Nghiên cứu kỹ thuật đồng bộ và bù dịch tần Doppler cho truyền thông dưới nước sử dụng công nghệ OFDM.

Nghiên cứu kỹ thuật đồng bộ và bù dịch tần Doppler cho truyền thông dưới nước sử dụng công nghệ OFDM.Nghiên cứu kỹ thuật đồng bộ và bù dịch tần Doppler cho truyền thông dưới nước sử dụng công nghệ OFDM.Nghiên cứu kỹ thuật đồng bộ và bù dịch tần Doppler cho truyền thông dưới nước sử dụng công nghệ OFDM.Nghiên cứu kỹ thuật đồng bộ và bù dịch tần Doppler cho truyền thông dưới nước sử dụng công nghNghiên cứu kỹ thuật đồng bộ và bù dịch tần Doppler cho truyền thông dưới nước sử dụng công nghệ OFDM.Nghiên cứu kỹ thuật đồng bộ và bù dịch tần Doppler cho truyền thông dưới nước sử dụng công nghệ OFDM.Nghiên cứu kỹ thuật đồng bộ và bù dịch tần Doppler cho truyền thông dưới nước sử dụng công nghệ OFDM.Nghiên cứu kỹ thuật đồng bộ và bù dịch tần Doppler cho truyền thông dưới nước sử dụng công nghệ OFDM.Nghiên cứu kỹ thuật đồng bộ và bù dịch tần Doppler cho truyền thông dưới nước sử dụng công nghệ OFDM.ệ OFDM.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ĐỖ ĐÌNH HƯNG NGHIÊN CỨU KỸ THUẬT ĐỒNG BỘ VÀ BÙ DỊCH TẦN DOPPLER CHO TRUYỀN THÔNG DƯỚI NƯỚC SỬ DỤNG CÔNG NGHỆ OFDM Ngành : Kỹ thuật viễn thông Mã số : 9520208 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT VIỄN THÔNG NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS NGUYỄN QUỐC KHƯƠNG PGS.TS HÀ DUYÊN TRUNG Hà Nội - 2022 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan kết khoa học trình bày luận án kết nghiên cứu thân suốt thời gian làm nghiên cứu sinh chưa xuất công bố tác giả khác Các kết đạt xác, trung thực khơng trùng lặp với kết cơng bố trước Tập thể hướng dẫn TS Nguyễn Quốc Khương Tác giả luận án PGS.TS Hà Duyên Trung i Đỗ Đình Hưng LỜI CẢM ƠN Trước hết, xin bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc đến TS Nguyễn Quốc Khương PGS.TS Hà Duyên Trung Thầy giáo trực tiếp hướng dẫn khoa học hỗ trợ mặt để hồn thành luận án Tiến sĩ Tôi xin gửi lời cảm ơn đến Thầy giáo PGS.TS Nguyễn Văn Đức giúp đỡ tận tình trình đăng nghiên cứu khoa học Tơi bày tỏ lòng biết ơn đến PGS.TS Nguyễn Hữu Thanh-Hiệu trưởng Trường Điện-Điện tử, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, nơi học tập nghiên cứu suốt q trình Tơi xin cảm ơn Phịng Đào tạo Đại học, Thầy cô giúp đỡ nhiều q trình làm Nghiên cứu sinh Cuối cùng, tơi xin dành lời cám ơn trân trọng đến gia đình tơi Sự động viên, giúp đỡ hi sinh, nhẫn nại gia đình động lực mạnh mẽ giúp tơi vượt qua khó khăn để hồn thành luận án Xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày tháng 11 năm 2022 Tác giả luận án Đỗ Đình Hưng MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN I LỜI CẢM ƠN ii DANH MỤC HÌNH VẼ vi DANH MỤC BẢNG BIỂU viii DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT ix CÁC KÝ HIỆU TOÁN HỌC DÙNG TRONG LUẬN ÁN … xi LỜI MỞ ĐẦU 1 GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI NHỮNG VẤN ĐỀ CÕN TỒN TẠI MỤC TIÊU CỦA LUẬN ÁN .3 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU NHỮNG GIỚI HẠN TRONG CÁC NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN ÁN Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ Ý NGHĨA THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI CÁC ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN BỐ CỤC CỦA LUẬN ÁN CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DƯỚI NƯỚC 1.1 GIỚI THIỆU CHƯƠNG 1.2 ĐẶC ĐIỂM HỆ THỐNG TRUYỀN THÔNG TIN DƯỚI NƯỚC 1.3 HỆ THỐNG TRUYỀN THÔNG TIN DƯỚI NƯỚC 1.3.1 Các thông số chủ yếu môi trường thủy âm… 1.3.2 Tính đa đường lan truyền sóng âm 10 1.3.3 Suy hao môi trường nước 10 1.3.4 Nhiễu môi trường 10 1.3.5 Hiệu ứng Doppler 10 1.3.6 Nhận xét 12 1.4 KỸ THUẬT ĐIỀU CHẾ ĐA SÓNG MANG TRỰC GIAO (OFDM) TRONG MÔI TRƯỜNG DƯỚI NƯỚC 12 1.4.1 Giới thiệu kỹ thuật OFDM 12 1.4.2 Tính trực giao 13 1.4.3 Nhiễu giao thoa ký tự nhiễu giao thoa sóng mang 15 1.4.4 Các vấn đề kỹ thuật OFDM 18 1.5 SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHẾ KHÁC TƯƠNG ĐƯƠNG KỸ THUẬT OFDM .22 1.5.1 Đặt vấn đề 22 1.5.2 Mơ hình so sánh OFDMA SC-FDMA… 22 1.5.3 Kết mô phỏng… 25 1.5.4 Kết thực nghiệm .27 1.5.5 Nhận xét 27 1.6 KẾT LUẬN CHƯƠNG 28 CHƯƠNG ĐỒNG BỘ TÍN HIỆU CHO HỆ THỐNG OFDM TRUYỀN THÔNG TIN DƯỚI NƯỚC 29 2.1 GIỚI THIỆU CHƯƠNG 29 2.2 ĐỒNG BỘ THỜI GIAN 29 2.2.1 Khái niệm .29 2.2.2 Một số phương pháp đồng thời gian phổ biến 30 2.2.3 Nhận xét chung 33 2.3 THUẬT TOÁN ĐỒNG BỘ THỜI GIAN SỬ DỤNG KHOẢNG BẢO VỆ GI 33 2.3.1 Mô tả hệ thống 34 2.3.2 Kết thực nghiệm 39 2.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG 43 CHƯƠNG PHƯƠNG PHÁP BÙ DỊCH TẦN DOPPLE CHO HỆ THỐNG OFDM TRUYỀN THÔNG TIN DƯỚI NƯỚC 44 3.1 GIỚI THIỆU CHƯƠNG 44 3.2 ĐẶC ĐIỂM CỦA HIỆN TƯỢNG DOPPLER 44 3.2.1 Mô hình tín hiệu 44 3.2.2 Đồng thô tần số 45 3.2.3 Kiểm soát bù tần số việc sử dụng tín hiệu dẫn đường liên tục kết hợp giám sát công suất trễ 46 3.2.4 Bù dịch tần Doppler 48 3.3 ĐỀ XUẤT PHƯƠNG PHÁP BÙ DỊCH TẦN DOPPLER DỰA TRÊN CHUỖI TÍN HIỆU HÌNH SIN 49 3.3.1 Mơ tả hệ thống 50 3.3.2 Kết thực nghiệm 56 3.3.3 Giao diện hệ thống 57 3.3.4 Kết thu 59 3.3.5 Nhận xét 60 3.4 PHƯƠNG PHÁP BÙ DỊCH TẦN DOPPLER SỬ DỤNG TÍN HIỆU SÓNG MANG DẪN ĐƯỜNG (CARRIER FREQUENCY PILOT- CFP) 60 3.4.1 Đặt vấn đề 60 3.4.2 Mô tả hệ thống 61 3.4.3 Mô tả chi tiết phương pháp thực 66 3.5 PHƯƠNG PHÁP GIẢI MÃ TRỰC TIẾP (DIRECT DECODE) 68 3.5.1 Đặt vấn đề .68 3.5.2 Hệ thống thủy âm giải mã trực tiếp .69 3.5.3 Giải thích nguyên lý 70 3.5.4 Mô tả chi tiết phương pháp thực 71 3.5.5 Thực nghiệm kết 73 3.5.6 Nhận xét 76 3.6 KẾT LUẬN CHƯƠNG 76 CHƯƠNG TRUYỀN THƠNG DƯỚI NƯỚC SỬ DỤNG MƠ HÌNH SISO ( ANTEN PHÁT-1 ANTEN THU) KẾT HỢP ĐẶC TÍNH PHÂN TẬP KHÔNG GIAN-THỜI GIAN CỦA HỆ THỐNG MIMO 78 4.1 GIỚI THIỆU CHƯƠNG 78 4.2 MƠ HÌNH HỆ THỐNG .78 4.3 CAC KỸ THUẬT PHAN TẬP 79 4.3.1 Phân tập thời gian 79 4.3.2 Phân tập tần số 80 4.3.3 Phân tập không gian 81 4.4 DUNG LƯỢNG HỆ THỐNG MIMO 82 4.5 ĐỀ XUẤT PHƯƠNG PHÁP PHÂN TẬP KHÔNG GIAN THỜI GIAN CHO TRUYỀN THÔNG DƯỚI NƯỚC CHỈ SỬ DỤNG MỘT CẶP ANTEN THU PHÁT (SISO) 83 4.5.1 Đặt vấn đề .83 4.5.2 Giải mã N tín hiệu phân tập khơng gian thời gian 84 4.5.3 Thực nghiệm, mô hệ thống kết 88 4.5.4 Nhận xét 93 4.6 KẾT LUẬN CHƯƠNG .93 KẾT LUẬN CHUNG VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 94 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH CƠNG BỐ CỦA LUẬN ÁN .96 TÀI LIỆU THAM KHẢO CỦA LUẬN ÁN 97 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Phổ tín hiệu FDM OFDM 13 Hình 1.2 a.Tác động nhiễu hệ thống đơn sóng mang b Tác động nhiễu đến hệ thống đa sóng mang .13 Hình 1.3 Phổ sóng mang trực giao 15 Hình 1.4 Phổ bốn sóng mang trực giao 16 Hình 1.5 Phổ bốn sóng mang khơng trực giao .16 Hình 1.6 Ảnh hưởng ISI .17 Hình 1.7 Chèn khoảng bảo vệ khoảng trống 17 Hình 1.8 Chèn khoảng bảo vệ Cyclic prefix .18 Hình 1.9 Suy giảm biên độ lệch tần số sóng mang 20 Hình 1.10 Sơ đồ so sánh hệ thống sử dụng kỹ thuật OFDMA SC-FDMA [5] 23 Hình 1.11 Mơ hình chèn pilot .25 Hình 1.12 Kết mô lý thuyết trường hợp điều chế BPSK, NFFT=2048, GI=1024, với kênh Rayleigh nTap=10 26 Hình1.13 Dạng tín hiệu OFDM SC-FDMA bị cắt đỉnh vượt ngưỡng .26 Hình 1.14 So sánh kết mô 26 Hình 1.15 a Chòm OFDMA thu SER=0.048 27 Hình 2.1 Phổ tín hiệu đồng OFDM… 30 Hình 2.2 Mơ tả q trình đồng thời gian theo phương pháp Schmidl 30 Hình 2.3 Mơ tả q trình đồng thời gian theo phương pháp Minn .31 Hình 2.4 Sơ đồ hệ thống OFDM .35 Hình 2.5 Kỹ thuật xếp sóng mang hệ thống OFDM 36 Hình 2.6 Thuật tốn đồng thời gian sử dụng chuỗi GI 38 Hình 2.7 Hệ thống OFDM thực nghiệm .40 Hình 2.8 Tín hiệu OFDM thu hệ thống Hồ Tiền 40 Hình 2.9 Hàm phân bố mật độ xác suất biên tín hiệu OFDM thu 41 Hình 2.10 So sánh độ ổn định tín hiệu đỉnh đồng gần 41 Hình 2.11 So sánh SNR hai phương pháp 42 Hình 2.12 Chịm tín hiệu thu sau giải mã phương pháp 42 Hình 3.1 Cấu trúc khung liệu 46 Hình 3.2 Tín hiệu dẫn đường liên tục 47 Hình 3.3 Hiện tượng dịch chuyển phổ cơng suất trễ gây co giãn thời gian .48 Hình 3.4 Sơ đồ hệ thống thu – phát 51 Hình 3.5 Kỹ thuật xếp liệu lên sóng mang cho hệ thống OFDM 52 Hình 3.6 Khung tín hiệu phát 53 Hình 3.7 (a) Chịm tín hiệu thu (b).Chịm xoay lại thuật toán xoay pha 55 Hình 3.8 Sơ đồ thực nghiệm hệ thống Hồ Tiền 56 Hình 3.9 Tín hiệu OFDM có gắn chuỗi hình sin 57 Hình 10 Giao diện bên phát 58 Hình 3.11 Giao diện bên thu .59 Hình 3.12 Chịm tín hiệu thu sau xoay pha 59 Hình 3.13 Hệ thống truyền liệu số kênh truyền thủy âm bao gồm sơ đồ khối máy phát máy thu 62 Hình 3.14 Phổ cơng suất trung bình tín hiệu 65 Hình 3.15 Mơ hình hệ thống giải mã trực tiếp 69 Hình 3.16 Mơ hình thực nghiệm 73 Hình 3.17 a Tín hiệu OFDM thu miền thời gian b Phổ tín hiệu với sóng mang CFP trung tâm 73 Hình 3.18 Biến thiên độ dịch tần Doppler theo vận tốc dịch chuyển tương đối bên phát bên thu .73 Hình 3.19 So sánh SER phương pháp giải mã trực tiếp giải mã bước 76 Hình 4.1 Mơ hình hệ thống MIMO .78 Hình 4.2 Từ mã phát có xen khơng xen .80 Hình 4.3 Các loại phân tập không gian .81 Hình 4.4 Mỗi khung tín hiệu phát lặp N lần .84 Hình 4.5: Hệ thống anten phát nhiều anten thu (SIMO) 84 Hình 4.6 Lưu đồ thuật tốn giải mã N khung tín hiệu 86 Hình 4.7 Độ hội tụ điểm tín hiệu chịm M-QAM 87 Hình 4.8 Kết hợp khung giải mã MRC theo thứ tự SNR giảm dần .88 Hình 4.9 So sánh trường hợp 88 Hình 4.10 Mơ hình thực nghiệm Hồ Tiền 89 Hình 4.11: Hệ thống OFDM thử nghiệm .90 Hình 4.12 Tín hiệu N=10 khung 92 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng Các thông số hệ thống truyền tin nước Bảng Các thông số hệ thống thủy âm sử dụng thuật toán đồng thời gian 39 Bảng Các thông số hệ thống thủy âm sử dụng chuỗi hình sin 56 Bảng Các thông số hệ thống thủy âm sử dụng CFP 74 Bảng SNR khung truyền liệu 88 Bảng Các tham số hệ thống