HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG

KHOA VIỄN THƠNG I
----------

BÀI TẬP
CÁC MẠNG THƠNG TIN VƠ TUYẾN
Đề tài:
“Mạng vơ tuyến khả tri”

Giảng viên

: Nguyễn Viết Đảm

Sinh viên

: Nguyễn Khắc Anh

Mã sinh viên

: B18DCVT017

Ngày nộp

: 24/04/2022

Hà Nội – 2022


MỤC LỤC
DANH MỤC HÌNH ẢNH ....................................................................................... 2

1. Ý tưởng và khái niệm vơ tuyến khả tri ........................................................... 3
2. Mơ hình kiến trúc hệ thống vô tuyến khả tri ................................................. 3
3. Chức năng và hoạt động của vô tuyến khả tri ............................................... 4
4. Kiến trúc vật lý hệ thống vô tuyến khả tri...................................................... 6
5. Sơ đồ khối thực hiện vô tuyến khả tri CR dựa trên SDR ............................. 8
6. Các thành phần cơ bản của vô tuyến khả tri CR để lựa chọn tần số động . 9
7. Chu trình nhận thức mạng vô tuyến khả tri CRN ........................................ 9
8. Ứng dụng của vô tuyến khả tri ...................................................................... 14

1


DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 2. 1: Kiến trúc mạng vơ tuyến khả tri CRN ..................................................... 3

Hình 3. 1: Mạng vơ tuyến khả tri hoạt động trên băng cấp phép.............................. 5
Hình 3. 2: Mạng vô tuyến khả tri hoạt động trên băng khơng được cấp phép ......... 6

Hình 4. 1: Máy thu/phát của vơ tuyến khả tri ........................................................... 6
Hình 4. 2: Kiến trúc đầu cuối RF băng rộng ............................................................. 7

Hình 5. 1: Sơ đồ khối thực hiện vô tuyến khả tri CR dựa trên SDR ........................ 8

Hình 7. 1: Chu trình nhận thức................................................................................ 10

2


1.


Ý tưởng và khái niệm vô tuyến khả tri
 Ý tưởng: Theo một số khảo sát thì hiệu suất sử dụng phổ tần còn thấp, để tiết kiệm
tài nguyên phổ tần và tránh lãng phí thì ý tưởng về mạng vô tuyến khả tri được đề
xuất để giải quyết vấn đề này.
 Khái niệm: Vô tuyến khả tri là vô tuyến có thể nhận biết được mơi trường xung
quanh và thích ứng một cách có khả tri, một cách có nhận thức.
-

Theo FCC: Vô tuyến khả tri là một hệ thống có khả năng cảm biến mơi
trường xung quanh và điều chỉnh các các tham số hoạt động của nó để tối ưu
hoá hệ thống dưới dạng: tối đa băng thông, giảm can nhiễu, truy nhập phổ
tần động.

-

Theo giáo sư Simon Hayskin: Vô tuyến khả tri là một hệ thống truyền thơng
khơng dây thơng minh, có khả năng nhận biết được mơi trường xung quanh,
và từ mơi trường nó sẽ thích nghi với sự thay đổi của mơi trường bằng cách
thay đổi các thông số tương ứng trong thời gian thực

-

Theo IEEE: Vô tuyến khả tri là hệ thống phát/nhận tần số vô tuyến mà được
thiết kế để phát hiện một cách thông minh vùng phổ đang được chiếm dụng
hay không và nhảy qua một khoảng phổ tạm thời không sử dụng khác.

2.

Mơ hình kiến trúc hệ thống vơ tuyến khả tri


Hình 2. 1: Kiến trúc mạng vơ tuyến khả tri CRN

3


 Mạng sơ cấp (Primary network): mạng này được cấp phép (có quyền) truy nhập
vào các băng tần nhất định như: mạng TV quảng bá, mạng tế bào,.v,v.. Các thành
phần cơ bản của mạng sơ cấp gồm:
-

Người dùng sơ cấp (Primary user): Người dùng sơ cấp PU (người dùng được
cấp phép) được cấp phép để hoạt động trong một băng tần nhất định. Truy
nhập này chỉ được giám sát bởi trạm gốc sơ cấp và không bị ảnh hưởng bởi
hoạt động của người dùng không được cấp phép.

