏc.
ý t ng ca h thng nten thụng minh l th bc x nng lng ti cỏc cell
khụng c nh na m l rt linh hot. H thng nten thụng minh ch tp trung nng
lng v phớa thuờ bao mong mun m nú ang phc v. Mi thuờ bao c phc v b
inh Th Thỏi Mai , D01VT 16
Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương I. Tổng quan về ănten thông minh
λi một đồ thị bức xạ của riêng nó. Trước đây, chỉ có trạm gốc mới có khả năng tích hợp
ănten thông minh, các thuê bao vẫn phát và nhận năng lượng một cách đẳng hướng.
Nhưng với những nghiên cứu mới đây, ănten thông minh đã được đưa vào sử dụng tại
máy cầm tay. Và đây cũng chính là một trong những nội dung mà đồ án đi vào nghiên
cứu.
*0;k/2DVAW{QJQABCAhAQ3.52|75285
Vị trí của các phần tử ănten luôn đóng một vai trò quan trọng trong việc tạo ra chất
lượng của đồ thị bức xạ. Một đồ thị bức xạ đạt chất lượng cao trong ănten 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.
∆x
x
y
∆φ
x
y
∆y
∆z
∆x
y
x
z
∆x
∆y
x
y
(a) Giµn ®êng th¼ng (b) Giµn h×nh trßn
(c) Giµn h×nh ch÷ nhËt (d) Giµn h×nh lËp ph¬ng
Hình 1.2: Các loại cấu trúc ănten 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 vùng phủ sóng hình quạt. Trong cấu trúc này,
khoảng cách giữa các phần tử là
∆
x. Búp sóng chính của hệ thống có thể phủ sóng
trong một hình quạt.
Cấu trúc dàn hình tròn: Các phần tử ănten tạo với tâm hệ thống một góc
2 /N
π
∆ Φ =
. Búp sóng chính của đồ thị bức xạ phủ toàn vùng ngang.
Cấu trúc dàn chữ nhật và cấu trúc dàn lập phương: Điều khiển búp sóng theo cả hai
phương dọc và ngang. Hai cấu trúc này cần thiết cho môi trường truyền sóng phức tạp
(đô thị đông đúc). Về mặt lý thuyết nếu hệ thống có L phần tử ănten, 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 thì con số này có thể nhỏ hơn.
Đinh Thị Thái Mai , D01VT 17
Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương I. Tổng quan về ănten thông minh
*0?hA23C:W4Fc575285
Dưới đây là một số các định nghĩa được sử dụng để mô tả hệ thống ănten:
Mẫu bức xạ: Mẫu bức xạ của một ănten là sự phân phối tương đối công suất bức xạ
như một hàm hướng trong không gian. Mẫu bức xạ của một ănten là kết quả của một
mẫu phần tử và hệ số dàn, hai cái này được định nghĩa bên dưới. Nếu
),(
φθ
f
là mẫu
bức xạ của mỗi phần tử ănten và
),(
φθ
F
là hệ số dàn thì mẫu bức xạ của dàn,
),(
φθ
G
,
được gọi là mẫu búp sóng được cho b λi phương trình dưới đây:
),(),(),(
φθφθφθ
FfG
=
(1.1)
Hình 1.3 là một ví dụ của đáp ứng phần tử ănten đã được cách điệu hoá, một hệ số
dàn của dàn ănten tuyến tính 8 phần tử với một khoảng cách giữa các ănten phần tử là
2/
λ
hướng tại 0
0
và mẫu bức xạ, kết quả của việc kết hợp hai thành phần trên.
Hệ số dàn: Hệ số dàn,
),(
φθ
F
, là mẫu bức xạ trường xa của dàn ănten gồm các phần
tử bức xạ đẳng hướng, trong đó
θ
là góc phương vị và
φ
là góc ngẩng.
Búp sóng chính: Búp sóng chính của một mẫu bức xạ ănten là búp sóng chứa hướng
của công suất bức xạ lớn nhất.
Búp sóng phụ: Búp sóng phụ là các búp sóng không tạo thành búp sóng chính.
Chúng cho phép các tín hiệu được nhận theo các hướng khác hướng của búp sóng chính
do đó, các búp sóng này là không mong muốn nhưng không thể tránh khỏi.
