Cảm nhận phổ trong vô tuyến nhận thức cho tín hiệu ghép kênh phân chia theo tần số trực giao qua kênh truyền nhiễu trắng
Hệ thống vô tuyến nhận thức (CR) đang là một trong những đề tài được quan tâm trong những năm gần đây. Chúng giúp cho việc sử dụng băng tần hiệu quả hơn.
![Cảm nhận phổ trong vô tuyến nhận thức cho tín hiệu ghép kênh phân chia theo tần số trực giao qua kênh truyền nhiễu trắng trang 1 Cảm nhận phổ trong vô tuyến nhận thức cho tín hiệu ghép kênh phân chia theo tần số trực giao qua kênh truyền nhiễu trắng trang 1](https://s1.tailieuhoc.vn/4ydyqpyrc4869mas/image/2024/02/14/7092/cam-nhan-pho-trong-vo-tuyen-nhan-thuc-cho-tin-hieu-ghep-kenh-trang-1_MhVw2qZ2fJ.jpg)
Trang 1
![Cảm nhận phổ trong vô tuyến nhận thức cho tín hiệu ghép kênh phân chia theo tần số trực giao qua kênh truyền nhiễu trắng trang 2 Cảm nhận phổ trong vô tuyến nhận thức cho tín hiệu ghép kênh phân chia theo tần số trực giao qua kênh truyền nhiễu trắng trang 2](https://s1.tailieuhoc.vn/4ydyqpyrc4869mas/image/2024/02/14/7092/cam-nhan-pho-trong-vo-tuyen-nhan-thuc-cho-tin-hieu-ghep-kenh-trang-2_fHW1fzoe0w.jpg)
Trang 2
![Cảm nhận phổ trong vô tuyến nhận thức cho tín hiệu ghép kênh phân chia theo tần số trực giao qua kênh truyền nhiễu trắng trang 3 Cảm nhận phổ trong vô tuyến nhận thức cho tín hiệu ghép kênh phân chia theo tần số trực giao qua kênh truyền nhiễu trắng trang 3](https://s1.tailieuhoc.vn/4ydyqpyrc4869mas/image/2024/02/14/7092/cam-nhan-pho-trong-vo-tuyen-nhan-thuc-cho-tin-hieu-ghep-kenh-trang-3_IZcXW4UDdX.jpg)
Trang 3
![Cảm nhận phổ trong vô tuyến nhận thức cho tín hiệu ghép kênh phân chia theo tần số trực giao qua kênh truyền nhiễu trắng trang 4 Cảm nhận phổ trong vô tuyến nhận thức cho tín hiệu ghép kênh phân chia theo tần số trực giao qua kênh truyền nhiễu trắng trang 4](https://s1.tailieuhoc.vn/4ydyqpyrc4869mas/image/2024/02/14/7092/cam-nhan-pho-trong-vo-tuyen-nhan-thuc-cho-tin-hieu-ghep-kenh-trang-4_QNj3mtO9uq.jpg)
Trang 4
![Cảm nhận phổ trong vô tuyến nhận thức cho tín hiệu ghép kênh phân chia theo tần số trực giao qua kênh truyền nhiễu trắng trang 5 Cảm nhận phổ trong vô tuyến nhận thức cho tín hiệu ghép kênh phân chia theo tần số trực giao qua kênh truyền nhiễu trắng trang 5](https://s1.tailieuhoc.vn/4ydyqpyrc4869mas/image/2024/02/14/7092/cam-nhan-pho-trong-vo-tuyen-nhan-thuc-cho-tin-hieu-ghep-kenh-trang-5_S4D6Z7eOp4.jpg)
Trang 5
![Cảm nhận phổ trong vô tuyến nhận thức cho tín hiệu ghép kênh phân chia theo tần số trực giao qua kênh truyền nhiễu trắng trang 6 Cảm nhận phổ trong vô tuyến nhận thức cho tín hiệu ghép kênh phân chia theo tần số trực giao qua kênh truyền nhiễu trắng trang 6](https://s1.tailieuhoc.vn/4ydyqpyrc4869mas/image/2024/02/14/7092/cam-nhan-pho-trong-vo-tuyen-nhan-thuc-cho-tin-hieu-ghep-kenh-trang-6_KWFn6xhVa9.jpg)
Trang 6
![Cảm nhận phổ trong vô tuyến nhận thức cho tín hiệu ghép kênh phân chia theo tần số trực giao qua kênh truyền nhiễu trắng trang 7 Cảm nhận phổ trong vô tuyến nhận thức cho tín hiệu ghép kênh phân chia theo tần số trực giao qua kênh truyền nhiễu trắng trang 7](https://s1.tailieuhoc.vn/4ydyqpyrc4869mas/image/2024/02/14/7092/cam-nhan-pho-trong-vo-tuyen-nhan-thuc-cho-tin-hieu-ghep-kenh-trang-7_zrj2fI4X9p.jpg)
Trang 7
