Tìm hiểu cảm biến phổ trong hệ thống vô tuyến nhận thức

LỜI CAM ĐOAN
Nhóm đồ án:
1. Nguyễn Vĩnh Kiều, lớp 09DT2
2. Trần Thị Mai Hương, lớp 09DT2
3. Nguyễn Thị Thảo, lớp 12DTLT
Khoa: Điện tử - Viễn thông
Trường: Đại Học Bách Khoa - Đại Học Đà Nẵng.
Nhóm em thực hiện đồ án chuyên ngành “Tìm hiểu cảm biến phổ trong
hệ thống vô tuyến nhận thức”.
Nhóm em xin cam đoan nội dung của đồ án này không phải là bản sao
chép của bất cứ đồ án hoặc công trình đã có từ trước.


LỜI MỞ ĐẦU
Thông tin vô tuyến đang ngày càng phát triển mạnh mẽ trên thế giới với
những ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực thông tin, trong dịch vụ và trong
cuộc sống hằng ngày. Các kĩ thuật không ngừng được hoàn thiện để đáp ứng
nhu cầu của người tiêu dùng. Và vấn đề đặt ra cho toàn thế giới và mỗi quốc
gia đó là sự khan hiếm phổ tần số hiện có.
Để tận dụng được phổ tần số của hệ thống khi được cấp phát, một công
nghệ mới xuất hiện nhằm giải quyết vấn đề này, đó là vô tuyến nhận thức
(Cognitive Radio). Xuất phát từ ý tưởng và gợi ý của cô hướng dẫn, nhóm em
đã thực hiện đề tài “Tìm hiểu cảm biến phổ trong hệ thống vô tuyến nhận
thức”.
Vì thời gian thực hiện và kiến thức thực tế có hạn nên nội dung đồ án này
khó tránh khỏi những hạn chế và thiếu sót, do đó nhóm em mong các thầy cô
thông cảm và mong nhận được sự đánh giá của các thầy cô để nhóm có thể
hoàn thiện vốn kiến thức của bản thân.
Qua đây, nhóm xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong Khoa Điện tử Viễn Thông - Đại học Bách khoa Đà Nẵng đã giúp đỡ, giảng dạy, cung cấp cho
nhóm những kiến thức quan trọng. Đặc biệt nhóm em xin gửi lời cảm ơn chân
thành, sâu sắc tới cô giáo Trần Thị Hương, người đã hướng dẫn, giúp đỡ, chỉ

bảo tận tình để nhóm hoàn thành đồ án này. Cuối cùng nhóm em xin chúc các
thầy cô sức khỏe và đạt được nhiều thành công trong cuộc sống.
Đà Nẵng, ngày 20 tháng 01 năm 2014
Nhóm sinh viên
Nguyễn Vĩnh Kiều
Trần Thị Mai Hương
Nguyễn Thị Thảo


LỜI CAM ĐOAN
LỜI MỞ ĐẦU
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MẠNG VÔ TUYẾN NHẬN THỨC
1.1 Giới thiệu chương .............................................................................................. 1
1.2 Truy nhập phổ vô tuyến ..................................................................................... 2
1.3 Vấn đề khan hiếm và hiệu suất sử dụng phổ ...................................................... 3
1.4 Giải pháp vô tuyến nhận thức và truy cập phổ động ........................................... 4
1.5 Kết luận chương ................................................................................................ 4
CHƯƠNG 2: COGNITIVE RADIO - VÔ TUYẾN NHẬN THỨC
2.1 Giới thiệu chung ................................................................................................ 5
2.2 Khái niệm vô tuyến nhận thức - Cognitive Radio (CR) ...................................... 5
2.3 Kiến trúc mạng .................................................................................................. 6
2.4 Hoạt động của mạng Vô tuyến nhận thức........................................................... 8
2.4.1 Trên băng cấp phép ......................................................................................... 8
2.4.2 Trên băng không cấp phép .............................................................................. 9
2.5 Kiến trúc vật lý ................................................................................................ 10
2.6 Vô tuyến định nghĩa mềm (SDR) cho hệ thống vô tuyến nhận thức ................. 12
2.7 Mô hình vô tuyến thông minh dựa trên SDR .................................................... 13
2.8 Quản lý phổ ..................................................................................................... 15
2.8.1 Cảm biến và phân tích phổ tần ...................................................................... 15
2.8.2 Chia sẻ và phân phối phổ động ..................................................................... 16

2.9 Kết luận chương .............................................................................................. 18
CHƯƠNG 3: CẢM BIẾN PHỔ VÔ TUYẾN NHẬN THỨC
3.1 Giới thiệu chương ............................................................................................ 19
3.2 Cảm biến phổ .................................................................................................. 19
3.3 Phân loại.......................................................................................................... 20
3.4 Cảm biến phổ dựa vào năng lượng ................................................................... 20
3.4.1 Phương pháp ................................................................................................. 20
3.4.2 Ưu điểm và nhược điểm của phương pháp .................................................... 24


3.5 Cảm biến phổ dựa vào năng lượng_ Matched filter .......................................... 25
3.6 Cảm biến phổ kết hợp (Cooperation spectrum sensing).................................... 26
3.6.1 Giới thiệu...................................................................................................... 26
3.6.2 Nguyên lí hoạt động của CSS ..................................................................... 27
3.6.3 Hoạt động của CSS trong kênh truyền Fading .............................................. 28
3.6.4 Cảm biến phổ kết hợp nhanh ( Robust CSS ) ............................................... 29
3.6.4.1 Phân tập kết hợp cho cảm biến phổ kết hợp (Cooperative Diversity) .......... 30
3.6.4.2 Phân tập chuyển tiếp cho cảm biến phổ kết hợp (Relay Diversity) ............. 30
3.6.4.3 Phân tập đa người dùng cho cảm biến phổ kết hợp ..................................... 31
3.6.4.5 Quyết định bị thiếu cho cảm biến phổ kết hợp (Censored decision) .......... 32
3.7 Kết luận chương .............................................................................................. 33
CHƯƠNG 4: ỨNG DỤNG CỦA VÔ TUYẾN NHẬN THỨC
4.1 Giới thiệu chương ............................................................................................ 33
4.2 Lĩnh vực chính phủ .......................................................................................... 33
4.3 Quản lí và cứu hộ trong tình huống thảm họa .................................................. 33
4.4 Cứu hỏa ........................................................................................................... 34
4.5 Chống tội phạm ............................................................................................... 34
4.6 Điều khiển giao thông ...................................................................................... 34
4.7 Y tế.................................................................................................................. 35
4.8 Môi trường ...................................................................................................... 35

