Phân bổ tài nguyên sóng mang con và công suất cho hệ thống vô tuyến nhận thức OFDM

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (7.44 MB, 30 trang )

<span class="text_page_counter">Trang 1</span><div class="page_container" data-page="1">

HỌC VIEN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIÊN THONG

PHẠM VĂN HÙNG

PHAN BO TÀI NGUYEN SÓNG MANG CON VÀ CƠNG SUAT CHO

<small>HỆ THĨNG VƠ TUYẾN NHẬN THỨC OFDM</small>

<small>Chun ngành: Kỹ thuật Viễn thơng</small>

</div><span class="text_page_counter">Trang 2</span><div class="page_container" data-page="2">

<small>Luận văn được hồn thành tại:</small>

<small>HỌC VIEN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIÊN THONG</small>

<small>Người hướng dẫn khoa học:...-cc c2 2211211222111 1 1115551111111 x2</small>

<small>Luận văn sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận văn thạc sĩ tại Học viện Công</small>

<small>nghệ Bưu chính Viễn thơng</small>

<small>Vào lúc: ... gid... ngày ... thang ... năm ...</small>

</div><span class="text_page_counter">Trang 3</span><div class="page_container" data-page="3">

LỜI NÓI ĐẦU

Cùng với sự phát triển của xã hội, nhu cầu trao đổi thông tin của con người ngày càng tăng nhanh. Trong đó, thơng tin di động đang đóng một vai trị rất lớn do tính mềm dẻo và linh hoạt của nó. Vì vậy, nhu cầu sử dụng hệ thống thông tin di động cũng như chiếm

dụng tài nguyên vô tuyến ngày càng cao. Nhưng do đặc điểm của truyền dẫn vô tuyến là tài

nguyên hạn chế, chất lượng phụ thuộc nhiều vào môi trường: địa hình, thời tiết... dẫn đến làm hạn chế triển khai đáp ứng nhu cầu của xã hội, của các nhà cơng nghiệp và dịch vụ viễn

<small>thơng. Đây chính là những thách thức cho các nhà khoa học.</small>

Các mạng thông tin vô tuyến hiện tại dang ứng dụng nhiều công nghệ hiện đại dé tối ưu chất lượng dịch vụ cũng như khai thác một cách hiệu quả băng tần được cấp phép. Tuy nhiên, phô tần của các mạng vô tuyến hiện nay vẫn chưa được khai thác một cách triệt dé. Thực tế cũng đã có rất nhiều giải pháp được đưa ra dé thực hiện van dé này. Trong đó mang vơ tuyến nhận thức (Cognitive radio) cũng là một trong những giải pháp mới nhằm khai thác triệt dé phơ tần dang cịn bị lãng phi.

Hệ thống Vô tuyến nhận thức là hệ thống mà các phần tử của nó có khả năng thay

đổi các tham số (công suất, tần số) trên cơ sở tương tác với mơi trường hoạt động. Theo đó,

thiết bị vơ tuyến định nghĩa bằng phần mềm SDR (Software Defined Radio) sẽ là một phần tử quan trọng trong hệ thống vô tuyến nhận thức. Vì các tham số của thiết bi SDR được thay đối một cách linh động băng phần mềm mà không cần phải thay đổi cấu trúc phan cứng.

Mục đích của Vơ tuyến nhận thức là cho phép các thiết bị vô tuyến khác hoạt động trên các

dai tần cịn trống tạm thời mà khơng gây nhiễu đến các hệ thống vơ tuyến có quyền ưu tiên cao hơn hoạt động trên dải tần đó.