Độ rộng búp sóng: Độ rộng búp sóng của một ănten là độ rộng góc của búp sóng
chính. Độ rộng búp sóng 3 dB là độ rộng góc giữa các điểm trên búp sóng chính đạt giá
trị 3 dB bên dưới đỉnh của búp sóng chính. Độ rộng búp sóng nhỏ hơn là kết quả của
một dàn có kích thước rộng hơn nghĩa là khoảng cách giữa hai phần tử xa nhất của dàn.
Hiệu suất ănten: Hiệu suất ănten là tỉ số của tổng công suất bức xạ của ănten trên
tổng công suất đầu vào ănten.
Búp sóng nhiễu xạ: Khi khoảng cách giữa các phần tử dàn ănten d >
2
λ
thì xảy ra hiện
tượng lấy mẫu không gian của sóng mang tần số vô tuyến nhận được, gây ra hiện tượng
tối đa thứ cấp, được gọi là các búp sóng nhiễu xạ, xuất hiện trong mẫu bức xạ, chúng ta
có thể thấy trong hình 1.4. Hiện tượng lấy mẫu không gian dẫn đến sự không rõ ràng
trong hướng của các tín hiệu đến, điều này có nghĩa là xuất hiện những bản sao của búp
sóng chính trong những hướng không mong muốn. Hiện tượng búp sóng nhiễu xạ trong
lấy mẫu không gian tương tự với hiệu ứng gán biệt danh trong lấy mẫu thời gian. Do đó
khoảng cách d giữa các phần tử trong dàn phải được chọn nhỏ hơn hoặc bằng
2/
λ
, để
tránh các búp sóng nhiễu xạ . Tuy nhiên, khoảng cách không gian giữa các phần tử lớn
Đinh Thị Thái Mai , D01VT 18
Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương I. Tổng quan về ănten thông minh
hơn
2/
λ
sẽ cải thiện giải pháp không gian cho dàn ănten, tức là giảm độ rộng búp sóng
3dB như trong hình 1.4, và giảm tính tương quan giữa các tín hiệu đến tại các phần tử
ănten.
Biªn ®é (dB)
Gãc (®é)
M Éu p h¸t x¹,
H Ö sè dµn
M Éu p hÇn tö,
θ φ
( , )G
θ φ
( , )F
θ φ
( , )f
0 30 60 90 120
150 180 210 240 270 300 330 360
0
-10
-20
-30
-40
-50
-60
θ
Hình 1.3: Hệ số dàn của dàn ănten tuyến tính với khoảng cách ănten là
2/
λ
được định
hướng tại 0
0
, đáp ứng của mỗi phần tử dàn ănten và mẫu bức xạ do kết hợp cả hai điều kiện
trên.
*;93<532=531/
Xét một dàn ănten gồm L thành phần ănten vô hướng đặt tại vùng xa của một nguồn
điểm hình sin như λ hình 1.5. Giả thiết khoảng cách các phần tử dàn là d và mặt sóng
phẳng m λ rộng trên dàn tại góc
θ
đối với pháp tuyến dàn, mặt sóng đến phần tử thứ
l+1 trước khi đi đến phần tử thứ l . Khi đó, khoảng cách mà mặt sóng phải đi từ phần tử
thứ l+1 đến phần tử thứ l là
θ
sind
. Tuy nhiên, đối với một dàn gồm L phần tử tuỳ ý,
giả thiết điểm có độ trễ bằng không, thì các độ trễ tương ứng là :
Ll
c
yx
t
ll
l
, 1,
cossin
)(
=
+
=
θθ
θ
(1.2)
Trong đó, c là tốc độ truyền sóng, tức là tốc độ của ánh sáng,
l
x
và
l
y
là toạ độ x và
y của phần tử thứ l đối với điểm gốc có toạ độ (0,0). Thuật ngữ cosin phụ do độ lệch y
có thể có từ toạ độ x của các phần tử dàn bằng 0, và do đó bị loại bỏ, như trong hình 1.5.
