Báo cáo môn học các mạng thông tin vô tuyến (7)

HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG KHOA VIỄN THÔNG -   - BÁO CÁO BỘ MÔN CÁC MẠNG THÔNG TIN VÔ TUYẾN Đề tài: “Chương 7: Cognitive Radio” Giảng viên hướng dẫn: NGUYỄN VIẾT ĐẢM Sinh viên: Nguyễn Thị Minh Thư Mã sinh viên: B18DCVT419 Lớp: D18CQVT03-B Hà Nội, tháng năm 2022 HÀ NỘI – 4/2022 Câu hỏi chương – Khái qt mạng vơ tuyến khả tri Câu Trình bày ý tưởng khái niệm vô tuyến khả tri - Ý tưởng: Theo Ed Thomas “ Nếu xét toàn giải tần số vô tuyến từ đến 100 GHz quan trắc thời gian không gian cụ thể, có từ 5% đến 10% lượng phổ tần sử dụng” Như vậy, 90% tài ngun phổ tần vơ tuyến bị lãng phí Định nghĩa khoảng tần số không sử dụng khoảng trắng hay hố phổ Do yêu cầu thiết đặt sử dụng hết, sử dụng hiệu sử dụng triệt để tài nguyên khan Vô tuyến khả tri giải vấn đề - Khái niệm: Vô tuyến khả tri thường coi “…một vơ tuyến nhận biết mơi trường xung quanh thích ứng cách khả tri” ❖ Ý tưởng Tần số vô tuyến tài nguyên khan hiếm, Mặc dù phổ tần ngày khan hiệu suất sử dụng phổ tần lại thấp Theo Ed Thomas “ Nếu xét toàn giải tần số vô tuyến từ đến 100 GHz quan trắc thời gian khơng gian cụ thể, có từ 5% đến 10% lượng phổ tần sử dụng” Như vậy, 90% tài nguyên phổ tần vơ tuyến bị lãng phí, khơng sử dụng triệt để Do yêu cầu thiết đặt sử dụng hết, sử dụng hiệu sử dụng triệt để tài nguyên khan Vô tuyến khả tri giải vấn đề Câu Trình bày tóm tắt mơ hình kiên trúc hệ thống vơ tuyến khả tri Các thành phần kiến trúc mạng vô tuyến khả tri tồn hai nhóm mạng là: mạng sơ cấp (primary network) 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 Trình bày tóm tắt chức hoạt động hệ thống vô tuyến khả tri Vơ tuyến khả tri (CR) có khả chiếm dụng chia sẻ phổ theo hội môi trường phổ tần động Công nghệ truy nhập phổ tần động cho phép CR hoạt động kênh khả dụng Đặc biệt, công nghệ CR cho phép: (i) Xác định phần phổ tần khả dụng phát hoạt động (sự tồn tại) PU (cảm nhận phổ tần); (ii) Lựa chọn, chiếm dụng kênh khả dụng (quản lí phổ); (iii) Đồng truy nhập vào kênh với người dùng khác (chia sẻ phổ); (iv) Hoàn trả kênh phát người dùng cấp phép PU (dịch chuyển phổ) → Tóm lại chức vô tuyến khả tri : Chức năng: Cảm nhận phổ: Phát phổ tần không sử dụng chia sẻ phổ mà không gây nhiễu tới người dùng khác ✓ Quản lí phổ: Chiếm giữ phần phổ tần khả dụng để đáp ứng yêu cầu truyền thông người dùng ✓ Dịch chuyển phổ: Bảo đảm yêu cầu truyền thông không bị ngắt quãng lúc chuyển tới phổ tần tốt ✓ Chia sẻ phổ: Cung cấp phương pháp lập lịch phổ tần hợp lí nhiều người dùng khả tri SU/CU tồn ✓ - Hoạt động: + Mạng vơ tuyến khả tri (CRN) hoạt động băng cấp phép không cấp phép • Trên băng cấp phép: Dung lượng kênh hố phổ phụ thuộc vào nhiễu xung quanh người dùng sơ cấp PU Do đó, việc tránh nhiễu lên PU vấn đề quan trọng kiến trúc Hơn nữa, PU xuất băng phổ bị người dùng vô tuyến khả tri chiếm, người dùng vơ tuyến khả tri phải hoàn trả lại phổ chuyển tới phổ khả dụng khác (chuyển giao phổ) • Trên băng khơng cấp phép: Trong kiến trúc này, người dùng vô tuyến khả tri tập trung vào phát việc truyền người dùng vô tuyến khả tri khác Khác với hoạt động băng cấp phép, việc chuyển giao phổ khơng kích hoạt có mặt người dùng sơ cấp khác Trình bày tóm tắt kiến trúc vật lý hệ thống vô tuyến khả tri Thành phần máy thu/phát CR đầu cuối vơ tuyến RF (RF front-end) khối xử lí băng gốc Trong đầu cuối RF, tín hiệu thu được khuếch đại, trộn chuyển đổi A/D Trong khối xử lí băng gốc, tín hiệu điều chế/giải điều chế, mã hóa/giải mã Khối xử lí băng gốc CR chất tương tự máy thu/phát thời Tuy nhiên, điểm vô tuyến khả tri đầu cuối RF Điểm máy thu phát CR khả cảm nhận phổ băng rộng đầu cuối RF Chức liên quan tới công nghệ phần cứng RF anten băng rộng, khuếch đại công suất, lọc thích ứng Phần cứng RF cho CR có khả