-

Trạm gốc sơ cấp (Primary base-station): Trạm gốc sơ cấp (trạm gốc được
cấp phép) là thành phần cơ sở hạ tầng mạng được cố định, có giấy phép phổ,
như BTS trong mạng tế bào. Trạm gốc sơ cấp không nhất thiết phải chia sẻ
phổ với người dùng vô tuyến khả tri SU/CU.

 Mạng vô tuyến khả tri: Mạng vô tuyến khả tri CRN (mạng xG, mạng truy nhập
phổ tần động, mạng thứ cấp, mạng khơng được cấp phép) khơng có giấy phép để
hoạt động trong một băng mong muốn. Do đó, nó chỉ được phép truy nhập phổ khi
có cơ hội. Các thành phần cơ bản của CRN gồm:
-

Người dùng vô tuyến khả tri: Người dùng vô tuyến khả tri SU/CU (người
dùng xG, người dùng không được cấp phép, người dùng thứ cấp) khơng có

giấy phép sử dụng phổ.

-

Trạm gốc vơ tuyến khả tri: là thành phần cơ sở hạ tầng cố định với các khả
năng của vô tuyến khả tri, cung cấp kết nối đơn chặng tới những người dùng
vô tuyến khả tri SU/CU mà không cần giấy phép truy nhập phổ, người dùng
vơ tuyến khả tri có thể truy nhập đến các mạng khác.

-

Bộ phân chia phổ: Bộ phân chia phổ (server lập lịch) là một thực thể mạng
trung tâm đóng vai trò trong việc chia sẻ tài nguyên phổ tần giữa các mạng
vơ tuyến khả tri khác nhau, có thể kết nối với từng mạng với tư cách là quản
ly thông tin phổ nhằm cho phép CRN đồng hoạt động với các mạng sơ cấp
khác.

3.

Chức năng và hoạt động của vơ tuyến khả tri
 Vơ tuyến nhận thức có 4 chức năng chính
-

Cảm biến phổ (Spectrum sensing): Phát hiện ra phổ tần không sử dụng và
chia sẻ phổ mà không gây nhiễu tới những người dùng khác.

4


-


Quản lí phổ (Spectrum management): Sau khi cảm biến phổ và quyết định
được khoảng phổ nào trống, CR tiến hành việc quản lí để chọn ra khoảng
phổ nào là tối ưu, đáp ứng được các yêu cầu về chất lượng trong mạng thông
tin như QoS (Quality of service). Chức năng này có thể chia làm 2 bước:
phân tích phổ và quyết định phổ.

-

Sử dụng phổ linh hoạt (Spectrum mobility): CR có thể linh hoạt thay đổi tần
số đang sử dụng để chuyển qua một tần số sẵn có khác mà có thể cải thiện
được chất lượng của mạng thơng tin nhằm đạt được chất lượng tốt nhất có
thể.

-

Chia sẻ phổ (Spectrum Sharing): Trong một mạng thơng tin khơng chỉ có 1
mà rất nhiều CR cùng hoạt động. Do vậy cần phải có chức năng chia sẻ phổ
giữa các CR để có thể cùng sử dụng dải băng tần một cách cơng bằng, hợp lí
tránh đụng độ nhau.

 Hoạt động
-

Trên băng cấp phép: CRN cùng tồn tại với các mạng sơ cấp tại cùng một vị
trí và trên cùng một băng phổ, mục đích chính 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.


Hình 3. 1: Mạng vô tuyến khả tri hoạt động trên băng cấp phép

-

Trên băng không được cấp phép: Nhiều CRN cùng tồn tại trong một vùng
giống nhau và truyền thông sử dụng cũng một phần phổ như nhau. Các thuật
toán chia sẻ phổ khả tri có thể cải thiện hiệu quả sử dụng phổ và hỗ trợ QoS

5


cao. Những người dùng vô tuyến khả tri tập trung vào phát hiện việc truyền
của những người dùng vô tuyến khả tri khác. Việc chuyển giao phổ khơng
được kích hoạt bởi sự có mặt của những người dùng sơ cấp khác. Kiến trúc
này đòi hỏi các phương pháp chia sẻ phổ phức tạp giữa những người dùng
vơ tuyến khả tri.

