HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG
KHOA VIỄN THƠNG I
--------------------------

THIẾT LẬP HỆ THỐNG WIFI

BÁO CÁO
CÁC MẠNG THÔNG TIN VÔ TUYẾN
Giảng viên: Nguyễn Viết Đảm
Sinh viên: Nguyễn Minh Tuấn
Mã sinh viên: B18DCVT381
Ngày nộp: 24/04/2022

Hà Nội, tháng 04 năm 2022


67_Nguyễn Minh Tuấn_B18DCVT381

Mục lục
Câu 1: Trình bày ý tưởng và khái niệm vơ tuyến khả tri ? ……………………….3
Câu 2: Trình bày chu trình nhận thức trong mạng vơ tuyến khả tri CRN………4
Câu 3: Trình bày tóm tắt mơ hình kiên trúc hệ thống vơ tuyến khả tri
Mơ hình kiến trúc hệ thống vơ tuyến khả tri……………………………………….6
Câu 4: Trình bày tóm tắt chức năng, hoạt động của hệ thống vô tuyến khả tri ...7
Câu 5: Trình bày tóm tắt kiến trúc vật lý của hệ thống vô tuyến khả tri………...9
Câu 6: Trình bày sơ đồ khối thực hiện vơ tuyến khả tri CR dựa trên SDR…….12
Câu 7 : Trình bày các thành phần cơ bản của vô tuyến khả tri CR để lựa chọn
tần số động…………………………………………………………………………..13

2

67_Nguyễn Minh Tuấn_B18DCVT381

Câu 1: Trình bày ý tưởng và khái niệm vô tuyến khả tri ?
 Ý tưởng vô tuyến khả tri
Tần số vô tuyến là một tài nguyên khan hiếm được quản lý bởi các tổ chức viễn thông
của chính phủ. Mặc dù phổ tần ngày càng khan hiếm nhưng hiệu suất sử dụng phổ tần
lại thấp. Theo Edison lượng phổ tần dùng thực tế rất nhỏ (5-10%) vậy 90% tài ngun
phổ tần vơ tuyến bị lãng phí. Hình ảnh dưới đây minh hoạ cho điều này.

Chúng ta cần sử dụng hiệu quả và sử dụng triệt để tài nguyên khan hiếm này. Vô
tuyến khả tri giải quyết vấn đề này.
Theo IEEE: Vô tuyến khả tri là hệ thống phát/nhận tần số vô tuyến mà được thiết kế
để phát hiện một cách khả tri vùng phổ đang được chiếm dụng hay khơng, và nhảy
vào (hoặc thốt khỏi nếu cần thiết) rất nhanh qua một khoảng phổ tạm thời không sử
dụng khác, nhằm không gây nhiễu cho các hệ thống được cấp phép khác.
Hệ thống vô tuyến khả tri là hệ thống mà các phần tử của nó có khả năng thay đổi các
tham số (công suất, tần số) trên cơ sở tương tác với môi trường hoạt động . Theo đó,
thiết bị vơ tuyến định nghĩa bằng phần mềm SDR (Software Defined Radio) sẽ là một
phần tử quan trọng trong hệ thống vơ tuyến khả tri. Vì các tham số của thiết bị SDR
được thay đổi một cách linh động bằng phần mềm mà không cần phải thay đổi cấu
trúc phần cứng. Mục đích của vơ tuyến khả tri là cho phép các thiết bị vô tuyến khác
hoạt động trên các dải tần cịn trống tạm thời mà khơng gây nhiễu đến các hệ thống vơ
tuyến có quyền ưu tiên cao hơn hoạt động trên dải tần đó. Để cho phép tận dụng tối đa
tài nguyên phổ tần như trên, vơ tuyến khả tri phải có những tính năng cơ bản như sau:
- Điều chỉnh tần số hoạt động của hệ thống một cách tức thì từ một băng tần này đến
một băng tần khác (còn trống) trên dải tần cho phép

3



67_Nguyễn Minh Tuấn_B18DCVT381

- Thiết lập mạng thông tin và hoạt động trên một phần hoặc toàn bộ băng tần được
cấp phát
- Chia sẻ kênh tần số và điều khiển công suất thích ứng theo điều kiện cụ thể của mơi
trường vơ tuyến, mà ở đó tồn tại nhiều loại hình dịch vụ vơ tuyến cùng chiếm dụng.
- Thực hiện thích ứng độ rộng băng tần, tốc độ truyền và các sơ đồ mã hoá sửa lỗi để
cho phép đạt được thơng lượng tốt nhất có thể.
- Tạo búp sóng và điều khiển búp sóng thích ứng theo đối tượng truyền thông nhằm
giảm thiểu nhiễu đồng kênh và tối đa cường độ tín hiệu thu

