Luận Văn Ứng dụng giàn anten thích ứng cho thông tin di động CDMA

MỤC LỤC
MỤC LỤC i
MỤC LỤC HÌNH iv
THUẬT NGỮ VIẾT TẮT v
LỜI NÓI ĐẦU 1
Chương I: TỔNG QUAN VỀ THÔNG TIN DI ĐÔNG 3
1.1. Sơ lược về hệ thống thông tin di động 3
1.1.1. Quá trình phát triển 3
1.1.2. Cấu trúc chung của hệ thống thông tin di động 6
1.1.2.1. Mô hình hệ thống thông tin di động 6
1.1.2.2. Cấu trúc địa lý của hệ thống thông tin di động 8
1.1.3. Đặc điểm truyền dẫn di động 9
1.1.3.1. Suy hao đường truyền 10
1.1.3.2. Pha đinh 12
1.1.3.3. Đồng chỉnh thời gian 12
1.2. Hệ thống thông tin di động CDMA 14
1.2.1. Trải phổ 14
1.2.2. Đa truy nhập vô tuyến 17
1.2.3. Hệ thống thông tin di động CDMA 19
1.3. Tình hình phát triển thông tin di động hiện nay 21
1.3.1. Tình hình chung trên thế giới 21
1.3.2. Việc phát triển thông tin di động tại Việt Nam 22
1.4. Tổng kết chương I 23
Chương II: TỔNG QUAN VỀ GIÀN ANTEN THÍCH ỨNG 24
2.1 Khái niệm chung 24
2.1.1. Anten và anten thông minh 24
2.1.1.1. Khái niệm chung về anten 24
2.1.1.2. Anten thông minh 25
2.2.2. Anten giàn thích ứng (AAA) 29
2.2.2.1. Khái niệm 29
2.2.2.2. Dạng tín hiệu trong giàn anten thích ứng 31
2.2. Tạo búp sóng thích ứng 34
2.3. Tiêu chuẩn chọn lựa hiệu năng 38
2.3.1. Bình phương trung bình lỗi nhỏ nhất (MMSE) 38
2.3.2. Tỉ số tín hiệu trên tạp âm và nhiễu lớn nhất (MSINR) 40
2.3.2. Độ dao động nhỏ nhất (MV) 42
2.4. Thuật toán thích ứng 42
2.4.1. Thuật toán bình phương trung bình tối thiểu (LMS) 44
2.4.2. Thuật toán đệ quy bình phương tối thiểu 45
2.4.3. Thuật toán nghịch đảo ma trận mẫu 46
2.5. Lợi ích của giàn anten thích ứng 47
2.5.1. Cải thiện chất lượng tín hiệu 47
2.5.2. Mở rộng phạm vi truyền tin 48
2.5.3. Tiết kiệm công suất 50
2.6. Tổng kết chương II 50
Chương III: GIÀN ANTEN THÍCH ỨNG CHO HỆ THỐNG CDMA 51
3.1. Các kỹ thuật của anten thông minh cho thông tin di động 51
3.1.1. Bộ xử lý không gian CDMA không liên kết 52
3.1.2. Bộ xử lý không gian CDMA liên kết 53
3.1.3. Bộ xử lý không gian cho hệ thống đa người dùng 55
3.1.4. Tạo búp sóng đường xuống cho hệ thống CDMA 56
3.2. Giàn anten thích ứng cho hệ thống DS-CDMA 58
3.2.1. Cấu hình hệ thống giàn thích ứng cho DS-CDMA 59
3.2.2. Dạng tín hiệu 60
3.2.3. Tỉ số tín hiệu trên nhiễu SNIR 63
3.2.4. So sánh với máy thu RAKE 64
3.2.4.1. Đối với kênh truyền thông đơn đường 66
3.2.4.2. Đối với kênh phađinh lựa chọn tần số đa đường 67
3.2.4.3. Độ phức tạp của tính toán 67
3.3. Giàn anten thích ứng cho hệ thống DS-CDMA đa mã, đa tốc độ 68
3.3.1. Thế hệ DS-CDMA đa mã đa tốc độ 68
3.3.2. Cấu hình SBAA cho hệ thống DS-CDMA đa mã 70
3.3.3. Dạng tín hiệu 72
3.3.4. Tỉ số SINR 75
3.3.5. Độ khuếch đại lớn nhất sử dụng mã trải phổ Cyclic 75
3.4. Tổng kết chương III 77
KẾT LUẬN 79
TÀI LIỆU THAM KHẢO 80





LỜI NÓI ĐẦU