Hình 3. 2: Mạng vô tuyến khả tri hoạt động trên băng không được cấp phép

4.

Kiến trúc vật lý hệ thống vơ tuyến khả tri

Hình 4. 1: Máy thu/phát của vơ 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.

6


Một xu hướng xử lý thơng minh hóa đó là phải số hóa vì ta đưa được dữ liệu đó vào
việc xử lý ở trong phần mềm cũng như kiến trúc máy tính. Vì vậy phần đầu cuối RF FrontEnd tạo nên sự khác biệt và tiến bộ của CR.

Hình 4. 2: Kiến trúc đầu cuối RF băng rộng

Ưu điểm của phần RF Front-End trong hệ thống CR là khả năng cảm biến băng rộng,
có thể điều chỉnh đến bất cứ phần nào trong dải tần số rộng lớn. Hơn nữa nó có thể đo
lường các thơng tin phổ từ môi trường để phục vụ cho chức năng cảm biến phổ. Các bộ
phận chính của khối RF Front-End gồm có:
+ Bộ lọc RF (RF Filter): có tác dụng chọn được khoảng băng thơng mong muốn bằng
cách cho tín hiệu qua bộ lọc thông dải
+ LNA (Low noise amplifier): bộ khuếch đại tạp âm nhỏ có tác dụng: loại nhiễu tần
số ảnh, khuếch đại nhiễu thấp tín hiệu nhỏ ngõ vào của máy thu tới mức cần thiết
để đổi tần, tăng độ nhạy máy thu. LNA thường có từ một đến ba tầng khuếch đại
tuyến tính, có điều hưởng chọn lọc tần số-băng thơng tín hiệu mong muốn. Có tác
dụng khuếch đại tín hiệu mong muốn đồng thời giảm tín hiệu nhiễu
+ Bộ trộn MIXER: tại bộ đổi tần thì tín hiệu thu được từ máy thu sẽ được trộn với tần
số gốc được phát ra và được chuyển tới dải băng gốc hay tần số trung tần.
+ VCO (Voltage_controlled oscillator): được biết đến như là bộ điều chỉnh tần số bằng
điện áp. Có tác dụng như bộ khóa pha giúp tần số ra ổn định.
+ Bộ lọc lựa chọn kênh (Channel selection filter): được dùng để chọn kênh mong
muốn đồng thời loại bỏ kênh kế cận. Có hai cách để chọn kênh: direct convertion
receiver và superheterodyne.


7


+ AGC (Automatic gain control): là hệ thống hồi tiếp điều chỉnh độ lợi máy thu dựa
vào biên độ tín hiệu thu đồng thời mở rộng dải rộng, cho phép ta tăng hoặc giảm độ
khuếch đại khi tín hiệu thu yếu hay mạnh bằng cách thay đổi điện áp phân cực.
+ PLL (Phase locked loop): là hệ thống hồi tiếp vịng kín. Tín hiệu hồi tiếp được dùng
để khóa tần số và pha của tín hiệu ra theo tần số và pha của tín hiệu vào.

5.

Sơ đồ khối thực hiện vơ tuyến khả tri CR dựa trên SDR
SDR có thể cung cấp một chức năng vô tuyến rất linh hoạt bằng cách tránh sử dụng

các bộ phận và mạch tương tự cố định. Vì vậy vơ tuyến khả tri cần được thiết kế dựa trên
SDR

Hình 5. 1: Sơ đồ khối thực hiện vô tuyến khả tri CR dựa trên SDR

 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. Ta biểu thị băng tần tổng đối với anten băng rộng là ∑𝑁
𝑖=1 ∆𝑓𝑖 , gồm N
băng con, mỗi băng con được gán cho một SDR nhất định.
 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


8


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 thơng 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.
 Cổng định thời: định thời việc chiếm dụng phổ trống và phát tín hiệu.