4.9 Quân đội .......................................................................................................... 36
4.10 Kết luận chương ............................................................................................ 36
CHƯƠNG 5: MÔ PHỎNG CẢM BIẾN NĂNG LƯỢNG
5.1 Giới thiệu chương ...................................................................................................... 37
5.2 Cảm biến và quyết định sử dụng phổ ......................................................................... 37
5.3 Phương pháp cảm biến dựa vào năng lượng ............................................................... 38
5.4 Kết luận chương ........................................................................................................ 40
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI
TÀI LIỆU THAM KHẢO


Chương 1: Tổng quan về mạng vô tuyến nhận thức

CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MẠNG VÔ TUYẾN NHẬN
THỨC
1.1 Giới thiệu chƣơng
Tần số là một nguồn tài nguyên vô cùng quý giá trong thông tin vô tuyến. Hiện
nay, tần số vẫn còn là một nguồn tài nguyên hạn chế. Tính chất hạn chế ở đây đuợc
hiểu là dải tần số thì vô hạn song con người mới chỉ có thể sử dụng được khoảng
100 GHz đầu tiên để truyền tín hiệu vô tuyến.
Trong khi đó có rất nhiều ứng dụng vô tuyến cùng sử dụng nguồn tài nguyên
hạn chế này. Chính vì vậy mà việc sử dụng tần số phải được quản lý một cách cẩn
thận trong phạm vi mỗi quốc gia và trên toàn thế giới. Ở phạm vi một quốc gia,
nguồn tài nguyên tần số được quản lí bởi ủy ban quản lí tần số của nhà nước. Ủy
ban này thực hiện việc phân chia và cấp giấy phép quyền sử dụng các dải tần số
khác nhau cho các nhà khai thác để cung cấp một dịch vụ nhất định. Ủy ban này
cũng đưa ra các quy định tiêu chuẩn để đảm bảo không xảy ra sự chống lấn và gây
nhiễu lẫn nhau giữa các mạng của các nhà khai thác đó. Việc cấp phát các dải tần số
cũng phải tuân thủ các nguyên tắc chung mang tính quốc tế nhằm điều hòa việc sử
dụng tần số giữa các quốc gia và vùng lãnh thổ với nhau.

Hiện nay, các mạng vô tuyến đều có đặc điểm là sử dụng những dải tần số cố
định. Tức là hệ thống đều được thiết kế để hoạt động trên dải tần mà nó được cấp
phép. Trước hết, một số dải tần được ấn định cho các mục đích tối quan trọng của
xã hội như các dịch vụ khẩn cấp, đảm bảo an toàn, dịch vụ hàng không… Các dải
tần khác được ấn định cho những mục đích sử dụng mang tính thương mại như phát
thanh, truyền hình, điện thoại di động tế bào… Cuối cùng, có một khối lượng nhỏ
phổ tần số không cần cấp phép và bất kỳ người nào cũng có quyền sử dụng nó.
Mặc dù chính sách cấp phát tần số cố định có nhiều ưu điểm song nó cũng gây
ra sự lãng phí rất lớn trong việc sử dụng nguồn tài nguyên tần số. Hiện nay, nhiều
cuộc nghiên cứu đã chỉ ra rằng các dải tần số đã được cấp phép đang được sử dụng
với hiệu suất rất thấp. Theo như ủy ban truyền thông liên bang Mỹ FCC, hiệu suất

Trang 1


Chương 1: Tổng quan về mạng vô tuyến nhận thức

sử dụng các dải tần số đã được cấp phép chỉ đạt được từ 15% đến 85% tổng số phổ
tần khả dụng và giá trị này thay đổi cả theo thời gian và vị trí địa lí đối với từng dải
tần. Hình 1.1 cho thấy tình hình sử dụng tần số trong dải từ 1 GHz đến 6 GHz. Dựa
vào hình trên, ta thấy bên cạnh những dải tần số 0-2GHZ được sử dụng rất hiệu quả
thì những dải tần số từ 3-5GHz được sử dụng rất ít. Điều này cho thấy một khối
lượng lớn phổ đang được sử dụng với hiệu suất rất thấp.

Hình 1.1 Hiệu quả sử dụng tần số
Hệ thống vô tuyến nhận thức (Cognitive Radio) có thể giải quyết vấn đề này
nhờ vào khả năng sử dụng phổ linh hoạt, cho phép nhiều kỹ thuật, người dùng khác
nhau chia sẻ cùng một dãy tần.
Hiện nay trên thế giới hệ đã sử dụng kỹ thuật cognitive xây dựng hệ thống wifi
802.22 nâng cấp băng tần chuẩn VHF và UHF vốn dành cho TV với tầm sóng xa

hơn 100 km và tốc độ đạt 22 Mbps (mỗi kênh) đã được đưa vào khảo sát ở châu Âu,
Canada, Mỹ và các thị trường khác.
Ở Việt Nam ngày càng có nhiều các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông cũng như
các chuẩn viễn thông mới được ứng dụng thì tài nguyên phổ sẽ ngày càng hẹp dần.
Trong tương lai không xa, có thể công nghệ vô tuyến thông minh sẽ được ứng dụng
ở Việt Nam để có thể tối ưu hóa việc sử dụng tài nguyên phổ.
1.2 Truy nhập phổ vô tuyến
Truy nhập phổ vô tuyến hiện nay bị giới hạn bởi các cơ quan quản lí phổ của
quốc gia. Phần lớn phổ dành cho các dịch vụ vô tuyến được cấp phép. Truy nhập
mở đối với hầu hết phổ chỉ được cho phép với công suất truyền rất nhỏ.

