Báo cáo môn học các mạng thông tin vô tuyến (8)
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (389.28 KB, 7 trang )
HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG
KHOA VIỄN THƠNG I
CÁC MẠNG THÔNG TIN VÔ TUYẾN
BÀI TẬP VỀ NHÀ
Giảng Viên
: NGUYỄN VIẾT ĐẢM
Sinh viên thực hiện : NGUYỄN THỊ MINH THƯ
Mã sinh viên
: B18DCVT419
Lớp
: D18CQVT03-B
Nhóm
: 03
Hà Nội, năm 2022
1
Mục lục
Đề bài. ....................................................................................................................................2
Dựa vào phát hiện nhất quán ..................................................................................................2
Dựa vào phát hiện năng lượng.................................................................................................2
Dựa vào phát hiện đặc trưng....................................................................................................2
Hiệu năng của các kỹ thuật cảm nhận phổ tần cơ bản.............................................................3
Kết luận....................................................................................................................................5
1
Đề bài: Phân tích hiệu năng các kỹ thuật cảm nhận phổ tần dựa vào phát hiện nhất
quá, phát hiện năng lượng, phát hiện đặc trưng trong mạng vô tuyến khả tri đơn băng
SB- CRN.
❖ Phát hiện nhất quán
Khi SU biết chính xác về cấu trúc tín hiệu của PU (độ rộng băng tần, tần số hoạt động,
loại điều chế,...), thì nó lấy tương quan tín hiệu thu với bản sao đã biết của tín hiệu PU.
Kiểm nghiệm thống kê được cho bởi
Trong đó:
là phép lấy phần thực,
(. )𝐻 là phép Hermitian (chuyển vị và lấy liên hợp phức).
Hình 1: Bô phát hiện nhất quán
❖ phát hiện năng lượng
Khi SU khơng có thơng tin về tín hiệu phát của PU thì bộ phát hiện năng lượng được
sử dụng. Nó thường tính năng lượng tín hiệu thu trong một cửa sổ thời gian. Kiểm nghiệm
thống kê cho bộ phát hiện năng lượng được biểu diễn bởi:
Trong đó ||.|| là độ dài Frobenius.
Hình 2: Bộ phát hiện năng lượng
❖ Phát hiện đặc trưng
2
Trong các hệ thống truyền thông vô tuyến thực tế, tín hiệu phát chứa một số đặc trưng
duy nhất để hỗ trợ máy thu tách tín hiệu. Các đặc trưng này có thể được phát hiện từ thơng
kê bậc hai.
Trong đó E[.] là phép lấy kỳ vọng. Nếu tín hiệu PU có thuộc tính thống kê tuần hồn,
thì thay vì dùng mật độ phổ công suất PSD, ta dùng mật độ phổ tuần hồn CSD (mật độ phổ
có tính tuần hồn). Ví dụ, CSD của tín hiệu thu được biểu diễn:
Trong đó 𝑅𝑦∝ (𝜏) là hệ số Fourier của hàm tự tương quan, và là tần số tuần hoàn. Bài
toán kiểm nghiệm giả thuyết nhị phân khi này là
❖ hiệu năng các kỹ thuật cảm nhận phổ tần
Đối với CR đơn băng, PD chỉ là xác suất mà SU phát hiện chính xác PU khi nó chiếm
dụng phổ. Vì vậy PD được biểu diễn
Mặt khác, PFA là xác suất mà SU quyết định sai về sự hiện diện của PU mặc dù
chúng là ở trạng thái rỗi, được biểu diễn:
Ta mong muốn có được xác suất phát hiện cao và xác suất cảnh báo nhầm là nhỏ. Trước
hết là giảm thiểu nhiễu đối với PU, sau đó là cải thiện thông lượng đối với SU. Tuy nhiên,
thường thấy sự dung hịa giữa chúng. Ví dụ, nếu SU có đầy đủ thơng tin về tín hiệu phát của
PU, thì x là tất định, ta có
3
ta có
Từ cơng thức trên ta có :
Trong đó
=
||𝑥||2
𝜎2
là SNR, Q(.) là hàm phân bố bù (CDF) của Gausian chuẩn, và
𝑄−1 (. ) là hàm ngược của nó.
Khi SU khơng có thơng tin tiền định về x và dùng bộ phát hiện năng lượng. Giả thiết
x~N(0, 𝜎𝑠2 𝐼)
trong đó 𝑋𝑁2 là phân bố chi-square trung tâm có bậc tự do N. Đã được chứng minh rằng:
4
Trong đó: () và () là các hàm gamma đầy đủ và không đầy đủ.
Dùng lý thuyết giới hạn trung tâm, có thể thấy rằng
Hình 3 - Các đường đặc tính hoạt động máy thu ROC của ba bộ phát hiện đơn băng
khác nhau
Hình 3 minh họa hiệu năng của ba bộ phát hiện: bộ phát hiện nhất quán, bộ phát hiện
năng lượng và bộ phát hiện đặc trưng khai thác thống kê bậc hai của tín hiệu OFDM trong
hai kịch bản khác nhau
• Kịch bản 1: SU có thơng tin về số ký hiệu hiệu dụng trong khối OFDM
• Kịch bản 2: SU có thêm cả thơng tin về thời gian tiền tố CP
Với giả thiết SNR = 15 dB và số khối quan trắc N = 500
• Hiệu năng bộ phát hiện nhất quán là tốt nhất vì giả thiết SU có đủ thơng tin về x.
5
• Bộ phát hiện đặc trưng có hiuệ năng vượt trội khi khai thác nhiều đặc trưng như thời
gian CP.
• Bộ phát hiện năng lượng có hiệu năng kém tại vùng SNR thấp, thể hiện tín hiệu PU
rất nhỏ tại máy thu SU và cần phát hiện chính xác chúng, vì vậy SU phải được trang bị bằng
bộ phát hiện có khả năng phát hiện tốt trong điều kiện SNR thấp.
❖ Kết luận
Chọn phát hiện nhất quán khi SU có đủ thơng tin về tín hiệu phát của PU (độ rộng băng
tần, tần số sóng mang, kiểu điều chế, khn dạng gói,... ), khi đó độ lợi xử lý cao (nghĩa là,
cần ít mẫu hơn so với các bộ phát hiện khác). Tuy nhiên, do SU phải phát hiện các băng tần
khác nhau trong phổ, nó cần phải biết cấu trúc của từng tín hiệu thuộc các băng này, điều mà
SU thường khơng có.
Có thể dùng bộ phát hiện đặc trưng khi có sẵn một phần thơng tin (hoa tiêu, tiền tố tuần
hồn, mào đầu,... ). Nó rất hiệu quả đối với tạp âm. Tuy nhiên, mức độ phức tạp trong xử lý,
thời gian xử lý, tiêu thụ công suất cao so với các bộ phát hiện khác
Bộ phát hiện năng lượng rất đơn giản và không cần biết thông tin về tín hiệu của PU,
nhưng mức ngưỡng lại phụ thuộc vào phương sai tạp âm 2 và nếu nó khơng được ước tính
chính xác thì hiệu năng của bộ này là rất kém. SNR ở đây biểu thị cho tỉ số giữa cơng suất tín
hiệu SU (cơng suất của 𝑦𝑖 ) và công suất tạp âm.
6