6.

Các thành phần cơ bản của vô tuyến khả tri CR để lựa chọn tần số động
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.
Các thành phần cơ bản của vô tuyến khả tri để lựa chọn tần số động.
 Thu thập các dữ liệu về sử dụng phổ
-

Quét phổ tần dải rộng, công suất thấp, theo thời gian thực.

-

Lưu các thông tin về quy định sử dụng phổ tần theo thời gian và không gian


 Phân tích dữ liệu
-

Đánh giá các dữ liệu phổ tần theo thời gian thực.

-

Xác định dạng sóng truyền

 Đáp ứng: Định hình các đáp ứng với mơi trường phổ (chọn tần số và dạng
sóng thích hợp để sử dụng).
 Thích ứng: Chuyển mạng tới băng tần chọn mới.

7.

Chu trình nhận thức mạng vô tuyến khả tri CRN

9


Hình 7. 1: Chu trình nhận thức

Ba bước cơ bản trong chu trình thơng minh: cảm nhận phổ, phân tích phổ và quyết
định phổ.
 Cảm nhận phổ (Spectrum sensing)
Mục tiêu: sử dụng hết tài nguyên môi trường vô tuyến (tài nguyên phổ tần, không
gian và thời gian). Môi trường vô tuyến là mơi trường hở, có tính động nhưng tài nguyên
khan hiếm và mất an ninh
SS (Spectrum sensing) là chức năng đầu tiên và có vai trị quan trọng trong toàn bộ
hệ thống của CR. SS sử dụng các phương pháp xử lí tín hiệu thu được để đưa ra quyết định

về dải tần số đang quan sát là trống hay là có xuất hiện tín hiệu PU. Đây là chức năng quan
trọng nhất bởi vì nó ảnh hưởng lớn đến quyết định sử dụng hay không sử dụng dải tần số
đang quan sát. Mạng CR cần dựa vào các điều kiện của mơi trường để có thể cảm biến
được dải phổ thích hợp, qua đó đưa ra quyết định chính xác về việc sử dụng dải phổ nào
để ko gây ảnh hưởng đến primary user.
Trong hệ thống CR có thể chia SS ra làm 2 loại:
 Occupancy sensing (cảm biến sự chiếm giữ phổ): phát hiện sự chiếm giữ phổ
trong khu vực lân cận, qua đó xác định được dải phổ nào đang trống hoặc đang
ở dưới mức sử dụng. Một ví dụ về Occupancy sensing là bộ phát hiện dựa vào
năng lượng (Energy_based detection).
 Identity sensing (cảm biến các đặc trưng): phân biệt được dải phổ đang bị
chiếm giữ bởi primary user hay là đang bị chiếm giữ bởi một CR user khác.

10


Một ví dụ về Identity sensing là cảm biến dựa vào đặc điểm(feature-based
detection).
Có 2 yêu cầu cơ bản trong việc cảm biến phổ trong lớp vật lý đó là: chất lượng, độ
tin cậy của quá trình cảm biến và thời gian cảm biến. Chất lượng của quá trình cảm biến là
khả năng phát hiện thành cơng của tín hiệu PU. Q trình phát hiện được đánh giá là khơng
chất lượng khi chúng ta khơng phát hiện được tín hiệu PU hoặc nhầm tín hiệu PU với nhiễu
của mơi trường. Thời gian cảm biến để phát hiện tín hiệu được yêu cầu càng nhỏ càng tốt
để có thể nhanh chóng phát hiện ra PU và thực hiện những nhiệm vụ tiếp theo.
 Phân tích phổ
Phân tích phổ giúp hệ thống dễ dàng lựa chọn phổ mà đáp ứng được yêu cầu của
người sử dụng. Vì vậy, việc xác định các thơng số như mức độ nhiễu, tốc độ lỗi kênh
truyền, suy hao…mà có thể đại diện cho chất lượng của một băng tần phổ là cần thiết.
 Nhiễu xuyên kênh: Phổ được dùng để xác định đặc trưng nhiễu của kênh
truyền. Từ số lượng nhiễu tại bộ nhận sơ cấp (PR), cơng suất cho phép của