Trang 2


Chương 1: Tổng quan về mạng vô tuyến nhận thức

Trong vòng vài thập kỉ qua, nhiều chuẩn không dây, công nghệ và dịch vụ mới
cho phổ không cấp phép mới đã ra đời.Trong số đó phổ biến là IEEE 802.11
WLAN, Wi-fi, và Bluetooth cho IEEE 802.15 WPANs. Hệ thống ứng dụng không
dây trong phổ không cấp phép này thực sự thành công về thương mại. Ngày càng
nhiều hệ thống vô tuyến sử dụng khoảng phổ này, chứng tỏ rằng nó có thể hữu dụng
để thay đổi cách quản lý phổ hiện tại nhằm hướng tới truy cập phổ mở và linh hoạt.
Giới hạn và trì hoãn của truy cập phổ đang thắt nghẽn và làm chậm lại quá
trình phát triển các dịch vụ vô tuyến mới. Những hệ thống này có thể cải thiện về
sức khỏe, an ninh, môi trường làm việc, giáo dục, giải trí. Sự phát triển đầy hứa hẹn
về số lượng thiết bị vô tuyến dựa trên các chuẩn không dây có thể bị trì hoãn bởi
những giới hạn ở trên.
1.3 Vấn đề khan hiếm và hiệu suất sử dụng phổ
Phổ vô tuyến là tài nguyên có hạn. Cụm từ phổ vô tuyến chỉ khoảng tần số
điện từ giữa 3KHz và 300GHz. Hình 1.1 minh họa khoảng tần số mà thường để chỉ

phổ tần số. Hầu hết các hệ thống thông tin vô tuyến hiện nay yêu cầu bảo vệ chặt
chẽ chống lại nhiễu từ các hệ thống vô tuyến khác. Ngày nay, phổ cấp phép được
đảm bảo khỏi nhiễu.
Phần lớn phổ vô tuyến được cấp cho các hệ thống thông tin và dịch vụ truyền
thông xác định trong Hình 1.1. Tuy nhiên, tài nguyên phổ lại bị lãng phí bởi nhiều lí
do.
Thứ nhất, sự thất bại về mặt kinh tế của các dịch vụ và hệ thống vô tuyến cấp
phép có thể dẫn đến phổ không sử dụng. Ví dụ, WiMAX xuất hiện nhưng không
thành công về thương mại, phổ WiMAX đã được xác định và được cấp phép ở
nhiều nước, nhưng lại không được sử dụng trên diện rộng. Phổ WiMAX vì thế đã
làm lãng phí tài nguyên phổ.
Thứ hai, Hệ thống vô tuyến của quân đội cũng như công an yêu cầu phổ cho
hệ thống mà chủ yếu hoạt động khi có biến cố. Do vậy thêm phần lãng phí tài
nguyên phổ.

Trang 3


Chương 1: Tổng quan về mạng vô tuyến nhận thức

Thứ ba, sự phát triển công nghệ dẫn đến sự cải thiện hiệu suất phổ trong hệ
thống thông tin cấp phép hiện tại, ví dụ như phát sóng tivi số. Do đó sẽ yêu cầu ít
phổ hơn để cung cấp cùng một dịch vụ.
Nói tóm lại, một phần lớn phổ đang được sử dụng không hiệu quả. Hơn bao
giờ hết, cần tìm ra một công nghệ giúp việc truy cập phổ một cách linh hoạt. Như
vậy mới có thể giải quyết vấn đề khan hiếm và lãng phí phổ hiện nay.
1.4 Giải pháp vô tuyến nhận thức và truy cập phổ động
Truy cập phổ động chỉ việc sử dụng linh hoạt thay đổi phổ tần theo thời gian
dưới giới hạn cho phép của cơ quan quản lí.
Vô tuyến nhận thức cùng với truy nhập phổ động có thể vượt qua vấn đề mà ta

đã đề cập đến .
Vô tuyến nhận thức không chỉ là công nghệ vô tuyến mới mà còn chứa những
thay đổi mang tính cách mạng trong việc quản lý phổ. Vô tuyến này được thiết kế
để sử dụng và chia sẻ linh hoạt phổ mà không ảnh hưởng hệ thống vô tuyến cấp
phép.
1.5 Kết luận chƣơng
Bài toán về việc sử dụng phổ một cách hiệu quả được đặt ra đòi hỏi cần phải
có một cách thức tiếp cận việc chia sẻ phổ tần số một cách tốt hơn. Từ đó chúng ta
xây dựn một hệ thống mạng vô tuyến nhận thức (vô tuyến thông minh) để giải
quyết vấn đề trên. Một hệ thống như thế dựa trên sự linh hoạt trong việc chia sẻ phổ
tần giúp tận dụng tối đa phổ tần đã được cấp phép.

Trang 4


Chương 2: Cognitive radio – vô tuyến nhận thức

CHƢƠNG 2: COGNITIVE RADIO - VÔ TUYẾN NHẬN
THỨC
2.1 Giới thiệu chung
Khái niệm về “vô tuyến nhận thức” - cognitive radio được đề xuất để giải
quyết các vấn đề hiệu quả phổ tần và đã được nhận được sự quan tâm ngày càng
tăng trong những năm gần đây.
Chương này khảo sát những tiến bộ gần đây trong nghiên cứu liên quan đến
CR. Các nguyên tắc cơ bản của công nghệ vô tuyến nhận thức, kiến trúc của một
mạng vô tuyến nhận thức và các ứng dụng của nó. Các công trình hiện có trong cảm
biến phổ được xem xét và các vấn đề quan trọng trong việc phân bổ phổ tần động.
2.2 Khái niệm vô tuyến nhận thức - Cognitive Radio (CR)
Hệ thống vô tuyến thông minh 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 môi trường hoạt

động. Mục đích của vô tuyến thông minh là cho phép các thiết bị vô tuyến khác
hoạt động trên các dải tần còn trống tạm thời mà không gây nhiễu đến các hệ thống
vô tuyến có quyền ưu tiên cao hơn hoạt động trên dải tần đó. Để cho phép tận dụng
tối đa tài nguyên phổ tần như trên, vô tuyến thông minh phải có những tính năng cơ
bản như sau:
 Cảm biến phổ (Spectrum sensing): giám sát band tần phổ, bắt lấy những
thông tin của các band tần phổ này và xác định lỗ hỏng tần số hay phổ trống.
 Quản lí phổ (Spectrum management): Sau khi cảm biến phổ và quyết định
được khoảng phổ nào trống, CR tiến hành việc quản lí để chọn ra khoảng phổ nào là
tối ưu, đáp ứng được các yêu cầu về chất lượng trong mạng thông tin như QoS
(Quality of service). Chức năng này có thể chia làm 2 bước: phân tích phổ và quyết
định phổ.
 Sử dụng phổ linh hoạt (Spectrum mobility): CR có thể linh hoạt thay đổi tần
số đang sử dụng để chuyển qua một tần số sẵn có khác mà có thể cải thiện được
chất lượng của mạng thông tin nhằm đạt được chất lượng tốt nhất có thể.

