HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG
KHOA VIỄN THƠNG 1
---------------  ---------------

BÁO CÁO
BỘ MÔN
CÁC MẠNG THÔNG TIN VÔ TUYẾN

Đề tài: “Chương 7: Cognitive Radio”
Giảng viên hướng dẫn: NGUYỄN VIẾT ĐẢM
Sinh viên:

Nguyễn Thị Minh Thư

Mã sinh viên:

B18DCVT419

Lớp:

D18CQVT03-B

Hà Nội, tháng 3 năm 2022

HÀ NỘI – 4/2022


Câu hỏi chương 7 – Khái quát mạng vô tuyến khả tri
Câu 1. Trình bày ý tưởng và khái niệm vô tuyến khả tri
- Ý tưởng:
Theo Ed Thomas “ Nếu xét tồn bộ giải tần số vơ tuyến từ 0 đến 100 GHz và quan

trắc ở một thời gian và khơng gian cụ thể, thì chỉ có từ 5% đến 10% lượng phổ tần được
sử dụng”. Như vậy, hơn 90% tài ngun phổ tần vơ tuyến bị lãng phí. Định nghĩa những
khoảng tần số không được sử dụng là khoảng trắng hay hố phổ. 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:
Vô 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”.
❖ 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.

Câu 2. Trình bày tóm tắt mơ hình kiên trúc hệ thống vô tuyến khả tri


Các thành phần kiến trúc của mạng vô tuyến khả tri tồn tại hai nhóm mạng là:
mạng sơ cấp (primary network) và mạng khả tri.

+ Mạng sơ cấp gồm: Người dùng sơ cấp, Trạm gốc sơ cấp
+ Mạng vô tuyến khả tri: Người dùng vô tuyến khả tri, Trạm gốc vô tuyến
khả tri, Bộ phận chia phổ, Truy nhập mạng vô tuyến khả tri, Truy nhập mạng vô
tuyến khả tri ad hoc, Truy nhập mạng sơ cấp.

Câu 3. Trình bày tóm tắt chức năng và hoạt động của hệ thống vơ tuyến

khả tri
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:
(i) Xác định các phần phổ tần khả dụng và phát hiện sự hoạt động (sự tồn tại) của PU
(cảm nhận phổ tần);
(ii) Lựa chọn, chiếm dụng kênh khả dụng nhất (quản lí phổ);
(iii) Đồng truy nhập vào các kênh với những người dùng khác (chia sẻ phổ); (iv) Hoàn trả
kênh khi phát hiện người dùng được cấp phép PU (dịch chuyển phổ).
→ Tóm lại các chức năng cơ bản của vô tuyến khả tri :

Chức năng:
Cảm nhận phổ: Phát hiện ra phổ tần không sử dụng và chia sẻ phổ mà không gây
nhiễu tới những người dùng khác.
✓ Quản lí phổ: Chiếm giữ phần phổ tần khả dụng nhất để đáp ứng yêu cầu truyền
thông của người dùng.
✓

Dịch chuyển phổ: Bảo đảm các yêu cầu truyền thông không bị ngắt quãng trong lúc
chuyển tới phổ tần tốt hơn.
✓ Chia sẻ phổ: Cung cấp phương pháp lập lịch phổ tần hợp lí giữa nhiều người dùng
khả tri SU/CU đang cùng tồn tại.
✓

- Hoạt động:


+ Mạng vơ tuyến khả tri (CRN) có thể hoạt động trong cả băng cấp phép và khơng được
cấp phép.


• Trên băng cấp phép: 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 vơ tuyến khả tri chiếm, thì người dùng vơ tuyến khả tri lập tức phải hoàn
trả lại phổ và chuyển tới phổ khả dụng khác (chuyển giao phổ).
• Trên băng không được cấp phép: 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.

4. Trình bày tóm tắt kiến trúc vật lý của hệ thống vô tuyến khả tri.
Thành phần chính của máy thu/phát CR là đầu cuối vơ 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 lọc tín
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 số
nhất 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 cơng suất đầu vào.
5. Trình bày chu trình nhận thức trong mạng vơ tuyến khả tri CRN.

- Ba bước cơ bản trong chu trình thơng minh: cảm nhận phổ, phân tích phổ và quyết
định phổ như sau:
1. 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.
2. Phân tích phổ: Các đặc tính của hố phổ có được thơng qua cảm nhận phổ sẽ
được ước tính.
3. 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 q 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 kịp thời.
6. Trình bày sơ đồ khối thực hiện vơ tuyến khả tri CR dựa trên SDR.
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.


7. Trình bày các thành phần cơ bản của vơ tuyến khả tri CR để lựa chọn tần số
động

1.Thu thập các dữ liệu về sử dụng phổ
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 thông số liên quan ở quá 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.
2. Phân tích dữ liệu
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 thơng tin này có thể u cầu dùng kênh hoa tiêu
băng hẹp.
3. Đáp ứng
Định hình các đáp ứng với mơi 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)

4. Thích ứng
Chuyển mạng tới băng tần chọn mới.