CHƯƠNG 3: CẢM BIẾN PHỔ TẦN HỢP TÁC
3.1 Cảm biến phổ tần hợp tác
Fading đa đường, shaddowing là yếu tố quan trọng làm cho cảm biến phổ tần không chính xác và các yếu tố này không thể bỏ qua. Không thể cải thiện tỷ số SNR bằng cách tăng công suất phát hay tăng băng thông do điều này đi ngược lại với yêu cầu dành cho các thế hệ mạng tiếp theo. Trước khi truyền bất kỳ tín hiệu nào, mạng vô tuyến nhận thức phải ước lượng mật độ phổ công suất của phổ tần vô tuyến để kiểm tra các dải tần đang được sử dụng và còn trống. Trong trường hợp giữa người dùng có giấy phép và các người dùng vô tuyến nhận thức có vật che chắn nên các người dùng vô tuyến nhận thức không phát hiện được sự hiện diện của người dùng có giấy phép. Vấn đề này phải được khắc phục để đảm bảo người dùng có giấy phép không bị nhiễu.
Giải pháp cho vấn đề này là kỹ thuật cảm biến phổ tần hợp tác. Kỹ thuật cảm biến phổ tần hợp tác là kỹ thuật mà các phần tử trong mạng vô tuyến nhận thức sẽ chia sẻ kết quả cảm biến phổ tần cho nhau để đưa ra một quyết định chung chính xác hơn quyết định cùa một cá nhân. Qua đó cải thiện được xác suất phát hiện và cảnh báo sai của mạng vô tuyến nhận thức trong các trường hợp kể trên.
Hoạt động của kỹ thuật này được thực hiện như sau:
Các phần tử của mạng vô tuyến nhận thức sẽ tính toán đưa ra quyết định cục bộ về sự hiện diện của người dùng có giấy phép.
Tất cả các phần tử trong mạng sẽ gửi quyết định cục bộ của mình cho một bộ thu chung thông qua các kênh báo cáo.
Bộ thu chung sẽ sử dụng qui tắc quyết định cứng hoặc mềm để đưa ra quyết định tổng hợp về sự hiện diện hay vắng mặt của người dùng có giấy phép.
HVTT: TRƯƠNG MINH HÙNG Trang 39
Hình 3.1: Cảm biến phổ tần hợp tác
Hình 3.1 thể hiện thuê bao CR1, CR2 nằm trong tầm phát của bộ phát thuê bao có giấy phép PU trong khi CR3 nằm ngoài tầm nên CR3 không nhận biết được sự hiện diện của PU . Do bị che chắn bởi toà nhà nên thuê bao CR2 chỉ thu được các bản sao của tín hiệu PU do đó nó không thể ra quyết định chính xác về sự hiện diện của PU. CR1 thu được tín hiệu của PU tốt nhất nên đưa ra quyết định chính xác về sự hiện diện của PU. Nhờ sử dụng kỹ thuật cảm biến phổ tần hợp tác mà các thuê bao hợp tác và chia sẻ kết quả cảm biến cho nhau để ra quyết định tổng hợp nên đều nhận thức được sự hiện diện của PU Rx, nếu không sử dụng kỹ thuật này thì CR3 và CR2 có thể không cảm biến được sự hiện diện và gây nhiễu cho PU Rx.
Do ảnh hưởng của fading đa đường và shaddowing, tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu SNR của tín hiệu thu PU có thể cực nhỏ nên việc phát hiện trở nên khó khăn. Điều này dẫn đến phải tăng độ nhạy của bộ thu, việc làm này sẽ làm tăng chi phí phần cứng và độ phức tạp. May mắn thay yêu cầu về độ nhạy và giới hạn về phần cứng có thể được xử lý bởi cảm biến hợp tác.
HVTT: TRƯƠNG MINH HÙNG Trang 40
Hình 3.2: Cải thiện độ nhạy bằng cảm biến hợp tác.
Như thể hiện trong hình 3.2, cảm biến hợp tác cải thiện độ nhạy bằng cách thiết lập ngưỡng hợp tác tương đương với suy hao do fading đa đường và shaddowing gây ra hay còn gọi là độ lợi hợp tác. Tuy nhiên, độ lợi hợp tác không chỉ giới hạn trong việc cải thiện hiệu suất phát hiện và độ nhạy yêu cầu. Chẳng hạn, nếu thời gian hợp tác giảm do cảm biến hợp tác thì các thuê bao trong mạng vô tuyến sẽ có nhiều thời gian để truyền dữ liệu qua đó cải thiện được tốc độ truy cập của họ.
Trong trường hợp này, cải thiện tốc độ cũng là một phần của độ lợi hợp tác.
Tóm lại, mặt thuận lợi và khó khăn của cảm biến phổ tần hợp tác là:
Thuận lợi:
Vấn đề “thiết bị đầu cuối ẩn” được giải quyết đáng kể.
Giảm xác suất cảnh báo sai
Tăng xác suất nhận biết thuê bao có giấy phép
Khó khăn: Các yêu cầu quan trọng của cảm biến phổ tần hợp tác là:
Kênh giám sát.
Đồng bộ hệ thống.
Vị trí địa lý thích hợp của các nút hợp tác.
HVTT: TRƯƠNG MINH HÙNG Trang 41