Trang 5


Chương 2: Cognitive radio – vô tuyến nhận thức

 Chia sẻ phổ (Spectrum Sharing): Trong một mạng thông tin không chỉ có 1
mà rất nhiều CR cùng hoạt động. Do vậy cần phải có chức năng chia sẻ phổ giữa
các CR để tránh xung đột.

Hình 2.1 Sử dụng phổ linh hoạt
2.3 Kiến trúc mạng
Thành phần kiến trúc của mạng, có thể phân thành hai nhóm là mạng chính
(primary network) và mạng Vô tuyến nhận thức (secondary network). Các thành
phần cơ bản của hai nhóm mạng này được xác định như sau:

 Mạng chính (Primary network): Mạng chính có quyền truy nhập tới một
vài băng phổ nhất định, chẳng hạn như mạng TV quảng bá, hay mạng tổ ong
nói chung. Các thành phần của mạng chính bao gồm:
 Người dùng chính (Primary user): Người dùng chính (hay người dùng
được cấp phép) có giấy phép để hoạt động trong một băng phổ nhất định.
Truy nhập này chỉ được giám sát bởi trạm gốc chính và không bị ảnh
hưởng bởi những hoạt động của bất kì người dùng không được cấp phép
khác. Để cùng tồn tại với các trạm gốc Vô tuyến nhận thức và người dùng
Vô tuyến nhận thức, những người dùng chính này không cần bất cứ sự
điều chỉnh hoặc chức năng cộng thêm nào.
 Trạm gốc chính (Primary base-station): Trạm gốc chính (hay trạm gốc
được cấp phép) là thành phần cơ sở hạ tầng mạng được cố định, có giấy
phép phổ, như BTS hay Node B trong mạng tổ ong. Về nguyên tắc, trạm
gốc chính không có khả năng chia sẻ phổ với những người dùng CR. Tuy
Trang 6


Chương 2: Cognitive radio – vô tuyến nhận thức

nhiên, trạm gốc chính này có thể yêu cầu để có được khả năng này.
Người dùng và trạm gốc mạng chính không phải là thiết bị có chức năng
CR.
 Mạng vô tuyến nhận thức( Secondary network): Mạng vô tuyến nhận
thức (hay mạng Truy nhập phổ tần động, mạng thứ cấp, mạng không được
cấp phép) không có giấy phép để hoạt động trong một băng mong muốn. Do
đó, nó chỉ được phép truy nhập phổ khi có cơ hội. Mạng Vô tuyến nhận thức
có thể hoặc không gồm mạng có cơ sở hạ tầng và mạng ad hoc, các user, các
thành phần của mạng Vô tuyến nhận thức như sau:
 Người dùng Vô tuyến nhận thức: Người dùng CR(hay người dùng không
được cấp phép, người dùng thứ cấp) không có giấy phép sử dụng phổ. Do

đó, cần có các chức năng cộng thêm để chia sẻ băng phổ cấp phép.
 Trạm gốc Vô tuyến nhận thức: Trạm gốc CR(hay trạm gốc không cấp
phép, trạm gốc thứ cấp) là thành phần cơ sở hạ tầng cố định với các khả
năng của Vô tuyến nhận thức. Trạm gốc CR cung cấp kết nối đơn chặng
tới những người dùng secondary mà không cần giấy phép truy nhập phổ.
Thông qua kết nối này, người dùng CR có thể truy nhập đến các mạng
khác.
Cả người dùng và trạm gốc CR đều là những thiết bị có chức năng vô tuyến
nhận thức. Nếu một vài mạng thứ cấp cùng dùng chung một băng tần thì việc sử
dụng phổ tần đó đươc bố trí phối hợp bằng thiết bị trung tâm mạng.
 Bộ phân chia phổ (Spectrum broker): Bộ phân chia phổ (hay server lập
lịch) là một thực thể mạng trung tâm đóng vai trò trong việc chia sẻ các tài
nguyên phổ tần giữa các mạng CR khác nhau. Bộ phân chia phổ có thể kết
nối với từng mạng và có thể phục vụ với tư cách là người quản lí thông tin
phổ, nhằm cho phép các mạng CR cùng tồn tại.

Trang 7


Chương 2: Cognitive radio – vô tuyến nhận thức

Hình 2.2 Kiến trúc mạng Vô tuyến nhận thức
2.4 Hoạt động của mạng Vô tuyến nhận thức
Mạng Vô tuyến nhận thức có thể hoạt động trong cả băng cấp phép và không
cấp phép, do đó, các chức năng yêu cầu cho mạng CR khác nhau tùy theo phổ đó là
cấp phép hay không.
2.4.1 Trên băng cấp phép
Như đã chỉ ra trên Hình 1.1, ta thấy có những hố phổ không sử dụng trong
băng phổ được cấp phép. Do đó, các mạng CR có thể được sử dụng để khai thác các
hố phổ này thông qua các công nghệ thông minh. Kiến trúc này được miêu tả trong

hình dưới trong đó các mạng CR cùng tồn tại với các mạng chính tại cùng một vị trí
và trên cùng một băng phổ.

Trang 8


Chương 2: Cognitive radio – vô tuyến nhận thức

Hình 2.3 Mạng vô tuyến nhận thức hoạt động trên băng cấp phép
Có nhiều thách thức khác nhau để thực hiện các mạng CR trên băng cấp
phép vì sự tồn tại của những người dùng chính. Mặc dù, mục đích chính của mạng
CR là xác định phổ tần có sẵn tốt nhất, nhưng các chức năng của vô tuyến nhận
thức trong băng cấp phép lại bao gồm phát hiện sự có mặt của các người dùng
chính. Dung lượng kênh của các hố phổ phụ thuộc vào nhiễu xung quanh những
người dùng chính. Do đó, việc tránh nhiễu cho những người dùng chính là vấn đề
quan trọng nhất trong kiến trúc này. Hơn nữa, nếu người dùng chính xuất hiện trong
băng phổ mà những người dùng CR sử dụng thì người dùng vô tuyến nhận thức
ngay lập tức phải bỏ lại phổ hiện thời và chuyển tới phổ mới sẵn có khác, gọi là
chuyển giao phổ.
2.4.2 Trên băng không cấp phép
Các mạng CR có thể được thiết kế để hoạt động trên các băng không câp phép
để cải thiện hiệu quả phổ trong phần phổ này. Mạng vô tuyến nhận thức hoạt động
trên băng không cấp phép được minh họa trên Hình 2.4. Tất cả thực thể trong mạng
có quyền như nhau khi truy nhập tới các băng phổ. Nhiều mạng CR cùng tồn tại
trong một vùng giống nhau và sử dụng cũng một phần phổ như nhau. Cần có các
thuật toán chia sẻ phổ nhận thức có thể cải thiện hiệu quả sử dụng phổ và hỗ trợ
QoS cao.

