Luận án tiến sĩ kỹ thuật giải pháp xử lý tín hiệu cho bộ cảm nhận phổ dải rộng trong hệ thống thông tin vô tuyến nhận thức

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ QUỐC PHÒNG
VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ QUÂN SỰ
-------------------------------------
VŨ LÊ HÀ
GIẢI PHÁP XỬ LÝ TÍN HIỆU
CHO BỘ CẢM NHẬN PHỔ DẢI RỘNG
TRONG HỆ THỐNG THÔNG TIN VÔ TUYẾN NHẬN THỨC
LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT
HÀ NỘI – NĂM 2015
nmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwe

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ QUỐC PHÒNG
VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ QUÂN SỰ
-------------------------------------
VŨ LÊ HÀ
GIẢI PHÁP XỬ LÝ TÍN HIỆU
CHO BỘ CẢM NHẬN PHỔ DẢI RỘNG
TRONG HỆ THỐNG THÔNG TIN VÔ TUYẾN NHẬN THỨC
Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện tử
Mã số: 62 52 02 03
LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
1.PGS.TS. BẠCH NHẬT HỒNG
2.TS. PHẠM THANH HÙNG
HÀ NỘI – NĂM 2015

i
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các số liệu,
kết quả nêu trong luận án là trung thực và chưa từng được ai công bố trong
bất kỳ công trình nào khác.
Hà Nội, ngày tháng năm 2015
TÁC GIẢ
Vũ Lê Hà

ii
LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên, tôi xin chân thành cảm ơn PGS.TS Bạch Nhật Hồng, TS.
Phạm Thanh Hùng, những người thầy trực tiếp hướng dẫn tôi hoàn thành luận
án.
Xin chân thành cảm ơn các đồng nghiệp tại Viện Điện tử, đặc biệt các
cán bộ nghiên cứu tại Phòng Thiết kế vi mạch chuyên dụng/Viện Điện tử đã
đóng góp ý kiến và trợ giúp tôi rất nhiều trong quá trình thực hiện luận án.
Tôi xin chân thành cám ơn các Thủ trưởng Viện KH-CN Quân sự, các
đồng nghiệp trong Viện KH-CN Quân sự, người thân trong gia đình, vợ và
các con tôi, những người luôn quan tâm tới tiến độ thực hiện luận án của tôi,
tạo cho tôi một động lực rất lớn để có thể hoàn thành công trình này.
Xin chân thành cảm ơn.
TÁC GIẢ LUẬN ÁN
Vũ Lê Hà

iii
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN.................................................................................................... i
LỜI CẢM ƠN.........................................................................................................ii
MỤC LỤC ..............................................................................................................iii
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT ................................vi
DANH MỤC CÁC BẢNG, BIỂU.....................................................................xii
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ........................................................ xiii
MỞ ĐẦU..................................................................................................................1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CẢM NHẬN PHỔ TRONG VÔ TUYẾN
ĐỊNH DẠNG MỀM VÀ VÔ TUYẾN NHẬN THỨC....................................7
1.1 Vô tuyến định dạng mềm và vô tuyến nhận thức....................................................7
1.1.1 Kiến trúc SDR lý tưởng ...................................................................................9
1.1.2 Kiến trúc SDR thực tế....................................................................................10
1.2 Cảm nhận phổ trong vô tuyến nhận thức ..............................................................11
1.2.1 Cảm nhận phổ cho truy cập phổ tần động .....................................................11
1.2.2 Cảm nhận phổ đa chiều..................................................................................14
1.2.3 Nền tảng phần cứng thực thi CR....................................................................15
1.2.4 Bài toán PU ẩn ...............................................................................................15
1.2.5 Thời gian và tần suất cảm nhận .....................................................................16
1.3 Các thuật toán cảm nhận phổ đơn sensor..............................................................17
1.3.1 Bộ lọc phối hợp..............................................................................................19
1.3.2 Phát hiện dừng vòng ......................................................................................19
1.3.3 Phát hiện năng lượng .....................................................................................21
1.3.4 Phát hiện năng lượng với nhiều mức phân giải tần số...................................23
1.4 Bộ tổ hợp tần số trong SDR ..................................................................................27
1.4.1 Bộ tổ hợp tần số tương tự trực tiếp................................................................27
1.4.2 Bộ tổ hợp tần số số trực tiếp ..........................................................................27
1.4.3 Bộ tổ hợp tần số theo nguyên lý vòng khóa pha............................................28
1.4.4 Bộ tổ hợp tần số lai DDS+PLL......................................................................30

iv
1.4.5 So sánh các bộ THTS và chọn lựa mô hình nghiên cứu................................30
1.4.6 Các kỹ thuật tăng tốc độ khóa........................................................................31
1.4.7 Bộ tổ hợp tần số tái cấu hình để tiết kiệm năng lượng ..................................35
1.5 Kết luận chương 1.................................................................................................37
2 CHƯƠNG 2. GIẢI PHÁP CẢM NHẬN PHỔ DẢI RỘNG CHO HỆ
THỐNG THÔNG TIN VÔ TUYẾN NHẬN THỨC ....................................39
2.1 Lý thuyết quyết định và các tiêu chuẩn đánh giá..................................................39
2.1.1 Tiêu chuẩn Bayes...........................................................................................40
2.1.2 Tiêu chuẩn minimax ......................................................................................42
2.1.3 Tiêu chuẩn Neyman-Pearson.........................................................................43
2.2 Đánh giá hiệu năng phát hiện năng lượng tín hiệu vô tuyến.................................44
2.3 Giải pháp cảm nhận phổ dải rộng bằng mô hình vô tuyến kép.............................51
2.3.1 Ước lượng tham số trạng thái kênh và tính giá trị Navg..................................57
2.3.2 Ước lượng tham số bằng khối cảm nhận toàn dải tần....................................61
2.3.3 Thuật toán điều chỉnh tốc độ lấy mẫu để phát hiện pilot...............................64
2.3.4 Bộ cảm nhận đơn kênh ..................................................................................66
2.4 Xây dựng mô hình bộ cảm nhận phổ trên nền FPGA...........................................70
2.4.1 Mô hình cảm nhận phổ dải rộng ....................................................................70
2.4.2 Bộ DDS tạo tần số lấy mẫu tín hiệu pilot ......................................................72
2.5 Mô phỏng đánh giá hoạt động của bộ WSB .........................................................74
2.5.1 Đánh giá kênh sử dụng bộ cảm nhận toàn dải ...............................................74
2.5.2 Điều chỉnh tốc độ lấy mẫu để phát hiện tín hiệu pilot ...................................81
2.5.3 Cảm nhận phổ bằng bộ cảm nhận đơn kênh..................................................84
2.6 Kết luận chương 2.................................................................................................87
3 CHƯƠNG 3. GIẢI PHÁP TÁI CẤU HÌNH CHO BỘ TỔ HỢP TẦN
SỐ TRONG HỆ THỐNG THÔNG TIN VÔ TUYẾN NHẬN THỨC .....89
3.1 Giới thiệu...............................................................................................................89
3.2 Bộ THTS PLL kinh điển và các tham số thiết kế .................................................90
3.2.1 Thời gian khóa và các dải làm việc của bộ PLL bậc ba ................................90
3.2.2 Các vấn đề khi thiết kế bộ PLL......................................................................97
3.3 Đề xuất giải pháp tái cấu hình cho mô hình bộ tổ hợp tần số...............................98

v
3.3.1 Bộ PLL trong tổ hợp tần số có thể tái cấu hình .............................................98
3.3.2 Bộ DDS trong tổ hợp tần số có thể tái cấu hình ..........................................109
3.4 Mô phỏng đánh giá mô hình bộ PLL bằng công nghệ CMOS............................112
3.4.1 Khái quát về công nghệ CMOS...................................................................112
3.4.2 Bộ PLL thiết kế bằng công nghệ CMOS .....................................................113
3.5 Kết quả mô phỏng...............................................................................................115
3.5.1 Tính toán tham số lý thuyết với bộ PLL được thiết kế................................115
3.5.2 Sự phụ thuộc thời gian và độ ổn định vào hệ số tắt dần ..............................120
3.5.3 Mô phỏng đánh giá thời gian khóa khi ICP thay đổi ....................................123
3.6 Áp dụng giải pháp cho chip PLL thực tế ............................................................128
3.7 Kết luận chương 3...............................................................................................129
KẾT LUẬN ........................................................................................................131
TÀI LIỆU THAM KHẢO...............................................................................134

vi
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
λ Ngưỡng so sánh
cλ Ngưỡng so sánh tín hiệu trong kênh
pcλ Ngưỡng so sánh tín hiệu pilot
ε Hệ số lỗi tần số đầu vào của bộ PLL
2 ( )tε Hệ số lỗi tần số chuẩn hóa của bộ PLL bậc 2
3( )tε Hệ số lỗi tần số chuẩn hóa của bộ PLL bậc 3
mφ Độ dự trữ pha của bộ PLL
ξ Độ lệch tần số pilot so với bin tần số lân cận đầu ra bộ DFT
( )tθ Độ lệch pha đầu vào bộ PLL theo thời gian
( )sθ Độ lệch pha đầu vào bộ PLL theo tần số
( )e tθ Lỗi pha chuẩn hóa của bộ PFD
ζ Hệ số tắt dần của bộ PLL
nω Tần số tự nhiên của bộ PLL
cω Tần số cắt của bộ PLL
*
sf∆ Bước tần điều chỉnh tần số lấy mẫu
Hω∆ Dải giữ của bộ PLL
Lω∆ Dải khóa của bộ PLL
Pω∆ Dải kéo vào của bộ PLL
POω∆ Dải kéo ra của bộ PLL
Cz Tụ điện xác định điểm zero của bộ lọc vòng
CP Tụ điện xác định điểm cực của bộ lọc vòng
Es Năng lượng của tín hiệu 2
0
( )
T
sE s t dt= ∫
fc Tần số sóng mang

vii
fs Tần số lấy mẫu
fs
*
Tần số lấy mẫu được điều chỉnh cho phát hiện pilot
( )outf s Tần số đầu ra bộ PLL
errorf Lỗi tần số đầu vào bộ PLL
fref Tần số tham chiếu đầu vào bộ PLL
fVCO_out Tần số đầu ra VCO
H0 Giả thiết không có tín hiệu trong kênh quan sát
H1 Giả thiết tín hiệu tồn tại trong kênh quan sát
( )clH s Hàm truyền vòng kín bộ PLL
2 ( )clH s Hàm truyền vòng kín bộ PLL bậc 2
3 ( )clH s Hàm truyền vòng kín bộ PLL bậc 3
( )VcH s Hàm truyền bộ VCO trong mạch PLL
( )eH s Hàm truyền pha đầu vào bộ PFD
CPI Dòng điện đầu ra của bộ bơm điện tích
_CP adapI Dòng điện đầu ra của bộ bơm điện tích của bộ PLL thích nghi
_CP fastI Dòng điện đầu ra của bộ bơm điện tích trong chế độ tăng tốc
_CP normI Dòng điện đầu ra của bộ bơm điện tích trong chế độ khóa tần số
vcoK Hệ số khuếch đại bộ VCO
PDK Hệ số khuếch đại của bộ phát hiện pha-tần số
k Chỉ số của thành phần tần số fk
n(t): Tạp âm Gauss cộng trắng có giá trị trung bình bằng zero
oarc stN Số mẫu đầu vào cho bộ FFT độ phân giải thô
Nfine Số mẫu đầu vào cho bộ FFT độ phân giải tinh
Navg_max Giá trị mẫu trung bình tối đa để phát hiện tín hiệu
NFFT Số mẫu đầu vào cho bộ FFT

viii
Navg Số mẫu tính trung bình để phát hiện tín hiệu
N Hệ số chia của bộ chia phản hồi trong PLL
Pd Xác suất phát hiện
Pfa Xác suất cảnh báo lầm
Pm=1-Pd Xác suất trượt
PPLLmax Công suất tiêu thụ tối đa được phép của bộ PLL
PPLL Công suất tiêu thụ tổng cộng của mạch PLL
Rz Điện trở xác định điểm zero của bộ lọc vòng
Rz_fast Điện trở xác định điểm zero của bộ lọc vòng khi tăng tốc
Rz_norm Điện trở xác định điểm zero bộ lọc vòng khi giữ ổn định tần số
s(t) Tín hiệu
oarFFT c stT −
Thời gian tính toán cho bộ biến đổi FFT thô
D D S P L LT +
Thời gian thiết lập tần số của tổ hợp tần số
Tfft_fine Thời gian thực thi FFT độ phân giải cao
compT Thời gian so sánh mức năng lượng tại mỗi kênh với ngưỡng
TPLL_lock Thời gian khóa bộ PLL
TPLL_tune Thời gian điều hưởng của bộ PLL
TPLL_tune_opt Thời gian điều hưởng tối ưu của bộ PLL
TPLL_pull-in Thời gian kéo vào của bộ PLL
TPLL_pull-adap Thời gian kéo vào của bộ PLL thích nghi
TSW Thời gian chuyển chế đô hoạt động bộ PLL
1cV Điện áp điều khiển ổn định bộ VCO
VDD Điện áp nguồn cung cấp
x(n) Mẫu tín hiệu miền thời gian
fX Thành phần phổ tín hiệu sau biến đổi FFT
.
Wf n
N Hệ số pha tính toán biến đổi DFT

