Đ T V N ĐẶ Ấ Ề
Do nhu c u truy n thông di đ ng không ng ng gia tăng, nhu c u c n vùng phầ ề ộ ừ ầ ầ ủ
sóng và ch t l ng đ ng truy n t t h n, đ t ra bài toán làm sao đ s d ngấ ượ ườ ề ố ơ ặ ể ử ụ
hi u qu ph vô tuy n. H th ng anten thông minh có kh năng s d ng hi uể ả ổ ế ệ ố ả ử ụ ệ
qu t n s vô tuy n, do đó mang đ n m t gi i pháp đ y h a h n cho h th ngả ầ ố ế ế ộ ả ầ ứ ẹ ệ ố
không dây hi n nay, đó là đ t đ c t c đ đ ng truy n d li u cao v i đ đángệ ạ ượ ố ộ ườ ề ữ ệ ớ ộ
tin c y cao h n.ậ ơ
Trong th c t , h th ng ăng ten thông minh bao g m m t s lĩnh v c quan tr ngự ế ệ ố ồ ộ ố ự ọ
nh m ng thi t k ăng ten cá nhân, x lý tín hi u thu t toán, x lý không gian -ư ả ế ế ử ệ ậ ử
th i gian, mô hình kênh không dây và mã hóa, hi u su t m ng... ờ ệ ấ ạ
Hôm nay, nhóm em xin trình bày s l c v ăng-ten thông minh, qua đó làm rõơ ượ ề
đ c khái ni m, phân lo i, c u trúc, ng d ng, u nh c đi m c a anten thôngượ ệ ạ ấ ứ ụ ư ượ ể ủ
minh, cũng nh nh ng k thu t đ c s d ng trong anten thông minh và ý nghĩaư ữ ỹ ậ ượ ử ụ
c a nó trong thông tin di đ ng.ủ ộ
GI I THI U Ớ Ệ
Khái ni m anten thông minh:ệ Anten thông minh là m t h th ng g m haiộ ệ ố ồ
hay nhi u anten (ph n t c a dãy) đ c b trí phù h p v m t hình h c và k tề ầ ử ủ ượ ố ợ ề ặ ọ ế
n i liên thông v đi n đ t o ra m t gi n đ phát x đ nh h ng mong mu n.ố ề ệ ể ạ ộ ả ồ ạ ị ướ ố
Ănten thông minh có kh năng thay đ i đ th b c x thu hay phát (hay nói cáchả ổ ồ ị ứ ạ
khác là các búp sóng) m t cách linh ho t sao cho thích h p v i môi tr ng tínộ ạ ợ ớ ườ
hi u trong cell di đ ng. ệ ộ
Nhi u ng i đ c p đ n h th ng ăng ten thông minh nh m t “ăng-tenề ườ ề ậ ế ệ ố ư ộ
thông minh”, nh ng trong th c t ăng-ten t nó không thông minh. Mà đó là m tư ự ế ự ộ
h th ng thông minh g m ăng ten k t h p v i kh năng x lý tín hi u k thu tệ ố ồ ế ợ ớ ả ử ệ ỹ ậ
s . M c dù anten thông minh có v nh m t công ngh m i, nh ng các nguyên lýố ặ ẻ ư ộ ệ ớ ư
n n t ng đã đ c đ c p vào nh ng năm đ u th p niên 70 c a th k 20, quaề ả ượ ề ậ ữ ầ ậ ủ ế ỷ
hai bài báo v “ ng d ng anten và truy n phát” c a IEEE. Và các k thu t t ngề ứ ụ ề ủ ỹ ậ ươ
t đã đ c s d ng trong th chi n II, trong chi n tranh đi n t nh bi n phápự ượ ử ụ ế ế ế ệ ử ư ệ
đ i phó gây nhi u đi n t . Tuy nhiên, vì s phát tri n m nh m c a các b vi xố ễ ệ ử ự ể ạ ẽ ủ ộ ử
lý tín hi u s giá r , cũng nh các ph n m m d a trên các k thu t x lý tín hi uệ ố ẻ ư ầ ề ự ỹ ậ ử ệ
tiên ti n (thu t toán), các h th ng ăng ten thông minh đang d n đ c th ngế ậ ệ ố ầ ượ ươ
m i hóa.ạ
T i sao c n anten thông minh?ạ ầ
Không gi ng nh các h th ng thông tin liên l c h u tuy n, h th ngố ư ệ ố ạ ữ ế ệ ố