Trang 9

Chương 2: Cognitive radio – vô tuyến nhận thức

Hình 2.4.Mạng Vô tuyến nhận thức hoạt động trên băng không cấp phép
Trong kiến trúc này, những người dùng CR tập trung vào phát hiện việc
truyền của những người dùng CR khác. Khác với hoạt động trên băng cấp phép,
việc chuyển giao phổ không bị kích thích bởi sự có mặt của những người dùng
chính khác. Tuy nhiên, vì tất cả những người dùng CR có quyền truy nhập phổ như
nhau, nên họ phải cạnh tranh với nhau trong cùng băng không cấp phép. Do đó,
kiến trúc này đòi hỏi các phương pháp chia sẻ phổ phức tạp giữa những người dùng
CR. Nếu nhiều mạng CR nằm trong cùng một băng không cấp phép thì phải có
phương pháp chia sẻ phổ phù hợp giữa các mạng này.
2.5 Kiến trúc vật lý
Kiến trúc chung của một hệ thống thu phát CR được minh họa như hình dưới
đây. Trong đó các bộ phận chính của hệ thống là phần đầu (RF Front-End) và phần
xử lý băng gốc. Mỗi bộ phận đều có thể được tái cấu hình thông qua đường điều
khiển ( control) nhằm thích ứng với các điều kiện thay đổi liên tục của môi trường.

Hình2.5 Bộ thu phát CR

Trang 10


Chương 2: Cognitive radio – vô tuyến nhận thức

Trong cảm biến phổ vô tuyến thông minh, chỉ có RF trước đó là khác với một
thiết bị thu chính thông thường. Hình 2.6 cho thấy loại RF điển hình, có RX nằm ở
đầu vào. Thành phần của RX nó bao gồm cả ăng-ten, khuếch đại tín hiệu nhiễu tần
số thấp (LNA), dao động nội, và điều khiển độ lợi tự động, tất cả đều có băng thông
rộng, đủ để có thể hoạt động ở tất cả các tần số mà tại đó các vô tuyến thông minh

có thể muốn hoạt động. Phía trước cũng phải có khả năng để chọn kênh mà vô
tuyến thông minh muốn sử dụng, bằng cách điều chỉnh dao động nội (ví dụ, bộ dao
động điều khiển điện áp, VCO).

Hình 2.6 Phần đầu (RF Front- End)
RF Filter: Có tác dụng chọn lựa khoảng bang thoongmong muốn bằng cách
cho tín hiệu qua bộ lọc thông dải.
LNA: (Low noise anplifier): bộ khuếch đại nhiễu thấp có tác dụng: loại nhiễu
tần số ảnh, khuếch đại nhiễu thấp tín hiệu nhỏ ngõ vào của máy thu tới mức cần
thiết để đổi tần,tăng độ nhạy máy thu. LNA thường có từ một đến ba tầng khuếch
đại tuyến tính, có điều hưởng chọn lọc tần số - bang thông tín hiệu mong muốn. Có
tác dụng khuếch đại tín hiệu mong muốn đồng thời giảm tín hiệu nhiễu.
MIXER: tại bộ đổi tần thì tín hiệu thu được sẽ được trộn với tần số gốc được
phát ra và được truyền tới giải bang gốc hay tần số trung tần.
VCO (voltage_controlled oscillator): được biết đến như là một bộ điều chỉnh
tần số bằng điện áp. Có tác dụng như bọ khóa pha giúp tần số ra ổn định.

Trang 11


Chương 2: Cognitive radio – vô tuyến nhận thức

Channel selection filter: được dùng để chọn kênh mong muốn đồng thời loại
bỏ kênh kế cận.Có hai cách để chọn kênh: direct convertion receiver và
superheterodyne.
AGC(Automantic gain control): Là hệ thống điều chỉnh độ lợi máy thu dựa
vào biên đô tín hiệu thu đồng thời mở rộng giải rộng, cho phép ta tăng hoặc giảm độ
khuếch đại khi tín hiệu thu yếu hay mạnh bằng cách thay đổi điện áp phân cực.
PLL (Phaxe locked loop): Là hệ thống hồi tiếp vòng kín.
2.6 Vô tuyến định nghĩa mềm (SDR) cho hệ thống vô tuyến nhận thức

Đặc điểm chính của vô tuyến nhận thức là khả năng thích nghi với nơi mà các
thông số vô tuyến (bao gồm tần số, công suất, điều chế, băng thông) có thể thay đổi
phụ thuộc vào môi trường vô tuyến, hoàn cảnh sử dụng, điều kiện mạng, vị trí địa lí.
Vô tuyến định nghĩa mềm (SDR) có thể cung cấp một số chức năng vô tuyến
linh hoạt bằng các tránh sử dụng các bộ phận và mạch tương tự cố định. Vì vậy vô
tuyến nhận thức được thiết kế dựa trên SDR hay nói cách khác SDR là công nghệ
lõi cho vô tuyến nhận thức.
Theo đó, thiết bị vô tuyến định nghĩa bằng phần mềm SDR (Software Defined
Radio) sẽ là một phần tử quan trọng trong hệ thống vô tuyến nhận thức. Các tham
số của thiết bị SDR được thay đổi một cách linh động bằng phần mềm mà không
cần phải thay đổi cấu trúc phần cứng. Nó khác với những thiết bị vô tuyến trước đó
ở khả năng nhận thức (cognitive capability) và khả năng cấu hình lại
(reconfigurability).
 Khả năng nhận thức (Cognitive capability): khả năng nhận thức đề cập đến
khả năng của công nghệ vô tuyến có thể nắm bắt hay cảm nhận thông tin từ
môi trường vô tuyến trong đó nó hoạt động. Khả năng này không thể đơn
giản thực hiện được bằng cách giám sát công suất một vài băng tần, mà là
những công nghệ tinh vi hơn, như: học tập tự quản và quyết định hoạt động
là cần thiết để nắm bắt sự thay đổi theo thời gian và không gian trong môi
trường vô tuyến và tránh nhiễu với các user khác. Thông qua khả năng nhận
thức này, các phần phổ chưa sử dụng ở một thời điểm và địa điểm sẽ được