ix
ADC Bộ biến đổi tương tự - số (Analog Digital Converter)
AGC Điều khiển độ lợi tự động (Automatic Gain Control)
AM Điều chế biên độ (Amplitude Modulation)
ASIC Mạch tích hợp chuyên dụng (Application Specific Integrated Circuit)
ASN Số mẫu trung bình (Average Sample Number)
BPF Lọc dải thông (Band Pass Filter)
CDMA Đa truy cập phân chia theo mã (Code Division Multiple Access)
CE Bộ máy nhận thức (Cognitive Engine)
CIC Bộ lọc răng lược tích phân tầng (Cascade Intergrated-Comb)
CMOS Bán dẫn oxit kim loại bù (Complementary Metal Oxide Semiconductor)
CP Bơm điện tích (Charge Pump)
CR Vô tuyến nhận thức (Cognitive Radio)
CRN Mạng vô tuyến nhận thức (Cognitive Radio Network)
CSDL Cơ sở dữ liệu
CSI Thông tin trạng thái kênh (Channel State Infomation)
DAC Bộ biến đổi số- tương tự (Digital Analog Converter)
DDC Bộ biến đổi số tuyến xuống (Digital Down Converter)
DDS Bộ tổ hợp tần số số trực tiếp (Direct Digital Synthersizer)
DFH Nhảy tần động (Dynamic Frequency Hoping)
DSP Xử lý tín hiệu số (Digital Signal Processing)
DSSS Trải phổ chuỗi trực tiếp (Direct sequence Spread Spectrum)
DUC Bộ biến đổi số tuyến lên (Digital Up Converter)
FBSB Bộ cảm nhận toàn dải tần (Full Band Sensing Block)
FFT Biến đổi Fourier nhanh (Fast Fourier Transform)
FHSS Trải phổ nhảy tần (Frequency Hopping Spread Spectrum)
FPGA Mảng cổng khả trình trường (Field Programable Gate Array)
FSS Kích thước mẫu cố định (Fixed Sample Size)

x
IF Trung tần (Intermediate Frequency)
I Thành phần thực của tín hiệu phức (In-phase, Inphase)
ISE Môi trường phần mềm tích họp (Integrated Software Environment)
JTRS Hệ thống vô tuyến liên kết chiến thuật (Joint Tactical Radio System)
LF Bộ lọc vòng (Loop Filter)
LNA Bộ khuếch đại tạp âm thấp (Low noise Amplifier)
LLR Tỉ số hợp lý logarith (Log Likelihood Ratio)
MSPS Triệu mẫu trong 1 giây (Megasample per second)
NCO Bộ dao động nội (Numerical Control Oscillator)
PA Bộ khuếch đại công suất (Power Amplifier)
PLL Vòng khóa pha (Phase-Locked Loop)
PFD Bộ phát hiện Pha-Tần số (Phase-Frequency Detector)
PSD Mật độ phổ công suất (Power Spectral Density)
PU Người dùng đầu tiên (Primary User)
Q Thành phần ảo của tín hiệu phức (Quadrature)
RAM Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên (Random Access Memory)
RDR Vô tuyến số có thể cấu hình (Reconfigurable Digital Radio)
RF Tần số vô tuyến (Radio Frequency)
RTOS Hệ điều hành thời gian thực (Real Time Operating System)
SCSB Bộ cảm nhận đơn kênh (Single Channel Sensing Block)
SDR Vô tuyến định dạng mềm (Software Defined Radio)
SNR Tỷ số tín/tạp (Signal to noice Rate)
SPRT Thử tỉ lệ xác suất nối tiếp (Sequential Probability Ratio Test)
STR Vô tuyến điều hưởng mềm (Software Tunable Radio)
STAR Vô tuyến tương tự điều hưởng mềm (Software Tunable Analog Radio)
STDC Bộ biến đổi tuyến xuống điều hưởng mềm (Software Tunable Down
Converter)

xi
STUC Bộ biến đổi tuyến lên điều hưởng mềm (Software Tunable Up
Converter)
SU Người dùng thứ cấp (Secondary User)
SysGen Công cụ lập trình DSP của Xilinx (System Generator for DSP)
THTS Tổ hợp tần số
VCO Dao động điều khiển bằng điện áp (Voltage-Controlled Oscillator)
VGA Bộ khuếch đại hệ số biến đổi (Variable Gain Amplifier)
WSB Bộ cảm nhận phổ dải rộng (Wideband Sensing Block)

xii
DANH MỤC CÁC BẢNG, BIỂU
Bảng 1-1. So sánh ưu nhược điểm các loại THTS khác nhau ........................31
Bảng 2-1. Thiết lập tần số lấy mẫu thực hiện thuật toán phát hiện pilot........73
Bảng 2-2. Tần số và biên độ tín hiệu cho mô phỏng bộ cảm nhận băng rộng75
Bảng 2-3. CSDL đánh giá 10 kênh cài đặt các mức SNR khác nhau.............78
Bảng 2-4. Tính NFFT phù hợp cho băng thông tín hiệu khác nhau..................80
Bảng 2-5. Đặt tần số khảo sát khả năng phát hiện pilot..................................82
Bảng 3-1. Tần số ra bộ PLL với hệ số N nguyên fref cố định .......................110
Bảng 3-2. Tham số MOSFET chuẩn hóa sử dụng trong mô phỏng [10]......113
Bảng 3-3. Thời gian kéo là hàm của dòng bơm điện tích.............................115

xiii
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Hình 1.1. Sơ đồ khối chức năng của CR........................................................... 8
Hình 1.2. Một kiến trúc SDR lý tưởng.............................................................. 9
Hình 1.3. Kiến trúc SDR thực tế điển hình.....................................................11
Hình 1.4. Chu kỳ CR.......................................................................................13
Hình 1.5. Kiến trúc bộ phát hiện băng trống...................................................18
Hình 1.6. Sơ đồ khối bộ phát hiện đặc trưng dừng vòng................................20
Hình 1.7. Bộ tổ hợp tần số số trực tiếp ...........................................................28
Hình 1.8. Cấu trúc cơ bản của bộ THTS theo nguyên lý PLL........................29
Hình 1.9. Cấu trúc các khối điện tử tương tự có thể điều hưởng [52]............36
Hình 2.3. Sơ đồ khối bộ đo vô tuyến ..............................................................48
Hình 2.4. Sơ đồ khối bộ phát hiện năng lượng vùng tần số............................49
Hình 2.5. Mô hình cảm nhận phổ băng rộng cho CR .....................................51
Hình 2.6. Mối liên hệ giữa Navg và SNR ứng với Pfa khác nhau.....................54
Hình 2.7. Navg để phát hiện tín hiệu với tham số thăng giáng tạp khác nhau..55
Hình 2.8. Phân tích phổ với độ dài NFFT khác nhau........................................60
Hình 2.9. Sơ đồ khối bộ cảm nhận phổ toàn dải.............................................61
Hình 2.10. Lưu đồ thuật toán thực thi bộ cảm nhận phổ toàn dải ..................62
Hình 2.11. Cảm nhận các kênh có mức SNR khác nhau................................63
Hình 2.12. Vị trí tín hiệu pilot nằm lệch các khay tần số bộ FFT ..................64
Hình 2.13. Sơ đồ khối tìm chính xác tần số pilot............................................64
Hình 2.14. Thuật toán xác định chính xác vị trí tần số tín hiệu pilot .............65
Hình 2.15. Thuật toán hoạt động của bộ cảm nhận phổ đơn kênh .................67
Hình 2.16. Bộ cảm nhận phổ dải rộng ............................................................70
Hình 2.17. Khối phân tích phổ và biến đổi FFT .............................................71
Hình 2.18. Tần số đầu ra DDS làm tần số lấy mẫu phát hiện pilot ................74
Hình 2.19. Phát hiện tín hiệu với SNR = -11, -12, -13, -14 dB, Pfa=0,1.........75

xiv
Hình 2.20. Phát hiện tín hiệu với SNR = -15, -16, -17, -18 dB, Pfa=0,1.........76
Hình 2.21. Đánh giá tham số tạp âm và tín hiệu.............................................76
Hình 2.22. Đánh giá tạp âm và mức tín hiệu phát trong kênh........................77
Hình 2.23. Cảm nhận kênh có băng thông khác nhau với các NFFT ...............79
Hình 2.24. Cảm nhận phổ với NFFT : (a) 128; (b) 512; (c) 2.048; (d) 8.192...81
Hình 2.25. Phổ tín hiệu của 5 thành phần tần số.............................................82
Hình 2.26. Điều chỉnh tần số lấy mẫu.............................................................83
Hình 2.27. Cường độ pilot khi nằm tại vị trí khác nhau trong bin tần số.......83
Hình 2.28. SCSB thay đổi Navg khi đánh giá các kênh có SNR khác nhau ...84
Hình 2.29. So sánh đường ROC của các bộ phát hiện....................................85
Hình 2.30. So sánh thời gian và khả năng thực thi của các bộ phát hiện .......86
Hình 3.1. Mô hình bộ CP-PLL với tần số tham chiếu cố định ......................90
Hình 3.2. Mô hình ổn định bộ PLL bậc 2 với các hệ số tắt dần khác nhau....92
Hình 3.3. Mô hình ổn định bộ PLL bậc 3 với các hệ số tắt dần khác nhau....92
Hình 3.4. Mô hình ổn định bộ PLL bậc 3 với lỗi pha bằng 10-5
[47].............93
Hình 3.5. Thời gian khóa PLL bậc 3 với độ dự trữ pha khác nhau [47].........93
Hình 3.6. Lỗi pha chuẩn hóa bộ PFD của PLL bậc 2 và bậc 3 [47] ...............96
Hình 3.7. Điện áp điều khiển VCO của PLL bậc 2 và bậc 3 [47] ..................96
Hình 3.8. Mô hình bộ THTS đề xuất, cấu hình động DDS, FPD và LF.........99
Hình 3.9. Cấu trúc bộ CP-FPD và bộ LF.....................................................100
Hình 3.10. Đặc tuyến tổng quát TPLL_tune , PPLL , EPLL khi khóa nhanh.........106
Hình 3.11. Xác định điểm làm việc cho ba chế độ .......................................107
Hình 3.12. Thuật toán điều khiển cho bộ PLL..............................................108
Hình 3.13. Cấu hình lại bộ PLL về chế độ chuẩn tại 0,3 µs .........................109
Hình 3.14. Nhiễu nền tăng lên khi hệ số chia N tăng ...................................111
Hình 3.15. Sơ đồ nguyên lý bộ PLL .............................................................114
Hình 3.16. Sơ đồ nguyên lý bộ PFD [10] .....................................................114

xv
Hình 3.17. Sơ đồ nguyên lý bộ VCO [10] ....................................................114
Hình 3.18. Thời gian kéo, khóa, điều hưởng khi dòng ICP thay đổi ............116
Hình 3.19. Công suất trung bình khi ICP thay đổi từ 10 µA đến 120 µA......117
Hình 3.20. Đặc tuyến TPLL_tune , PPLL , EPLL cho mô hình với ∆f=50MHz.....118
Hình 3.21. Thời gian điều hưởng với các giá trị độ lệch tần khác nhau.......119
Hình 3.22. Năng lượng tiêu thụ trong thời gian điều hưởng ........................120
Hình 3.23. Phản ứng của PLL khi hệ số tắt dần ζ =0,1; 0,2 và 0,3...............121
Hình 3.26. Phản ứng của PLL khi hệ số tắt dần ζ =2,8; 2,9; 3,0 ..................122
Hình 3.27. Điều hưởng với dòng ICP bằng 2; 4; 6 (µA)................................123
Hình 3.28. Điều hưởng với dòng ICP bằng 7; 8; 9 (µA)................................123
Hình 3.29. Điều hưởng với dòng ICP bằng 16, 18, 20 (µA)..........................124
Hình 3.30. Điều hưởng với dòng ICP bằng 28, 30, 32 (µA)..........................124
Hình 3.31. Điều hưởng với dòng ICP bằng 60, 90, 120 (µA)........................124
Hình 3.32. So sánh thời gian khóa lý thuyết và mô phỏng...........................125
Hình 3.33. Khi chuyển mạch quá trễ, thời gian khóa tổng cộng là 0,7µs.....126
Hình 3.34. Khi chuyển mạch quá sớm, thời gian khóa là 0,6µs...................126
Hình 3.35. Chuyển mạch đúng thời điểm, thời gian khóa là 0,35µs ............127
Hình 3.36. Nhiễu pha trong 3 trường hợp chuyển khóa ...............................127
Hình 3.37. Bo mạch đánh giá chip PLL ADF4351.......................................128
Hình 3.38. Các đường cong hoạt động của bộ PLL ADF4351.....................129