Ghép kênh phân chia theo tần số trực giao OFDM là một phương thức truyền dẫn đáng tin cậy cho các hệ thống Vô tuyến nhận thức. Thứ nhất, OFDM là một công nghệ đang được ứng dụng trong rất nhiều công nghệ mạng vô tuyến hiện tại và tương lai. Nên việc áp dụng OFDM trong Vô tuyến nhận thức sẽ khiến cho q trình đồng bộ hoạt động giữa Vơ

tuyến nhận thức và các mạng vô tuyến khác trở nên dé dàng hơn bao giờ hết. Thứ hai, việc

phân bồ tài nguyên vô tuyến một cách linh động là một thách thức lớn trong các hệ thống Vô tuyến nhận thức. OFDM sẽ cung cấp một phương pháp rất linh hoạt trong việc phân bổ các tài nguyên vô tuyến trong mơi trường động. Nó cũng đảm bảo việc khơng có can nhiễu

giữa các kênh vô tuyến liền kề nhau trong hệ thống. Công suất cần được phân bồ hợp lý tới tat cả các người sử dụng nhằm đảm bao cho hệ thống vận hành một cách tối ưu nhất, đáp ứng

</div><span class="text_page_counter">Trang 4</span><div class="page_container" data-page="4">

các yêu cầu về chất lượng dịch vụ cũng như nâng cao hiệu năng của tồn bộ hệ thống Vơ tuyến nhận thức. Do vậy, cần có những nghiên cứu đúng đắn và tồn diện về van dé phân bổ tài nguyên sóng mang con và công suất cho hệ thống vô tuyến nhận thức OFDM.

Được sự định hướng và hướng dẫn tận tình của thầy giáo PGS.TS. Lê Nhật Thăng em thực hiện luận văn “Phân b6 tài ngun sóng mang con và cơng suất cho hệ thống vô tuyến nhận thức OFDM”. Luận văn gồm ba chương.

<small>Chương 1: Tổng quan về vô tuyến nhận thức và OFDM</small>

Chương này dé cập một cách tổng quan nhất về công nghệ Vô tuyến nhận thức, các đặc điểm, chu trình nhận thức của mạng vơ tuyến nhận thức và tổng quan về công nghệ

OFDM, các khái niệm cơ bản: hệ thống đơn sóng mang, hệ thống đa sóng mang, tín hiệu trực giao va so đồ hệ thong OFDM.

<small>Chương 2: Phan bố tài nguyên sóng mang con và công suất cho hệ thống vô tuyến nhận thức</small>

Trong chương này nghiên cứu vô tuyến nhận thức trên nền OFDM, OFDM thích ứng với vơ tuyến nhận thức và các thuật tốn phân bổ sóng mang con, thuật tốn phân bổ cơng

<small>Chương 3: Phân tích, đánh giá hiệu năng giải thuật phân bỗ tài nguyên sóng mang con và công</small>

<small>suất trong hệ thống vô tuyến nhận thức OFDM trên kênh truyền pha đỉnh Rayleigh</small>

Chương này trình bày việc thiết lập cơng thức cho bài tốn tối ưu dung hịa giữa dung lượng và tính cơng bằng (FairR-SAA) và dùng Matlab mô phỏng hiệu năng công băng tối đa và mô phỏng hiệu năng tối đa dung lượng tổng.

<small>Hà Nội ngày tháng năm 2015Người làm luận văn</small>

</div><span class="text_page_counter">Trang 5</span><div class="page_container" data-page="5">

CHƯƠNG 1: TONG QUAN VE VÔ TUYẾN NHAN THỨC VÀ OFDM

1.1 Giới thiệu vô tuyến nhận thức

Vô tuyến nhận thức không chỉ là một công nghệ mới, mà nó cịn là một sự thay

đổi mang tính cách mang trong việc sử dụng phô tần vô tuyến. Công nghệ vô tuyến nhận

thức được thiết kế nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng phổ tần, người dùng vô tuyến nhận thức có khả năng sử dụng phổ chia sẻ mà khơng gây nhiễu tới các người dùng chính được cấp phép. Vô tuyến nhận thức cho phép đầu cuối có thể cảm nhận, hiểu biết và sử dụng

một cách linh hoạt phơ tần sẵn có tại một thời điểm nhất định.

