Một số phương thức chia sẻ phổ tần trong mạng vô tuyến thông minh (Phần 2)

Chia sẻ phổ tần dựa trên cách thức cấp phát phổ

- Chia sẻ phổ tần hợp tác: Mỗi nút chia sẻ kết quả cảm nhận phổ của nó với các nút khác, sau đó thuật toán phân bổ phổ sẽ quyết định dựa trên các thông tin này. Giải pháp này xem xét ảnh hưởng của nút truyền với các nút khác. Nói cách khác, việc đo đạc nhiễu của từng nút được chia sẻ cho các nút khác. Phương pháp chia sẻ phổ tần phân tán được thể hiện như Hình 3.

Trong hình, nút A, B, C hình thành nên một nhóm liên kết và sử dụng kênh 1 như là kênh liên kết của nhóm. Còn nút C, D, E hình thành lên một nhóm liên kết khác sử dụng kênh 2, còn các nút D, F và G hình thành nên nhóm thứ 3 và sử dụng kênh 3. Bằng cách tổ chức các thuê bao theo nhóm, các bản tin liên kết được phân bổ trên nhiều kênh liên kết. Điều đó có thể giải quyết được sự mất mát do nghẽn lưu lượng liên kết.

Hình 3: Chia sẻ phổ tần theo cơ chế hợp tác

- Chia sẻ phổ tần bất hợp tác: Trái với cơ chế hợp tác, chia sẻ phổ không hợp tác có nghĩa là các nút tự nó quyết định chia sẻ phổ.

Chia sẻ phổ tần dựa trên các công nghệ truy nhập

Theo công nghệ truy nhập chia sẻ phổ tần có thể chia thành công nghệ chồng lấn (Overlay) và chìm dưới (Underlay), được thể hiện như trong Hình 4.

Hình 4: Chia sẻ phổ tần dựa trên các công nghệ truy nhập

- Chia sẻ phổ tần chồng lấn: Trong phương pháp chia sẻ phổ tần chồng lấn, máy thu phát Vô tuyến thông minh sẽ chỉ có thể truy cập vào phần phổ tần được cấp phép khi người sử dụng được cấp phép không sử dụng phần phổ tần đó. Thực tế thì phương pháp này chính là việc ghép kênh phân chia theo thời gian giữa người sử dụng mạng Vô tuyến thông minh và người sử dụng được cấp phép, do vậy nhiễu tời người sử dụng được cấp phép là nhỏ nhất. Phương pháp chia sẻ chồng lấn được thể hiện như Hình 5.

- Chia sẻ phổ tần chìm dưới (Underlay): Người sử dụng mạng Vô tuyến thông minh sẽ sử dụng các công nghệ trải phổ như CDMA (đa truy nhập phân chia theo mã) hoặc UWB (siêu di động băng rộng) để chia sẻ băng tần với người sử dụng được cấp phép. Việc sử dụng các công nghệ trải phổ sẽ giúp cho người sử dụng Vô tuyến thông minh có thể dùng tràn lên băng tần của người sử dụng được cấp phép bất kể người sử dụng được cấp phép có sử dụng phổ tần đó hay không. Một vấn đề đặt ra trong phương pháp này là người sử dụng Vô tuyến thông minh phải kiểm soát được công suất phát của mình để tránh gây nhiễu lên người sử dụng được cấp phép. Công nghệ chia sẻ phổ tần chìm thường được áp dụng đối với các mạng tổ ong và được minh họa như Hình 6.

Hình 6: Chia sẻ phổ tần chìm dưới

KẾT LUẬN

Phổ tần vô tuyến là một tài nguyên quí giá trong các hệ thống vô tuyến, nó đang là một trong những nghiên cứu và phát triển trong thời gian gần đây. Công nghệ Vô tuyến thông minh ra đời đã giải quyết được phần nào hiệu quả sử dụng phổ tần vô tuyến. Một trong những thách thức cũng là nhân tố chính dẫn tới sự thành công của Vô tuyến thông minh đó là việc chia sẻ phổ tần.

Các mạng Vô tuyến thông minh cung cấp cơ hội truy nhập tới phổ được cấp phép sử dụng với những người dùng không cấp phép. Điều này cho phép sử dụng nhiều hệ thống ở các vị trí và phổ chồng lên nhau. Do đó, chia sẻ phổ giữa các hệ thống này là một chủ đề nghiên cứu quan trọng trong các mạng Vô tuyến thông minh. Trong bài báo, một số phương pháp chia sẻ phổ tần trong Vô tuyến thông minh đã được giới thiệu.

Các phương pháp chia sẻ phổ tần đều hướng tới mục đích cuối cùng là sử dụng phổ tần hiệu quả và tạo được sự công bằng đối với những người sử dụng Vô tuyến thông minh.Trong các phương pháp chia sẻ phổ tần thì hai phương pháp chia sẻ chồng lấn và chìm dưới được quan tâm nghiên cứu và phát triển. Hai phương pháp chia sẻ dựa trên các công nghệ truy nhập vô tuyến nên giúp cho sử dụng hiệu quả phổ tần vô tuyến.

Tài liệu tham khảo

[1] Ian F. Akyildiz, Won-Yeol Lee, Mehmet C. Vuran, Shantidev Mohanty, (2006) “Next generation/dynamic spectrum access/cognitive radio wireless networks: A survey”, Elsevier.

[2] Lars Berlemann, George Dimitrakopoulos (2005). “Cognitive Radio and Management of Spectrum and Radio Resources  in Reconfigurable Networks” Wireless World Research Forum.

[3] Przemyslaw Pawelczak, (20/07/2005) “Protocol Requirements for Cognitive Radio Networks”, Tu Delft, AAF/D4.1.

[4] Vasu D. Chakravarthy “Evaluation of Overlay/Underlay Waveform via SD-SMSE Framework for Enhancing Spectrum Efficiency” M.S.E., Wright State University, 1998; B.S.E.E., University of Illinois, Chicago, 1988.

[5]. Alexander M. Wyglinski, Ph.D., Maziar Nekovee, Ph.D., Y. Thomas Hou, Ph.D., “ Cognitive Radio Communications and Networks”, ELSEVIER Inc (2010).