1
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết
Các thiết bị thông tin liên lạc vô tuyến được xây dựng dựa vào các yếu
tố: Chức năng, Phần cứng vật lý và Tín hiệu. Kể từ khi Guglielmo Marconi
phát minh ra truyền dẫn vô tuyến, đối với các thiết bị thông tin liên lạc vô
tuyến, đã tồn tại ba hướng nghiên cứu và phát triển. Ba hướng này phát triển
và bổ sung cho nhau. Các thiết bị thông tin liên lạc đã phát triển về chức
năng, phần cứng, tiêu chuẩn thông tin liên lạc, khả năng liên kết và kết nối
các mạng, với các tiêu chuẩn khác nhau. Một trong những thành tựu nổi bật là
tiến trình chuyển từ phần cứng tương tự sang phần cứng số và sự ra đời của
các bộ vi xử lý có độ phức tạp và hiệu năng cao. Điều này dẫn đến sự phát
triển của các kiến trúc vô tuyến thiết lập chức năng bằng phần mềm, hay còn
gọi là vô tuyến định dạng mềm (SDR - Software Defined Radio).
Do nhu cầu sử dụng và yêu cầu về chất lượng dịch vụ đặt ra cho nhà
cung cấp dịch vụ ngày càng cao, đòi hỏi các thiết bị thông tin liên lạc cần phải
làm việc thông minh hơn. Điều này dẫn tới sự ra đời của công nghệ vô tuyến
nhận thức (Cognitive Radio - CR).
Về bản chất, CR hoạt động trong môi trường truyền dẫn vô tuyến. Tham
số quan trọng của CR là phổ tần số vô tuyến. Chức năng quan trọng của thiết
bị hay mạng CR điển hình là cảm nhận phổ (spectrum sensing). CR cần phải
phát hiện ra các lỗ trống phổ, độ ổn định hay tần suất sử dụng kênh truyền để
sử dụng tài nguyên phổ hiệu quả và tin cậy. Cảm nhận phổ được thực hiện
trên nền SDR, là nền tảng chính để thực thi CR. Hiện nay bài toán cảm nhận
phổ là một trong các bài toán quan trọng, đang được nhiều nhà khoa học quan
tâm giải quyết.

2
Một bài toán nữa đối với CR cũng đang được nhiều nhà khoa học quan
tâm, đó là bài toán cấu hình động, nhằm giải quyết vấn đề tiết kiệm năng
lượng trong CR.
Trong mô hình CR, nhất là đối với các máy thu CR dải rộng, thì khối bộ
tổ hợp tần số (THTS) có vai trò rất quan trọng. Khối này có nhiệm vụ tạo ra
tần số ngoại sai bất kỳ trong dải tần số làm việc, để điều hưởng máy thu tại
tần số cao tần. Vì vậy, thời gian điều hưởng của bộ THTS có ảnh hưởng lớn
đến thời gian cảm nhận toàn dải tần của bộ thu cảm nhận phổ, khi bộ thu cần
phải điều hưởng liên tục, nhằm quét được toàn bộ băng tần cần cảm nhận.
Để tiết kiệm năng lượng thì bài toán cấu hình động cho các khối chức
năng tương tự (analog) nói chung hay bộ THTS nói riêng trong cấu trúc của
CR cũng đang được nhiều nhà khoa học quan tâm.
Vì vậy, ở đây, luận án được chọn với tiêu đề là: “Giải pháp xử lý tín
hiệu cho bộ cảm nhận phổ dải rộng trong hệ thống thông tin vô tuyến nhận
thức”
2. Mục tiêu nghiên cứu
Mục tiêu của luận án là nghiên cứu một giải pháp xử lý tín hiệu cho bộ
cảm nhận phổ dải rộng trong hệ thống CR, xây dựng mô hình bộ cảm nhận
phổ, cung cấp một trong những tham số đầu vào quan trọng chứa thông tin về
phổ tần vô tuyến tới bộ máy nhận thức (Cognitive Engine - CE) của CR.
Luận án nghiên cứu tổng quan về cấu trúc SDR trong ngữ cảnh CR, các
yêu cầu đặt ra đối với SDR; nghiên cứu các thuật toán, mô hình cảm nhận phổ
ở phần xử lý tín hiệu số và mô hình tái điều hưởng các khối chức năng ở phần
xử lý tín hiệu tương tự trong CR.
Luận án đề xuất giải pháp xử lý tín hiệu số và xử lý tín hiệu tương tự cho
CR thông qua mô hình mức vật lý của bộ cảm nhận phổ dải rộng ở khối điện
tử số tái cấu hình và khối điện tử tương tự tái điều hưởng, với mục tiêu cải

3
thiện thời gian cảm nhận phổ và mức tiêu thụ năng lượng nguồn cung cấp của
hệ thống theo các chế độ hoạt động khác nhau.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của luận án tập trung vào: Mô hình hệ
thống CR, bài toán cảm nhận phổ trong CR; Chức năng, thành phần, đặc
trưng cơ bản của SDR trong CR; Xử lý tín hiệu số trong các hệ thống SDR;
Bộ THTS trong CR, tốc độ điều hưởng của bộ THTS và bài toán tiết kiệm
năng lượng tiêu thụ trong CR.
4. Cơ sở khoa học và thực tiễn của đề tài nghiên cứu
Luận án được xây dựng trên cơ sở lý thuyết thông tin vô tuyến điện, xử
lý tín hiệu số, xử lý tín hiệu tương tự. Nội dung khoa học được xây dựng dựa
vào các tài liệu tham khảo mới nhất về lĩnh vực nghiên cứu được công bố trên
thế giới.
5. Phương pháp nghiên cứu
Dựa vào các tài liệu về hệ thống CR, SDR, luận án nghiên cứu bài
toán cảm nhận phổ một sensor và giải pháp tái cấu hình cho bộ THTS trong
hệ thống CR. Tìm hiểu các thành tựu đã đạt được về mặt công nghệ trên thế
giới và trong nước, từ đó xác định những vấn đề còn tồn tại.
Luận án đề xuất các giải pháp xử lý tín hiệu ở cả phần điện tử số và
phần điện tử tương tự cho mô hình hệ thống CR. Đối với phần điện tử số,
giải pháp xử lý tín hiệu số được mô phỏng và thực thi trên nền FPGA. Đối
với phần điện tử tương tự, giải pháp tái cấu hình bộ THTS được mô phỏng
và thực thi bộ PLL thiết kế bằng công nghệ CMOS sử dụng phần mềm thiết
kế IC chuyên nghiệp. Đồng thời giải pháp tái cấu hinh bộ PLL cũng được

4
thực thi trên một chip PLL thương mại để kiểm nghiệm kết quả tính toán lý
thuyết.
6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án
Luận án có ý nghĩa khoa học vì đóng góp cho lĩnh vực nghiên cứu cơ
bản các hệ thống thông tin liên lạc thế hệ mới, tạo tiền đề cho các nghiên cứu
chuyên sâu khác trong lĩnh vực này.
Ý nghĩa thực tiễn của luận án thể hiện ở nhiệm vụ nghiên cứu đặt ra là
hướng tới tính khả thi nhằm thiết kế chế tạo ở điều kiện trình độ công nghệ
trong nước. Kết quả của luận án sẽ có ý nghĩa thực tiễn tốt đóng góp cho lĩnh
vực nghiên cứu thiết kế chế tạo và ứng dụng các hệ thống thông tin liên lạc
tiên tiến nhằm phục vụ cho quốc phòng và dân sinh.
7. Nội dung của luận án
Nội dung luận án được chia thành 3 chương:
Chương 1: Tổng quan về cảm nhận phổ
trong vô tuyến định dạng mềm và vô tuyến nhận thức
Chương này trình bày tổng quan về công nghệ SDR và CR, đi sâu vào
chức năng cảm nhận phổ trong CR. Các thuật toán cảm nhận phổ được trình
bày, trong đó thuật toán cảm nhận phổ sử dụng bộ phát hiện năng lượng
(energy detector) và các thuật toán dẫn xuất của nó được nghiên cứu sâu.
Trong các tham số để đánh giá hiệu năng hoạt động của một bộ cảm nhận
phổ, tham số về tốc độ cảm nhận là một tham số quan trọng và việc cải thiện
tham số này là mục tiêu nghiên cứu của luận án, được giải quyết bằng giải
pháp cảm nhận phổ dải rộng thông qua mô hình bộ thu vô tuyến kép thực hiện
chức năng cảm nhận phổ. Giải pháp được đề xuất trong chương 2.

5
Trong mô hình bộ thu vô tuyến dải rộng thực hiện chức năng cảm nhận
phổ, bộ tổ hợp tần số (THTS) là một khối chức năng thiết yếu, tham gia trực
tiếp vào hoạt động của hệ thống. Các tham số quan trọng đánh giá hiệu năng
hoạt động của bộ THTS là thời gian điều hưởng tần số và khả năng quản lý
năng lượng tiêu thụ nguồn cung cấp. Vấn đề cải thiện tốc độ điều hưởng của
bộ THTS với một ràng buộc về công suất tiêu thụ là mục tiêu nghiên cứu thứ
hai của luận án. Vì vậy trong chương 1, các nghiên cứu tổng quan về bộ
THTS được trình bày, qua đó đặt ra mục tiêu nghiên cứu và đề xuất giải pháp
tái cấu hình cho bộ THTS cho hệ thống CR trong chương 3.
Chương 2: Giải pháp cảm nhận phổ dải rộng
cho hệ thống thông tin vô tuyến nhận thức
Trong chương này, giải pháp cảm nhận phổ dải rộng được đề xuất thông
qua mô hình bộ cảm nhận phổ SDR dải rộng trên nền tảng FPGA có thể tái
cấu hình sử dụng thuật toán phát hiện năng lượng, với mục tiêu tăng tốc độ
cảm nhận mà vẫn đảm bảo được xác suất phát hiện.
Mô hình SDR là một cấu trúc SDR điển hình bao gồm khối điện tử số và
khối điện tử tương tự. Nội dung chương 2 đi sâu giải quyết vấn đề xử lý tín
hiệu số bằng mô hình khối điện tử số có cấu trúc vô tuyến kép, gồm một bộ
phát hiện năng lượng toàn dải tần và một bộ thu cảm nhận đơn kênh.
Chương 3: Giải pháp tái cấu hình cho bộ tổ hợp tần số trong
hệ thống thông tin vô tuyến nhận thức
Trong mô hình bộ thu cảm nhận phổ được đề xuất trong nội dung của
Chương 2, ở khối điện tử tương tự, bộ THTS tham gia trực tiếp vào hoạt động
của hệ thống, và thời gian điều hưởng của nó ảnh hưởng trực tiếp đến thời
gian cảm nhận chung. Bên cạnh đó, một CR cần có khả năng hoạt động ở các

6
chế độ khác nhau để tối ưu thời gian cảm nhận hoặc năng lượng tiêu thụ
nguồn tùy theo ngữ cảnh.
Chương này đề xuất giải pháp tái cấu hình cho bộ THTS trong bộ cảm
nhận phổ. Trong chương này, cấu trúc và cơ chế hoạt động của bộ THTS
được phân tích chi tiết, đặc biệt ở các tham số độ ổn định, tốc độ khóa tần số
và công suất tiêu thụ. Trên cơ sở đó một mô hình bộ THTS kết hợp hai kỹ
thuật DDS và PLL được đề xuất cùng một thuật toán điều khiển bộ PLL, cho
phép bộ PLL hoạt động trong ba chế độ khác nhau. Bộ PLL được thiết kế và
mô phỏng bằng phần mềm thiết kế IC. Đồng thời, giải pháp tái cấu hình bộ
THTS được áp dụng cho chip PLL thương mại ADF4351 của hãng Analog
Devices.

