40
Hình 2. 10: Phát hiện máy thu sơ cấp [3]
Mặc dù việc áp dụng cảm biến phổ hợp tác cùng với các kỹ thuật cảm biến phổ phát hiện máy phát đã làm giảm đáng kể xác suất gây nhiễu cho ngƣời dùng sơ cấp nhƣng phƣơng pháp hiệu quả nhất để phát hiện ra các hố phổ là phát hiện đƣợc máy thu sơ cấp. Phƣơng pháp phát hiện máy thu sơ cấp phát hiện các hố phổ bằng cách cảm biến sự hiện diện của các máy thu đang hoạt động trong phạm vi truyền tin của ngƣời dùng vô tuyến nhận thức. Hệ thống vô tuyến nhận thức sẽ phát hiện máy thu sơ cấp bằng cách cảm biến phần năng lƣợng lọt ra ngoài của của bộ dao động nội – LO tại phần đầu cuối RF của máy thu sơ cấp khi nó đang thu tín hiệu.
Hiện nay, máy thu vô tuyến hiện đại chủ yếu là các máy thu đổi tần. Trong máy thu đổi tần, tín hiệu cao tần RF sau khi đƣợc khuếch đại sẽ đƣợc đƣa vào bộ trộn tần để chuyển tần xuống một tần số trung tần IF cố định. Một bộ dao động nội đƣợc sử dụng để tạo ra tần số ngoại sai cho bộ trộn tần. Tần số của LO sẽ thay đổi sao cho sau khi trộn với tín hiệu RF đầu vào sẽ thu đƣợc tín hiệu IF cố định. Do đó nếu tính đƣợc giá trị tần số hiện tại của LO thì cũng sẽ biết giá trị của tần số RF đầu vào tức là xác định đƣợc tần số mà máy thu đang thu dữ liệu. Trong tất cả các máy thu đổi tần, không thể tránh khỏi việc luôn có một phần năng lƣợng của LO bị lọt ra, đƣợc bức xạ ra ngoài môi trƣờng bởi anten thu. Vì vậy cũng có thể phát hiện ra sự hiện diện của máy thu sơ cấp bằng cách khai thác thông tin phần năng lƣợng bị lọt ra ngoài này.
41 Khuếch đại tạp âm thấp Lọc Khuếch đại trung tần Giải điều chế Bộ dao động nội ANTEN Bộ trộn
Hình 2. 11: Kiến trúc máy thu đổi tần
Trên thực tế, có hai lý do mà một thiết bị vô tuyến nhận thức không thể trực tiếp phát hiện ra phần năng lƣợng lọt ra ngoài của bộ dao động nội trong máy thu sơ cấp. Thứ nhất, máy thu vô tuyến nhận thức sẽ gặp khó khăn để có thể phát hiện ra phần năng lƣợng khi ở những khoảng cách xa so với máy thu sơ cấp. Quá trình tính toán để có thể phát hiện ra phần năng lƣợng lọt ra ngoài của bộ dao động nội với xác suất đúng cao cần đến vài giây trong khi đối với một hệ thống thực tế thì thời gian phát hiện chỉ cho phép có thể là một vài mini giây trong trƣờng hợp xấu nhất. Lí do thứ hai là do mức năng lƣợng lọt ra ngoài này là một giá trị thay đổi. Nó phụ thuộc vào kiểu mô hình máy thu và đƣợc giảm dần qua các năm do việc áp dụng những tiến bộ kỹ thuật trong thiết kế. Vì vậy, nếu hệ thống vô tuyến nhận thức sử dụng mức năng lƣợng thay đổi này làm căn cứ để phát hiện sự hiện diện các máy thu sơ cấp thì kết quả cảm biến sẽ có xác suất lỗi rất lớn. Do đó, trong thực tế, ngƣời ta thƣờng sử dụng một hệ thống các bộ cảm biến rất nhỏ, có giá thành thấp để phát hiện các máy thu sơ cấp. Đầu tiên, cảm biến sẽ phát hiện phần năng lƣợng bộ dao động nội bị lọt ra ngoài của các máy thu sơ cấp, sau đó xác định kênh mà máy thu đang thu tức là dải tần mà ngƣời dùng sơ cấp đang hoạt động. Cuối cùng, thông tin cảm biến đƣợc truyền tới hệ thống vô tuyến nhận thức thông qua một kênh điều khiển riêng với một mức công suất cố định. Sau đây, chúng ta sẽ tìm hiểu cách thức làm việc của kỹ thuật cảm biến này và cách hệ thống vô tuyến nhận thức để tạo thành một hệ thống cảm biến phổ.
Khi một cảm biến phát hiện ra sự hiện diện của máy thu sơ cấp, nó sẽ thông báo cho tất cả các hệ thống vô tuyến nhận thức trong phạm vị cảm biến của nó
42
thông qua một kênh điều khiển. Để đơn giản hệ thống, cảm biếncó thể chỉ phát một xung hoa tiêu để hiển thị một kênh đã đƣợc sử dụng. Các xung với tần số khác nhau sẽ hiện thị trạng thái cho các kênh khác nhau. Khi mà hai cảm biến khác nhau phát ra xung có cùng tần số thì hệ thống vô tuyến nhận thức sẽ thu xung có cƣờng độ mạnh hơn và căn cứ vào cƣờng độ đó để xác định khoảng cách của nó với máy thu sơ cấp. Số lƣợng tần số sử dụng trong một xung sẽ phụ thuộc vào băng thông khả dụng của kênh điều khiển. Các cảm biến sẽ phát tín hiệu ở một mức công suất cố định. Mức này sẽ đƣợc lựa chọn sao cho hệ thống vô tuyến nhận thức có thể thu đƣợc xung nếu nó ở trong phạm vi gây nhiễu cho máy thu sơ cấp.
Qua nội dung phân tích ở trên ta có nhận xét: phƣơng pháp phát hiện máy thu sơ cấp chỉ thích hợp để phát hiện các máy thu đơn công hoặc bán song công, tức là chỉ thu trong một thời điểm. Nếu một thiết bị làm việc song công thì chúng ta không thể phân biệt đƣợc phần năng lƣợng rất nhỏ lọt ra ngoài bộ dao động nội so với phần năng lƣợng của tín hiệu phát ra khỏi thiết bị. Do đó phƣơng pháp này chỉ thích hợp để áp dùng cho các hệ thống nhƣ các hệ thống truyền hình với các máy thu TV chỉ thu tín hiệu. Trong hầu hết các máy thu truyền hình thì tần số trung tần thƣờng có giá trị từ 41MHz đến 47MHz.