OFDM-SISO 91 Bảng SER khung kết hợp khung .92 DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT Thuật ngữ Tiếng Anh Tiếng Việt Fourth-Generation wireless Thế hệ mạng di dộng thứ viết tắt 4G communication system ASK Amplitude Shift Keying Điều chế số theo biên độ tín hiệu ADC Analog to Digital Converter Mạch chuyển đổi tương tự - số BER Bit Error Rate Tỷ lệ lỗi bit CFO Carrier Frequency Offset Độ lệch tần số sóng mang CFP Carrier Frequency Pilot Tần số sóng mang pilot CP Cyclic Prefix Tiền tố vòng DAC Digital to Analog Converter Mạch chuyển đổi số- tương tự DFT Discrete Fourier transform Phép biến đổi Fourier DVB-T Digital Video Broadcasting for Hệ thống truyền hình số mặt đất Terrestrial Transmission Mode FDM Frequency Division Mutilplexing Ghép kênh phân chia theo tần số FSK Frequency Shift Keying Điều chế khóa dịch tần FFT Fast Fourier Transform Phép biến đổi Fourier nhanh GI Guard Interval Khoảng bảo vệ ICI Intercarrier Interference Nhiễu liên kênh ISI Intersymbol Interference Nhiễu liên ký tự IDFT Inverse Discrete Fourier Transform Phép biến đổi Fourier ngược IFFT Inverse Fast Fourier Transform Phép biến đổi nhanh Fourier ngược MIMO Multiple Input Multiple Output Hệ thống đa đầu vào đa đầu MRC Maximal Ratio Combiners Kỹ thuật phân tập thu với kết hợp tỷ lệ tối đa M-QAM Quadrature Amplitude Modulation Điều chế biên độ vng góc OFDM Orthogonal Frequency Division Ghép kênh phân chia theo tần số trực Multiplexing giao Parallel to Serial Bộ chuyển đổi từ song song sang nối P/S tiếp PAPR Peak to Average Power Ratio Tỷ số cơng suất đỉnh cơng suất trung bình PDF Probability Density Function Hàm mật độ xác suất SER nhận áp dụng thuật toán đề xuất giống SER nhận kết hợp 10 khung Từ kết Bảng thấy việc kết hợp khung truyền (các khung 1,2,3,4) cho kết SER tốt Vì vậy, tùy điều kiện truyền thực tế mà thay đổi giá trị N cho thích hợp 4.6 Kết luận chương Mơi trường truyền thông nước phức tạp ảnh hưởng nhiều điều kiện vật lý, tín hiệu nhận giải mã thường bị lỗi nhiều Vì việc áp dụng kỹ thuật truyền lặp lại tín hiệu phát OFDM nhiều lần áp dụng kỹ thuật giải mã MRC thích hợp cho phép nâng độ xác truyền thơng tin Việc áp dụng kỹ thuật cho phép ta giảm bớt thiết bị phần cứng phức tạp cồng kềnh transducers thu phát Kết chương trình bày báo (năm 2022) Tạp chí Nghiên cứu Khoa học Công nghệ quân (JMST): J4 Do Dinh Hung, Nguyen Quoc Khuong, Ha Duyen Trung, Nguyen Thanh Trung, Nguyen Thi Hai Yen, 2022, “Method of selecting signals with spatial-temporal diversity for underwatercommunication using OFDM technique”, in Journal of Military Science and Technology (JMST), pp.3-11, ISSN 1859-1043 KẾT LUẬN CHUNG VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI Truyền tín hiệu mơi trường nước mơi trường khơng khí có nhiều điểm giống Khi truyền tín hiệu mơi trường gặp phải vấn đề đường truyền, loại suy hao nhiễu ảnh hưởng lên hệ thống Nhưng mơi trường nước mơi trường có tính chất phức tạp nên việc khơi phục tín hiệu sau truyền tương đối khó khăn Chính khó khăn truyền thơng nước thúc đẩy việc nghiên cứu luận án để đưa biện pháp kỹ thuật Đóng góp 1: Có nhiều phương pháp đồng cho hệ thống OFDM, chủ yếu sử dụng chuỗi tín hiệu đặc biệt để gắn vào đầu cuối khung