7
1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CẢM NHẬN PHỔ TRONG VÔ
TUYẾN ĐỊNH DẠNG MỀM VÀ VÔ TUYẾN NHẬN THỨC
1.1 Vô tuyến định dạng mềm và vô tuyến nhận thức
Vô tuyến định dạng mềm (Software Defined Radio - SDR) là một hệ
thống hoặc thiết bị thông tin liên lạc vô tuyến với các khối chức năng cơ bản
được thực thi bằng phần mềm trên một nền tảng phần cứng cố định. Vô tuyến
nhận thức (Cognitive Radio) được coi như thế hệ phát triển tiếp theo của các
hệ thống thông tin liên lạc vô tuyến trên nền tảng SDR.
Một trong những đặc điểm chính của CR là khả năng thích nghi với môi
trường xung quanh, nơi mà các tham số vô tuyến (bao gồm tần số, công suất
tiêu thụ, phương thức điều chế, băng thông,…) có thể thay đổi phụ thuộc vào
môi trường, tình huống của người dùng, điều kiện mạng, vị trí địa lý,…SDR
có thể cung cấp các chức năng vô tuyến mềm dẻo bằng cách hạn chế tối đa
việc sử dụng các mạch điện và linh kiện tương tự (analog). Vì thế CR cần
phải được thiết kế trên nền tảng SDR. Một trong những định nghĩa phổ thông
nhất về CR là “... một hệ thống liên lạc thông minh có thể nhận thức được môi
trường của nó, và sử dụng phương pháp hiểu thông qua xây dựng để học về
môi trường và thích nghi với các tín hiệu đầu vào khác nhau với hai mục đích
chính: (1) Liên lạc tin cậy cao bất cứ khi nào, bất cứ ở đâu, và (2) sử dụng
hiệu quả phổ tần số vô tuyến” [80]. Mô hình đơn giản mô tả mối liên hệ giữa
CR và SDR như trong Hình 1.1. Trong mô hình này, CR bao bọc xung quanh
SDR. Ở đó, sự kết hợp giữa bộ máy nhận thức (Cognitive Engine - CE), SDR
và các khối chức năng hỗ trợ khác (ví dụ: cảm nhận môi trường) tạo nên CR.
CE có nhiệm vụ tối ưu hóa hoặc điều khiển SDR dựa trên các tham số đầu
vào như cảm nhận phổ, mức năng lượng tiêu thụ nguồn, các tham số học được
từ môi trường, ngữ cảnh của người dùng, hay trạng thái hiện tại của mạng…

8
Hình 1.1. Sơ đồ khối chức năng của CR
CE cần phải biết được tài nguyên (như nguồn cung cấp) và khả năng
phần cứng vô tuyến cũng như các tham số khác. Trên cơ sở đó CE cố gắng
đáp ứng các yêu cầu kết nối vô tuyến từ người sử dụng hay ứng dụng ở lớp
cao hơn trong hoàn cảnh các tài nguyên có thể được sử dụng tại thời điểm
hiện tại, chẳng hạn như phổ tần tại các kênh trống (không bị chiếm dụng bởi
nguồn phát khác). Một tham số quan trọng khác là công suất tiêu thụ tối đa
mà SDR được phép sử dụng. Trong nhiều trường hợp, ví dụ như dung lượng
nguồn pin gần cạn, SDR cần phải tắt một số chức năng, hoặc khối chức năng
không quan trọng, hoặc phải giảm tốc độ xung nhịp làm việc của hệ thống,
hoặc phải tái cấu hình các khối chức năng để tiết kiệm năng lượng tiêu thụ,
khi mà yêu cầu về sự tồn tại hoạt động của thiết bị (thời gian sống) cao hơn
yêu cầu về hiệu năng hoạt động.
So sánh với các thiết bị vô tuyến trên nền tảng phần cứng, là các thiết bị
chỉ có thể hoạt động với chức năng vô tuyến đơn giản hoặc rất hạn chế, thì
SDR được xây dựng bằng phần mềm xử lý tín hiệu số cùng với các thành
phần phần cứng RF tương tự (analog) có thể điều hưởng được bằng phần
mềm. Vì vậy SDR có khả năng làm việc được với rất nhiều băng tần, tần số
khác nhau với chế độ làm việc, dạng tín hiệu điều chế, khuôn dạng sóng khác
Vô tuyến nhận thức
(Cognitive Radio)
Các hàm chức
năng
SDR
Cảm nhận
nội tại và
bên ngoài
Bộ máy
nhận thức
(Cognitive
Engine)

9
nhau. Và hơn nữa, chính từ sự mềm dẻo và khả năng tái cấu hình bằng phần
mềm, SDR có thể hỗ trợ các tiêu chuẩn mới trong tương lai.
Ở khía cạnh phổ tần, thiết bị cảm nhận có chức năng cảm nhận phổ, và
có thể được nhúng bên trong SDR hoặc kết nối với SDR từ bên ngoài. SDR
có thể có cấu trúc như một bộ phân tích phổ mini để cung cấp thông tin cho
CE. Phổ tần thu được sẽ được số hóa bởi bộ ADC và được xử lý bởi bộ DSP
phía sau.
1.1.1 Kiến trúc SDR lý tưởng
Một kiến trúc SDR lý tưởng được mô tả ở Hình 1.2, bao gồm 2 khối
chính: (1) Vô tuyến số có thể tái cấu hình (Reconfigurable Digital Radio -
RDR); (2) Vô tuyến tương tự có thể điều hưởng bằng phần mềm (Software
Tunable Analog Radio - STAR) kết hợp với bộ tổ hợp trở kháng nhúng [16],
[63]. Các chức năng chính của RDR là thực hiện các bộ tạo dạng sóng khác
nhau, các thuật toán xử lý tín hiệu, điều khiển các khối chức năng có thể tái
cấu hình khác,…
Hình 1.2. Một kiến trúc SDR lý tưởng
Các khối điện tử tương tự có thể điều hưởng bằng phần mềm là các khối
mà không thể thực hiện ở phần số (cho đến thời điểm công nghệ điện tử hiện

10
tại). Ví dụ như bộ lọc cao tần (Radio Frequency - RF), bộ khuếch đại công
suất (Power Amplifier - PA), bộ khuếch đại tạp âm thấp (Low Noise
Amplifier - LNA), hay bộ tổ hợp trở kháng được sử dụng để tối ưu hóa hiệu
năng của các hệ thống anten điều hưởng mềm tại một tần số bất kỳ theo yêu
cầu của CE.
Khối RDR giám sát và điều khiển hệ thống vô tuyến cấu hình mềm một
cách liên tục hoặc định kỳ phụ thuộc vào đặc tính kỹ thuật của hệ thống. Mối
liên hệ cơ bản giữa các khối chính của SDR như sau: CE gửi các tham số cấu
hình vô tuyến tới RDR để cấu hình lại toàn bộ khối vô tuyến theo các tham số
mới. Các tham số này có thể là kiểu dạng sóng cần phải được tạo ra (Ví dụ:
OFDM, CDMA, UWB), tần số (ví dụ: băng thông, tần số trung tâm), và các
tham số ràng buộc về mức công suất tiêu thụ,… Hơn nữa CE có thể yêu cầu
RDR thực hiện các phép đo hoặc tính toán các tham số từ môi trường. RDR tự
cấu hình nó cùng với các thành phần vô tuyến và các hệ thống anten điều
hưởng mềm. Để tối ưu hóa hiệu năng của hai khối này, RDR sử dụng thông
tin phản hồi từ STAR, sau đó nó điều chỉnh các tham số của STAR và các
khối anten qua các tín hiệu điều khiển tương ứng. Cuối cùng RDR xác thực
với CE các tham số cấu hình đã được thực hiện.
1.1.2 Kiến trúc SDR thực tế
Do các giới hạn về công nghệ, kiến trúc SDR lý tưởng sẽ trở nên rất đắt
đỏ. Tại thời điểm hiện tại, có khá nhiều các nền tảng SDR thực tế khác nhau
được đưa ra. Hình 1.3 là một ví dụ về kiến trúc SDR thực tế điển hình [69]. Ở
phần số, RDR có thể được thực hiện sử dụng một trong những công nghệ sẵn
có như DSP, FPGA, ASIC, các bộ vi xử lý đa năng, các bộ vi xử lý có thể tái
cấu hình như Pico Array [100], hay máy tính thích nghi (Adaptive Computing
Machine - ACM) [101].

11
Hình 1.3. Kiến trúc SDR thực tế điển hình
Ở phần tương tự, bao gồm các khối chức năng chưa thể thực hiện hoàn
toàn bằng mạch số như PA, LNA, lọc RF, THTS, chuyển mạch anten. Giao
diện giữa hai phần số và tương tự được thực hiện thông qua các bộ biến đổi số
- tương tự (Digital Analog Converter - DAC) ở tuyến phát, và bộ biến đổi
tương tự - số (Analog Digital Converter - ADC) ở tuyến thu. Do giới hạn về
tốc độ biến đổi của các khối này, bộ THTS được sử dụng để chuyển tần số tín
hiệu lên hoặc xuống thông qua các bộ biến đổi lên điều hưởng mềm (Software
Tunable Up Converter – STUC) và biến đổi xuống điều hưởng mềm
(Software Tunable Down Converter – STDC).
1.2 Cảm nhận phổ trong vô tuyến nhận thức
1.2.1 Cảm nhận phổ cho truy cập phổ tần động
Trong các hệ thống thông tin liên lạc dân sự, nhu cầu sử dụng phổ tần
đang tăng nhanh và cần một số phương thức tiếp cận mới trong bài toán sử
dụng tài nguyên phổ tần số một cách hiệu quả. Hiện tại, việc cấp phát sử dụng
băng tần từ nhà quản lý đến người sử dụng vẫn trong trạng thái tĩnh, và trên
thực tế, nhu cầu từ người sử dụng đang vượt quá băng thông tần số khả dụng.
Tuy nhiên các thống kê cho thấy phần lớn băng tần không được sử dụng hoặc
được sử dụng ở một mức độ rất hạn chế [76]. Tại Việt Nam, vấn đề khảo sát
tần suất sử dụng tài nguyên phổ tần số được công bố trong [91]. Nhóm nghiên

12
cứu thực hiện đo đạc và phân tích dải tần từ 20 MHz đến 3000 MHz tại thành
phố Hồ Chí Minh và tỉnh Long An, cho thấy trung bình, tần suất sử dụng phổ
trong toàn dải là 13,74% đối với thành phố Hồ Chí Minh, và 11,19% đối với
Long An. Băng tần được sử dụng thường xuyên nhất là băng tần truyền hình
tương tự trong dải tần từ 470 MHz đến 806 MHz, đạt tần suất sử dụng là
58%. Vì vậy, vấn đề làm sao để không lãng phí tài nguyên phổ tần đang là
vấn đề nóng hổi hiện nay được nhiều nhà khoa học trên thế giới quan tâm.
Phương pháp tiếp cận để vượt qua tình trạng cấp phát tần số tĩnh là sự
xuất hiện các hệ thống có khả năng chia sẻ tài nguyên phổ tần một cách linh
động. Những ví dụ điển hình của phương pháp này là các hệ thống xếp chồng,
ở đó khi tài nguyên phổ không được sử dụng bởi người dùng đã được cấp
phép (licensed user) hay còn gọi là người dùng sơ cấp (Primary User - PU), sẽ
được cung cấp cho người dùng không được cấp phép (unlicensed user), hay
còn gọi là người dùng thứ cấp (Secondary User - SU). Hiển nhiên một yêu
cầu đặt ra là: các trạm đầu cuối trong một hệ thống SU cần phải có khả năng
phát hiện được PU ngay lập tức khi PU hoạt động. Kiểu thiết bị đầu cuối vô
tuyến này chính là CR, là thiết bị vô tuyến có khả năng tự học, thích nghi và
thông minh, với khả năng cảm nhận môi trường vô tuyến và thích nghi với
điều kiện hiện tại, chẳng hạn như các tần số rỗi có thể được sử dụng và đặc
tính của kênh [20].
Nhiệm vụ phát hiện PU là một nhiệm vụ quan trọng của SU trong hệ
thống CR. Tuy nhiên đây là một nhiệm vụ rất khó khăn bởi SU phải vượt qua
những yêu cầu về độ chính xác và độ tin cậy của kết quả cảm nhận phổ trong
môi trường liên lạc không dây. SU có thể phải đối mặt với các vấn đề như
pha-đing đa đường hay tình trạng bị che khuất, những yếu tố có thể dẫn đến
việc không thể phát hiện ra sự tồn tại của các PU. Hậu quả là SU có thể trở
thành nguồn gây nhiễu đến sự hoạt động của PU. Điều này dẫn đến yêu cầu