1.2 Tìm hiểu Vơ thuyến nhận thức

Trong khảo sát về Vô tuyến nhận thức, Simon Haykin đã khái quát về vô tuyến nhận thức như sau: “Vô tuyến nhận thức là một hệ thống truyền thông vô tuyến thông minh có khả năng nhận thức về mơi trường xung quanh từ đó tự học hỏi để thích nghỉ với sự thay đổi của môi trường băng cách thay đổi các tham số hoạt động cụ thé (ví dụ cơng

suất phát, tần số sóng mang, phương thức điều chế) trong thời gian thực”, với hai đặc tính

- Trun thơng độ tin cậy cao tại mọi thời điểm

- Str dụng hiệu quả phổ tan số vơ tuyến

Mục đích của mạng Vô tuyến nhận thức là sử dụng hiệu quả tài nguyên bao gồm tần

số, thời gian và công suất truyền tải. Hiệu quả trong việc sử dụng phô tan đang đóng một vai

trị ngày càng quan trọng trong các hệ thống truyền thơng vơ tuyến trong tương lai vì sẽ có nhiều người dùng với các dịch vụ cao.

1.3 Đặc điểm của mạng Vô tuyến nhận thức

Dựa vào một số phân tích ở trên ta nhận thấy mạng Vơ tuyến nhận thức có các đặc điểm cơ bản như sau:

Khả năng nhận thức: Khả năng nhận thức là khả năng mà công nghệ vô tuyến

năm bắt hoặc cảm nhận được các thông tin từ môi trường vô tuyến

Tinh tự cấu hình: Tính tự cấu hình cho phép mạng vơ tuyến có khả năng lập trình tự động theo sự thay đổi của môi trường vô tuyến. Đặc biệt, Vô tuyến nhận thức có thể được lập trình dé truyền và nhận thông tin trên các tan số khác nhau và dé sử dụng các công nghệ truy cập truyền dẫn khác nhau được phần cứng hỗ trợ.

Mục tiêu cơ bản của Vô tuyến nhận thức là tận dụng được phổ tần có sẵn tốt nhất

</div><span class="text_page_counter">Trang 6</span><div class="page_container" data-page="6">

Một trong những u cầu chính của mạng Vơ tuyến nhận thức là khả năng quét các dải

phô tần và xác định các kênh truyền cịn trống có săn dé sử dung. Vô tuyến nhận thức giám sát các băng phô sẵn có, nam bắt các thơng tin của chúng và sau đó phát hiện ra các hồ phơ.

Nói chung, các kỹ thuật cảm nhận phố có thé được phân loại thành: cảm nhận

phát hiện máy phát, cảm nhận theo cơ chế hợp tác và cảm nhận phát hiện dựa trên nhiễu đã

<small>Cảm nhận phát Cảm nhận theo Cảm nhận dựahiện máy phát cơ chê hợp tác trên nhiêu</small>

<small>Cảm nhận dựa trên Cảm nhận dựa vào Cảm nhận dựa trênbộ lọc kêt hợp mức năng lượng đặc tính dừng</small>

<small>Hình 1.1 Phân loại các kỹ thuật cảm nhận phố</small>

Vô tuyến nhận thức phải phân biệt giữa các băng tần chưa sử dụng và các băng tần đã được sử dụng. Bởi vậy, vơ tuyến nhận thức cần có khả năng xác định xem tín hiệu từ máy phát người dùng chính có đang tổn tại trong một băng tan cụ thé hay không.

* Cảm nhận dựa trên bộ lọc kết hợp

Khi đã biết được thơng tin tín hiệu người dùng chính, thì phương pháp phát hiện tốt nhất trong môi trường nhiễu Gauss không đổi là bộ lọc kết hợp vì nó cho tỷ số tín hiệu trên nhiễu (SNR) tối đa.