người dùng CR có thể được rút ra,từ đó có thể sử dụng để ước lượng dung
lượng kênh truyền.
 Suy hao: Suy hao sẽ gia tăng khi tần số hoạt động tăng. Vì vậy, nếu cơng suất
truyền của người dùng CR vẫn khơng đổi thì khoảng truyền của nó sẽ giảm ở
tần số cao hơn. Nếu công suất truyền tăng để bù cho suy hao tăng thì kết quả
sẽ gây nhiễu cho người dùng khác.
 Lỗi liên kết không dây: phụ thuộc vào cách điều chế và mức nhiễu của băng
tần phổ, tốc độ lỗi của kênh truyền sẽ thay đổi.
 Trì hỗn lớp liên kết: để xác định suy hao, lỗi liên kết không dây và nhiễu
xun kênh thì có nhiều loại giao thức liên kết được yêu cầu tại những dãi phổ
khác nhau. Điều này dẫn đến sự trì hỗn của các gói truyền dẫn trong các lớp
liên kết khác nhau.
 Thời gian chiếm giữ: các hoạt động của PU thì có thể ảnh hưởng đến chất
lượng kênh truyền của hệ thống CR. Thời gian giữ là khoảng thời gian mong
đợi để một user trong hệ thống CR chiếm giữ 1 dãi tần số đư được đăng kí
trước khi bị ngắt đi. Thời gian chiếm giữ càng lâu thì chất lượng càng tốt.

11


Dung lượng phổ được tính như sau:
𝑪 = 𝑩𝒍𝒐𝒈(𝟏 +

𝑺
)
𝑵+𝟏

trong đó B là băng thơng, S là cơng suất tín hiệu nhận từ CR user, N là công suất nhiễu của
bộ nhận, và I là công suất nhiễu xuyên kênh tại bộ nhận CR bị gây ra bởi sự truyền dẫn của
PU.

Dung lượng phổ của mạng CR dựa vào OFDM được tính theo:

với Ω là tập hợp của các vùng phổ không sử dụng, G(f) là công suất khuyếch đại tại tần số
f, S0 và N0 là công suất của tín hiệu và nhiễu trên một đơn vị tần số.
 Quyết định phổ
Dải phổ hoạt động thích hợp thì nên được thêm vào hệ thống truyền dẫn hiện tại mà
thoả mãn các yêu cầu của QoS và các đặc trưng của phổ. Vì vậy, hệ thống quản lý phổ có
thể nhận biết được các yêu cầu của QoS. Dựa trên những yêu cầu của người sử dụng thì
tốc độ của dữ liệu, tốc độ lỗi có thể chấp nhận được, giới hạn trễ, cách thức truyền dẫn tín
hiệu và băng thơng của sự truyền dẫn có thể xác định được. Sau đó,theo luật quy định, các
thiết lập cho dải phổ tương thích cũng có thể được chọn.
 Linh động phổ (Spectrum mobility)
Mục đích của hệ thống CR là sử dụng phổ tần số theo cách thức động, nghĩa là hệ
thống CR sẽ tìm kiếm và hoạt động tại băng tần số tốt nhất. Sự linh động phổ (spectrum
mobility) được định nghĩa như là 1 cách thức mà người dùng trong hệ thống CR có thể
thay đổi tần số hoạt động.
Trong hệ thống CR, sự linh động phổ được thực hiện khi mà các điều kiện của kênh
truyền trở nên xấu đi hay có sự xuất hiện của tín hiệu PU. Sự linh động phổ sẽ tăng thêm
các loại chồng phổ trong hệ thống CR và đó chính là mục đích của sự chồng phổ.
 Chia sẻ phổ (Spectrum sharing)
Chia sẻ phổ có thể được coi như là tương tự với sự điều khiển truy cập bắt buộc
(MAC). Có 4 bước để chia sẽ phổ như sau:

