PHÁT TRIỂN GIẢI PHÁP CẢM BIẾN PHỔ CHO HỆ THỐNG VÔ TUYẾN NHẬN THỨC
KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ
Luận án này tập trung vào việc phát triển các giải pháp cảm biến phổ hiệu quả cho hệ thống vô tuyến nhận thức (CRN), nhằm giải quyết thách thức về sử dụng phổ tần không hiệu quả trong truyền thông không dây. Theo các khảo sát, nhiều dải tần đã được cấp phát nhưng lại ít hoặc không được sử dụng, với hiệu suất trung bình tại Việt Nam chỉ khoảng 13,74%. Trong CRN, cảm biến phổ (SS) đóng vai trò then chốt trong việc xác định các "hố phổ" (khoảng trắng phổ tần) mà người dùng thứ cấp (SU) có thể truy cập tạm thời.
Luận án đề xuất ba giải pháp chính. Thứ nhất, để nâng cao hiệu quả cảm biến phổ tại nút riêng lẻ, luận án phát triển giải pháp cho kỹ thuật phát hiện năng lượng (ED) trong điều kiện dữ liệu thu được không đầy đủ. Giải pháp này tập trung vào việc xác định ngưỡng tối ưu thông qua ước lượng công suất nhiễu bằng thuật toán cực đại hóa kỳ vọng (EM) và kỹ thuật tối ưu toàn cục, giúp cải thiện xác suất phát hiện và giảm xác suất lỗi phát hiện. Thứ hai, luận án đề xuất giải pháp ước lượng trạng thái kênh truyền sử dụng mô hình Markov ẩn (HMM) để kết hợp thông tin kênh truyền quá khứ với năng lượng thu được hiện tại, nhằm nâng cao độ chính xác dự đoán trạng thái kênh và xác suất phát hiện khi dữ liệu thu không đầy đủ. Thứ ba, luận án tập trung vào cảm biến phổ hợp tác quyết định mềm (CSS-SDF), đề xuất giải pháp xác định bộ trọng số tối ưu nhằm tối đa hóa xác suất phát hiện. Các giải pháp này sử dụng và cải tiến các thuật toán tối ưu mô phỏng thiên nhiên như thuật toán di truyền (GA) và thuật toán đàn dơi (BA), bao gồm cả việc đề xuất tham số thích nghi với số lượng SU để tăng tốc độ hội tụ của thuật toán đàn dơi, qua đó giảm thời gian cảm biến phổ.
Nội dung của chương này đề cập đến lý thuyết chung về CRN, các kỹ thuật cảm biến phổ tại các nút riêng lẻ, kỹ thuật cảm biến phổ hợp tác. Giới thiệu tổng quan về các thuật toán, kỹ thuật được sử dụng trong luận án như: kỹ thuật ước lượng, các thuật toán tối ưu, làm cơ sở cho việc xác định ngưỡng tối ưu trong kỹ thuật ED và tối đa hóa xác suất phát hiện trong CSS.
Chương này tập trung nghiên cứu kỹ thuật cảm biến phổ ED. Đề xuất sử dụng thuật toán EM để ước lượng công suất nhiễu và kết hợp với giải thuật di truyền để xác định ngưỡng tối ưu nhằm nâng cao xác suất phát hiện, giảm xác suất lỗi phát hiện. Đề xuất sử dụng thuật toán EM để ước lượng các tham số HMM nhằm nâng cao độ hiệu quả dự đoán trạng thái kênh truyền và xác suất phát hiện.
Chương này trình bày hệ thống CSS quyết định mềm. Đề xuất sử dụng thuật toán di truyền kết hợp với EM để nâng cao hiệu quả cảm biến phổ. Đồng thời đề xuất sử dụng thuật toán đàn dơi trong việc xác định bộ trọng số tối ưu với thời gian hội tụ của thuật toán giảm đáng kể so với thuật toán di truyền. Ngoài ra tác giả đề xuất một tham số trong thuật toán đàn dơi nhằm thích nghi với số lượng SU để tăng tốc độ hội tụ của thuật toán, giảm thời gian cảm biến phổ.