13
đối với SU là phải có độ ổn định rất cao khi làm việc trong kênh thông tin mất
cân bằng mà vẫn có thể phát hiện ra những tín hiệu có công suất rất nhỏ.
Những yêu cầu này dẫn đến rất nhiều thách thức khó khăn cho khả năng hiện
thực hóa các mạng vô tuyến nhận thức (Cognitive Radio Network - CRN).
Bên cạnh những vấn đề cần vượt qua để tiến tới hiện thực hóa CR trong
các hệ thống thông tin liên lạc không dây ứng dụng trong dân sự, nhiều vấn đề
khó khăn khác nữa cũng cần phải giải quyết khi đưa mô hình CR vào các hệ
thống thông tin liên lạc chiến thuật trong quân sự, khi mà CR cần phải luôn
nhận thức một cách chính xác và nhanh chóng tình huống của mình trong một
môi trường tác chiến rất động, và dường như không có những thông tin được
cung cấp trước về tình trạng sử dụng phổ tần của các hệ thống thông tin vô
tuyến khác. Ở đó cũng không có sẵn một hạ tầng thông tin liên lạc mà CR có
thể sử dụng. Vì vậy CR cần phải tự khám phá và thích nghi với môi trường.
Những vấn đề chính cần giải quyết khi đưa CR vào ứng dụng trong quân sự là
[32], [5]: Khởi tạo; Mạng tự tổ chức (ad-hoc); Đồng bộ; Cảm nhận kênh; Bắt
tay; Mã hóa; Điều chế và đa truy nhập thích nghi.
Như vậy, bất kể CR được ứng dụng trong quân sự hay dân sự, cảm nhận
phổ là một thành phần quan trọng trong cấu trúc một CR điển hình. Mô hình
chu kỳ hoạt động của một CR được đề xuất lần đầu bởi Mitola [59] được rút
gọn như mô hình trong Hình 1.4 [23].
Hình 1.4. Chu kỳ CR

14
Trong chu kỳ hoạt động này, cảm nhận phổ là bước cung cấp thông tin
đến cho CE để thực hiện phân tích tình huống, trước khi đưa ra quyết định và
hành động. Các vấn đề nghiên cứu cho bài toán cảm nhận phổ được quan tâm
ở nhiều khía cạnh khác nhau như: cảm nhận phổ đa chiều; các yêu cầu về
phần cứng vật lý thực thi hệ thống; bài toán PU ẩn; thời gian và tần suất cảm
nhận phổ tối ưu,…
1.2.2 Cảm nhận phổ đa chiều
Khái niệm “Cơ hội sử dụng phổ” (spectrum opportunity), được định
nghĩa là “một băng tần trống mà người dùng đầu tiên không sử dụng ở một
thời điểm nào đó tại một vùng địa lý nào đó” [48]. Khái niệm mang tính
truyền thống này chỉ xác định không gian phổ như một không gian ba chiều:
tần số, thời gian và không gian. Tuy nhiên, còn có những chiều khác nữa cần
phải được xem xét cho khái niệm “Cơ hội sử dụng phổ” mới, ví dụ như chiều
mã trong thông tin trải phổ.
Một chiều không gian khác có thể kể tới là chiều “góc”. Với các công
nghệ về anten tiên tiến, cho phép nhiều thiết bị có thể hoạt động tại cùng một
không gian địa lý, trên cùng một băng tần, nhưng với các hướng phát xạ khác
nhau. Như vậy, việc đánh giá chính xác góc hoạt động của PU cũng sẽ mang
đến cơ hội sử dụng phổ cho SU ở cùng một vị trí địa lý. Để đánh giá hướng
tới của tín hiệu (Direction Of Arrival - DOA), [37] đề xuất một phương thức
có độ phức tạp tín toán thấp, dựa trên cơ sở phát hiện lượng sai pha của tín
hiệu thu được từ một mạng anten đa phần tử. Tín hiệu thu được số hóa và xử
lý bằng bộ SDR đơn kênh sử dụng nhiều khối PLL để đánh giá giá trị pha.
Như vậy, không gian vô tuyến nhiều chiều có thể được định nghĩa như
“một siêu không gian lý thuyết được sử dụng bởi các tín hiệu vô tuyến, với
các chiều vị trí địa lý, góc tới, tần số, thời gian và những chiều khác nữa”
[56],[22]. Siêu không gian này được định nghĩa bởi nhiều tác giả khác nhau

15
dưới các tên gọi là “không gian điện” (eletrospace), “siêu không gian truyền
dẫn”, “không gian phổ vô tuyến”, hoặc chỉ đơn giản là “không gian phổ”. Nó
được sử dụng để mô tả cách thức mà môi trường vô tuyến được chia sẻ giữa
nhiều hệ thống thông tin liên lạc PU và SU [22].
1.2.3 Nền tảng phần cứng thực thi CR
Đối với các vấn đề về phần cứng, cảm nhận phổ trong CR yêu cầu các
bộ biến đổi ADC có tốc độ lấy mẫu cao, độ phân giải và dải động lớn cùng
với các bộ xử lý tín hiệu tốc độ cao. Các kỹ thuật quan trọng cần phải được
tích hợp trong hệ thống như kỹ thuật đánh giá phương sai tạp âm trong máy
thu tối ưu, điều khiển công suất hay các kỹ thuật định vị kênh [13]. Trong
CRN, các thiết bị đầu cuối phải có khả năng xử lý tín hiệu trong một dải tần
rất rộng với tốc độ nhanh để tìm kiếm cơ hội hoạt động cho mình. Vì vậy các
thành phần phần cứng trong hệ thống cũng phải đáp ứng được yêu cầu này.
Cảm nhận phổ có thể được thực hiện thông qua hai kiến trúc khác nhau:
“vô tuyến đơn” và “vô tuyến kép” [88], [75]. Trong kiến trúc “vô tuyến đơn”,
cảm nhận phổ chỉ được thực thi trong một khoảng thời gian xác định. Ưu
điểm dễ thấy của kiến trúc này là sự đơn giản và giá thành thấp của toàn bộ hệ
thống. Trong kiến trúc “vô tuyến kép”, một thiết bị riêng giữ nhiệm vụ thu
phát, trong khi thiết bị thu thứ hai thực hiện nhiệm vụ cảm nhận phổ một cách
liên tục, cho phép đánh giá tài nguyên không gian phổ một cách chính xác
cũng như tận dụng tối đa cơ hội sử dụng phổ. Có rất nhiều các nền tảng phần
cứng và phần mềm cho hệ thống CR đã được công bố, trong đó có thể kể đến
GNU Radio [11], Universal Software Radio Peripheral (USRP) [24], Shared
Spectrum XG Radio [57], FPGA [81], [4],…
1.2.4 Bài toán PU ẩn
Bài toán PU ẩn xảy ra do rất nhiều nguyên nhân khác nhau như suy hao
tín hiệu, pha-đing đa đường, che khuất,… và kết quả là SU không phát hiện

16
được sự tồn tại của PU, dẫn đến gây nhiễu đến sự hoạt động của PU. Một
trong các giải pháp để vượt qua vấn đề này là áp dụng các cơ chế cảm nhận
hợp tác giữa các SU để cập nhật các thông tin đầy đủ về sự hiện diện của PU
[26], [27], [8].
1.2.5 Thời gian và tần suất cảm nhận
Thời gian và tần suất cảm nhận phổ là một tham số quan trọng. PU có
thể đòi hỏi quyền sử dụng băng tần bất cứ khi nào nó cần, và nhiệm vụ của
SU là phải nhanh chóng trao trả lại tài nguyên phổ cho PU. Để tránh gây
nhiễu tới PU, SU phải phát hiện sự hiện diện của PU nhanh nhất có thể và giải
phóng kênh đang chiếm dụng, điều này đặt ra bài toán cho SU với các tham
số về tốc độ và độ chính xác cảm nhận phổ PU [43]. Các tham số về thời gian
bao gồm thời gian phát hiện kênh, thời gian chuyển kênh,… cũng là các tham
số quan trọng ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu năng hoạt động của SU [18].
Một kênh đang được sử dụng bởi SU thì sẽ không thể thực hiện cho thao
tác cảm nhận. Bởi vậy, SU sẽ phải tạm ngắt hoạt động phát của nó để thực
hiện cảm nhận [43]. Để vượt qua trở ngại này, một phương thức gọi là “Nhảy
tần động” được trình bày trong [34], trong đó SU sử dụng đồng thời nhiều
kênh, gồm kênh làm việc và kênh cảm nhận. SU sẽ thực hiện các thao tác phát
xạ và cảm nhận song song, và sẽ di chuyển qua lại giữa các kênh xác định.
Các yêu cầu về độ nhạy cao đối với CR tạo bởi những sự mất cân bằng
về kênh khác nhau và các vấn đề về việc phát hiện nguồn công suất thấp trong
CR có thể được cải thiện nếu như nhiều người dùng CR hợp tác trong việc
cảm nhận kênh. Mô hình này còn được gọi là cảm nhận đa sensor hay cảm
nhận hợp tác.
Trong trường hợp cảm nhận hợp tác, bài toán chia sẻ thông tin từ các CR
với nhau và việc tổng hợp kết quả từ nhiều nguồn đo đạc khác nhau cũng là
một nhiệm vụ đầy thách thức. Các thông tin chia sẻ giữa các CR được phân

17
loại dưới dạng các thông tin mềm hoặc các quyết định cứng từ mỗi thiết bị
CR [89]. Các kết quả mô tả trong [89], [94] cho thấy kết hợp thông tin mềm
có ưu điểm nội trội so với kết hợp thông tin cứng ở khía cạnh xác suất trượt.
Ngược lại quyết định cứng thể hiện rõ ưu điểm khi số lượng các CR trong
mạng là lớn [58].
Trong nhiều trường hợp, những yêu cầu về chất lượng dịch vụ từ PU là
một yếu tố quan trọng, và cũng được coi như tham số đầu vào để SU xác lập
chế độ làm việc. Phương pháp chia sẻ phổ “lai” (hybrid) cho CRN được đưa
ra trong [86]. Ở đó, tùy thuộc vào mức độ yêu cầu về chất lượng dịch vụ từ
PU, SU cần quyết định có thể hoạt động theo chế độ underlay hoặc phải
chuyển sang chế độ overlay để tránh gây nhiễu cho PU. Hiệu năng hoạt động
của các hệ thống chia sẻ phổ single-carrier với vấn đề chọn lựa hướng chuyển
tiếp được nghiên cứu trong [50]. Mô hình cảm nhận phổ hợp tác mô phỏng
bằng FPGA được mô tả trong [2].
Cảm nhận phổ có thể được thực hiện bởi mỗi thiết bị CR một cách độc
lập mà không quan tâm, hay không có thông tin trao đổi với các CR khác
trong mạng. Cơ chế cảm nhận này gọi là cảm nhận phổ đơn sensor.
Nội dung nghiên cứu của luận án được giới hạn ở phạm vi bộ cảm nhận
phổ đơn sensor, các mô hình cấu trúc phần cứng và thuật toán phần mềm cảm
nhận phổ đơn sensor sẽ được nghiên cứu sâu ở phần tiếp theo.
1.3 Các thuật toán cảm nhận phổ đơn sensor
Khả năng cảm nhận phổ của CR dựa rất nhiều vào các kỹ thuật xử lý tín
hiệu. Trong mô hình hoạt động của CRN, CR là một thiết bị thông tin liên lạc
cần thu giữ được bức tranh sử dụng tài nguyên phổ tần hiện tại trước khi thiết
lập thông tin liên lạc của bản thân nó. Hành vi này được xem như việc “phát
hiện băng trống”, được mô tả như Hình 1.5.

18
Hình 1.5. Kiến trúc bộ phát hiện băng trống
Tín hiệu Y(t) thu tại anten đầu tiên sẽ được lọc để lấy tín hiệu có băng
thông BL, sau đó được chuyển xuống băng gốc và số hóa trước khi được gửi
đến bộ phát hiện. Cuối cùng, dựa trên một thuật toán phát hiện, quyết định sẽ
được đưa ra khẳng định băng tần đang trống hay đã bị chiếm dụng. Trong
trường hợp đơn giản nhất, giá trị đầu vào bộ phát hiện được so sánh với một
mức ngưỡng xác định trước. Kiến trúc như Hình 1.5 mô tả mô hình thực thi
chung nhất. Tuy nhiên trong nhiều trường hợp, bộ phát hiện lấy trực tiếp tín
hiệu tương tự từ đầu vào, có thể ở băng gốc, cao tần (RF) hoặc trung tần (IF).
Ở đây, coi băng là trống nếu tín hiệu thu được ở băng này chỉ là tạp âm.
Ngược lại, nếu tạp âm và tín hiệu được phát hiện, băng tần được coi là đang
bị chiếm.
Phụ thuộc vào mức độ “hiểu biết” của thiết bị CR về các tín hiệu thông
tin liên lạc được truyền qua BL, nhiều kỹ thuật phát hiện có thể được sử dụng.
Trong đó các kỹ thuật phổ biến là: (1) Bộ lọc phối hợp, (2) phát hiện thuộc
tính dừng vòng (Cyclostationary), và (3) phát hiện năng lượng (Energy
Detection - ED). Các kỹ thuật khác ít được nghiên cứu hơn hoặc được coi như
dẫn suất của các kỹ thuật trên bao gồm: phát hiện nối tiếp, đa phân giải song
song, wavelet...