12


 Cảm biến phổ (spectrum sensing): dựa vào sự sẵn có của phổ, các kênh truyền
có thể được cho phép sử dụng, phụ thuộc sự sẵn có của phổ và phụ thuộc vào
các nguyên tắc bên trong của hệ thống.
 Truy cập phổ (spectrum access): vấn đề chính khác của chia sẻ phổ đó là hình

ảnh vì các phần tử của hệ thống CR cố gắng truy cập vào các phổ, các truy cập
này thì được điều phối để tránh sự đụng độ trong những phần chồng lấn lên
nhau của phổ.
 Sự kết nối giữa máy phát và máy thu (transmitter-receiver handshake): thiết
bị nhận của sự liên lạc máy phát và máy thu thì được chỉ bảo về thơng tin phổ
đư được lựa chọn.
 Sự linh động phổ: mỗi nút trong hệ thống CR được xem như khách mời của
phổ tần số mà nó cho phép. Vì thế, nếu các đặc trưng của phổ đang sử dụng
mà được yêu cầu bởi máy đư đăng kí thì hệ thống liên lạc cần tiếp tục duy trì
ở vùng phổ trống khác.
Kĩ thuật đầu tiên cho việc cảm biến phổ là dựa vào kiến trúc, được mô tả như sau:
 Tập trung vào việc chia sẻ phổ (centralized spectrum sharing): một hệ thống
cảm biến được xây dựng lên để mỗi đại lượng trong hệ thống CR thì hướng
theo các kết quả đo đạc của nó về sự cho phép phổ đối với trung tâm phổ và
vẽ lên bản đồ phổ.
 Xây dựng hệ thống chia sẻ phổ (distributed spectrum sharing): đây là nhiệm
vụ chính của giả thiết này. Các nút phổ có trách nhiệm cho phép sử dụng phổ
và truy cập phổ dựa trên các điều luật của hệ thống nội bộ.
Kĩ thuật tiếp theo cho kĩ thuật chia sẻ phổ trong hệ thống CR là dựa vào thói quen
truy cập. Đặc biệt, truy cập phổ này có thể là hợp tác hay không hợp tác được mô tả như
sau:
 Sự hợp tác chia sẻ phổ: sự hợp tác này ảnh hưởng đến các nút trong hệ thống
liên lạc. nhưng nhiễu của mỗi nút sẽ được chia cho các nút xung quanh.
 Sự không hợp tác trong chia sẻ phổ: ngược lại với sự hợp tác, giải thuật này
chỉ dùng cho một nút, kết quả của phương pháp này là giảm phổ sử dụng lại

13


Cuối cùng, kĩ thuật thứ ba cho sự phân chia phổ trong hệ thống CR thì được dựa trên

kĩ thuật truy cập được mô tả như sau:
 Lớp bảo vệ chp sự chia sẻ phổ (overlay spectrum sharing): lớp bảo vệ (hay
lớp bao phủ) này được sử dụng cho hệ thống kĩ thuật truy cập phổ. Nó làm
giảm nhiễu trong hệ thống PU.
 Lớp nền của sự chia sẻ phổ (underlay spectrum sharing): lớp nền này thì lợi
dụng sự phổ biến của kĩ thuật để phát triển mạng lưới. Một khi mà có được
bản đồ các phổ được cho phép thì một nút CR có thể truyền dữ liệu mà cơng
suất truyền trong phổ này thì được xem như là nhiễu của PU.

8.