Trang 12


Chương 2: Cognitive radio – vô tuyến nhận thức

xác định. Do đó, phần phổ tốt nhất và các thông số thích hợp có thể được lựa
chọn.
 Khả năng tái cấu hình (Reconfigurability): trong khi khả năng nhận thức

cung cấp khả năng nhận biết phổ của CR, thì khả năng tái cấu hình cho phép
CR lập trình động theo môi trường vô tuyến. Cụ thể hơn, CR có thể được lập
trình để truyền và nhận trên nhiều tần số và sử dụng các công nghệ truy cập
đường truyền khác nhau được hỗ trợ bởi thiết kế phần cứng của nó.
2.7 Mô hình vô tuyến thông minh dựa trên SDR
Ý tưởng về vô tuyến thông minh là một hệ thống mà trong đó các bộ chuyển
đổi số-tương tự, bộ tách-ghép sóng, mạch lọc... đều là phần mềm. Mô hình vô tuyến
thông minh điển hình trên cơ sở SDR. Theo đó, các chức năng và các đặc tính cơ
bản như sau :
 Khối anten dải rộng (Wideband antenna) có đặc điểm là hoạt động trên
toàn bộ băng tần vô tuyến nhận thức (dải tần này rất rộng). Để tận dụng triệt
để tài nguyên phổ tần vô tuyến còn trống một cách tức thì, anten dải rộng
phải có khả năng quét tần số rất rộng sao cho có thể phát hiện được hầu hết
những thay đổi của môi trường (thời gian không sự dụng của các dải tần số
đã cấp phép). Toàn bộ phổ tần khả quét được chia thành N băng nhỏ, và mỗi
thiết bị vô tuyến định nghĩa bằng phần mềm (SDR) sẽ hoạt động trên một
băng tần nhỏ đó. Ngoài ra, hệ thống đa anten được đề xuất để tạo búp sóng
và độ lợi phân tập nhằm tăng cường độ phân giải không gian và cải thiện
hiệu quả tách sóng.
 Khối duplexer được dùng để định hướng (phân bổ) tín hiệu cho các anten,
hay nói cách khác nó phân cách tín hiệu thu và tín hiệu phát.

Trang 13


Chương 2: Cognitive radio – vô tuyến nhận thức

Hình 2.7 Mô hình vô tuyến thông minh điển hình trên cơ sở SDR
 Khối lựa chọn tần số động (Dynamic Frequency Selection - DFS) là một
quá trình lựa chọn 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 tần. Khi hoạt động, phổ tần sẽ chỉ được lựa chọn sử
dụng khi nó không bị chiếm dụng bởi thiết bị khác, và sẽ dừng chiếm dụng
phổ tần này ngay khi các thiết bị vô tuyến có quyền ưu tiên cao hơn có nhu
cầu sử dụng.
 Khối vô tuyến đƣợc định nghĩa bằng phần mềm (Software Defined
Radio - SDR) hoạt động đồng thời trong module thu. Mỗi khối SDR được
điều khiển để hoạt động trong một dải tần nhất định thông qua phần mềm mà
không phải thay đổi cấu trúc phần cứng. Lý do của việc sử dụng nhiều
module SDR song song thay vì chỉ một module SDR duy nhất là để giảm độ
phức tạp của thiết bị SDR. Số liệu đầu ra của các khối SDR được đưa vào
cùng một khối chức năng, khối này thực hiện quyết định tối ưu (thông minh)
dựa trên những thông tin từ các SDR thành phần, trong đó thực hiện lựa chọn
và kết hợp giữa các luồng thông tin sau tách sóng để tái tạo luồng thông tin
cũng như các tín hiệu điều khiển các tham số phần phát.

Trang 14


Chương 2: Cognitive radio – vô tuyến nhận thức

 Khối cảm biến môi trƣờng (Incumbent Profile Detection – IPD) phát hiện
sự hiện hữu của thiết bị vô tuyến có quyền ưu tiên cao hơn dựa trên các
thông tin về: sơ đồ phân bố phổ tần, thời điểm chiếm dụng phổ tần của các
thiết bị vô tuyến được cấp phép, và tập tham số công suất phát.
 Khối tổng hợp tần số thích ứng ở 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 chuyển đổi băng tần. Muốn vậy, cần phải khai thác thông tin từ
khối cảm biến môi trường (IPD) như: sơ đồ phân bố phổ tần, thời điểm
chiếm dụng phổ tần của các thiết bị vô tuyến được cấp phép, và tập tham số

công suất phát. Các thông số này cho phép xác định chính xác mức công suất
phát nhằm đảm bảo vô tuyến thông minh không gây nhiễu đến các thiết bị vô
tuyến khác.
 Khối điều khiển công suất phát (Transmit Power Control - TPC) cho
phép thích ứng mức công suất phát theo sự thay đổi tần số làm việc của thiết
bị vô tuyến thông minh.
 Khối cổng định thời (Timing Gate) cho phép đảm bảo rằng vô tuyến thông
minh chỉ phát tín hiệu ở những tần số hiện không bị chiếm dụng.
2.8 Quản lý phổ
2.8.1 Cảm biến và phân tích phổ tần
Một trong những yếu tố quan trọng của vô tuyến nhận thức đó là khả năng đo
đạc, nhận biết các thông số về đặc tính kênh truyền, phổ tần có sẵn, công suất, các
chính sách... của môi trường vô tuyến xung quanh. Vì vậy cảm biến phổ tần là một
kỹ thuật quan trọng làm nên vô tuyến nhận thức. Cảm biến phổ tần có nhiệm vụ xác
định tần số nào đang được sử dụng bởi các user chính, phổ tần nào đang trống. Từ
đó bộ thích nghi CR thay đồi các thông số phát sao cho đạt được hiệu suất phổ cao
nhất. Vì vậy, việc cảm biến và phân tích phổ tần là bước quan trọng đầu tiên trong
quản lý truy nhập phổ động.

Trang 15


Chương 2: Cognitive radio – vô tuyến nhận thức

Kỹ thuật cảm biến phổ tần trong CR chia thành 4 nhóm:
 Dựa vào bên phát của PU: phát hiện tín hiệu PU dựa vào tín hiệu nhận
được tại đầu thu user CR, bao gồm các phương pháp: mạch lọc, phát hiện
năng lượng, dạng sóng, đặc tính...
 Dựa vào bên thu của PU: cơ hội phổ xác định dựa vào những thông tin hiển
thị tại đầu thu của PU.