Trong những thập niên gần đây, cùng với sự phát triển vượt bậc về khoa học kỹ thuật, những nhà nghiên cứu đã không ngừng đưa ra những phương pháp truyền tin mới, hiệu quả và tiện dụng hơn đáp ứng nhu cầu thông tin ngày càng cao của con người. Phương pháp truyền dẫn di động là một trong những phương pháp tiêu biểu. Các thế hệ truyền dẫn di động liên tục ra đời và thay thế công nghệ cũ, ban đầu là công nghệ đa truy nhập phân chia theo tần số FDMA của thông tin di động thế hệ thứ nhất. Khắc phục những hạn chế của thế hệ thứ nhất, hệ thống thông tin di động GSM đã ra đời và phát triển rộng rãi với nhiều ưu điểm vượt trội. Tuy nhiên, hệ thống GSM vẫn chưa đáp ứng được yêu cầu là một hệ thống thông tin thích hợp với cả truyền dẫn thoại và dữ liệu, lại tiết kiệm băng tần truyền dẫn. Một yêu cầu mới đặt ra là phải có một hệ thống thông tin mới với những tính năng ưu việt hơn hệ thống GSM. Hệ thống CDMA ra đời với kỹ thuật đa truy nhập phân chia theo mã cho phép nhiều người sử dụng dùng chung một dải tần truyền dẫn, với tốc độ truyền dẫn cao đã chứng tỏ vị trí và tính ưu việt của nó. Ở Việt Nam, công nghệ CDMA đang được khai thác và đang rất được quan tâm. Tuy nhiên, sự phát triển của công nghệ hiện đại luôn luôn đòi hỏi phải có những sáng tạo mới, vì thế mà người ta không ngừng cải tiến hệ thống thông tin di động CDMA để tăng thêm những tiện ích cho hệ thống.
Một phương pháp rất được quan tâm đó là sử dụng thiết bị thu phát thông minh. Hệ thống anten thông minh là một sự lựa chọn khá hợp lý cho các nhà nghiên cứu cũng như khai thác hệ thống. Giàn anten thích ứng là một loại anten thông minh cho hiệu quả truyền dẫn khá cao. Triển khai giàn anten thích ứng cho hệ thống thông tin di động CDMA là một lựa chọn khá phù hợp. Vì vậy nó rất cần được nghiên cứu một cách có hệ thống và được phổ biến rộng rãi.
Là một sinh viên chuyên ngành Điện tử - viễn thông, với mong muốn tìm hiểu sâu hơn về việc ứng dụng hệ thống anten thông minh và góp phần vào công cuộc xây dựng cũng như phát triển nâng cao chất lượng truyền dẫn di động ở nước ta thông qua việc ứng dụng anten thông minh, tôi đã quyết định lựa chọn đề tài “Ứng dụng giàn anten thích ứng cho thông tin di động CDMA” làm đề tài đồ án tốt nghiệp của mình.
Đề tài “Ứng dụng giàn anten thích ứng cho thông tin di động CDMA” bao gồm phần mở đầu, kết luận và phần nội dung đồ án với gần 80 trang được chia làm ba chương:
 Chương I Tổng quan về thông tin di động CDMA
 Chương II Tổng quan về giàn anten thích ứng.
 Chương III Giàn anten thích ứng cho hệ thống CDMA.
Để thực hiện đồ án tốt nghiệp này, chúng tôi đã sử dụng những kiến thức được trang bị trong 4 năm đại học và những kiến thức chọn lọc từ các tài liệu của các thầy giáo, cô giáo trong và ngoài học viện. Ngoài ra, đồ án còn sử dụng những tài liệu về anten thông minh đã được phổ biến rộng rãi trên Internet.
Mặc dù đã rất cố gắng, nhưng do hạn chế về thời gian cũng như những hiểu biết có hạn của một sinh viên nên đồ án không tránh khỏi thiếu sót. Để đồ án được hoàn thiện hơn, tôi rất mong nhận được các ý kiến đóng góp của các thầy giáo, cô giáo cũng như các bạn sinh viên.
Trong quá trình thực hiện đồ án, tôi đã nhận được sự giúp đỡ nhiệt tình từ phía câc thầy giáo, cô giáo. Qua đây, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới các thầy cô giáo trong Bộ môn Vô tuyến và các thầy cô trong Học viện công nghệ Bưu chính viễn thông và đặc biệt là cô giáo, thạc sỹ Phạm Thị Thuý Hiền đã giúp đỡ và hướng dẫn tôi hoàn thành bản đồ án này.