<small>* Cảm nhận dựa mức năng lượng cua tín hiệu thu</small>

Nếu máy thu khơng thể có được đủ thơng tin hữu ích về tín hiệu người dùng

<small>chính, chăng hạn nêu máy thu chỉ biết được công suất của nhiễu Gauss ngẫu nhiên, thì cách</small>

</div><span class="text_page_counter">Trang 7</span><div class="page_container" data-page="7">

phát hiện tốt nhất trong trường hợp này là phát hiện dựa trên mức năng lượng.

<small>Một phương pháp phát hiện khác là phát hiện dựa trên đặc tính dừng. Các tín hiệu</small>

đã điều chế thơng thường được kết hợp với các sóng mang hình sin, các chuỗi xung, trải phổ lặp, nhảy tần, hoặc các tiền tố vịng. Những tín hiệu đã điều chế này được mơ tả như

có tính dừng vì trung bình và tự tương quan của chúng tuần hồn theo chu kỳ.

b. Cảm nhận theo cơ chế hợp tác

Phát hiện theo cơ chế hợp tác là phương pháp cảm nhận phổ tần mà thông tin từ

nhiều người dùng Vô tuyến nhận thức được liên kết lại để phát hiện người dùng chính.

Phương pháp này cung cấp hiệu năng cảm nhận chính xác hơn, tuy nhiên nó tạo ra

các ảnh hưởng bat lợi trong các mạng, hạn chế tài nguyên do các hoạt động bổ xung và các

lưu lượng đầu.

<small>c. Cảm nhận dựa trên nhiễu</small>

Gần đây một mơ hình đo nhiễu mới đã được FCC giới thiệu, gọi là phương pháp

<small>nhiễu nhiệt.</small>

Mơ hình này chỉ ra tín hiệu của một trạm vô tuyến được thiết kế để hoạt động trong một dải mà tại đó cơng suất thu gần với mức nhiễu nền.

1.4.2 Quản lý phổ

Trong mạng Vô tuyến nhận thức, các băng tần phổ chưa sử dụng sẽ được trải ra trên một vùng tần số rộng bao gồm cả băng tần cấp phép và không cấp phép. Các băng

tần phổ chưa sử dụng này được phát hiện thông qua cảm nhận phô cho thay các đặc điểm

khác nhau không chỉ thay đổi theo thời gian mà còn theo các thông tin băng tần phổ như tần số và băng thơng hoạt động.

a. Phân tích phổ

Trong mạng Vơ tuyến nhận thức các hố phổ có sẵn cho thay các đặc tính khác nhau của phổ biến đổi theo thời gian. Phân tích phổ cho phép phân loại các băng tan phổ khác

nhau, từ đó có thé lựa chọn được băng tan phù hợp với yêu cầu của người dùng. Dé thấy

được chất lượng của các băng tần phổ cụ thé cần phải phân tích các thơng số như mức nhiễu, tỷ lệ lỗi kênh, suy hao đường truyén, lỗi liên kết vô tuyến, trễ lớp liên kết, và thời gian nắm giữ.

b. Quyết định phổ

Khi tat ca các băng tần phé đã sẵn có, thì cần phải lựa chọn được băng tan phù hợp

</div><span class="text_page_counter">Trang 8</span><div class="page_container" data-page="8">

nhất với các yêu cầu về chất lượng dịch vụ (QoS) và các đặc tính của phơ. Do vậy,

quan lý phổ cần phải biết được các yêu cầu về QoS của người dùng. Dựa trên đó mà tốc độ dữ liệu, tỷ lệ lỗi chấp nhận được, mơ hình truyền dẫn và băng tần truyền sẽ được xác định. Sau đó dựa vào các quy tắc quyết định mà sẽ chọn lựa các băng tần phù hợp. Các quy

tắc chọn lựa được đề xuất dựa trên tính cơng bằng và giá trị truyền thơng.

1.4.3 Dịch chuyển phổ

Dịch chun phổ có thé được định nghĩa là q trình một người dùng Vơ tuyến nhận thức thay đổi tần số hoạt động của nó. Quá trình này được gọi là quá trình chuyền giao

pho.