tín hiệu, phương pháp Schmidl, phương pháp Park, phương pháp Minn phương pháp Seung Nhưng thiết kế khơng phù hợp với tiêu chí truyền tin thơng tin nước phải tiết kiệm băng thơng Ngồi đặc điểm sóng âm khác với sóng vô tuyến nên việc áp dụng phương pháp cho truyền tín hiệu nước đạt hiệu khơng cao Vì luận án đề xuất phương pháp hồn tồn sử dụng thuật tốn phù hợp để đồng với thơng tin nước sử dụng khoảng bảo vệ (GI) để xác định điểm bắt đầu khung truyền dẫn Từ cho kết đồng tín hiệu với độ xác hiệu sử dụng băng thơng cao Đóng góp 2: Việc truyền tin nước gặp nhiều khó khăn tốc độ truyền sóng âm chậm (1,5km/s) nên với chuyển động tương đối chậm bên phát thu gây lượng dịch tần Doppler lớn ảnh hưởng đến tín hiệu OFDM Có nhiều nghiên cứu bù dịch tần Doppler cho truyền thông nước sử dụng công nghệ OFDM trước Phương pháp đề xuất khác với phương pháp trước việc tính tốn độ lệch tần Doppler phương pháp tác giả luận án thực trước đồng tín hiệu Do khơng cần địi hỏi phải xác định xác điểm bắt đầu khung liệu Ngoài phương pháp đề xuất có khả xác định cách gần xác độ lệch tần số Doppler tín hiệu thu từ bước ban đầu Do bước cuối cần sử dụng thuật tốn xoay pha tín hiệu nhằm điều chỉnh xác chịm tín hiệu thu trường hợp chưa điều chỉnh hết độ lệch tần số Thêm vào việc sử dụng sóng hình sin để xác định tần số Doppler cho phép áp dụng với hệ thống có tốc độ chuyển động tương đối nhanh phát thu Các phương pháp bù dịch tần Doppler phải sử dụng chuỗi ký tự để thêm vào đầu khung nên không cho hiệu tốt Để tiết kiệm băng thông, luận án tác giả đề xuất phương pháp hồn tồn khơng sử dụng chuỗi ký tự đặc biệt mà sử dụng tín hiệu sóng mang dẫn đường gọi CFP (Carrier Frequency Pilot) để phát bù dịch tần Doppler Tiếp theo, phương pháp phải sử dụng bước để bù dịch tần Doppler là: đồng thô đồng tinh Ở bước đồng thơ, tần số Doppler tính tốn gần làm tròn thành số nguyên Ở bước đồng tinh, thuật tốn sử dụng CFP để tính tốn xác tần số Doppler dựa hàm có sẵn phần mềm Matlab Việc sử dụng bước tính tốn phức tạp khơng thích ứng tần số Doppler biến đổi nhanh Vì luận án đề xuất thuật tốn hồn toàn mới, sử dụng bước để xác định bù dịch tần Doppler Tác giả gọi phương pháp giải mã trực tiếp sử dụng CFP (A Direct Decoder Method with CFP) Đóng góp 3: Trong mơi trường truyền thơng nước, băng thơng tín hiệu hạn hẹp có vài chục KHz thêm vào tốc độ truyền lan sóng âm thấp so sánh với tốc độ truyền lan sóng điện từ nên chuyển động tương đối bên phát bên thu gây dịch tần Doppler lớn với tín hiệu thu Vì hệ thống truyền thơng nước để nâng cao chất lượng tín hiệu hiệu sử dụng băng thơng việc sử dụng nhiều transducer thu phát để truyền thông tin nước nhằm tận dụng ưu điểm phân tập khơng gian thời gian tín hiệu hệ thống MIMO-OFDM cần thiết Tuy nhiên nhiều trường hợp với hệ thống có nhiều anten trở nên cồng kềnh tiêu tốn nhiều lượng cản trở chuyển động thiết bị Vì vậy, luận án này, tác giả áp dụng kỹ thuật phân tập không gian thời gian cho hệ thống truyền thông nước sử dụng cặp transducer thu phát Kỹ thuật đề xuất đặc biệt hiệu trường hợp có dịch tần Doppler tín hiệu thu nghĩa có chuyển động tương đối bên phát bên thu Bên cạnh đó, tác giả đề xuất phương pháp lựa chọn tín hiệu thu sử dụng thuật toán giải