19
1.3.1 Bộ lọc phối hợp
Sử dụng bộ lọc phối hợp là giải pháp tối ưu để phát hiện tín hiệu với sự
có mặt của tạp âm [68], bởi vì thuật toán có thể phát hiện được tín hiệu trong
kênh có tỉ số tín/tạp (SNR) nhỏ nhất (so với các bộ phát hiện khác). Đây là
một phương thức phát hiện có độ tin cậy cao, tuy nhiên cần phải giải điều chế
tín hiệu, điều này đồng nghĩa là CR cần phải có một hiểu biết trước đó đối với
tín hiệu thu về các tham số như: bậc và kiểu điều chế, bộ lọc dạng xung,
khuôn dạng khung dữ liệu,v.v.. Như vậy, bộ lọc phối hợp có lợi thế là chỉ cần
một tập mẫu tín hiệu nhỏ với độ phức tạp tính toán 1/SNR để có thể đạt được
kết quả phát hiện với một xác suất phát hiện cao [10]. Số mẫu cần có cho phát
hiện tối ưu là [45]: N = [Q-1
(Pd )– Q-1
( Pfa)]2
( SNR)-1
= O(SNR)-1
trong đó: Pd
là xác suất phát hiện, Pfa là xác suất cảnh báo lầm, Q-1
là hàm Q nghịch đảo.
Lợi thế của việc sử dụng bộ lọc phối hợp là cần ít thời gian hơn so với
các phương pháp khác mà vẫn có thể đạt được hiệu quả phát hiện tốt khi chỉ
cần O(SNR)-1
mẫu là đủ để đạt được kết luận với ràng buộc theo một xác suất
phát hiện cho trước. Tuy nhiên nhược điểm của bộ lọc phối hợp là CR cần
phải có một bộ thu dành riêng cho mỗi kiểu tín hiệu phải phát hiện. Vì vậy
trong trường hợp có rất nhiều dạng sóng cần phải được phát hiện, phương
pháp này thường không khả thi.
1.3.2 Phát hiện dừng vòng
Trong thực tế, các tín hiệu thông tin liên lạc được điều chế bằng các sóng
mang hình sin, các chuỗi xung, các chuỗi trải phổ lặp lại, các chuỗi nhảy tần
hoặc các tiền tố tín hiệu (prefixed) vòng. Điều này dẫn đến một đặc tính tuần
hoàn của tín hiệu mà không tồn tại trong nguồn tạp âm. Các tín hiệu đã điều
chế này được đặc trưng hóa bởi các tham số dừng vòng, vì các đặc trưng
thống kê của chúng (giá trị trung bình, hàm tự tương quan,…) có tính chất

20
tuần hoàn. Vì vậy một phương pháp phát hiện tín hiệu được sử dụng gọi là
phát hiện đặc trưng dừng vòng. Phương pháp này cho phép bộ phát hiện phân
biệt được tạp âm và tín hiệu điều chế, bởi vì tạp âm là một quá trình dừng ở
nghĩa rộng với hàm tương quan bằng 0 (bản thân tạp âm không có tính tự
tương quan). Như vậy bài toán phát hiện sẽ là phép thử đối với sự hiện diện
đặc tính dừng vòng của tín hiệu được thử.
Nếu x(t) là một quá trình ngẫu nhiên với giá trị trung bình bằng 0, thì x(t)
được gọi là dừng vòng ở bậc n0 nếu và chỉ nếu các thuộc tính thống kê của nó
ở bậc n0 là một hàm tuần hoàn theo thời gian. Một phép thử với hai giả thiết
cho sự xuất hiện của tín hiệu vô tuyến x(t) trong kênh như sau:
- Nếu H0 thì x(t) là quá trình dừng và kênh trống.
- Nếu H1 thì x(t) là quá trình dừng vòng và kênh đang được sử dụng.
Điều này dẫn đến một phép thử dừng vòng thay cho việc phát hiện một
tín hiệu có tạp âm, có nghĩa là phép thử này độc lập với tạp âm. Nhiều bài báo
như [29], [39], [93], [45], [21], [30], [31] đã đưa ra các phép thử khác nhau
trên một tần số vòng cho trước. Trong [33] và [40], phép thử được thực hiện
trên một tập các tần số vòng khác nhau để cải thiện hiệu năng phát hiện.
Hình 1.6. Sơ đồ khối bộ phát hiện đặc trưng dừng vòng
Thực thi một hàm tương quan phổ để phát hiện đặc tính dừng vòng được
mô tả trong Hình 1.6. Mô hình này được coi như sự phát triển nâng cao của
mô hình bộ phát hiện năng lượng với một khối tính toán hàm tương quan. Các
đặc trưng tín hiệu được phát hiện là: số lượng các tín hiệu, kiểu điều chế của
chúng, tốc độ dấu và sự xuất hiện của xuyên nhiễu tích cực.
Các ưu điểm nổi bật của phương pháp phát hiện đặc tính dừng vòng là:
Khả năng phân biệt rất tốt giữa tín hiệu với tạp âm, bởi vì tạp âm không có

21
tính chất tương quan vòng; Hiệu năng phát hiện rất tốt ở vùng SNR thấp; Khả
năng phân loại tín hiệu và độ mềm dẻo trong hoạt động.
Tuy nhiên các nhược điểm của phương pháp này là: Vấn đề xử lý tín
hiệu phức tạp hơn, thời gian tính toán lâu hơn, vì thế cảm nhận phổ tốc độ cao
khó có thể đạt được; Phương thức không thể áp dụng được đối với các tín
hiệu không biết trước bởi vì cần phải có một hiểu biết trước về tín hiệu cần
phân tích; Tại một thời điểm, chỉ một tín hiệu có thể được phát hiện: để phát
hiện nhiều tín hiệu đồng thời, nhiều bộ phát hiện cần phải được thi hành song
song hoặc việc phát hiện cần phải được phép thực hiện với tốc độ chậm.
1.3.3 Phát hiện năng lượng
Phương pháp phát hiện năng lượng được sử dụng rất nhiều trong lĩnh
vực vô tuyến. Các khối chức năng cơ bản của một bộ phát hiện năng lượng
bao gồm: Một khối bình phương tín hiệu, một khối tích phân và một khối so
sánh [14][15]. Tín hiệu có thể được xử lý trong miền thời gian hoặc miền tần
số. Đối với phương pháp phát hiện trong miền thời gian, sẽ cần một bộ lọc tín
hiệu phía trước đối với những tín hiệu cần được phát hiện trước khi đưa vào
bộ bình phương. Đối với thực thi trong miền tần số, sau khi tín hiệu được lọc
qua bộ lọc dải thông, sẽ được lấy mẫu và biến đổi sang miền tần số bằng bộ
biến đổi Fourier. Năng lượng của các mẫu tín hiệu nằm trong vùng tần số cần
quan tâm sẽ được so sánh với một giá trị ngưỡng.
Lợi thế chính của bộ phát hiện năng lượng là không cần phải biết trước
bất kỳ thông tin gì về tín hiệu cần phải phát hiện. Vì vậy bộ phát hiện năng
lượng được phân loại như một bộ phát hiện mù. Một lợi thế khác là bộ phát
hiện năng lượng có cấu trúc đơn giản, vì thế dễ thực thi.
Tuy nhiên các nhược điểm của bộ phát hiện năng lượng là:
- Ngưỡng phát hiện tín hiệu rất nhạy cảm với sự thay đổi của mức tạp
âm, thậm chí kể cả khi mức ngưỡng được tính toán và cài đặt bằng các thuật

22
toán thích nghi. Trong môi trường có pha-đinh, sẽ không có một phương thức
rõ ràng cho việc đặt mức ngưỡng cho các bộ chắn kênh.
- Bộ phát hiện năng lượng không phân biệt được sự khác nhau giữa các
tín hiệu điều chế, nhiễu và tạp. Vì vậy nó không thể nhận dạng ra nhiễu tích
cực (interference) và cũng không thể sử dụng lợi thế của các thuật toán xử lý
tín hiệu thích nghi để loại bỏ nhiễu tích cực.
- Bộ phát hiện năng lượng không làm việc được với các tín hiệu trải phổ
chuỗi trực tiếp và nhảy tần (đối với những tín hiệu này, cần phải có những
thuật toán xử lý tín hiệu rất phức tạp).
Để bộ phát hiện năng lượng phát hiện chính xác tín hiệu, thông tin về
trạng thái kênh (Channel State Infomation - CSI) là một thông tin quan trọng,
bao gồm các tham số về giá trị trung bình, phương sai của tạp âm hoặc tín
hiệu. Tuy nhiên trong nhiều trường hợp thông tin này không sẵn có ở đầu vào
của CR, vì vậy việc đánh giá ước lượng CSI là cần thiết. Có nhiều thuật toán
đề xuất giải quyết vấn đề trên. Để hiện thực hóa kỹ thuật cảm nhận phổ trong
mạng CR sử dụng nhiều anten, [66] phát triển một thuật toán cảm nhận phổ
không yêu cầu thông tin về CSI hay thông tin chính xác về giá trị phương sai
tín hiệu và tạp âm, trong đó tổng các thành phần tạp âm và tín hiệu tại mỗi
anten được cực đại hóa trước khi kết hợp với nhau bằng cách nhân với hệ số
liên hợp phức của pha tín hiệu thu. Điều này làm cho tạp âm tại mỗi anten thu
chỉ ảnh hưởng đến tín hiệu thu tại anten đó, cho phép tăng giá trị trung bình
của tín hiệu cộng tạp âm, dẫn tới cải thiện xác suất phát hiện tín hiệu. Trong
[67], qui tắc OR ở mô hình cảm nhận hợp tác trong một mạng nhiều CR được
áp dụng cho một thiết bị CR sử dụng nhiều anten xử lý song song để nâng cao
khả năng phát hiện tín hiệu. Thuật toán được chứng minh qua mô hình sử
dụng 2 anten và một bộ tạo biến ngẫu nhiên.

23
1.3.4 Phát hiện năng lượng với nhiều mức phân giải tần số
Một nhược điểm của phương thức phát hiện năng lượng kinh điển là thời
gian cảm nhận dài, đặc biệt trong trường hợp băng thông hệ thống lớn, hoặc
khi yêu cầu về độ phân giải phổ tần cần phải rất tốt. Thời gian cảm nhận có
thể được giảm xuống bằng cách sử dụng kỹ thuật cảm nhận phổ đa phân giải
(MRSS – Multi Resolution Spectrum Sensing). Ban đầu, toàn bộ băng thông
hệ thống được cảm nhận sử dụng mức phân giải thô. Sau đó, cảm nhận phổ
với độ phân giải tốt hơn sẽ được thực hiện trên một dải tần số nhỏ hơn. Kỹ
thuật này không chỉ làm giảm tổng số khối cần phải được cảm nhận, mà còn
tránh không phải cảm nhận toàn bộ băng thông hệ thống ở độ phân giải tối đa.
Nhiều mô hình bộ cảm nhận đã được đưa ra nhằm cải thiện thời gian và
chất lượng cảm nhận: mô hình kết hợp bộ phát hiện năng lượng cho cảm nhận
băng rộng làm việc nối tiếp với thuật toán phát hiện đặc trưng tín hiệu cho
cảm nhận băng hẹp được [17] đề xuất. Trong [64], cảm nhận phổ băng rộng
được thực hiện bằng phương pháp cảm nhận song song nhiều kênh băng hẹp
sử dụng một mạch điều hưởng đa tần số trên nền tảng bộ cảm nhận nhiều
sensor. Một cơ sở dữ liệu lưu trữ được cập nhật và sử dụng cho mô hình hợp
tác, tuy nhiên các tham số không được mô tả rõ. Thuật toán cảm nhận hai
bước được trình bày trong [18], bước cảm nhận tinh sử dụng các kết quả cảm
nhận của bước cảm nhận thô để ước lượng kênh tốt nhất cho chu kỳ sử dụng
phổ kế tiếp.
Một phương pháp tiếp cận sử dụng các kỹ thuật cảm nhận đa phân giải
được mô tả trong [61] sử dụng một bộ phát hiện năng lượng trên cơ sở bộ
biến đổi FFT. Bên cạnh kỹ thuật cảm nhận đa phân giải, kỹ thuật cảm nhận
song song có thể sử dụng để giảm thời gian cảm nhận hơn nữa. Phát triển ý
tưởng của [61], [97] đề xuất một kiến trúc cho bộ thu cảm nhận phổ dải rộng,
trong đó dành riêng một khối máy thu (Dedicated Sensing Receiver - DSR) để