1.4.4 Chia sé phố

Trong mang vô tuyến nhận thức, một trong những thách thức chính khi sử dung pho tần mở là việc chia sẻ phổ tần. Van đề chính trong việc chia sẻ phổ là sự cùng ton tại của các người dùng vô tuyến nhận thức và các người dùng chính và quản lý các băng thơng

<small>khơng liên tục có sẵn.</small>

a. Theo cấu trúc mạng

Có thé phân thành chia sẻ phổ tập trung và không tập trung (phân tán), chia sẻ phổ tập trung nghĩa là toàn bộ các nút trong mạng gửi thông tin cảm nhận phô của chúng tới đơn vị điều khiến trung tâm, sau đó don vị điều khiến trung tâm sẽ thiết lập lược đồ phân bổ phổ, trong khi đó chia sẻ phổ phân tán nghĩa là toàn bộ các nút tự quyết định truy nhập phổ theo cách riêng.

b. Theo cách thức cấp phát phơ tần

Có thé phân loại thành chia sẻ phổ hợp tác và không hợp tác. Trong chia sẻ phổ hợp tác tại mỗi nút chia sẻ kết quả cảm nhận phơ của nó với các nút khác, sau đó thuật tốn phân bồ pho sẽ quyết định dựa trên các thông tin này, ngược lại chia sẻ phổ khơng hợp tác có nghĩa là các nút tự nó quyết định chia sẻ phổ mà khơng cần các thông tin về cảm nhận phô.

Có thé phân thành chia sẻ phơ overlay và chia sẻ phơ underlay. Overlay có nghĩa là người dùng vơ tuyến nhận thức truy nhập mang thông qua hố phổ khơng được sử dụng.

Underlay có nghĩa là một người dùng vơ tuyến nhận thức có thé dùng cơng nghệ trải phổ

như CDMA (da truy nhập phân chia theo mã) và UWB (di động siêu băng rộng) dé chia

<small>sẻ cùng một băng tân với người dùng câp phép. Hiên nhiên, khi người dùng vô tuyên</small>

</div><span class="text_page_counter">Trang 9</span><div class="page_container" data-page="9">

nhận thức biết tồn bộ thơng tin về hệ thống cấp phép thi overlay thé hiện tốt hơn underlay,

<small>và ngược lại.</small>

1.5 Cấu trúc vật lí của mạng vơ tuyến nhận thức

Kiến trúc tổng quan của bộ thu phát vô tuyến nhận thức được chỉ ra trên hình 1.2. Thành phần chính của bộ thu phát vô tuyến nhận thức là đầu cuối RF (RF front-end) và khối xử lí băng gốc. Mỗi thành phan có thé tự cấu hình thơng qua một bus điều khiển dé thích ứng với mơi trường RF biến đổi theo thời gian. Trong đầu cuối RF, tín hiệu thu được khuếch dai, trộn và chuyên đổi A/D. Trong khối xử lí băng gốc, tín hiệu được điều chế/giải

điều chế, được mã hóa/giải mã. Khối xử lí băng gốc của vô tuyến nhận thức về bản chất

cũng tương tự như bộ thu phát đang tôn tại.

Thu Đâu cuôi vô tuyên Tới người dùng

Diéu khién Từ người dùng

<small>Hình 1.2 Kiến trúc vật lí của vơ tuyến nhận thức</small>

Thách thức chủ yếu trong kiến trúc vật lí của Vơ tuyến nhận thức là phát hiện chính xác các tín hiệu yếu của những người dùng chính qua một dải phô tần rộng. Do vậy, việc thực hiện đầu cuối RF băng rộng và bộ chuyên đổi ADC là van dé hàng đầu trong các mạng vô tuyến nhận thức.