Ứng dụng của vô tuyến khả tri
 Ứng dụng thông tin không dây nhận thức
Vô tuyến khả tri được ứng dụng rộng rãi trong việc cải thiện hoạt động hệ thống trong

thông tin không dây hiện tại cũng như thiết lập các hệ thống thông tin không dây mới
 Ứng dụng tối ưu hóa và nâng cao chất lượng: Nguồn tài ngun vơ tuyến khơng
dây có giới hạn bao gồm phổ, phần cứng/phần mềm, kiến trúc hạ tầng mạng, và
công suất.
-

Phần cứng và phần mềm: Cụm từ phần cứng/phần mềm là nguồn tài nguyên
mà vô tuyến nhận thức có thể sử dụng thơng minh để cải thiện hoạt động
thông tin. Ứng dụng vô tuyến khả tri dựa vào SDR là khả năng nâng cấp phần
cứng thông qua thay đổi phần mềm
 Giảm việc nhu cầu thay thế phần cứng
 Giá thành vận hành, thay thế, nhân công thấp
 Sẵn sàng cho nhiều ứng dụng hơn
 Giảm sự phức tạp của phần cứng


-

Cơng suất: Tối ưu hóa cơng suất là rất quan trọng trong kết nối không dây
trong thời gian dài, giúp duy trì chất lượng kết nối yêu cầu
 Điều khiển cơng suất thích nghi
 Tối ưu cơng suất bằng cách tự động ngắt, tạm ngưng các nhiệm vụ
ưu tiên thấp giúp tiết kiệm công suất cho hệ thống

14


 Cho phép chỉ truyền khi có sự thay đổi về hình ảnh hay âm thanh của
cảnh quan sát
-

Phổ: vơ tuyến khả tri giúp sử dụng tài nguyên phổ một cách hiệu quả và tối
ưu, cho phép nhảy đến phổ mới với nhiễu thấp và SNR cao hơn

-

Mạng: có thể bao gồm tài nguyên phần cứng/phần mềm của nguồn, đích và
các phần tử trong đường kết nối thông tin không dây
 Tối ưu lớp ngang: bao gồm tối ưu các chức năng của các giao thức.
Vơ tuyến nhận thức có thể giám sát các giao thức và thích nghi các
giao thức của nó phụ thuộc vào ứng dụng, mạng, và các nhu cầu khác
 Học về mạng: bao gồm sử dụng kiến thức mạng để tái cấu hình các
thơng số mạng nhằm cải thiện khả năng mạng, xử lí nhiều ứng dụng,
thực hiện quyền ưu tiên khi có tắc nghẽn mạng.
 Tối ưu đường truyền: vơ tuyến nhận thức có thể xác định đường truyền
tối ưu và tái cấu hình các thơng số mạng để sử dụng đường truyền đó,

tài nguyên mạng được tối ưu và cực tiểu được thời gian trễ và giá
thành.
 Thay đổi cấu trúc liên kết: Vơ tuyến nhận thức có thể sắp xếp lại mạng
giữa nguồn và đích để tối ưu hoạt động cũng như tài nguyên mạng
 An ninh mạng: Vô tuyến nhận thức cung cấp an ninh ở cấp độ cao để
có thể chống lại xâm nhập của tin tặc và phá hủy mạng.
 Mạng nâng cấp mềm: nâng cấp các thành phần mạng thông qua phần
mềm nhằm giúp giảm việc thay thế các thiết bị phần cứng khi có kết
nối hay cơng nghệ mới

 Ứng dụng trong dịch vụ của hệ thống thơng tin khơng dây
-

Mơi trường gia đình và nhà: hệ thống vơ tuyến khả tri sẽ dị tìm và sử dụng
những phổ trống để tránh tắc nghẽn trong giờ truy cập cao điểm và thỏa mãn
nhu cầu người dùng

-

Môi trường trường học

-

Mơi trường cơng sở: vơ tuyến khả tri có thể ưu tiên kết nối mạng dựa vào
bảng trạng thái ưu tiên, liên tục cập trạng thái của bảng ưu tiên để có thể quản
lý và chia sẻ phổ 1 cách hợp lý

15



-

Nhận thức khơng gian: sử dụng tín hiệu RF, thơng tin mạng, tài nguyên
thiết bị hệ thống, thông tin GPS để định vị 1 hệ thống hay thiết bị, sử dụng
thông tin xác định được để cải thiện chất lượng hệ thống thơng tin

-

Chuyển vùng: vơ tuyến thơng minh có thể cho phép ngui dùng xuyên biên
giới với chính sách và luật thay đổi