24
thực hiện chức năng cảm nhận phổ. Khối xử lý tín hiệu được thực hiện trên
nền bộ DSP. Các tham số đánh giá kênh được cập nhật vào bảng tham chiếu
(Look Up Table - LUT). DSR chỉ hoạt động khi CR không phát tín hiệu để
tránh tình trạng xuyên nhiễu. DSR gồm các khối chức năng chính là các bộ
cảm nhận tín hiệu tương tự, khối cài đặt tham số khởi tạo, khối cảm nhận thô
và khối cảm nhận tinh. Nghiên cứu từ mô hình trong [97] cho thấy rằng thời
gian cảm nhận phụ thuộc vào hai tham số thời gian chính: thời gian tính toán
bộ FFT và thời gian điều hưởng của bộ PLL.
Để phát hiện tín hiệu băng hẹp, có nhiều thuật toán phát hiện đã được
nghiên cứu. Một thuật toán phát hiện năng lượng cho tín hiệu băng hẹp được
giới thiệu trong [95]. Trong đó sự ảnh hưởng của kích thước FFT tới khả năng
phát hiện tín hiệu được phân tích, và kích thước FFT phù hợp được tính toán
để nâng cao xác suất phát hiện. Ý tưởng của thuật toán là đưa các thành phần
tần số băng hẹp cần phát hiện vào gần nhất có thể tới vị trí các thành phần tần
số đầu ra bộ FFT (còn gọi là các bin tần số) bằng một mô hình bộ FFT với
chiều dài N có thể thay đổi.
Xuất hiện trong nhiều dạng tín hiệu thông tin liên lạc vô tuyến hiện nay,
tín hiệu tham chiếu, hoặc trong nhiều dạng sóng gọi là tín hiệu pilot được sử
dụng cho mục đích giám sát, đồng bộ hoặc nhận biết sự tồn tại của nguồn
phát xạ. Ví dụ như phổ của tín hiệu có dạng điều chế CIS 45 tone OFDM [71]
có tần số tham chiếu tại 3.313 Hz, phổ tín hiệu điều tần băng rộng WFM [72]
có tín hiệu pilot tại 19 kHz. Thông thường tín hiệu này là đơn tần (1 tone),
định vị ở một vị trí cố định trong băng thông tín hiệu và có mức năng lượng
vượt trội so với các thành phần tín hiệu khác. Vì vậy để xác định một kênh tần
số là đang trống hay đã được sử dụng, một phương pháp tiếp cận là đi tìm sự
có mặt của tín hiệu pilot thay vì phải phân tích phổ toàn bộ kênh.

25
Bài toán tìm nhanh và chính xác năng lượng tần số pilot phụ thuộc vào
thuật toán tính toán và tốc độ lấy mẫu để số hóa tín hiệu. Khối phân tích phổ
là một thành phần quan trọng trong bộ cảm nhận phổ, thông thường được thực
hiện bằng thuật toán FFT của Cooley-Turkey [19]. Thuật toán này rất hiệu
quả khi cần tính toàn bộ các thành phần tần số. Tuy nhiên khi chỉ cần tính một
hoặc một vài thành phần tần số trong băng tần (như tần số pilot), thuật toán
Goertzel [35] tính toán các thành phần tần số đơn cho thấy hiệu quả tốt hơn cả
về tốc độ và độ chính xác. Thuật toán Goertzel cho thấy hiệu quả hơn khi số
tần số cần tính nhỏ hơn giá trị log2N, với N là số mẫu cần phân tích. Hơn nữa,
không như thuật toán Cooley-Turkey, chỉ tính toán hiệu quả tối ưu khi số
lượng mẫu là một lũy thừa của 2, thuật toán Goertzel có khả năng tính toán hệ
số Fourier với một tập N mẫu bất kỳ [1].
Một trong những thuật toán phát hiện tín hiệu pilot được đề xuất trong
[16]. Tác giả chỉ ra rằng các thành phần tần số tín hiệu quanh tín hiệu pilot có
một xác suất xuất hiện năng lượng tín hiệu nào đó, vì vậy có thể gán trước
một xác suất phát hiện tương ứng với thứ tự được kiểm tra tại các tần số này,
sau đó sử dụng thuật toán Goertzel phát hiện tuần tự để duyệt qua danh sách
các tần số. Thuật toán này cũng được [98] thực thi trên nền FPGA để phát
hiện các tần số của tín hiệu DTMF. Để phát hiện biên độ lớn nhất của thành
phần tần số trong vùng phổ cần phân tích, một bộ dao động điều chỉnh tần số
được sử dụng trong [53]. Bộ dao động này có chức năng làm tần số ngoại sai
để trộn với tín hiệu cao tần. Tín hiệu sau bộ trộn được đưa qua bộ lọc dải
thông và đưa vào bộ phát hiện đỉnh năng lượng. Trong [44] bộ lọc Goertzel
bậc hai được sử dụng thay thế cho bộ lọc FIR của bộ phân tích phổ cho thấy
hiệu quả tốt hơn về độ phân giải tần số và dung lượng tài nguyên phần cứng.
Khi phát hiện tín hiệu pilot băng hẹp, [95] đã chứng minh trong trường hợp vị
trí tần số của tín hiệu pilot không nằm đúng vị trí của các thành phần tần số

26
đầu ra bộ FFT, tỷ số SNR ở hai thành phần tần số lân cận sẽ giảm và tín hiệu
pilot sẽ khó bị phát hiện và khi tăng kích thước FFT sẽ làm tăng SNR.
Như vậy, từ kỹ thuật phát hiện năng lượng kinh điển, có nhiều thuật toán
dẫn suất đã được phát triển, trong đó tùy thuộc vào đặc tính băng tần, tín hiệu,
các thuật toán phát hiện và các mô hình hệ thống khác nhau được xây dựng
nhằm mục tiêu tăng tốc độ phát hiện.
Mô hình sử dụng một cơ sở dữ liệu về phổ tần để cấu hình tham số hoạt
động cho bộ cảm nhận phổ là một mô hình có nhiều ưu điểm, đặc biệt ở khía
cạnh cải thiện tốc độ cảm nhận. Trong [75] mới đưa ra một mô hình mang
tính khái niệm mà không có mô tả cụ thể. Trong phạm vi tìm hiểu của tác giả
luận án, chưa thấy có các công trình đề xuất về cấu trúc chi tiết mô hình này
trên nền tảng tính toán song song bằng phần cứng FPGA. Đây chính là một
mục tiêu mà luận án xác định giải quyết.
Trong một mô hình máy thu bất kỳ, đặc biệt là các máy thu dải rộng như
bộ cảm nhận phổ dải rộng, một khối chức năng không thể thiếu là bộ tổ hợp
tần số (THTS). Chức năng quan trọng của bộ THTS là tạo ra tần số ngoại sai
bất kỳ (trong dải hoạt động) để điều hưởng máy thu tại tần số làm việc cao
tần. Để chuyển tần số làm việc, bộ THTS cần một khoảng thời gian để kéo và
khóa ổn định tần số, gọi là thời gian điều hưởng tần số. Vì vậy, thời gian điều
hưởng của bộ THTS là một tham số có ảnh hưởng lớn đến thời gian cảm nhận
toàn dải tần của bộ thu cảm nhận phổ, khi bộ thu cần phải điều hưởng nhiều
lần để quét được toàn bộ băng tần cần cảm nhận [97]. Trong các nghiên cứu
về các mô hình bộ cảm nhận phổ trên, chưa có những nghiên cứu liên quan
đến thời gian điều hưởng của bộ THTS. Đây sẽ là mục tiêu nghiên cứu thứ hai
của luận án.
Trong phần tiếp theo, các vấn đề tổng quan về bộ THTS sẽ được trình
bày, trong đó tham số thời gian điều hưởng và mức tiêu thụ năng lượng được

27
đề cập sâu, trên cơ sở đó để xác định được hướng nghiên cứu của luận án về
nội dung này.
1.4 Bộ tổ hợp tần số trong SDR
Bộ THTS là khối chức năng quan trọng trong bất kỳ một hệ thống, thiết
bị thông tin liên lạc vô tuyến nói chung cũng như các thiết bị SDR và CR nói
riêng. Các bộ THTS được phân loại thành 4 dạng chính: THTS tương tự trực
tiếp (Direct Analog Synthesizer - DAS), THTS số trực tiếp (Direct Digital
Synthesizer - DDS), THTS theo nguyên lý vòng khóa pha (Phase Locked
Loop – PLL), và THTS kết hợp giữa DDS và PLL.
1.4.1 Bộ tổ hợp tần số tương tự trực tiếp
Bộ DAS bao gồm nhiều bộ nhân, chia, trộn và lọc thông thấp tần số
được ghép thành các tầng nối tiếp nhau. Như vậy một tập hợp lớn các tần số
khác nhau có thể được tạo ra từ một tần số tham chiếu ban đầu. Tần số mong
muốn đầu ra có thể được chuyển rất nhanh giữa hai hay nhiều tập tần số bất
kỳ. Ưu điểm của kiến trúc này là tham số nhiễu pha và nhiễu tần số kim (spur)
rất tốt. Tuy nhiên nhược điểm cơ bản của nó là kích thước và công suất nguồn
tiêu thụ lớn.
1.4.2 Bộ tổ hợp tần số số trực tiếp
Bộ THTS theo nguyên lý DDS nhằm tạo ra các tín hiệu sin sử dụng một
bảng tra cứu. Bảng này lưu trữ các giá trị mẫu của tín hiệu dạng sin. Một bộ
tích phân số được sử dụng nhằm tạo ra các tham số về pha tương ứng với các
giá trị mẫu trong bảng tra cứu. Bộ tổ hợp tần số này hoạt động hoàn toàn dựa
trên nguyên lý mạch số. Sơ đồ khối của bộ DDS được mô tả như Hình 1.7
dưới đây. Bộ tích lũy pha (D1 và A1) sẽ tính toán pha phù hợp với các mẫu
sin (có thể là giá trị phức) trong bảng tra cứu T1. Bộ lượng tử hoá Q1, thực
hiện lấy mẫu tín hiệu với độ chính xác góc pha cao θ(n). Giá trị này được xem
như địa chỉ của bảng tra cứu nhằm thực hiện phép ánh xạ từ tham số pha sang

28
thời gian. Tính trung thực của tín hiệu được tạo ra bị ảnh hưởng bởi cả hai
quá trình lượng tử hoá biên độ và lượng tử hoá pha. Cụ thể, kích thước của
bảng tra cứu sẽ ảnh hưởng đến độ phân giải của góc pha và biên độ tín hiệu.
Hình 1.7. Bộ tổ hợp tần số số trực tiếp
Tần số đầu ra là một hàm của các tham số tần số lấy mẫu fclk, độ chính
xác góc pha Bθ(n) và bước pha ∆θ:
( )( ), ,out clk nf f f Bθ θ= ∆ (1.1)
Tần số đầu ra được tính theo đơn vị Hz theo công thức sau:
( )
2 n
s
out B
f
f θ
θ∆
= (1.2)
Bộ dao động nội có các đặc tính chuyển tần rất nhanh. Khi chuyển đổi
giữa hai tần số, bộ tích luỹ số duy trì một cách chính xác pha của các tín hiệu
đầu ra sin và cos, để tạo ra sự chuyển pha một cách liên tục. Khi tần số được
thay đổi, thực chất là sự thay đổi của độ dịch pha trong mỗi mẫu tín hiệu.
Thời gian chuyển đổi tần số diễn ra rất nhanh, chính là thời gian nạp giá trị
tần số mới vào thanh ghi.
1.4.3 Bộ tổ hợp tần số theo nguyên lý vòng khóa pha
Mộ bộ PLL kinh điển có cấu trúc cơ bản như Hình 1.8. Bộ PLL bao gồm
một bộ tách sóng pha-tần số (Phase Frequency Detector - PFD), một bộ bơm
điện tích (Charge Pump - CP), một bộ lọc vòng (Loop Filter - LF), một bộ dao