Tín hiệu,
,
( )
l i
x t
, được tạo ra trong phần tử thứ l do nguồn thứ i có thể được biễu diễn
như sau:
( )
,
( ) ( )
l
j t
l i i
x t m t e
ωθ
=
, (1.3)
Đinh Thị Thái Mai , D01VT 19
Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương I. Tổng quan về ănten thông minh
Kho¶ng c¸ch phÇn tö =
Kho¶ng c¸ch phÇn tö =
λ / 2
λ /3 2
Biªn ®é (dB)
Gãc (®é)
Hình 1.4: Hệ số dàn của dàn ănten tuyến tính đồng nhất 8 phần tử với khoảng cách các
ănten con là
2/
λ
và 3
2/
λ
.
Với
)(tm
i
chỉ hàm điều chế phức. Phương trình này dựa trên giả thiết băng tần hẹp
đối với xử lý tín hiệu dàn, cái này giả thiết rằng băng tần của tín hiệu tương đối nhỏ, để
hệ số trọng số duy trì một biến pha hằng xuyên qua tất cả các phần tử dàn ănten.
Giả thiết có M nguồn có hướng và tạp âm nền đẳng hướng, tín hiệu tổng tại phần tử
thứ l là:
( )
( ) ( )
l
M
j t
l i l
i
x m t e n t
ω θ
=
= +
∑
1
, (1.4)
1 1 1
L
φ
d d
φ
sind
ChuÈn dµn
Hình 1.5: Sơ đồ thu tín hiệu của dàn ănten tuyến tính không gian
Đinh Thị Thái Mai , D01VT 20
Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương I. Tổng quan về ănten thông minh
Trong đó
( )
l
n t
là thành phần tạp âm ngẫu nhiên trên phần tử ănten thứ l, gồm có tạp
âm nền và tạp âm điện. Giả thiết tạp âm trắng có bình phương trung bình bằng 0 và
phương sai
2
n
σ
.
Hệ số dàn
( )F θ
được tính toán như sau:
( )
( )
l
L
j t
l
l
F e
−ω θ
=
θ= ω
∑
1
(1.5)
Trong đó
l
ω
là trọng số phức được áp dụng cho phần tử thứ l để điều khiển búp
sóng ănten trong hướng của
0
θ
. Giá trị lớn nhất của
( )F θ
đạt được khi
0
θθ
=
.
x
1
x
2
L
x
ω
1
ω
2
L
ω
∑
y
Hình 1.6: Bộ tạo búp sóng cộng các tín hiệu phần tử ănten gán trọng số,
thu được tín hiệu y(t) =
∑
=
L
l
l
tx
1
1
*
)(
ω
Xét sóng λ băng tần hẹp, như thấy λ hình 1.6, trong đó tín hiệu từ mỗi phần tử được
nhân lên b λi một trọng số phức,
l
ω
, l = 1,2, , L và tính tổng để tạo nên đầu ra của dàn.
Đầu ra dàn,
)(ty
λ hình 1.6 tại thời điểm
t
có công thức:
∑
=
=
L
l
ll
txty
1
*
)()(
ω
, (1.6)
Trong đó * chỉ liên hợp phức,
)(tx
l
là tín hiệu đến từ phần tử thứ l của dàn, và
l
ω
là
trọng số được áp dụng cho thành phần thứ l . Các trọng số của bộ tạo búp sóng biễu diễn
như sau:
], ,,[
21 L
ωωωω
=
, (1.7)
Và các tín hiệu thực hiện trong tất cả các thành phần là:
,)](), ,(),([
21
T
L
txtxtxx
=
(1.8)
Đinh Thị Thái Mai , D01VT 21
Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương I. Tổng quan về ănten thông minh
Đầu ra của bộ thu tạo búp sóng λ hình 1.6 tr λ thành:
)()( txty
T
ω
=
, (1.9)
Với T và H, tương ứng xác định ma trận chuyển vị và ma trận chuyển vị liên hợp
phức của một vectơ hay một ma trận.
Cho R xác định ma trận tương quan L
×
L của tín hiệu thu b λi L phần tử:
[ ]
==
)( )()(
)(
)(
)(
)]()([
**
2
*
1
2
1
txtxtx
tx
tx
tx
EtxtxER
L
L
H
, (1.10)
Trong đó H xác định chuyển vị Hermitian (tức là chuyển vị kết hợp với liên hợp
phức).