thông tin liên l c không dây, đ t ra m t s thách th c đ c bi t, đó là:ạ ặ ộ ố ứ ặ ệ
M t đ phân b ph h n ch trong m t gi i h n v công su t.ậ ộ ố ổ ạ ế ộ ớ ạ ề ấ
Môi tr ng truy n sóng vô tuy n và di chuy n c a ng i s d ngườ ề ế ể ủ ườ ử ụ
làm phát sinh pha đinh tín hi u, phân b theo th i gian, không gian và t nệ ố ờ ầ
s .ố
Tu i th pin h n ch các thi t b di đ ng đ t ra h n ch v côngổ ọ ạ ế ở ế ị ộ ặ ạ ế ề
su t.ấ
Ngoài ra, h th ng truy n thông không dây di đ ng ph i đ i m t v i sệ ố ề ộ ả ố ặ ớ ự
can thi p doệ
tái s d ng t n s . N l c nghiên c u đi u tra các công ngh hi u qu đử ụ ầ ố ỗ ự ứ ề ệ ệ ả ể
gi m thi u tác đ ng nh v y đã đ c di n ra trong hai m i lăm năm qua. Tuyả ể ộ ư ậ ượ ễ ươ
nhiên, cách th c mà năng l ng t n s vô tuy n đ c phân b vào và thu th p tứ ượ ầ ố ế ượ ố ậ ừ
không gian có nh h ng sâu s c đ i v i vi c s d ng hi u qu ph t n, chi phíả ưở ắ ố ớ ệ ử ụ ệ ả ổ ầ
c a vi c thi t l p m i m ng l i thông tin liên l c cá nhân và ch t l ng d chủ ệ ế ậ ớ ạ ướ ạ ấ ượ ị
v đ c cung c p b i các m ng .ụ ượ ấ ở ạ
Vi c áp d ng th ng m i hóa k thu t ăng ten thông minh là m t l i h aệ ụ ươ ạ ỹ ậ ộ ờ ứ
tuy t v i đ gi i quy t các v n đ suy hao trong môi tr ng truy n thông khôngệ ờ ể ả ế ấ ề ườ ề
dây.
Hình 1.1: Suy hao trong h th ng không dây.ệ ố
S khác nhau gi a anten thông minh so v i anten th ngự ữ ớ ườ
Hình 8: Vùng b c xứ ạ của anten thường và anten thích nghi
Theo hình trên ta có th nh n th y s khác bi t gi a vùng b c x c a hể ậ ấ ự ệ ữ ứ ạ ủ ệ
th ng anten th ng và c a anten thích nghi. Anten thông minh có nh ng búp sóngố ườ ủ ữ
(beam) h p h n và có tính đ nh h ng cao h n so v i anten th ng.ẹ ơ ị ướ ơ ớ ườ
KHÁI QUÁT NGUYÊN LÝ HO T Đ NGẠ Ộ
H th ng ăng ten thông minh đ c phát tri n d a trên m t ý t ng ho t đ ngệ ố ượ ể ự ộ ưở ạ ộ
c a c quan thính giác con ng i. M t ng i có kh năng xác đ nh h ng truy nủ ơ ườ ộ ườ ả ị ướ ề
đ n c a m t âm thanh b ng m t quá trình 3 giai đo n sau:ế ủ ộ ằ ộ ạ
-Tai c a m t ng i ho t đ ng nh m t b c m bi n âm thanh và thu tínủ ộ ườ ạ ộ ư ộ ộ ả ế
hi u.ệ
-B i vì kho ng cách gi a hai tai, nên m i tai nh n m t tín hi u v i th iở ả ữ ỗ ậ ộ ệ ớ ờ
gian tr khác nhau. ễ
-Não ng i, là b x lý đ c bi t, th c hi n hàng trăm phép tính đ phânườ ộ ử ặ ệ ự ệ ể
tích thông tin và tính toán v trí c a âm thanh thu đ c.ị ủ ượ
Đ cung c p m t cái nhìn c th h n v ho t đ ng c a m t h th ng ăng tenể ấ ộ ụ ể ơ ề ạ ộ ủ ộ ệ ố
thông minh, hãy t ng t ng 2 ng i ti n hành m t cu c trò truy n trong m tưở ượ ườ ế ộ ộ ệ ộ
phòng bi t l p nh đ c minh h a trên hình v . Ng i nghe có kh năng xácệ ậ ư ượ ọ ẽ ườ ả
đ nh v trí c a ng i nói khi anh ta di chuy n trong phòng b i vì âm thanh c aị ị ủ ườ ể ở ủ