 Cooperative detection : tín hiệu PU được xác định nhờ vào việc phối hợp
với các user khác, được thực hiện bằng cách cảm biến tập trung hoặc phân
phối. Cảm biến tập trung nghĩa là node trung tâm sẽ thu thập thông tin từ các
thiết bị CR khác, xác định phổ rỗi và phát tán thông tin đến CR khác. Ngược
lại với nó là cảm biến phân phối, thông tin được chia sẻ giữa các node CR
nhưng việc xác định hố phổ là do mỗi node quyết định.
 Mô hình quản lý giao thoa can nhiễu: phương pháp này dùng trong các hệ
thống băng thông rộng, khi mà SU truyền dữ liệu đồng thời với PU nhưng
phải đảm bào truyền ở công suất thấp hơn, tránh can nhiễu với nhau.
 Ngoài ra cũng có những phƣơng pháp khác nhƣ: dựa vào wavelet,
phương pháp multi-taper, ước lượng phổ...
2.8.2 Chia sẻ và phân phối phổ động
Việc chia sẻ phổ tần giữa các hệ thống vô tuyến khác nhau thực chất là chia sẻ
việc sử dụng các dải tần số giữa các mạng truy nhập vô tuyến khác nhau mà thôi. Vì
trong các hệ thống, tài nguyên vô tuyến chủ yếu được các mạng truy nhập sử dụng
để truyền dẫn tín hiệu từ mạng đến khách hàng. Cơ chế hoạt động của phân bổ tần
số động giữa các mạng truy nhập như sau: Sử dụng các khoảng tần số liền kề để
cấp phát cho các mạng truy nhập vô tuyến khác nhau. Các khoảng tần số ấn định
cho mỗi hệ thống được phân cách bằng một băng tần bảo vệ, việc làm này cũng
giống với cơ chế phân bổ tần số cố định hiện nay. Tuy nhiên, ở cơ chế phân bổ tài
nguyên này bề rộng phổ gán cho mỗi một mạng truy nhập vô tuyến được thay đổi
tùy theo thay đổi của yêu cầu phổ tần của từng mạng theo thời gian và không gian.

Trang 16


Chương 2: Cognitive radio – vô tuyến nhận thức

Hình 2.8 Phân bổ tần số cố định và phân bổ tần số động.
Cơ chế phân bổ phổ tần liền kề động này có ưu điểm là việc quản lý và phân

bổ tài nguyên phổ tần đơn giản; trong khi vẫn có được những ưu điểm như đối với
phương pháp phân bổ tần cố định, như kiểm soát được nhiễu từ các mạng truy nhập
vô tuyến khác chỉ cần dùng một băng tần bảo vệ. Hơn thế nữa, cơ chế này tối thiểu
hóa việc hợp tác quản lý giữa hai mạng truy nhập bởi vì chúng ta chỉ cần xác định
được vị trí của dải tần bảo vệ giữa hai băng tần ấn định liền kề.
Tuy nhiên, do sự đơn giản trong việc quản lý phổ tần của cơ chế nên cũng có
những nhược điểm như: Nếu muốn tăng bằng tần cho một mạng truy nhập vô tuyến
thì băng tần của mạng truy nhập vô tuyến lân cận sẽ bị cắt giảm. Do đó, nếu một
mạng truy nhập vô tuyến có nhu cầu tăng lượng băng tần cấp phép sẽ không được
đáp ứng nếu như mạng truy nhập vô tuyến bên cạnh không thể cắt giảm băng tần
của mình được. Mặc dù còn tồn tại nhược điểm như vậy nhưng phương pháp phân
bổ tài nguyên này vẫn có ý nghĩa trong việc tận dụng các băng tần trống của các hệ
thống mạng truy nhập khách dựa trên quy luật dịch vụ mà không phải sử dụng các
thuật toán điều khiển quá phức tạp.
Hiện nay, phương pháp phân bổ tài nguyên vô tuyến động đang được tập trung
nghiên cứu trong các mạng truy nhập vô tuyến là mạng di động 3G (UMTS) và hệ
thống truyền hình quảng bá số mặt đất DVB-T. Lựa chọn hai loại mạng truy nhập
này để đưa vào nghiên cứu vì hai mạng truy nhập này có cơ chế cung cấp dịch vụ
hoàn toàn khác nhau. Một bên là cung cấp dịch vụ theo yêu cầu của khách hàng
(mạng di động) trong khi đó mạng truyền hình quảng bá số mặt đất thì phát quảng

Trang 17


Chương 2: Cognitive radio – vô tuyến nhận thức

bá tín hiệu đến các khu vực khác nhau. Đối với mạng di động thì nhu cầu về băng
tần chủ yếu tập trung vào giờ làm việc trong khi đó các dịch vụ truyền hình lại chủ
yếu tập trung vào ngoài giờ làm việc. Đặc điểm khác biệt về quy luật dịch vụ này
làm cho vai trò của việc phân bổ phổ tần động ở trên trở nên cấp thiết và quan trọng

hơn. Hơn thế nữa, mạng 3G-UMTS và mạng truyền hình quảng bá vô tuyến số mặt
đất DVB-T có chung bề rộng sóng mang (Với 3G-UMTS là 5 MHz trong khi đó
DVB-T là 8 MHz). Một phân tích về qui luật sử dụng dịch vụ của hai hệ thống trên,
được trình bày ở hình sau.

Hình 2.9 Phân bố lưu lượng thay đổi theo thời gian của dịch vụ DVB-T và
UMTS
2.9 Kết luận chƣơng
Vô tuyến nhận thức được xem là một hệ thống có tính chủ động cao trong việc
chia sẻ phổ tần cho người dùng. Vô tuyến nhận thức giải quyết tốt vấn đề phổ tần bị
để trống trong những khoảng thời gian và vị trí mà người dùng không sử dụng.

