BỘ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG
HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG

BÀI TẬP VỀ NHÀ
CÁC MẠNG THƠNG TIN VƠ TUYẾN
Đề: Mạng vơ tuyến khả tri

Nhóm mơn học
Giảng viên
Sinh viên thực hiện
Mã sinh viên

:
:
:
:

03
Nguyễn Viết Đảm
Hồng Cơng Minh
B18DCVT286

Hà Nội – 2021


Mục lục
1.

Trình bày ý tưởng và khái niệm vơ tuyến khả tri? .......................................................................... 3

2.

Mơ hình kiến trúc hệ thống vơ tuyến khả tri? .................................................................................. 3

3.

Chức năng và hoạt động của hệ thống vô tuyến khả tri? ................................................................ 4

4.

Kiến trúc vật lý hệ thống vơ tuyến khả tri? ...................................................................................... 6

5.

Chu trình nhận thức trong mạng vô tuyến khả tri CRN?............................................................... 8

6.

Sơ đồ khối thực hiện vô tuyến khả tri CR dựa trên SDR? .............................................................. 8

7.

Các thành phần cơ bản của vô tuyến khả tri CR để lựa chọn tần số động? .................................. 9


1. Trình bày ý tưởng và khái niệm vơ tuyến khả tri?
Ý tưởng: Từ thực tiễn nhận thấy hiệu suất sử dụng phổ tần thấp khoảng hơn 90% tài nguyên
phổ tần vơ tuyến bị lãng phí. Bên cạnh đó tần số vô tuyến là một tài nguyên khan hiếm. 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, nghĩa là vô tuyến khả tri là một thiết bị
vô 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
2. Mơ hình kiến trúc hệ thống vô tuyến khả tri?
SDR cung cấp một mặt bằng vô tuyến rất linh hoạt và mềm dẻo, ở đó ta có thể lập trình
và điều khiển thích ứng bởi một khối giám sát trung tâm. Tính ưu việt của SDR là khả
năng mềm hóa phần cứng (các khối Điều chế, Mã hóa, Tạo khung và Xử lý được phần
mềm hóa), các cơng nghệ điện tử hiện thời như ADC, DDC, bộ tổng hợp tần số tốc độ
cao, phương pháp chế tạo vi điện tử, ... có thể thực hiện được với chi phí rất hợp lí, tích
hợp cao và kích thước nhỏ gọn. Đặc biệt, SDR cho phép thay đổi, nâng cấp, cập nhật, bổ
sung, tích hợp ở dạng chương trình hóa trên FPGA. SDR 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.
Vơ tuyến khả tri CR có thể thực hiện được hoàn toàn chỉ dựa trên những thay đổi ở cấu
trúc phần mềm mà không phải thay đổi ở cấu trúc phần cứng bên trong như các hệ thống
vô tuyến trước đây. Để triển khai CR từ SDR, chỉ cần thêm vào SDR các khối xử lí thơng
minh như chia sẻ 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. Vô 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.

3. Chức năng và hoạt động của hệ thống vô tuyến khả tri?
• Chức năng của hệ thống 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.
• Hoạt động của hệ thống khả tri:
Mạng vơ 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 khơng.
▪ Trên băng cấp phép


CRN cùng tồn tại với các mạng sơ cấp tại cùng một vị trí và trên cùng một băng phổ.
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 (khoảng băng tần không được sử dung) 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. 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.
4. Kiến trúc vật lý hệ thống vô tuyến khả tri?
Kiến trúc tổng quát thu/phát của CR được minh họa trên hình 4.1(a). Thành phần chính
của máy thu/phát CR là đầu cuối vô tuyến RF (RF front-end) và khối xử lí bang gốc. Mỗi
thành phần có thể tự cấu hình thơng qua một bus điều khiển để thích ứng với môi 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.
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 thơng thấp để lựa chọn kênh, cịn 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 công suất đầu ra
của bộ khuếch đại không đổi trên một dải rộng các mức công suất đầu vào.


5. Chu trình nhận thức trong mạng vơ tuyến khả tri CRN?

Ta tóm tắt ba bước cơ bản trong chu trình thơng minh: cảm nhận phổ, phân tích phổ và
quyết định phổ như sau:
- Cảm nhận phổ: Vô tuyến khả tri giám sát các băng phổ khả dụng, nắm bắt các thơng 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: Vơ 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 u cầu
của người dùng. 6.Sơ đồ khối thực hiện vô tuyến
6. 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 , 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. Bộ tổng hợp thích ứng tạo ra sóng mang

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.
7. 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 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.
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 thơng tin này có thể u cầu dùng kênh hoa tiêu băng hẹp.
Khối đáp ứng ( khối 3 ) : 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).
Khối thích ứng ( khối 4) : Chuyển mạng tới băng tần chọn mới.