1.6 SDR trong mạng vô tuyến nhận thức

1.6.1 Mối quan hệ giữa SDR va mang vô tuyén nhận thức

Thiết bị truyền thơng vơ tuyến bao gồm các thành phần chính: tín hiệu, phần cứng vật

ly, và các chức năng của nó. Sự phát triển của thiết bị vơ tuyến có câu trúc mềm SDR và

phần cứng ảo đang được phát triển hiện nay. SDR được hình dung ban đầu là một giải pháp đầy hứa hẹn cho khả năng tương tác, kết nối liền mạch toàn cầu, đa tiêu chuẩn, và các van đề đa phương thức. SDR là một công nghệ quan trọng trong vô tuyến nhận thức. Cho đến khi

phát triển các công nghệ vô tuyến nhận thức, SDR đã được chủ yếu là đề xuất dé thực hiện

<small>nhiêu chê độ và các thiệt bị vô tuyên đa tiêu chuân.</small>

</div><span class="text_page_counter">Trang 10</span><div class="page_container" data-page="10">

1.6.2 Sự khác biệt của mạng Vô tuyến nhận thức trên cơ sở SDR so với các mạng vô tuyến truyền thong

Như đã dé cập ở trên SDR là cơ sở dé thực hiện Vô tuyến nhận thức. Lí do rất đơn

giản: SDR cung cấp một mặt bằng vơ tuyến rất mềm dẻo, ở đó ta có thê lập trình và điều khiến thích ứng bởi một khối giám sát trung tâm. Các công nghệ điện tử hiện tại, bao gồm

ADC, DDC, bộ tổng hợp tần số tốc độ cao, phương pháp chế tạo vi điện tir, ... đã khiến

cho SDR có thể thực hiện được với chỉ phí rất hợp lí và kích thước nhỏ gọn. SDR hiện tại có thé thực hiện Vơ tuyến nhận thức thực sự trong tương lai.

<small>Hình 1.3 Sự khác nhau giữa mạng vô tuyến truyền thống và mạng Vơ tuyến nhận thức</small>

Từ sơ đồ trên, ta có thể thấy rằng, Vơ tuyến nhận thức có thé thực hiện được hoàn

toàn chỉ dựa trên những thay đổi ở cấu trúc phần mềm, chứ không phải thay đổi ở cấu trúc

phần cứng bên trong như các hệ thống vô tuyến trước đây. Để phát triển Vô tuyến nhận

thức từ SDR, ta chỉ cần thêm vào SDR các khối xử lí thơng minh như DFS, TPC va IPD. Điểm khác biệt chủ yếu của Vô tuyến nhận thức so với các mạng vô tuyến truyền thống là khả năng nhận thức, tự động thích ứng nhanh chóng với sự thay đổi của môi trường vô tuyến. Trong khi SDR chỉ có thể thay đổi các quyết định theo mơi trường trong phạm vi

một tập các lựa chọn được cau hình sẵn qua phần mềm, thì Vơ tuyến nhận thức có khả năng

tự cấu hình, tức là nó có thể thích ứng ngay với điều kiện của môi trường mà không cần

<small>câu hình trước.</small>

</div><span class="text_page_counter">Trang 11</span><div class="page_container" data-page="11">

<small>Cơng Điêu khiên Bộ tơngỊ định thời cơng st hợp thích! phat (TCP)</small>

<small>Hình 1.4 Mơ hình Vơ tuyến nhận thức dién hình trên cơ sở SDR</small>

Mơ hình Vơ tuyến nhận thức điển hình trên cơ sở SDR như Hình 1.4 Theo đó, các

Khối anten dải rộng: Có đặc điểm là hoạt động trên tồn bộ băng tần Vơ tuyến nhận

thức (dải tan này rat rộng). Dé tận dụng triệt dé tài ngun phổ tần vơ tuyến cịn trống một cách tức thì, anten dải rộng phải có khả năng qt tần số rất rộng sao cho có thé phát hiện

được hau hết những thay đổi của môi trường (thời gian không sự dụng của các dai tần số đã cấp phép).