Bạn đang xem tài liệu "Cảm nhận phổ trong vô tuyến nhận thức cho tín hiệu ghép kênh phân chia theo tần số trực giao qua kênh truyền nhiễu trắng", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
Tóm tắt nội dung tài liệu: Cảm nhận phổ trong vô tuyến nhận thức cho tín hiệu ghép kênh phân chia theo tần số trực giao qua kênh truyền nhiễu trắng
![Cảm nhận phổ trong vô tuyến nhận thức cho tín hiệu ghép kênh phân chia theo tần số trực giao qua kênh truyền nhiễu trắng Cảm nhận phổ trong vô tuyến nhận thức cho tín hiệu ghép kênh phân chia theo tần số trực giao qua kênh truyền nhiễu trắng](https://s1.tailieuhoc.vn/4ydyqpyrc4869mas/thumb/2024/02/14/cam-nhan-pho-trong-vo-tuyen-nhan-thuc-cho-tin-hieu-ghep-kenh_RKywqCeyTO.jpg)
Science & Technology Development, Vol 20, No.T4-2017 Trang 180 Cảm nhận phổ trong vô tuyến nhận thức cho tín hiệu ghép kênh phân chia theo tần số trực giao qua kênh truyền nhiễu trắng • Nguyễn Minh Trí • Nguyễn Thanh Tú • Nguyễn Hữu Phương Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQG-HCM (Bài nhận ngày 26 tháng 12 năm 2016, nhận đăng ngày 30 tháng 10 năm 2017) TÓM TẮT Hệ thống vô tuyến nhận thức (CR) đang là một trong những đề tài được quan tâm trong những năm gần đây. Chúng giúp cho việc sử dụng băng tần hiệu quả hơn. Vấn đề chính của hệ thống vô tuyến nhận thức là phải xác định chính xác được việc sử dụng băng tần của người dùng chính. Hiện nay có nhiều phương pháp được sử dụng để thực hiện điều này như dựa trên năng lượng (ED), cửa sổ trượt, Axell’s detector. Trong đó, phương pháp dựa trên đặc điểm tín hiệu (cyclostationarity - CS) luôn thu hút nhiều sự quan tâm do hiệu quả của nó ở miền SNR thấp. Với cyclic prefix lặp lại, tín hiệu ghép kênh phân chia theo tần số trực giao (OFDM) cho kết quả phát hiện tốt theo phương pháp này. Bài báo này đề xuất một phương pháp dựa trên đặc tính tự tương quan của tín hiệu OFDM trong môi trường nhiễu trắng (AWGN). Từ khóa: vô tuyến nhận thức (CR), cyclostationary (CS), OFDM, AWGN MỞ ĐẦU Trong những thập kỷ gần đây, nhiều nghiên cứu trên thế giới và ở Việt Nam chỉ ra rằng trong rất nhiều khoảng băng tần được cấp phép không được sử dụng hiệu quả [1, 2]. Điều này gây ra sự thiếu hụt nghiêm trọng về phổ tần vô tuyến và để giải quyết vấn đề trên, mạng vô tuyến nhận thức (CR) được đề xuất. Dựa trên ý tưởng sử dụng lại những vùng tần số không được sử dụng bởi người sử dụng chính (Primary user – PU) để cấp cho người sử dụng thứ cấp (Secondary user – SU). Hiện nay, CR được xem là một giải pháp hiệu quả trong việc tăng khả năng sử dụng phổ tần của mạng không dây và thu hút được nhiều sự quan tâm [3-5]. Trong mạng vô tuyến nhận thức, các người sử dụng thứ cấp SU sẽ được phép sử dụng tạm thời những phổ tần của người sử dụng chính PU mà không gây can nhiễu đến PU. Vì vậy, các SU phải có khả năng nhận thức được khi nào PU đang sử dụng và khi nào các SU có thể sử dụng phổ tần được cấp cho PU. Có thể thấy được, việc cảm nhận phổ tần đóng vai trò quyết định trong hệ thống vô tuyến nhận thức và vì thế đã có nhiều phương pháp được nghiên cứu và đề xuất. Trong đó, được quan tâm nhiều nhất là các phương pháp dựa trên năng lượng (ED) [6], dựa trên dạng sóng hay lọc phối hợp, dựa trên đặc trưng tín hiệu (cyclostationarity detection - CS) [7], dựa trên wavelet hay eigenvalue [8]. Những phương pháp