mã tối ưu tín hiệu N khung tín hiệu OFDM nhận nhằm tối ưu hóa q trình giải mã tín hiệu tăng hiệu trình truyền tin DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH CƠNG BỐ CỦA LUẬN ÁN Bài báo hội thảo quốc tế: C1 Dinh Hung Do, Quoc Khuong Nguyen, Viet Ha Do and Van Duc Nguyen (Hanoi Unversity of Science and Technology, Vietnam), 2016, “A Time Synchronization Method for OFDM-Based Underwater Acoustic Communication Systems”, In 2016 International Conference on Advanced Technologies for Communications (ATC), pp131-134 C2 Quoc Khuong Nguyen, Dinh Hung Do and Van Duc Nguyen (Hanoi Unversity of Science and Technology, Vietnam), 2017, “ Doppler Compensation Method using Carrier Frequency Pilot for OFDM-Based Underwater Acoustic Communication Systems”, In 2017 International Conference on Advanced Technologies for Communications (ATC), pp.254-259 Bài báo tạp chí Khoa học Kỹ thuật: J1 Dinh Hung Do, Quoc Khuong Nguyen (Hanoi University of Science and Technology, Vietnam), 2017, “Comparison of single carrier FDMA vs OFDMA in underwater acoustic communication systems”, in pp.65-68 Journal of Science& Technology on Information and Communications (JSTIC), ISSN 2525-2224 J2 Đỗ Đình Hưng, Nguyễn Quốc Khương (Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội), 2018, “Phương pháp bù dịch tần Doppler dựa chuỗi tín hiệu hình sin cho hệ thống OFDM truyền thơng tin nước”, “A Doppler Compensation Method Based on the Sinusoidal Signal in OFDM Underwater Communication System”, pp.11-14 in Journal of Science & Technology (JST), No.129(2018), ISSN 2354-1083 J3 Dinh Hung Do, Quoc Khuong Nguyen, 2018, “A Direct decoder method for OFDM with carrier frequency pilot in underwater acoustic communication systems”, in Journal of Science and Technology on Information and Communications (JSTIC), pp.21-26, ISSN 2525-2224 J4 Do Dinh Hung, Nguyen Quoc Khuong, Ha Duyen Trung, Nguyen Thanh Trung, Nguyen Thi Hai Yen, 2022, “Method of selecting signals with spatial-temporal diversity for underwatercommunication using OFDM technique”, in Journal of Military Science and Technology (JMST), pp.3-11, ISSN 1859-1043 Bằng Độc quyền sáng chế: Nguyễn Quốc Khương (VN), Đỗ Đình Hưng (VN), Nguyễn Văn Đức (VN), “Phương pháp bù dịch tần Doppler”, Bằng Độc quyền sáng chế Số 20 32, theo Quyết định số: 78879/QĐ-SHTT, ngày :06/11/2018, Cục Sở hữu trí tuệ, Bộ Khoa học Công nghệ TÀI LIỆU THAM KHẢO CỦA LUẬN ÁN [1] PGS.TS Nguyễn Văn Đức,”Bộ sách kỹ thuật thông tin số ,tập 1-2”,Nhà xuất khoa học kỹ thuật ,2006 [2] J Li, Y Du, and Y Liu, "Comparison of Spectral Efficiency for OFDM and SC-FDE under IEEE 802.16 Scenario," Proceedings of the 11th IEEE Symposium on Computers and Communications (ISCC'06), 2006 [3] T Shi, S Zhou, and Y Yao, "Capacity of single carrier systems with frequency-domain equalization,"IEEE 6th CAS Symp on Emerging Technologies: Mobile and Wireless Comm., pp 429-432, May 2004 [4] H G Myung, J Lim, and J Goodman, "Peak-to-Average Power Ratio of Single Carrier FDMA Signals with Pulse Shaping," The 17th Annual IEEE International Symposium on Personal, Indoor and Mobile Radio Communications (PIMRC'06), pp 1-5, Sep 2006 [5] H G Myung, J Lim, and D J Goodman, "Single Carrier