HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG
KHOA VIỄN THƠNG 1

BÁO CÁO MÔN HỌC
CÁC MẠNG THÔNG TIN VÔ TUYẾN
Giảng viên hướng dẫn : Nguyễn Viết Đảm
Sinh viên thực hiện
: Lê Hồi Nam
Mã sinh viên
: B18DCVT299
Lớp
: D18CQVT03 – B
Nhóm
: 03

Hà Nội, 2022


Câu 1: Trình bày ý tưởng và khái niệm vơ tuyến khả tri ?
Vô tuyến khả tri CR (Congitive Radio) là một công nghệ mới, được
nghiên cứu để cho phép đầu cuối vơ tuyến có thể cảm nhận, nhận biết
và sử dụng linh hoạt bất kì phổ tần số vơ tuyến hiện hữu nào tại thời
điểm đã định.
Ý tưởng
Tần số vô tuyến là một tài nguyên khan hiếm, Mặc dù phổ tần ngày
càng khan hiếm nhưng hiệu suất sử dụng phổ tần lại thấp. Theo Ed
Thomas “ Nếu xét toàn bộ giải tần số vô tuyến từ 0 đến 100 GHz và
quan trắc ở một thời gian và không gian cụ thể, thì chỉ có từ 5% đến
10% lượng phổ tần được sử dụng”. Như vậy, hơn 90% tài nguyên phổ
tần vơ tuyến bị lãng phí, khơng được sử dụng triệt để.
Do vậy yêu cầu bức thiết đặt ra là sử dụng hết, sử dụng hiệu quả và sử

dụng triệt để tài nguyên khan hiếm này. Vô tuyến khả tri giải quyết vấn
đề này.

Khái niệm
Định nghĩa “vô tuyến khả tri” được nhìn nhận theo rất nhiều cách khác
nhau. Vơ tuyến khả tri thường được coi là “…một vơ tuyến có thể nhận
biết được mơi trường xung quanh và thích ứng một cách khả tri”, nghĩa
là vô tuyến khả tri là một thiết bị vơ tuyến linh hoạt và có khả năng
nhận thức (khả tri), có thể thích ứng các tham số của nó theo sự thay đổi


của môi trường, theo yêu cầu của người dùng và các yêu cầu của những
người dùng vô tuyến khác cùng chia sẻ mơi trường phổ.

Câu 2: Trình bày chu trình nhận thức trong mạng vơ
tuyến khả triCRN.
Chu trình nhận thức của CR
Ta tóm tắt ba bước cơ bản trong chu trình thơng minh: cảm nhận
phổ, phân tíchphổ và quyết định phổ như sau:
Cảm nhận phổ: Vô tuyến khả tri giám sát các băng phổ khả dụng,
nắm bắt các thông tin của chúng và sau đó phát hiện ra các hố phổ.
Phân tích phổ: Các đặc tính của hố phổ có được thơng qua cảm
nhận phổ sẽ được ước tính.
Quyết định phổ: Vô tuyến khả tri quyết định tốc độ dữ liệu, chế độ
truyền và băng tần truyền. Sau đó, băng phổ phù hợp sẽ được chọn
thơng qua các đặc tính phổ và yêu cầu của người dùng.

Một khi băng phổ hoạt động đã được quyết định, thì việc truyền thơng
có thể được thực hiện qua băng phổ này. Tuy nhiên, vì mơi trường vơ
tuyến thay đổi theo thời gian và không gian, nên vô tuyến khả tri phải

theo dõi những thay đổi của môi trường vô tuyến. Nếu băng phổ hiện
đang sử dụng trở nên rỗi, thì chức năng dịch chuyển phổ, được thực
hiện để cung cấp việc truyền liên tục. Bất kì thay đổi nào của mơi
trường trong suốt quá trình truyền như xuất hiện người dùng sơ cấp,
hoạt động của người dùng hoặc sự biến đổi lưu lượng đều phải được
điều chỉnh kịpthời.