điều chỉnh băng dải phổ tần rộng Cảm nhận phổ cho phép việc đo lường thời gian thực thông tin phổ từ môi trường vô tuyến - Các thành phần đầu cuối RF CR là: + Bộ lọc RF: Bộ lọc RF lựa chọn băng mong muốn cách bỏ qua việc lọc tín hiệu RF nhận + Bộ khuếch đại tạp âm thấp (LNA): LNA khuếch đại tín hiệu mong muốn đồng thời giảm thiểu thành phần tạp âm + Bộ trộn: tín hiệu thu trộn với tần số RF nội, chuyển đổi thành tần số băng gốc tần số trung tần (IF) + Bộ dao động điều khiển điện áp (VCO): VCO tái tạo tín hiệu tần số định với điện áp cho trước để trộn với tín hiệu tới Q trình chuyển đổi tín hiệu tới thành tần số băng gốc tần số trung tần + Vịng khóa pha (PLL): PLL đảm bảo tín hiệu khóa tần số định vưới VCO tạo tần số xác + Bộ lọc lựa chọn kênh: Bộ lọc lựa chọn kênh để lựa chọn kênh mong muốn loại bỏ kênh lân cận Có hai loại lọc lựa chọn kênh Máy thu chuyển đổi trực tiếp sử dụng lọc thơng thấp để lựa chọn kênh, cịn máy thu superheterodyne lại sử dụng lọc thông dải + Mạch tự động điều chỉnh độ lợi (AGC): AGC trì độ lợi mức cơng suất đầu khuếch đại không đổi dải rộng mức cơng suất đầu vào Trình bày chu trình nhận thức mạng vơ tuyến khả tri CRN - Ba bước chu trình thơng minh: cảm nhận phổ, phân tích phổ định phổ sau: Cảm nhận phổ: Vô tuyến khả tri giám sát băng phổ khả dụng, nắm bắt thơng tin chúng sau phát hố phổ Phân tích phổ: Các đặc tính hố phổ có thơng qua cảm nhận phổ ước tính Quyết định phổ: Vơ tuyến khả tri định tốc độ liệu, chế độ truyền băng tần truyền Sau đó, băng phổ phù hợp chọn thơng qua đặc tính phổ yêu cầu người dùng Một băng phổ hoạt động định, việc truyền thơng thực qua băng phổ Tuy nhiên, mơi trường vơ tuyến thay đổi theo thời gian không gian, nên vô tuyến khả tri phải theo dõi thay đổi môi trường vô tuyến Nếu băng phổ sử dụng trở nên rỗi, chức dịch chuyển phổ, thực để cung cấp việc truyền liên tục Bất kì thay đổi mơi trường suốt q trình truyền xuất người dùng sơ cấp, hoạt động người dùng biến đổi lưu lượng phải điều chỉnh kịp thời Trình bày sơ đồ khối thực vô tuyến khả tri CR dựa SDR Để triển khai CR từ SDR, cần thêm vào SDR khối xử lí thơng minh chia xẻ phổ tần động (DFS), điều khiển công suất (TPC), IPD Điểm khác biệt chủ yếu CR so với vô tuyến định nghĩa phần mềm SDR khả khả tri (khả nhận thức), tự động thích ứng nhanh với thay đổi mơi trường vơ tuyến 7 Trình bày thành phần vô tuyến khả tri CR để lựa chọn tần số động 1.Thu thập liệu sử dụng phổ Lựa chọn tần số động yêu cầu khả cảm nhận băng rộng, thời gian thực môi trường phổ Đây trình lấy mẫu kênh để xác định kênh trống, kênh sử dụng Một vài thơng số liên quan q trình độ nhạy máy thu, thời gian lấy mẫu khoảng lấy mẫu, mức ngưỡng để tách tạp âm băng rộng khỏi tín hiệu Phân tích liệu Đánh giá, phân tích liệu phổ đưa định tính khả dụng kênh Quá trình phát bao gồm việc phân loại dữliệu, sử dụng thông tin thu thập để xác định kênh có sử dụng dịch vụ hay hệ thống truyền thơng khác Q trình phát bao gồm việc thông tin với tập node lân cận đầu kết nối kênh rỗi, đầu kết nối kênh lại khơng cịn rỗi Đối với số phân hệ di động, việc thơng tin u cầu dùng kênh hoa tiêu băng hẹp Đáp ứng Định hình đáp ứng với mơi trường phổ (chọn tần số dạng sóng thích hợp để sử dụng ) Điều dẫn tới cần phải có khối thích ứng với thay đổi mạng (Khối 4) Thích ứng Chuyển mạng tới băng tần chọn  ... network) 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. .. tài nguyên khan Vô tuyến khả tri giải vấn đề Câu Trình bày tóm tắt mơ hình kiên trúc hệ thống vô tuyến khả tri Các thành phần kiến trúc mạng vô tuyến khả tri tồn hai nhóm mạng là: mạng sơ cấp (primary... nhập mạng vô tuyến khả tri, Truy nhập mạng vô tuyến khả tri ad hoc, Truy nhập mạng sơ cấp Câu Trình bày tóm tắt chức hoạt động hệ thống vô tuyến khả tri Vô tuyến khả tri (CR) có khả chiếm dụng