Trang 18


Chương 3: Cảm biến phổ vô tuyến nhận thức

CHƢƠNG 3: CẢM BIẾN PHỔ VÔ TUYẾN NHẬN THỨC
3.1 Giới thiệu chƣơng
Việc cảm biến phổ là nhiệm vụ thiết yếu của mạng vô tuyến nhận thức, nó cho
phép người dùng thứ 2 có thể phát hiện ra khoảng phổ trống và có cơ hội để tận
dụng những khoảng tần số này mà không ảnh hưởng gì đến hệ thống trên.Vì vậy
cảm biến là chìa khóa kỹ thuật trong cognitive radio. Vấn đề cảm biến phổ này
được trình bày cụ thể trong chương này.
3.2 Cảm biến phổ
Trong hệ thống 802.22,cả BS và CPE thực hiện cảm biến kênh theo chu kì.
Bởi vì cảm biến kênh có thể ở trong khoảng băng hay ngoài khoảng băng nên có 2
giao diện được yêu cầu tại CPE. Một anten trực tiếp thì được sử dụng để kết nối
với BS, và một anten đẳng hướng thì được dùng để cảm biến phổ. BS hướng dẫn
CPE cảm biến băng TV, và kết quả cảm biến sẽ được gửi trở lại cho BS để xây

dựng một bản đồ các phổ trống cho các tế bào mà được dùng để quản lý phổ. Giao
thức MAC cần được thiết kế để cung cấp các yêu cầu của quản lý phổ bao gồm
thay đổi kênh truyền, sự hoãn hay khôi phục kênh, sự bao gồm hay loại trừ của
nhiều kênh từ một kênh truy cập.
Để phát hiện một dịch vụ TV truyền thống, hệ thống IEEE 802.22 cung cấp
máy cảm biến băng tần thô và cảm biến tinh như hình:

Hình 3.1Cơ chế cảm biến thô và tinh
Để cải thiện hệ thống cho phù hợp. Cảm biến nhanh ( hay gọi là cảm biến thô),
ví dụ như cảm biến năng lượng, thì thực hiện trong thời gian ngắn để giảm sự gián

Trang 19


Chương 3: Cảm biến phổ vô tuyến nhận thức

đoạn trong truyền dữ liệu. Kết quả của sự cảm biến này được sử dụng để phân tích
hoạt động của kênh truyền. Nếu có một năng lượng truyền dẫn được phát hiện, thì
hệ thống cảm biến tinh sẽ hoạt động. Giải thuật của cảm biến tinh này sẽ tốn thời
gian để xác định các tín hiệu từ dịch vụ nguồn. Cả 2 phương pháp cảm biến thô và
tinh này đều đáp ứng được yêu cầu của chuẩn IEEE 802.22.
Đặc biệt, tín hiệu TV số với công suất ngưỡng là -116 dBm cũng được phát
hiện với xác suất phát hiện gần 0.9( giá trị lớn nhất của xác suất báo sai là 0.1). Hệ
thống dịch vụ thì cần được phát hiện trong vòng không quá 2 giây sau khi dịch vụ
này bắt đầu truyền dữ liệu.
3.3 Phân loại
Trong hệ thống CR có thể chia cảm biến phổ ra làm 2 loại
 Occupancy sensing (cảm biến sự chiếm giữ phổ): phát hiện sự chiếm giữ
phổ trong khu vực lân cận,qua đó xác định được dải phổ nào đang
trống(white spaces) hoặc đang ở dưới mức sử dụng(gray spaces).Một ví dụ

về Occupancy sensing là bộ phát hiện dựa vào năng lượng (Energy_based
detection).
 Identity sensing (cảm biến các đặc trƣng): phân biệt được dải phổ đang bị
chiếm giữ bởi primary user hay là đang bị chiếm giữ bởi một CR user
khác.Điều này đặc biệt quan trọng đối với môi trường có nhiều CR user,khi
đó white space phải được chia sẻ cho nhiều user.Một ví dụ về Identity
sensing là cảm biến dựa vào đặc điểm( feature-based detection).
3.4 Cảm biến phổ dựa vào năng lƣợng
3.4.1 Phƣơng pháp
Phương pháp cảm biến bằng năng lượng (Energy detection) là một phương
pháp cảm biến phổ để phát hiện khoảng phổ đã được đăng kí có thể sử dụng được
hay không. Theo phương pháp phát hiện bằng năng lượng này, giải thuật để đưa ra
quyết định có được sử dụng khoảng phổ đó hay không là dựa vào sự so sánh của tín
hiệu đầu ra của bộ cảm biến này với một mức ngưỡng đã xác định trước. Khó khăn
ở việc cần phải lựa chọn mức ngưỡng thích hợp ứng với các primary signals.

Trang 20


Chương 3: Cảm biến phổ vô tuyến nhận thức

Phương pháp này hoạt động hiệu quả khi chỉ số SNR cao.
Giải thuật của phương pháp này thì giả sử rằng môi trường hoạt động của tín
hiệu không co hiện tượng Fading và xác suất phát hiện đúng tín hiệu, xác suất báo
hiệu sai tín hiệu lần lượt được cho bởi :


(m, )
2
Pd  Q( 2 ,  ) và Pf 

(m)

(3.1)

Đồng thời nó có đặc điểm như sau:
Bộ phát hiện này làm việc nhạy cảm với môi trường có công suất nhiễu không
xác định. Khi môi trường có công suất nhiễu thay đổi thì bộ phát hiện này có thể
đáp ứng ngay. Điều này gây khó khăn cho việc phát hiện.
Bộ phát hiện này chỉ làm nhiệm vụ phát hiện, nó không có khả năng phân biệt
được đâu là tín hiệu PU hay SU.
Bộ phát hiện bằng phương pháp năng lượng này thì đơn giản hơn so với
phương pháp matched filter, và nó có thể được thực hiện bởi các dụng cụ phân tích
tín hiệu như FFT (fast Fourier Transform). FFT chuyển tín hiệu từ miền thời gian
sang miền tần số. Kĩ thuật này xác định công suất của tín hiệu thông quá giá trị mật
độ phổ công suất của tín hiệu đó. Nếu công suất này vượt quá giá trị ngưỡng thì
điều đó thể hiện sự có mặt của PU.
Để có được 1 đánh giá chính xác về năng lượng của tín hiệu tại tần số mà ta
quan tâm, ta phải tính toán để ước lượng giá trị của tín hiệu nhận được. Điều đó có
nghĩa là việc lấy mẫu các giá trị của tín hiệu thì cần thiết để có được kết quả tốt
nhất.
Tuy nhiên, bộ phát hiện năng lượng vẫn còn được sử dụng bởi vì nó đơn giản
và nó được sử dụng làm nền tảng cho việc thiết kế những bộ phát hiện mạnh hơn.
Ngoài ra có đề nghị rằng sử dụng nó để làm dải tần bảo vệ an toàn để đánh giá
nhiễu của băng tần PU và tăng khả năng nhận biết nhiễu chưa xác định. Giải thuật
của phương pháp này được trình bày như sau:
Để phát hiện 1 tín hiệu nằm trong dải băng thông B biết trước, ta có thể thử đặt
vấn đề về giả thiết như sau :

Trang 21