Câu 3: Trình bày tóm tắt mơ hình kiên trúc hệ thống vơ tuyến
khả tri

Mơ hình kiến trúc hệ thống vô tuyến khả tri :
Kiến trúc vô tuyến khả tri (CR) dựa trên cơ sở kiến trúc vô tuyến định
nghĩa bằng phần mềm (SDR). Có thể thực hiện được hồn toàn chỉ dựa
trên những thay đổi ở cấu trúc phần mềm mà không phải thay đổi cấu
trúc phần cứng.
Để triển khai CR từ SDR, chỉ cần thêm vào SDR các khối xử lí thơng
minh như chia xẻ phổ tần động (DFS), điều khiển công suất (TPC), và
IPD. Điểm khác biệt chủ yếu của CR so với vô tuyến được định nghĩa
bằng phần mềm SDR là khả năng khả tri (khả năng nhận thức), tự động
thích ứng nhanh với sự thay đổi của mơi trường vơ tuyến.
Trong khi SDR chỉ có thể thay đổi các quyết định theo môi trường
trong phạm vi một tập các lựa chọn được cấu hình sẵn qua phần mềm,
thì vơ tuyến khả tri CR có khả năng tự cấu hình, tức là nó có thể thích
ứng ngay với điều kiện của môi trường mà không cần cấu hình trước.
Như vậy, vơ tuyến khả tri CR thích ứng với mơi trường phổ, trong khi
SDR lại thích ứng với mơi trường mạng, và chúng có một phần chồng
lên nhau về chức năng.

Câu 4: Trình bày tóm tắt chức năng và hoạt động của

hệ thống vôtuyến khả tri
Chức năng


Vơ tuyến khả tri (CR) có khả năng chiếm dụng hoặc chia sẻ phổ theo cơ
hội trong môi trường phổ tần động. Công nghệ truy nhập phổ tần động
cho phép CR hoạt động trong kênh khả dụng nhất.
Đặc biệt, công nghệ CR cho phép:
Xác định các phần phổ tần khả dụng và phát hiện sự hoạt động
(sự tồn tại)của PU (cảm nhận phổ tần);
Lựa chọn, chiếm dụng kênh khả dụng nhất (quản lí phổ);
Đồng truy nhập vào các kênh với những người dùng khác (chia sẻ
phổ);
Hoàn trả kênh khi phát hiện người dùng được cấp phép PU
(dịch chuyểnphổ).
Tóm lại các chức năng cơ bản của vô tuyến khả tri :
Cảm nhận phổ: Phát hiện ra phổ tần không sử dụng và chia sẻ
phổ mà khônggây nhiễu tới những người dùng khác.
Quản lí phổ: Chiếm giữ phần phổ tần khả dụng nhất để đáp
ứng yêu cầutruyền thông của người dùng.
Dịch chuyển phổ: Bảo đảm các yêu cầu truyền thông không bị
ngắt quãngtrong lúc chuyển tới phổ tần tốt hơn.
Chia sẻ phổ: Cung cấp phương pháp lập lịch phổ tần hợp lí giữa
nhiều ngườidùng khả tri SU/CU đang cùng tồn tại.
Các chức năng của CRN cho phép các giao thức truyền thông nhận biết
phổ. Tuy nhiên, sử dụng phổ tần động có thể gây ra bất lợi đến hiệu
năng của các giao thức truyền thông truyền thống (đã được triển khai
trên các băng tần số cố định).
Hoạt động
Mạng vô tuyến khả tri (CRN) có thể hoạt động trong cả băng cấp phép

và khơng được cấp phép. Do đó, các chức năng thiết yếu đối với CRN
khác nhau tùy theo phổ đó là cấp phép hay không.
Trên băng cấp phép :
Tồn tại các hố phổ trong băng phổ được cấp phép. Do đó, các mạng
vơ tuyến khả tri CRN có thể để khai thác các hố phổ này thông qua các
công nghệ khả tri.


Mạng vô tuyến khả tri hoạt động trên băng cấp phép được minh họa,
trong đó CRN cùng tồn tại với các mạng sơ cấp tại cùng một vị trí và
trên cùng một băng phổ.
Tồn tại nhiều thách thức khi thực hiện các CRN trên băng cấp phép vì
sự tồn tại của những người dùng sơ cấp PU. Mặc dù, mục đích chính
của CRN là xác định phổ tần khả dụng, nhưng các chức năng của CR
trong băng cấp phép lại bao gồm phát hiện sự hiện hữu của các người
dùng sơ cấp PU.
Dung lượng kênh của các hố phổ phụ thuộc vào nhiễu xung quanh
những người dùng sơ cấp PU. Do đó, việc tránh nhiễu lên PU là vấn đề
quan trọng nhất trong kiến trúc này. Hơn nữa, nếu PU xuất hiện trong
băng phổ bị những người dùng vô tuyến khả tri chiếm, thì người dùng
vơ tuyến khả tri lập tức phải hoàn trả lại phổ vàchuyển tới phổ khả dụng
khác (chuyển giao phổ).
Trên băng không được cấp phép :
Tất cả thực thể trong mạng có quyền như nhau khi truy nhập tới các
băng phổ. Nhiều CRN cùng tồn tại trong một vùng giống nhau và
truyền thông sử dụng cũng một phần phổ như nhau.
Trong kiến trúc này, những người dùng vô tuyến khả tri tập trung vào
phát hiện việc truyền của những người dùng vô tuyến khả tri khác.
Khác với hoạt động trên băng cấp phép, việc chuyển giao phổ khơng
được kích hoạt bởi sự có mặt của những người dùng sơ cấp khác.