ng i nói đ n m i tai (hay b c m bi n âm thanh) t i các kho ng th i gian khácườ ế ỗ ộ ả ế ạ ả ờ
nhau. Não ng i (hay b x lý tín hi u) tính toán ph ng h ng c a ng i nóiườ ộ ử ệ ươ ướ ủ ườ
t các kho ng th i gian hay đ tr đã nh n đ c b i 2 tai, sau đó, b não thêmừ ả ờ ộ ễ ậ ượ ở ộ
chi u dài c a tín hi u t m i tai đ t p trung vào âm thanh c a ph ng h ngề ủ ệ ừ ỗ ể ậ ủ ươ ướ
đ c tính toán.ượ
Dùng m t quá trình t ng t , não ng i có kh năng phân bi t gi a nhi u tínộ ươ ự ườ ả ệ ữ ề
hi u có h ng đ n khác nhau. Do đó, n u m t ng i m i tham gia vào cu c nóiệ ướ ế ế ộ ườ ớ ộ
chuy n, b n o có th tăng c ng tín hi u thu t ng i nói đáng quan tâm và bệ ộ ả ể ườ ệ ừ ườ ỏ
ngoài âm thanh nhi u không mong mu n. Vì th , ng i nghe có kh năng phânễ ố ế ườ ả
bi t gi ng nói c a m t ng i gi a nhi u ng i đang nói đ ng th i, và t p trungệ ọ ủ ộ ườ ữ ề ườ ồ ờ ậ
vào m t cu c h i tho i t i m t th i gian. B ng cách này, âm thanh nhi u khôngộ ộ ộ ạ ạ ộ ờ ằ ễ
mong mu n đ c gi m b t. Ng c l i, ng i nghe có th đáp tr l i cùngố ượ ả ớ ượ ạ ườ ể ả ạ
h ng nh h ng c a ng i nói b ng vi c đ nh h ng mi ng (hay b phát) c aướ ư ướ ủ ườ ằ ệ ị ướ ệ ộ ủ
ng i đó h ng v phía ng i nói.ườ ướ ề ườ
H th ng Ăng ten đi n thông minh làm vi c t ng t b ng cách s d ng 2 ăngệ ố ệ ệ ươ ự ằ ử ụ
ten thay cho 2 tai, m t b x lý tín hi u s thay cho “b não” nh hình 3. Do đó,ộ ộ ử ệ ố ộ ư
d a trên th i gian tr c a tín hi u nh h ng trên các y u t ăng ten, b x lý tínự ờ ễ ủ ệ ả ưở ế ố ộ ử
hi u s tính toán h ng đ n (Direction of arrival: DOA) c a tín hi u quan tâmệ ố ướ ế ủ ệ
(Signal of interest: SOI), và đi u ch nh s kích thích (pha và đ l i c a tín hi u)ề ỉ ự ộ ợ ủ ệ
đ s n sinh ra ki u b c x ch t p chung vào SOI trong khi lo i b các tín hi uể ả ể ứ ạ ỉ ậ ạ ỏ ệ
nhi u ho c tín hi u không quan tâm (SNOI: Signals not of interest).ễ ặ ệ
Truy n đ t ý t ng t ng t cho h th ng truy n thông di đ ng, tr m c sề ạ ưở ươ ự ệ ố ề ộ ạ ơ ở
ho t đ ng đóng vai trò ng i nghe, và máy di đ ng đóng vai trò c a m t vài âmạ ộ ườ ộ ủ ộ
thanh đ c nghe b i tai ng i. Nguyên lý cho m t h th ng ăng ten thông minhượ ở ườ ộ ệ ố
đ c minh h a nh hình 4.ượ ọ ư
B x lý tín hi u s đ t t i tr m c s làm vi c k t h p v i m t dàn ăng ten vàộ ử ệ ố ặ ạ ạ ơ ở ệ ế ợ ớ ộ
ch u trách nhi m đi u khi n các thông s h th ng khác nhau đ lo i b m t vàiị ệ ề ể ố ệ ố ể ạ ỏ ộ
tín hi u nhi u ho c SNOI trong khi gia tăng SOI. Vì v y h th ng t o m u b cệ ễ ặ ậ ệ ố ạ ẫ ứ
x m t cách thích ng, đáp ng t đ ng đ i v i môi tr ng tín hi u và thay đ iạ ộ ứ ứ ự ộ ố ớ ườ ệ ổ
c a nó.ủ
•K thu t đ nh d ng búp sóng Beamforming.ỹ ậ ị ạ