Bộ ghép song công: Được dùng dé định hướng (phân bỏ) tín hiệu cho các anten, hay

Khối lựa chọn tân số động: (DFS) là một quá trình lựa chon tần số tự động được dùng trong Vô tuyến nhận thức để tránh gây nhiễu đến các hệ thống vô tuyến khác có

quyền ưu tiên cao hơn khi hoạt động ở cùng băng tan.

Khối vô tuyến được định nghĩa bằng phan mém (SDR): Hoạt động đồng thời trong module thu. Mỗi khối SDR được điều khiến để hoạt động trong một dải tần nhất định thông qua phần mềm mà không phải thay đổi cấu trúc phần cứng.

Khối cảm biến môi trường (IPD): Phát hiện sự hiện hữu của thiết bị vơ tuyến có

<small>qun ưu tiên cao hơn dựa trên các thông tin vê: sơ đô phân bô phô tân, thời điêm chiêm</small>

</div><span class="text_page_counter">Trang 12</span><div class="page_container" data-page="12">

dụng phổ tần của các thiết bị vô tuyến được cấp phép, và tập tham số cơng suất phát.

Khối tổng hợp tan số thích ứng: Ư phía phát có nhiệm vụ tạo ra tần số sóng mang tham khảo chuẩn một cách chính xác phục vụ cho quá trình điều chế cao tần và chuyền đổi băng tần.

Khối điều khiển công suất phát (TPC): Cho phép thích ứng mức cơng suất phát

theo sự thay đổi tần số làm việc của thiết bị Vô tuyến nhận thức.

Khoi cổng định thời: Cho phép đảm bảo rằng Vơ tuyến nhận thức chỉ phát tín hiệu ở những tần số hiện không bị chiếm dụng.

1.7 Tổng quan OFDM

<small>OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) là ghép kênh phân chia theo</small>

tần số trực giao. OFDM là kỹ thuật chia dong dữ liệu ban đầu tốc độ cao thành nhiều dong

dữ liệu tốc độ thấp hơn. Mỗi dòng dữ liệu này sẽ được truyền trên một sóng mang con. Các sóng mang con được điều chế trực giao với nhau. Sau đó sóng mang con được tổng hợp với

nhau và được chuyên lên tần số cao đề truyền đi.

1.7.1 Hệ thong đơn sóng mang

Hệ thống đơn sóng mang là hệ thống mà đữ liệu được điều chế và truyền đi chỉ trên

Các tín hiệu là trực giao nếu chúng độc lập với nhau. Tín hiệu trực giao có tính chất cho phép truyền và thu tốt nhiều tín hiệu trên cùng một kênh truyền mà khơng gây ra nhiễu

1.7.4 Sơ đồ hệ thống OFDM

</div><span class="text_page_counter">Trang 13</span><div class="page_container" data-page="13">

Khối sắp xếp và mã hoá: Mã hoá dịng dit liệu bang thuật tốn FEC (Forward error correcing) và được sắp xếp theo một trình tự hỗn hợp.

Khối S/P: Chuyển dòng dữ liệu nhị phân tốc độ cao ban đầu thành các dòng dữ liệu

song song tốc độ thấp hơn.

Khối chèn pilot: Chèn các chuỗi giả nhiễu, giúp ta ước lượng được độ quay pha do lỗi tần số gây ra.

Khối IDFT: Dùng thuật tốn IFFT, tính tốn các mẫu thời gian tương ứng với các

<small>kênh nhánh trong miền tần só.</small>

Khối chèn dải bảo vệ: Chèn các khoảng bảo vệ để giảm nhiễu xuyên kí tự.

AWGN: Nhiễu Gause trang cộng, do tac động trong quá trình truyền dữ liệu.

Khoi ước lượng kênh: Ước lượng kênh (Channel Estimation) trong hệ thống OFDM là xác định hàm truyền đạt của các kênh con và thời gian dé thực hiện giải điều chế bên thu khi bên phát sử dụng kiểu điều chế kết hợp (Coherent modulation).