Tuy nhiên, vì tất cả những người dùng vơ tuyến khả tri có quyền
truy nhập phổ như nhau, nên họ phải cạnh tranh với nhau trong cùng
băng không được cấp phép. Do đó, kiến trúc này địi hỏi các phương
pháp chia sẻ phổ phức tạp giữa những người dùng vô tuyến khả tri. Nếu
nhiều mạng vô tuyến khả tri nằm trong cùng một băng khơng được cấp
phép thì phải có phương pháp chia sẻ phổ phù hợp giữa các mạng này.

Câu 5: Trình bày tóm tắt kiến trúc vật lý của hệ thống vơ
tuyến khảtri.
Thành phần chính của máy thu/phát CR là đầu cuối vô tuyến RF (RF
front-end) và khối xử lí băng gốc. Trong đầu cuối RF, tín hiệu thu được
được khuếch đại, được trộn và được chuyển đổi A/D. Trong khối xử lí
băng gốc, tín hiệu được điều chế/giải điều chế, được mã hóa/giải mã.
Khối xử lí băng gốc của CR về bản chất cũng tương tự như máy
thu/phát hiện thời. Tuy nhiên, điểm mới ở vô tuyến khả tri là đầu cuối
RF.
Điểm mới của máy thu phát CR là khả năng cảm nhận phổ băng rộng
của đầu cuối RF. Chức năng này liên quan tới các công nghệ phần
cứng RF như anten băng rộng, khuếch đại công suất, và bộ lọc thích
ứng. Phần cứng RF cho CR có khả năng điều chỉnh trong các băng của
dải phổ tần rộng. Cảm nhận phổ cũng cho phép việc đo lường trong thời
gian thực các thông tin phổ từ môi trường vô tuyến.


Các thành phần cơ bản về đầu cuối RF trong CR là:
Bộ lọc RF: Bộ lọc RF lựa chọn băng mong muốn bằng cách bỏ
qua việc lọctín hiệu RF nhận được.
Bộ khuếch đại tạp âm thấp (LNA): LNA khuếch đại tín hiệu

mong muốn trong khi đồng thời giảm thiểu các thành phần tạp
âm.
Bộ trộn: tín hiệu thu được trộn với tần số RF nội, và được chuyển
đổi thành tần số băng gốc hoặc tần số trung tần (IF).
Bộ dao động điều khiển bằng điện áp (VCO): VCO tái tạo tín
hiệu tại một tần sốnhất định với điện áp cho trước để trộn với tín
hiệu tới. Q trình này chuyển đổi tín hiệu tới thành tần số băng
gốc hoặc tần số trung tần.
Vịng khóa pha (PLL): PLL đảm bảo tín hiệu được khóa ở một
tần số nhất định và cùng vưới VCO tạo ra các tần số chính xác.
Bộ lọc lựa chọn kênh: Bộ lọc lựa chọn kênh để lựa chọn kênh
mong muốn và loại bỏ các kênh lân cận. Có hai loại bộ lọc lựa
chọn kênh. Máy thu chuyển đổi trực tiếp sử dụng bộ lọc thông


thấp để lựa chọn kênh, còn máy thu superheterodyne lại sử dụng
bộ lọc thông dải.
Mạch tự động điều chỉnh độ lợi (AGC): AGC duy trì độ lợi hoặc
mức cơng suất đầu ra của bộ khuếch đại không đổi trên một
dải rộng các mức cơngsuất đầu vào.
Trong kiến trúc này, tín hiệu băng rộng được nhận thông qua đầu
cuối RF, được lấy mẫu bởi bộ chuyển đổi tương tự-số (A/D) tốc độ cao,
và việc đo đạc được thực hiện để phát hiện ra tín hiệu của người dùng
được cấp phép. Tuy nhiên, còn tồn tại nhiều thách thức/hạn chế trong
việc thực hiện đầu cuối của vô tuyến khả tri.
Anten RF băng rộng thu nhận tín hiệu từ các máy phát tại các mức cơng
suất, các băng tần và các vị trí khác nhau. Hệ quả là, đầu cuối RF phải
có khả năng phát hiện tín hiệu yếu trong một dải tần số động. Khả năng
này cần có bộ chuyển đổi A/D tốc độ cao (vài GHz) với độ phân giải
cao.

