2.1 Mạng vô tuyến nhận thức
2.1.5 Cấu trúc mạng vô tuyến nhận thức
Trong Hình 2.4, các nút trong CRN được trang bị các thiết bị CR có khả năng thay đổi các thông số thu phát dựa trên những thay đổi trong môi trường hoạt động trong các nút CRN [3]. CRN được phân chia thành hai nhóm: mạng vơ tuyến nhận thức cơ bản CRN [4] - [5] và mạng vô tuyến nhận thức tùy biến Ad hoc network (CRAHNs) [6].
Mạng vô tuyến nhận thức cơ bản CRN tồn tại một mạng truyền dẫn trung tâm như trạm BS (Base Station) để kiểm sốt thơng tin liên lạc như một mạng tế bào vô tuyến nhận thức (CRCN) [4] - [5], [7] - [8] và Wireless regional area
Người dùng thứ cấp
Tần số Người dùng sơ cấp
16
network WRANs), [9]. Một CRN có thể thay đổi phổ tần, duy trì và phân phối các tài nguyên phổ tần giữa các CRN.
Hình 2.4: Cấu trúc của mạng vơ tuyến nhận thức CRN
Trong Hình 2.4 các SU có thể sử dụng cả phổ tần được cấp phép có sẵn của một PU và phổ tần không được phép. Một trạm gốc BS của CR giao tiếp với một nút thứ cấp tại kênh mà nó có thể thay đổi. Các thiết bị nằm ngang trong Hình 2.4 kết nối với nhau bằng kênh được cấp phép. Việc truy cập và sử dụng một phần phổ tần khác nhau tùy theo các loại băng tần. Các phổ tần được cấp phép bình thường được sử dụng bởi các PU; do đó, SU được yêu cầu để phát hiện các hoạt động phổ tần của PU. Nút sơ cấp SU sẽ nhận được tín hiệu của kênh truyền được cấp phép PU gần nhất. Hơn nữa, các SU phải chuyển đổi sang phổ tần khác khi PU đang sử các phổ tần này. Trong trường hợp này, các SU chuyển sang các phổ tần tiếp theo
17
tốt nhất có sẵn. Để truy cập vào các phổ tần không được cấp phép, các SU phải cạnh tranh với các SU khác.
Như vậy, ở mạng sơ cấp, người dùng sơ cấp PU có quyền sử dụng tần số bất kỳ lúc nào. Ngược lại, những người dùng thứ cấp khơng có quyền sử dụng những tần số này. Vì vậy, những người dùng này chỉ có thể sử dụng nếu những tần số này không bị người dùng sơ cấp PU chiếm dụng.
Một trong những mơ hình đầu tiên của vơ tuyến nhận thức là mơ hình xen kẽ (Interweave) [10]. Trong mơ hình này, người dùng thứ cấp thăm dò sự hiện diện của những người dùng sơ cấp để sử dụng những tần số trống một cách hiệu quả và không can nhiễu đến người dùng sơ cấp. Gần đây, người ta đề nghị hai mơ hình mạng vơ tuyến nhận thức khác mà trong đó người dùng sơ cấp chia sẻ tần số với người dùng thứ cấp. Trong mơ hình chia sẻ tần số Overlay [11], nút phát thứ cấp đóng vai trị như những bộ chuyển tiếp tín hiệu sơ cấp cho những nút sơ cấp. Nhờ sự cộng tác này nên hiệu năng của mạng sơ cấp tăng lên, trong khi đó những nút phát thứ cấp tìm thấy những cơ hội để truyền những tín hiệu của chúng đến những bộ thu thứ cấp mong muốn. Để thực hiện điều này, bộ phát thứ cấp kết hợp tuyến tính tín hiệu của chúng với tín hiệu sơ cấp nhận được từ bộ phát sơ cấp [12], [14]. Tuy nhiên, hiệu năng của mạng thứ cấp trong các phương pháp này thấp bởi vì can nhiễu từ bộ phát sơ cấp lên bộ nhận thứ cấp và sự chia sẻ công suất phát thứ cấp cho tín hiệu sơ cấp tại máy phát thứ cấp [12]-[13], [14]. Một mơ hình khác được sử dụng nhiều trong vơ tuyến nhận thức có tên gọi là Underlay hay tạm dịch là mơ hình dạng nền [15]. Trong mơ hình này, người dùng thứ cấp có thể sử dụng tần số cùng lúc với người dùng sơ cấp, miễn là can nhiễu tạo ra từ những hoạt động của người dùng thứ cấp đến người dùng sơ cấp phải nhỏ hơn một mức giới hạn cho phép. Vì thế, cơng suất truyền của những bộ phát thứ cấp trong mơ hình này bị giới hạn, hiệu năng của mạng thứ cấp cũng giảm theo. Do đó, hiệu năng mạng trong mơ hình dạng nền được nghiên cứu trong đề tài này. Vì vậy, phân tích hiệu năng mạng vô tuyến nhận thức hỗ trợ thu thập năng lượng phân chia theo cơng suất sẽ được trình bày trong chương 3 và đây cũng là nội dung chính của đề tài này.
18