Tài liệu Telecommunications Program pdf

• Thành phần phản xạ Reflector - là chấn tử có chiều dài lớn hơn chiều dàicộng hưởng • Thành phần chủ động Feeder - làm nhiệm vụ thu tín hiệu – chấn tử cóchiều dài sao cho cộng hưởng ở t

- Prof Shintaro Uda – Đại học Tohoku nghiên cứu (1926 -1929)

- Hidetsugu Yagi – học trò của Uda đến Mỹ trình bày ở New York, Washington and Hartford

• Thành phần phản xạ (Reflector - là chấn tử có chiều dài lớn hơn chiều dàicộng hưởng)

• Thành phần chủ động (Feeder - làm nhiệm vụ thu tín hiệu – chấn tử cóchiều dài sao cho cộng hưởng ở tần số mong muốn)

• Thành phần hướng xạ (Director – là chấn tử có chiều dài bé hơn chiều dàichiềi dài công hưởng)

Reflector

Supporting Boom

2

Tăng chiều dài chấn tử theo đường kính Boom

Ví dụ: Tính tóan khỏang cách giữa các anten phần tử, chiều dài của các anten phần

tử và của anten khi biết: Hệ số hướng tính của anten là 9.2dB, f0 = 50.1MHz, đườngkính các anten phần tử là 2.56cm, và đường kính của Boom là 5.1cm

- Hệ số không gian

1 1

τ

′ =

τ α

σ

−  − 

1 ln

BW N

τ

= +

- Bảng hệ số hướng tính theo góc mở α và tỷ số τ

- Hệ số không gian tối ưu theo hệ số hướng tính

0.157

0.865

- Tỷ số giữa trở kháng đặc tính và trở kháng vào anten

- Ví dụ: Thiết kế anten loga chu kỳ để thu sóng VHF từ kênh số 2 đến kênh 13 (từ 54 MHz đến 216 MHz) với hệ số hướng tính là 8 dBi, trở kháng ngỏ vào

50Ω Với các anten phần tử làm bằng nhôm với đường kính của chấn tử dài

nhất là 1.9 cm và của chấn tử bé nhất là 0.48cm (để thỏa mãn điều kiện tỷ số l/d

- Omni Antenna - Directional Antenna

Main lobe

Null

Antenna Element

Phase Shifter Wait Adapter

P(t)

Antenna aperture

- Sectorized Antenna

18

-Tại sao dùng Smart Antenna

Các giải pháp cải thiện chất lượng mạng vô tuyến hiện nay:

• Xử lý không gian (Spatial Processing)

• Kỹ thuật tách đa người dùng (Multi – User Detection)

• Sử dụng lại kênh dựa trên phân cực (Channel Reuse Based on Polarization)

• Điều khiển mạng tiên tiến (Advanced Network Control)

=> Smart antenna là kỹ thuật xử lý không gian

- Triệt nhiễu (Interference

cancellation)

- Cải thiện tỷ số SNR do

tăng độ lới anten

- Các tiếp cận trong sử lý không gian

to noise level/antenna

=

- Gain=10 log M (M-number of

antenna elements)

- directional BF or switched BF can

add 10-12 dB to link budget

- can be controlled dynamically

- Multi-path => diversity combining

and/or matched beamforming.

More complex algorithms.

- BF + combining techniques

BF

BF Combiner

System level improvements=>

- increased coverage

- possible reduction amount of BS

- Spatial diversity combining techniques:

Selection diversity, equal gain combining,

Maximum Ratio (MRC),

- Spatial diversity requires 10 - 20 wavelength

interelement spacing

- Path diversity Paths identification problem.

- Combinations with other diversity techniques

polarization, frequency, modulation diversity

in multicast transmission

System level improvements=>

- More reliable communication

- Higher Bit Rate

-Reduced power consumption

for PC systems

BF

BF Combiner

Combiner

* Multi-user detection (knowledge of other

users waveforms, adaptive)

* Power control

* Error correction coding

* Temporal domain interference cancellation is

limited (oversampling)v

* network control based techniques

- IC is more important in cellular networks (GSM,3GPP)

BF MUD

System level improvements=>

- higher spectrum efficiency/capacity

- can be translated to higher BER due to higher SIR or with more ch.

SNR CCI Diversity ISI Time domain diversity

Delayed Signals

(M-1)/2 symbols due to delay spread

- decoupled/joint space time processing

- ZF, MMSE, MLSE joint/decoupled S-T

equalizers

BF w Equalizer

ZF,MMSE,

w

S-T Equalizer ZF,MMSE, MLSE System level improvements=>

- Higher BER

- Improved reliability

Combining

Delayed Signals

Time

+

Spatial doma1in processing Temporal domain processing

Equalisation

- require angle of arrival (AoA)

Estimation

-estimates output power at the

output or input correlation matrix

-sensitive to AoA estimation errors,

θ

Array Output

Estimate of DoA:

• Classical method (resolution is determined based on aperture length: No

of elements)

• Capon’s minimum variance method (minimizing the level of interference)

• Linear prediction method (based on linear combination of outputs)

• Method using Eigenvector

- MUSIC (MUltiple Signal Classification)

- ESPRIT (Estimation of Signal Parameters via Rotational Invariance Techniques)

• DoA of Correlated signals by spatial smoothing

• DoA using Cyclostationarity

- Cyclic MUSIC method

- Cyclic Prediction method

• Maximum Likelihood method (ML)

• MORE Algorithm

• …

Antenna Beamforming:

• Classical method (independent data)

• Using reference signals (minimizing the mean square error MSE)

• Least Mean Square (LMS) algorithm

• Maximization of signal to noise ratio (MAX SNR)

• Linearly constrained minimum variance method (LCMV)

• CMA algorithm (Constant Modulus Algorithm) using envelope of signal

• …