Các khối ở phía máy thu OFDM thì thực hiện quá trình ngược lại với các khối ở máy

1.7.5 Các wu điểm của OFDM Ưu điểm của OFDM:

<small>- _ Giảm nhiễu xuyên kênh.- _ Giảm nhiễu xuyên kí tự.</small>

- _ Hiệu suất sử dụng băng thông cao.

- _ Hoạt động tốt trong các kênh fading nhiều tia.

</div><span class="text_page_counter">Trang 14</span><div class="page_container" data-page="14">

Khuyết điểm của OFDM:

- Ki tự symbol OFDM bị nhiễu biên độ trong một khoảng động rất lớn. Vì tỷ số PAPR

(Peak to Average Power Ratio) cao của OFDM. Dễ gây nhiễu xuyên điều chế.

- Méo nhiễu (Distortion) trong băng lẫn bức xạ ngoài băng do rút ngắn (Clipping) tin

- OFDM nhạy với tan số offset và sự trượt của sóng mang hơn các hệ thống đơn sóng

mang con khác. Tần số offset của sóng mang gây nhiễu cho các sóng mang con trực giao và gây ra nhiễu liên kênh làm giảm hoạt động cho các bộ điều chế một cách tram trong. Vi vay đồng bộ là một vấn đề cực kì cần thiết đối với bộ thu OFDM.

1.8 Kết luận chương 1

Sự ra đời và phát triển của Vô tuyến nhận thức đã giải quyết được những hạn chế

trong sử dụng phô tần hiện nay. Công nghệ truy nhập phổ tần động cho phép Vô tuyến nhận thức hoạt động tốt trong kênh có sẵn. Chương 1 đã trình bày tổng quan về Công nghệ Vô

tuyến nhận thức và tổng quan về OFDM.

Phần Vơ tuyến nhận thức trình bày đặc điểm của mạng Vô tuyến nhận thức, cảm

nhận phổ, quan lý phổ, dịch chuyên phổ, chia sẻ phô, cau trúc vật lý của mang Vô tuyến nhận thức, SDR trong mạng Vơ tuyến nhận thức.

Phần OFDM trình bày hệ thống đơn sóng mang, hệ thống đa sóng mang, tín hiệu trực giao, sơ đồ hệ thống OFDM và các ưu điểm của OFDM.

</div><span class="text_page_counter">Trang 15</span><div class="page_container" data-page="15">

CHƯƠNG II: PHAN BO TÀI NGUYEN SĨNG MANG CON VA CƠNG ST

CHO HE THONG VƠ TUYẾN NHAN THUC OFDM

<small>2.1 Giới thiệu chương</small>

OFDM là công nghệ đã và đang được ứng dụng rộng rãi trong các hệ thống truyền thơng khơng dây hiện tại và nó có tiềm năng có thé đáp ứng trực tiếp các yêu cầu của Vô

tuyến nhận thức hoặc với một vài thay đôi nhỏ. OFDM đã được sử dụng thành công trong

nhiều công nghệ không dây như WLAN, WMAN, và DVB...

2.2 Vơ tuyến nhận thức OFDM

Ứng dụng của OFDM vào Vô tuyến nhận thức đem lại nhiều xu hướng cũng

như nhiều thách thức mới trong việc thiết kế hệ thống. Mơ hình Vơ tuyến nhận thức trên nền OFDM được minh họa như trong Hình 2.1. Phần máy nhận thức chịu trách

nhiệm tạo các quyết định nhận thức và cấu hình các tham số vơ tuyến cũng như các

tham số tầng vật ly (PHY). Cac cơ hội phổ được nhận dạng bởi đơn vị quyết định dựa

trên thơng tin từ bộ máy chính sách cũng như di liệu cảm nhận phố cục bộ và mạng.

<small>Hình 2.1 Sơ đồ khối hệ thống vô tuyến nhận thức dựa trên OFDMBảng 2.1 Các chuẩn vô tuyến dựa trên OFDM</small>

</div>