Báo cáo môn học các mạng thông tin vô tuyến (3)

3 Câu 7: Trình bày các thành phần cơ bản của vô tuyến khả tri CR để lựa chọn tần số động dựa vào Chu trình nhận thức... Định nghĩa những khoảng tần số không được sử dụng là khoảng trắn

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

-   -

BÁO CÁO

Tên học phần : CÁC MẠNG THÔNG TIN VÔ TUYẾN

Họ tên sinh viên : Vũ Trọng Nhân

Mã sinh viên : B18DCVT315

Ngày nộp BT : 22/05/2022

Giảng viên : Nguyễn Viết Đảm

HÀ NỘI – 05

MỤC LỤC

Câu 1: Trình bày ý tưởng và khái niệm vô tuyến khả tri 1

Câu 2: Trình bày tóm tắt mô hình kiên trúc hệ thống vô tuyến khả tri 1

Câu 3: Trình bày tóm tắt chức năng và hoạt động của hệ thống vô tuyến khả tri 1

Câu 4: Trình bày tóm tắt kiến trúc vật lý của hệ thống vô tuyến khả tri. 2

Câu 5: Trình bày chu trình nhận thức trong mạng vô tuyến khả tri CRN. 2

Câu 6: Trình bày sơ đồ khối thực hiện vô tuyến khả tri CR dựa trên SDR 3

Câu 7: Trình bày các thành phần cơ bản của vô tuyến khả tri CR để lựa chọn tần số động dựa vào Chu trình nhận thức. 4

Vũ Trọng Nhân – B18DCVT315

Câu 1: Trình bày ý tưởng và khái niệm vô tuyến khả tri

- Ý tưởng:

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 vô 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 vô tuyến có thể nhận biết được môi trường xung quanh và thích ứng một cách khả tri”

Câu 2: Trình bày tóm tắt mô 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 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 vô tuyến khả tri (CRN) có thể hoạt động trong cả băng cấp phép và không 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 vô tuyến khả tri chiếm, thì người dùng vô 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 không được kích hoạt bởi sự có mặt của những người dùng sơ cấp khác

Câu 4: Trình bày tóm tắt kiến trúc vật lý của hệ thống vô tuyến khả tri

- 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 Quá trình này chuyển đổi

tín hiệu tới thành tần số băng gốc hoặc tần số trung tần

+ Vòng 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 công suất

đầu ra của bộ khuếch đại không đổi trên một dải rộng các mức công suất đầu vào

Câu 5: Trình bày chu trình nhận thức trong mạng vô tuyến khả tri CRN

- Ba bước cơ bản trong chu trình thông minh: cảm nhận phổ, phân tích phổ và quyết định phổ

Vũ Trọng Nhân – B18DCVT315

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 thông 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 thông qua các đặc

tính phổ và yêu cầu của người dùng

Câu 6: Trình bày 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 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

- 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

- Bộ ghép song công cho phép phân phân tách tín hiệu thu/phát RF

- 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, công 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

- Lựa chọn tần số động (DFS): cho phép lựa chọn tần số sao cho tránh được nhiễu tới

mạng sơ cấp (mạng có quyền ưu tiên cao hơn)

- Điều khiển công suất phát (TPC): là một kĩ thuật để thiết lập công suất phát một cách

thích ứng dựa trên sự thay đổi của môi trường phổ

Câu 7: Trình bày các thành phần cơ bản của vô tuyến khả tri CR để lựa chọn tần số động dựa vào Chu trình nhận thức.

Vũ Trọng Nhân – B18DCVT315

1 Thu thập các dữ liệu về sử dụng phổ (CẢM NHẬN PHỔ)

- 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 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 + 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

2 Phân tích dữ liệu (PHÂN TÍCH PHỔ)

- 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 dữ liệu, và sử dụng thông 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 không còn rỗi nữa Đối với một số phân hệ di động, việc thông tin này có thể yêu cầu

dùng kênh hoa tiêu băng hẹp

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

+ Xác định dạng sóng truyền

3 Đáp ứng

- Định hình các đáp ứng với môi trường phổ (chọn tần số và dạng sóng thích hợp để sử dụng)

4 Thích ứng

- Chuyển mạng tới băng tần chọn mới