Ma trận tương quan R có thể biễu diễn λ dạng m λ rộng như sau:
−
−
+−+−
−
=
)0(
)2(
)1(
)2(
)0(
)1(
)1(
)1(
)0(
r
Lr
Lr
Lr
r
r
Lr
r
r
R
(1.11)
Phần tử r(0) trên đường chéo chính luôn có giá trị thực. Đối với dữ liệu giá trị phức,
các phần tử còn lại của R được giả thiết là có giá trị phức. Ma trận tương quan của quá
trình ngẫu nhiên rời rạc tĩnh là Hermitian, tức là R
H
= R. Kết quả là r(-k) = r
*
(k), với
r(k) là hàm tự tương quan của quá trình ngẫu nhiên đối với độ trễ của l . Do đó, phương
trình (1.11) được viết lại như sau:
*
* *
(0) (1) ( 1)
(1) (0) ( 2)
( 1) ( 2) (0)
r r r L
r r r L
R
r L r L r
−
−
=
− −
K
K
M M O K
K
. (1.12)
Các phần tử của ma trận , R, xác định mối tương quan giữa tín hiệu đầu ra của các
phần tử ănten khác nhau trong hình 1.6. Ví dụ,
ij
R
xác định mối tương quan giữa phần
tử thứ i và thứ j của dàn. Cho rằng vectơ điều khiển có quan hệ với hướng
i
θ
hay
nguồn thứ i có thể được mô tả vectơ phức L hướng s
i
:
Đinh Thị Thái Mai , D01VT 22
Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương I. Tổng quan về ănten thông minh
[ ]
T
iLi
i
tjtjs ))(exp()), ,(exp(
1
θωθω
=
, (1.13)
Trong đó, L là số phần tử của dàn ănten, và t
i
là trễ thời gian gây ra do sóng phẳng
đến từ nguồn thứ i, đặt tại hướng
i
θ
, và được đo từ phần tử ban đầu, khi đó ma trận
tương quan, R, của các tín hiệu đầu ra tại các phần tử dàn trong hình 1.6 có thể được
biễu diễn như sau:
∑
=
+=
M
i
n
H
iii
IsspR
1
2
,
σ
(1.14)
Trong đó, p
i
là công suất của nguồn thứ i,
2
n
σ
là công suất tạp âm và I là ma trận đơn
vị.
Sử dụng ký hiệu ma trận, ma trận tương quan , R, có thể được biễu diễn λ dạng sau:
H
n
H
UUIASAR Λ=+=
2
σ
, (1.15)
Với
[ ]
H
i i
S E s s
=
là ma trận hiệp biến của các đầu ra của các phần tử dàn trong
hình 1.6,
], ,,[
21 M
sssA
=
là ma trận L
×
M của các vectơ diều khiển. Hơn nữa, ma
trận chéo
], ,,[
21 L
diag
λλλ
=Λ
được tạo thành b λi các giá trị riêng thực của R,
trong khi đó U gồm các vectơ riêng chuẩn đơn vị của R.
*?!/-@:ABC7528523956:532DE562395625F-G56
*?*}:2D}2D~cQ3C-53-C-an56
Trải trễ do đường truyền đa đường gây ra, trong đó một tín hiệu đến từ các hướng
khác nhau sẽ bị trễ do đi theo các khoảng cách khác nhau. λ phía phát, một ănten thông
minh có thể tập trung năng lượng theo hướng yêu cầu, hỗ trợ trong việc giảm phản xạ
đa đường và do đó giảm trải trễ. λ phía thu, dàn ănten có thể thực hiện kết hợp tối ưu
sau khi bù trễ cho các tín hiệu đa đường tới dàn. Những tín hiệu mà trễ không thể bù
đắp có thể bị xoá bỏ do hình thành các nút sóng trong hướng của chúng.
Trạng thái hướng của một dàn ănten cũng dẫn đến hiện tượng trải phổ nhỏ hơn của
các tần số Doppler tại máy di động. Đối với một ănten vô hướng tại cả trạm gốc và tại
máy di động, hướng góc đến λ máy di động được phân bố giống nhau. Do đó phổ
Doppler được cho b λi mô hình Clarke như sau:
2
0
( )
1 ( )
r m
m m
A
S f f f
f f f
π
= <
−
(1.16)
Đinh Thị Thái Mai , D01VT 23