Thách thức chủ yếu của kiến trúc vật lí của vơ tuyến khả tri là phát hiện
chính xác các tín hiệu yếu của những người dùng được cấp phép qua
một dải phổ rộng và động. Do vậy, việc thực hiện đầu cuối RF băng
rộng và bộ chuyển đổi A/D là vấn đề hàng đầu trong các CRN.

Câu 6: Trình bày sơ đồ khối thực hiện vô tuyến khả tri
CR dựa trênSDR.
Để triển khai CR từ SDR, chỉ cần thêm vào SDR các khối xử lí thơng
minh như chia xẻ phổ tần động (DFS), điều khiển công suất (TPC), và
IPD. Điểm khác biệt chủ yếu của CR so với vô tuyến được định nghĩa
bằng phần mềm SDR là khả năng khả tri (khả năng nhận thức), tự động
thích ứng nhanh với sự thay đổi của môi trường vô tuyến.


Anten băng rộng, là cổng vào vô tuyến khả tri hoạt động trên các băng
tần vơ RF, có khả năng quét băng tần rộng phù hợp với sự thay đổi của
môi trường phổ.
Bộ ghép song công cho phép phân phân tách tín hiệu thu/phát RF.
Khối lựa chọn tần số động DFS cho phép CR lựa chọn linh hoạt phổ tần
trong môi trường phổ tần động, và giảm thiểu nhiễu.
Các khối SDR hoạt động đồng thời, và mỗi khối đảm nhiệm một phần
băng tần tổng. Việc nhiều SDR đồng hoạt động (thay vì sử dụng một
SDR), làm gia tăng tính linh hoạt về xử lý dữ liệu cũng như tận dụng
hiệu quả tài nguyên vô tuyến của CR trong môi trường phổ tần động.
Tất cả dữ liệu đầu ra sau đó sẽ được hợp lại thành một khối, khối này
có nhiệm vụ đưa ra các quyết định thông minh.
Bộ tổng hợp thích ứng tạo ra sóng mang, thực hiện điều chế và biến đổi
nâng tần. Module máy phát cũng cần các thông tin từ khối IPD như:
biểu đồ định vị tần số
sóng mang hiện thời, cơng suất phát (để xác định mức công suất phát,

giảm thiểu nhiễu). IPD là khả năng để phát hiện người dùng sơ cấp dựa
trên một thông tin phổ đặc biệt. Phát hiện lịch sử chiếm dụng tài nguyên


vơ tuyến (IPD) có những đặc tính cơ bản: nhận biết các tần số, các kênh
khơng sử dụng hoặc ít sử dụng;
Cổng định thời, định thời việc chiếm dụng phổ trống và phát tín hiệu.
Điều khiển cơng suất phát (TPC): cho phép thiết lập cơng suất phát một
cách thích ứng dựa trên sự thay đổi của môi trường phổ.

Câu 7 : Trình bày các thành phần cơ bản của vơ tuyến khả
tri CR đểlựa chọn tần số động

Khối thu thập dữ liệu phổ (khối 1): Lựa chọn tần số động yêu cầu khả
năng cảm nhận băng rộng, thời gian thực của mơi trường phổ. Đây là
q trình lấy mẫu kênh để xác định kênh nào còn trống, kênh nào đã sử
dụng. Một vài thơng số liên quan ở q trình này là độ nhạy máy thu,
thời gian lấy mẫu và khoảng lấy mẫu, các mức ngưỡng để tách tạp âm
băng rộng ra khỏi tín hiệu.
Khối chức năng phân tích dữ liệu (khối 2): đánh giá, phân tích dữ liệu
phổ và đưa ra quyết định về tính khả dụng của kênh. Quá trình phát
hiện này bao gồm việc phân loại dữliệu, và sử dụng thông tin thu thập
để xác định kênh có được sử dụng bởi một dịch vụ hay hệ thống truyền


thơng khác. Q trình phát hiện này cũng bao gồm việc thông tin với
các tập con của các node lân cận vì rất có thể ở một đầu của kết nối thì
kênh đó rỗi, nhưng ở đầu kia của kết nối thì kênh đó lại khơng cịn rỗi
nữa. Đối với một số phân hệ di động, việc thông tin này có thể yêu cầu
dùng kênh hoa tiêu băng hẹp.

Khối đáp ứng ( khối 3 ) : Định hình các đáp ứng với môi trường phổ (
chọn tần số và dạng sóng thích hợp để sử dụng ). Điều này dẫn tới cần
phải có khối thích ứng với sự thay đổi của mạng (Khối 4).
Khối thích ứng ( khối 4) : Chuyển mạng tới băng tần chọn mới.