FDMA for Uplink Wireless Transmission,"IEEE Vehicular Technology Magazine, vol 1, no 3, pp 30-38, Sep 2006 [6] Arjun Thottappilly , “OFDM for Underwater Acoustic Communication’’, Virginia Polytechnic Institute and State University,2011 [7] Ove Edfors, Magnus Sandell, Jan-Jaap van de Beek, An introduction to Orthogonal Frequency Division Multiplexing, September 1996 [8] M.Stojanovic,“ Underwater Acoustic Communication Channels: Propagation Models and Statistical Characterization”, IEEE Communications Magazine, issue 1, Feb 2009 [9] Albers V M., “Underwater Acoustics Instrumentation” 1969 [10] Loyd Butler, “Underwater Radio Communication”, Originally published in Amateur Radio, April 1987 [11] MandarChitre, Shiraz Shahabudeen, “Underwater Acoustic Communications and Networking: Recent Advances and Future Challenges” [12] Mohd Ansor Bin Yusof, Shahid Kabir, “Underwater Communication Systems: A Review”, Progress In Electromagnetics Research Symposium Proceedings, Marrakesh, Morocco, Mar 20–23, 2011 [13] H Esmaiel and D Jiang, “Review article: Multicarrier communication for underwater acoustic channel,” Int J Communications, Network and System Sciences, vol 6, pp 361–376, aug 2013 [14] P A van Walree, “Propagation and scattering effects in underwater acoustic communication channels,” IEEE Journal of Oceanic Engineering, vol 38, no 4, pp 614631, 2013 [15] Milica Stojanovic, Member, IEEE “Recent Advances in High-Speed Underwater Acoustic Communications” IEEE Journal of oceanic engineering, vol 21, no.2,april 1996 [16] G.M Wenz, “Acoustic ambient noise in the ocean: Spectra and sources,” J.Acoust Soc Amer., vol.34, no 12, pp 1936-1956, Dec 1962 [17] M.Stojanovic, “Low complexity OFDM detector for underwater acoustic channels,” IEEE Oceans Conf., Sept 2006 [18] B.Li, S.Zhou, M.Stojanovic, L.Freitag and P.Willet, “Non-uniform Doppler compensation for zeropadded OFDM over fast-varying underwater acoustic channels,” IEEE Oceans Conf., June 2007 [19] Adegbenga B Awoseyila, Christos Kasparis ans Barry G Evans “Improved Preamble – Aided Timing Estimation for OFDM systems” IEEE communications letters, vol 12, no 11, November 2008 [20] T Schmidl and D Cox, “Robust frequency and timingsynchronization for OFDM,” IEEE Trans Commun, vol 45, no.12, 1997:1613-1621 [21] A.M Khan, Varun Jeoti, M A Zakariya, and M.Z Ur Rehman, “Robust Symbol Timing Synchronization for OFDM Systems Using PN Sequence” International Journal of Information and Electronics Engineering, Vol 4, No.3, May 2014 [22] M.Stojanovic, Low complexity OFDM detector for underwater acoustic channels, IEEE Oceans Conf., Sept 2006 [23] H Esmaiel and D Jiang, "Review article: Multicarrier communication for underwater acoustic channel," Int SystemSciences,vol.6, [24] J Communications, pp 361-376, Network aug and 2013 M Stojanovic and J Preisig, "Underwater acoustic communication channels: Propagation models and statistical characterization," IEEE Communications Magazine, vol 47, no 1, 2009 [25] Tran Minh Hai, Saotome Rie, Suzuki Taisuki, Tomohisa Wada, "A Transceiver Architecture for Ultrasonic OFDM with Adaptive Doppler Compensation," International Journal of Information and Electronics Engineering, vol 