29
động điều chỉnh bằng điện áp (Voltage Controlled Oscillator - VCO), và một
bộ chia tần khả trình.
Hình 1.8. Cấu trúc cơ bản của bộ THTS theo nguyên lý PLL
Phân loại theo bậc hàm truyền mạch hở, bộ PLL có thể có bậc bằng 2, 3
hoặc lớn hơn, tùy thuộc vào bậc của bộ lọc vòng. Bậc của PLL luôn lớn hơn
một bậc so với bậc của bộ lọc. Mô hình bộ lọc vòng thông dụng nhất là bộ lọc
thụ động bậc hai. Như vậy bộ PLL là một cấu trúc bậc ba.
Về cấu trúc của bộ chia tần, bộ PLL có thể được phân loại thành hai
dạng: Bộ PLL với hệ số chia N nguyên, và bộ PLL với hệ số chia N thập
phân.
Bộ PLL với hệ số chia nguyên có tần số đầu ra được xác định bằng:
.out reff N f= (1.3)
Trong đó N là hệ số chia tần số, và là một số nguyên. Như vậy, độ phân
giải tần số của bộ THTS N nguyên chính bằng tần số tham chiếu fref.
Các nhược điểm cơ bản của bộ PLL hệ số N nguyên là:
- Thời gian khóa dài do băng thông bộ lọc vòng hẹp;
- Giá trị cường độ nhiễu kim (spur) và các hài của nó nằm tại các tần số
rất gần băng thông;
- Tỷ số chia N lớn sẽ làm tăng nhiễu pha trong băng tần với một hệ số
tăng bằng 20log(N) dB;

30
- Với băng thông bộ lọc vòng nhỏ, nhiễu pha của bộ VCO sẽ không được
loại trừ hết tại các tần số lân cận.
Bộ PLL với hệ số N thập phân giải quyết được khá tốt các nhược điểm
của bộ PLL N nguyên. Vì N là một số thập phân, độ phân giải tần số có thể
đạt được rất nhỏ trong khi vẫn có thể sử dụng tần số tham chiếu lớn. Tuy
nhiên nhược điểm cơ bản của bộ PLL N thập phân là thành phần nhiễu kim
không mong muốn nằm rất gần, thậm chí trong băng tần của bộ lọc vòng. Vì
vậy dạng PLL này không thể ứng dụng được trừ khi cần phải loại bỏ thành
phần này. Tuy nhiên điều này đồng nghĩa với việc cấu trúc bộ PLL N thập
phân trở nên phức tạp hơn nhiều, và cũng kéo theo mức độ tiêu thụ năng
lượng tăng cao.
1.4.4 Bộ tổ hợp tần số lai DDS+PLL
Nhiều hệ thống sử dụng kết hợp các dạng THTS trên để có được những
ưu điểm mà mỗi loại THTS mang lại để cải thiện tốc độ thiết lập hoặc tăng độ
phân giải tần số [36], [42], [55]. [24] giới thiệu mô hình bộ THTS cấu trúc lai
ghép (hybrid) DDS+PLL, với bộ DDS có độ phân giải và độ chính xác tần số
cao được sử dụng làm tần số tham chiếu cho bộ PLL để tạo ra tần số ngoại sai
dải 2.4GHz. [99] sử dụng cấu trúc DDS+PLL tạo ra tín hiệu điều tần tuyến
tính LFM-CW cho hệ thống radar. Bộ dao động cầu phương có thể tái cấu
hình được đưa ra trong [42]. [55] ứng dụng mô hình này cho dạng tín hiệu trải
phổ nhảy tần. Các cấu trúc trên cho thấy bộ THTS có thể được điều khiển
mềm dẻo hơn cấu trúc PLL cơ bản.
1.4.5 So sánh các bộ THTS và chọn lựa mô hình nghiên cứu
Các kiến trúc THTS được sử dụng rộng rãi nhất đều dựa trên nguyên lý
bộ PLL. Kiến trúc này có thể được tích hợp dễ dàng trong những công nghệ vi
mạch tiên tiến, tiêu thụ công suất không quá lớn, và đáp ứng được hầu hết cho

31
các ứng dụng thông tin vô tuyến cũng như hữu tuyến. Bảng 1-1 mô tả tóm tắt
các ưu nhược điểm của từng kiến trúc.
Bảng 1-1. So sánh ưu nhược điểm các loại THTS khác nhau
Kiến trúc Ưu điểm Nhược điểm
DAS Chuyển tần nhanh, tạp âm và
spur thấp, phù hợp cho các
ứng dụng dải siêu cao tần
Kích thước và công suất tiêu
thụ lớn
DDS Chuyển tần nhanh, độ phân
dải tần số tốt
Nhiễu kim lớn
PLL N
nguyên
Công suất thấp, tạp âm thấp Chuyển tần chậm
PLL N thập
phân
Chuyển tần khá nhanh Tồn tại nhiễu kim trong băng
thông
Lai
DDS+PLL
Chuyển tần nhanh, tạp âm
thấp
Cấu trúc phức tạp hơn
Phân tích các ưu nhược điểm của từng mô hình THTS, áp dụng vào bài
toán cảm nhận phổ trong SDR, nhận thấy các yêu cầu quan trọng cho bộ
THTS là cần phải có tốc độ đáp ứng nhanh, độ phân dải tần số thấp, và phải
có khả năng tái cấu hình để đáp ứng được các yêu cầu từ CE về chế độ tiết
kiệm năng lượng tiêu thụ. Vì vậy, bộ THTS đề xuất sử dụng mô hình lai ghép
DDS+PLL, trong đó DDS đóng vai trò bộ dao động tạo tần số tham chiếu cho
bộ PLL. Bộ PLL bậc ba có cấu trúc dạng bơm điện tích (Charge Pump - CP)
sử dụng bộ lọc vòng thụ động bậc hai. Để đề xuất mô hình bộ THTS, cần có
nghiên cứu chi tiết về nguyên lý hoạt động và các tham số thiết kế của bộ CP-
PLL bậc ba, đặc biệt là các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ điều hưởng (hay còn
gọi là tốc độ khóa) và công suất tiêu thụ, được trình bày trong phần tiếp theo.
1.4.6 Các kỹ thuật tăng tốc độ khóa
Kỹ thuật khóa nhanh bộ tổ hợp tần số là rất cần thiết đối với các hệ thống
thông tin liên lạc hiện đại, ví dụ như các hệ thống di động tế bào số, các hệ
thu vô tuyến trên xe và các hệ thống nhảy tần. Vì đối với một bộ CP-PLL,
thời gian điều hưởng tỷ lệ nghịch với băng thông vòng lặp, nên thời gian này

32
có thể sẽ dài hơn một yêu cầu thực tế đối với một băng thông vòng lặp. Ví dụ:
đối với bộ tổ hợp tần số trong [90], các ràng buộc SNR yêu cầu một băng
thông 800 Hz, nhưng thời gian ổn định yêu cầu một băng thông tối thiểu là
3200 Hz, vì thế các kỹ thuật khác nhau đã được sử dụng để đạt được tốc độ
khóa PLL nhanh hơn sau khi chuyển kênh. Các kỹ thuật khóa nhanh được
chia ra thành 2 dạng: Kỹ thuật dịch băng thông bộ lọc vòng (Loop Filter - LF)
và kỹ thuật tiền điều hưởng bộ dao động điều khiển bằng điện áp (Voltage
Control Oscillator - VCO).
Ý tưởng cơ bản đối với cơ chế dịch băng thông là sử dụng một băng
thông bộ LF lớn trong giai đoạn quá độ chuyển tần số (hay còn gọi là giai
đoạn điều hưởng), và dịch băng thông LF tới giá trị nhỏ sau khi bộ PLL được
khóa (còn gọi là giai đoạn khóa). Điểm Zero và độ lợi vòng được tăng lên với
hệ số được xác định, trong khi các điểm cực thì không thay đổi trong chế độ
tăng tốc. Vì thế độ ổn định của vòng không thay đổi trong chế độ tăng tốc.
Một vấn đề nảy sinh với giải pháp tiếp cận này là điện áp điều hưởng VCO bị
tác động không mong muốn tại thời điểm dòng bơm điện tích ICP chuyển từ
mức cao xuống mức thấp.
Một cấu trúc điều khiển thích nghi dòng bơm điện tích và điện trở trong
bộ lọc vòng sử dụng các bộ đệm giữ chậm trong cấu trúc của bộ PLL công
nghệ CMOS được trình bày trong [78]. Một bộ lọc vòng tích cực thích nghi
được sử dụng trong [11]. Một mạch phát hiện khóa điều khiển hỗ dẫn của bộ
khuếch đại OTA (bộ khuếch đại hỗ dẫn thuật toán) được sử dụng trong bộ lọc
vòng tích cực để thay đổi băng thông vòng. Một cơ chế thích nghi tương tự
dựa trên cơ sở lỗi pha tại PFD được sử dụng trong [51], ở đó băng thông vòng
của bộ PLL tăng lên theo lỗi pha. Các giải pháp trên được thực hiện trực tiếp
vào cấu trúc mạch bộ PLL bên trong chip.

33
Một thuật toán dịch tối ưu ở khía cạnh tiêu chuẩn MMSE (sai số bình
phương trung bình nhỏ nhất) được đề xuất trong [70]. Điều khiển thích nghi
đạt được bằng cách thay đổi dòng bơm điện tích, là tham số ảnh hưởng đến độ
lợi vòng của bộ PLL, trong khi vẫn giữ vòng ổn định. Tuy nhiên ý tưởng này
vẫn mang tính lý thuyết và chưa được hiện thực hóa.
Thay vì việc sử dụng mạch phát hiện khóa để điều khiểu chuyển mạch
chế độ thích nghi, một bộ phát hiện vi sai tần số [78] hoặc một bộ phát hiện
pha (DAPP) [96] được sử dụng để điều khiển tăng dòng ICP và giảm trở kháng
vòng cho bài toán khóa nhanh.
Để tránh việc chuyển mạch dòng điện bơm nạp và các thành phần trong
vòng, một bộ PLL khóa nhanh với 2 vòng lặp làm việc song song được thiết
kế trong [90]. Vòng lặp băng rộng được kích hoạt chỉ trong thời gian điều
hưởng vô tuyến, sẽ được điều khiển thích nghi bởi một khối dead–zone. Tuy
vậy, ý tưởng này cũng đồng thời làm tăng mức độ phức tạp của mạch điện.
Để vượt qua giới hạn băng thông vòng lặp (nhỏ hơn 1/10 giá trị tần số
tham chiếu) trong bộ CP-PLL, một thuật toán thay đổi thích nghi tần số tham
chiếu được đề xuất trong [83] và [84]. Trong [83] một tần số tham chiếu lớn
được sử dụng, và trong [84] một chuỗi các tần số tham chiếu được sử dụng
cùng sự trợ giúp của một một bộ phát hiện vi sai tần số số (Digital Frequency
Difference Detector - DFDD) [40] để điều khiển việc dịch chuyển giữa các
tần số khác nhau.
Một kỹ thuật khác ít phổ biến hơn được sử dụng là kỹ thuật tiền điều
hưởng tần số dao động VCO, được thực hiện thông qua việc chọn lựa các giá
trị dung kháng/cảm kháng hoặc chọn lựa điện áp điều khiển, thực thi bằng
cách đặt trước điện áp điều khiển (qua một bộ DAC) hoặc chuyển mạch dải
dao động (trong trường hợp một bộ VCO đa băng).

Luận án tiến sĩ kỹ thuật giải pháp xử lý tín hiệu cho bộ cảm nhận phổ dải rộng trong hệ thống thông tin vô tuyến nhận thức

Luận án tiến sĩ kỹ thuật giải pháp xử lý tín hiệu cho bộ cảm nhận phổ dải rộng trong hệ thống thông tin vô tuyến nhận thức

Recomendados

Recomendados

Más contenido relacionado

La actualidad más candente

La actualidad más candente (20)

Similar a Luận án tiến sĩ kỹ thuật giải pháp xử lý tín hiệu cho bộ cảm nhận phổ dải rộng trong hệ thống thông tin vô tuyến nhận thức

Similar a Luận án tiến sĩ kỹ thuật giải pháp xử lý tín hiệu cho bộ cảm nhận phổ dải rộng trong hệ thống thông tin vô tuyến nhận thức (20)

Más de https://www.facebook.com/garmentspace

Más de https://www.facebook.com/garmentspace (20)

Último

Último (20)

Luận án tiến sĩ kỹ thuật giải pháp xử lý tín hiệu cho bộ cảm nhận phổ dải rộng trong hệ thống thông tin vô tuyến nhận thức