Hình 2: Hố phổ rỗi hình thành lên ý tưởng về vơ tuyến thơng minh
Câu 2: Trình bày chu trình nhận thức trong mạng vơ tuyến khả tri CRN.
Khả năng nhận thức cho phép vô tuyến khả tri tương thích trong thời gian thực
với các thay đổi của môi trường để xác định các thông số truyền thích hợp và thích
ứng với mơi trường vơ tuyến động. Nhiệm vụ yêu cầu cho hoạt động thích ứng
trong phổ được cho trên hình 1.4, gọi là chu trình nhận thức. Ta tóm tắt 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: Vơ tuyến khả tri quyết định tốc độ dữ liệu, chế độ truyền và

4


67_Nguyễn Minh Tuấn_B18DCVT381


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 vô 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.

5


67_Nguyễn Minh Tuấn_B18DCVT381

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 hoàn 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 môi trường vô
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 mơi trường mà
khơng 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.

6


67_Nguyễn Minh Tuấn_B18DCVT381

Câu 4: Trình bày tóm tắt chức năng và hoạt động của hệ thống vô tuyến 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:
1. Xác định các phần phổ tần khả dụng và phát hiện sự hoạt động (sự tồn tại) của PU
(cảm nhận phổ tần);
2. Lựa chọn, chiếm dụng kênh khả dụng nhất (quản lí phổ);
3. Đồng truy nhập vào các kênh với những người dùng khác (chia sẻ phổ);
4. Hoàn trả kênh khi phát hiện người dùng được cấp phép PU (dịch chuyển phổ).
→ Tóm lại các chức năng cơ bản của vơ tuyến khả tri :
• 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.

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 vơ tuyến khả tri (CRN) có thể hoạt động trong cả băng cấp phép và không 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.
7


67_Nguyễn Minh Tuấn_B18DCVT381

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 và
chuyển 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.

8


67_Nguyễn Minh Tuấn_B18DCVT381

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 khơng 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 không 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 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. Mỗi thành phần có thể tự cấu hình thơng qua một bus điều khiển
để thích ứng với mơi trường RF biến đổi theo thời gian. 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. Vì vậy, ta sẽ tập trung vào đầu cuối RF của vô tuyến
khả tri. 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 cơng 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.


9


67_Nguyễn Minh Tuấn_B18DCVT381

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

10


67_Nguyễn Minh Tuấn_B18DCVT381

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 công suất đầu vào
Trong kiến trúc này, tín hiệu băng rộng được nhận thơng 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 công 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 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 (khẳ năng nhận thức), tự
động thích ứng nhanh với sự thay đổi của mơi trường vô tuyến.

11


67_Nguyễn Minh Tuấn_B18DCVT381

Anten băng rộng, là cổng vào vô tuyến khả tri hoạt động trên các băng tần vô RF, có khả
năng quét băng tần rộng phù hợp với sự thay đổi của môi trường phổ. Ta biểu thị băng tần
tổng đối với anten băng rộng là , gồm N băng con, mỗi băng con được gán cho một SDR
nhất định.
Bộ ghép song cơng 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. Các quyết định này bao
gồm việc lựa chọn và kết hợp các thông tin đã phát hiện được, để đạt được các thông tin ở
đầu ra thực sự muốn.
Điều khiển công suất phát (TPC): cho phép thiết lập công suất phát một cách thích
ứng dựa trên sự thay đổi của mơi trường phổ
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).
Cổng định thời, định thời việc chiếm dụng phổ trống và phát tín hiệu.

12


67_Nguyễn Minh Tuấn_B18DCVT381

Câu 7 : Trình bày các thành phần cơ bản của vô tuyến khả tri CR để lựa 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 môi trường phổ. Đây là quá trình lấy mẫu kênh để xác định
kênh nào cịn trống, kênh nào đã sử dụng. Một vài thơng 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.
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. Q trình phát hiện này bao gồm việc phân loại dữ
liệu, và sử dụng thơng tin thu thập để xác định kênh có được sử dụng bởi một dịch vụ hay hệ
thống truyền thông khác. Quá 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 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

13