này có những ưu điểm và nhược điểm riêng về khả năng cảm nhận, độ phức tạp, thời gian cảm nhận và yêu cầu đối với tín hiệu PU. Thí dụ, phương pháp cảm nhận phổ dựa trên năng lượng có ưu điểm là đơn giản, không có yêu cầu về thông tin tín hiệu của PU tuy nhiên phương pháp này lại không hiệu quả trong môi trường nhiễu lớn. Các thuật toán cảm nhận dựa trên dạng sóng hay lọc phối hợp đòi hỏi các điều kiện rõ ràng về dạng sóng pilot biết trước hay tín TAÏP CHÍ PHAÙT TRIEÅN KH&CN, TAÄP 20, SOÁ T4- 2017 Trang 181 hiệu truyền làm ảnh hưởng đến bảo mật trong truyền thông. Với phương pháp cảm nhận dựa trên đặc điểm tín hiệu chỉ sử dụng cấu trúc và đặc điểm thống kê của tín hiệu PU. Đối với tín hiệu ghép kênh phân chi theo tần số trực giao (OFDM), dựa trên đặc điểm tự tương quan tuần hoàn của cyclic prefix khi có tín hiệu OFDM sẽ cho giá trị khác không và bằng không khi không có tín hiệu để cảm nhận sự hiện diện của tín hiệu. Kỹ thuật này có ưu điểm là đơn giản và cảm nhận được tín hiệu ở vùng tỉ số tín hiệu trên nhiễu (SNR) thấp. THUẬT TOÁN CẢM NHẬN PHỔ TÍN HIỆU OFDM Tổng quan cảm nhận phổ tín hiệu OFDM Trong mô hình truyền OFDM, người sử dụng chính sẽ truyền tín hiệu ghép kênh phân chia theo tần số trực giao (OFDM) với Nd sóng mang con. Đây cũng là số lượng mẫu dữ liệu trong một symbol OFDM và đồng thời cũng là kích thước bộ IFFT (Inverse fast Fourier transform). Sau bộ IFFT, để giảm hiệu ứng nhiễu liên ký tự (ISI), tín hiệu sẽ được chèn thêm một khoảng bảo vệ có chiều dài Nc. Khoảng bảo vệ được tạo bằng cách sao chép Nc mẫu cuối của symbol OFDM và chèn vào đầu symbol và được gọi là cyclic prefix (CP). Như vậy một symbol OFDM gồm Ns = Nc + Nd mẫu. Sử dụng cửa sổ quan sát có chiều dài dL N mẫu gồm K symbol OFDM và dN mẫu của symbol K + 1, L = K (Nc + Nd) được minh họa ở Hình 1. Trong môi trường nhiễu Guass (AWGN), tín hiệu nhận được tại người sử dụng thứ cấp là y k s k n k , 0,1, , 1dk L N . (1) Hình 1. Cấu trúc tín hiệu OFDM với CP Về cơ bản, cảm nhận phổ là quá trình quyết định sự hiện diện của tín hiệu truyền dựa trên tín hiệu thu được tại đầu thu người sử dụng thứ cấp. Điều này có thể thể hiện dưới dạng phương trình như sau: 1 0 H : H : y k s k n k y k n k , 0,1, , 1 0,1, , 1 d d k L N k L N , (2) với H1 và H0 lần lượt là giả thuyết có tín hiệu OFDM và không có tín hiệu. Số lượng mẫu thu thập trong quá trình cảm nhận là L + Nd mẫu. Như vậy, sẽ có các trường hợp xảy ra khi cảm nhận phổ gồm: báo lỗi xảy ra khi kênh truyền trống mà quyết định có tín hiệu, phát hiện nhầm khi kênh truyền bận mà quyết định không có tín hiệu. Đây là hai trường hợp ảnh hưởng đến hiệu quả của việc cảm nhận phổ. Ngoài ra, xác xuất phát hiện tín hiệu xảy ra khi phát hiện đúng sự hiện diện của PU, Pd = 1 – Pmd = P(H1/H1) với Pmd là xác xuất phát hiện nhầm. Cuối cùng là xác suất phát hiện lỗ trống khi phát hiện đúng sự vắng mặt của tín hiệu người sử dụng chính. Để thiết kế một bộ cảm nhận tốt là xem xét việc cực đại xác suất phát hiện đúng với xác suất báo lỗi faP cho trước. Thuật toán cảm nhận phổ dựa trên CS Phần này trình bày thuật toán cảm nhận phổ dựa trên đặc điểm tuần hoàn của tín hiệu OFDM với các điều kiện giả định như sau: Science & Te
File đính kèm:
cam_nhan_pho_trong_vo_tuyen_nhan_thuc_cho_tin_hieu_ghep_kenh.pdf