-

Quản lý chất lượng QoS: vô tuyến khả tri có thể tối ưu thời gian truyền, lựa
chọn băng thông kênh truyền hoặc điều chỉnh dịch vụ cung cấp khi có sự
thay đổi chất lượng kết nối và cơng suất

-

Giao tiếp người-máy: CR có khả năng tương tác tự động giữa thiết bị thơng
tin với người dùng nó

-

Quản lý và cứu hộ trong tình huống thảm họa: Trong trường hợp thảm họa
xảy ra, mạng không dây cá nhân như mạng điện thoại có thể khơng hoạt động
và khoảng phổ dùng cho an ninh cơng cộng có thể q tải bởi số lượng các
kết nối khẩn cấp. Lúc này vơ tuyến nhận thức có thể sử dụng những khoảng
phổ trống cả có phép hoặc khơng phép và các thiết bị mạng khơng đồng nhất
để thiết lập và duy trì kết nối khẩn cấp tạm thời


-

Cứu hỏa: Vô tuyến nhận thức sẽ thiết lập kết nối hiệu quả nhất tùy vào điều
kiên kênh truyền (sức gió, độ nóng, độ ẩm) nhằm duy trì việc trao đổi thơng
tin giữa lính cứu hỏa và bộ phận chỉ huy.

-

Chống tội phạm: Vô tuyến nhận thức giúp việc trao đổi các thơng tin đó một
cách nhanh chóng và mang tính bảo mật cao, ngăn chặn người dùng không
xác thực đánh cắp thông tin

-

Điều khiển giao thơng: Trung tâm quản lí giao thơng sẽ truyền các thơng tin
về vị trí giao thơng tắc nghẽn, dự đoán và đưa ra con đường thay thế cho
người đang tham gia giao thông nhờ vào hệ thống vô tuyến nhận thức. Tại
các cột đèn báo hiệu giao thông, dựa vào thông tin nhận được về lưu lượng
người trên các hướng để quyết định đèn xanh và đỏ sẽ sáng trong bao lâu.

-

Y tế: vô tuyến nhận thức được ứng dụng nhằm đảo bảo sự nhanh chóng,
thơng suốt và tin cậy của thông tin.
 Công nghệ y sinh: Công nghệ này gắn các thiết bị điện tử vào cơ thể
con người để thay thế một số bộ phận và báo cáo các thông tin khi cần

16



thiết, có khả năng phát hiện các mơ bất thường hay tế bào máu trong
cơ thể con người và báo cáo cho bác sĩ.
 Trợ giúp cho người mù: Vô tuyến nhận thức đóng vai trị như đơi mắt
của người mù. Nó có thể nhận các thơng tin về khu vực an toàn để đi,
thời gian an toàn để băng qua đường và con đường đi từ nhà đến công
sở hay các nơi khác.Từ đó nó sẽ đưa ra chỉ dүn về đường đi cho người
mù.
-

Môi trường:
 Dự báo thời tiết: Mạng lưới cảm biến dược dùng để phát hiện các
thơng số thời tiết như nhiệt độ, tốc độ gió, áp suất khơng khí, độ ẩm
trong thời gian dài.
 Kiểm sốt ơ nhiễm khơng khí: Vơ tuyến nhận thức có thể ước lượng
thơng minh tạp chất trong khơng khí, truy xuất dữ liệu liên quan đến
ô nhiễm và báo động khi mức độ ô nhiễm vượt qua giới hạn cho phép
 Hiện tượng nóng lên tồn cầu: cần theo dõi đường đi của sự thay đổi
địa lí và thời tiết bằng cách sử dụng thiết bị tự điều khiển và báo cáo
dữ liệu về trung tâm như vô tuyến nhận thức

-

Qn đội: Các mạng Vơ tuyến thơng minh có thể cho phép các vô tuyến
quân đội lựa chọn băng tần số trung tần (IF), sơ đồ điều chế và sơ đồ mã hóa
tùy ý, thích ứng với mơi trường vơ tuyến biến đổi của chiến trường

17