4, no.3,2014 [26] B Li, S Zhou, M Stojanovic, L Freitag, and P Willett, "Non-uniform Doppler compensation for zero-padded OFDM over fast-varying underwater acoustic channels," [27] Baosheng in Li, OCEANS Student Member, Milica Stojanovic, Member, Willett, Fellow, IEEE Acoustic Channels with 2007-Europe IEEE, IEEE, Shengli Zhou, IEEE, Lee Freitag, Member, "Multicarrier Nonuniform Communication Doppler Shifts pp.1-6, 2007 Member, IEEE, IEEE, and Peter over IEEE Underwater Journal of Oceanic Engineering," vol 38, no 4, pp 614-631, 2013 [28] Hai Minh Tran, Tomohisa Wada , "On ICI Canceller for Mobile OFDM DTV Receivers," TACT vol 2, pp 290-297, 2013 [29] A.B.Awoseyila, C.Kasparis, and B.G.Evans," Improved preambleaided timing estimation for OFDM systems," IEEE Communications Letters, vol.12,no.11,pp.825827,2008 [30] J A Hildebrand, "Anthropogenic and natural sources of ambient noise in the ocean," Marine Ecology Progress Series, vol 395, pp 5-20, 2009 [31] T Schmidl and D Cox, "Robust frequency and timing synchronization for OFDM," IEEE Trans Commun, vol 45, no.12, pp 1613-1621, 1997 [32] Simon Haykin, Simon S Haykin, " Commmunication System" Second Edition ISSN 0271-6046, Wiley, 1983 [33] Gerard J Foschini (Autumn 1996) "Layered space-time architecture for wireless Communications in a fading environment when using multi-element antennas" Bell Labs Technical Journal (2): 41–59 [34] H Esmaiel and D Jiang, "Review article: Multicarrier communication for underwater acoustic channel," Int J Communications, Network and System Sciences, vol 6, pp 361-376, aug 2013 [35] Tran Minh Hai, Saotome Rie, Suzuki Taisuki, Tomohisa Wada, "A Transceiver Architecture for Ultrasonic OFDM with Adaptive Doppler Compensation," International Journal of Information and Electronics Engineering, vol 4, no 3, 2014 [36] Kahn, Leonard (November 1954) "Ratio Squarer" Proc IRE (Corresp.) 42 (11): 1704 doi:10.1109/JRPROC.1954.274666 [37] Ahmed, S and H Arslan (2008) Evaluation of frequency offset and Doppler effect interrestrial RF and in underwater acoustic OFDM systems IEEE Military Communications Conference, MILCOM, San Diego, CA, USA [38] Aval, Y M and M Stojanovic (2015) Differentially coherent multichannel de- tection of acoustic OFDM signals Oceanic Engineering, IEEE Journal of 40 (2), 251– 268 [39] Aval, Y M., S K Wilson, and M Stojanovic (2015) On the achievable rate of a class of acoustic channels and practical power allocation strategies for ofdm systems IEEE Journal of Oceanic Engineering 40 (4), 785–795 [40] Badiey, M., Y Mu, J Simmen, S E Forsythe, et al (2000) Signal variability in shallow- water sound channels IEEE Journal of Oceanic Engineering 25 (4), 492–500 [41] Baktash, E., M J Dehghani, M R F Nasab, and M Karimi (2015) Shallow water acoustic channel modeling based on analytical second order statistics for moving transmitter/receiver IEEE Transactions on Signal Processing 63 (10), 2533–2545 [42] Bernad´o, L., A Roma, A Paier, T Zemen, N Czink, J Karedal, A Thiel, F Tufvesson, A F Molisch, and C F Mecklenbrauker (2011) In-tunnel vehicular radiochannel characterization In Vehicular Technology Conference (VTC Spring), 2011 IEEE 73rd, pp 1–5 IEEE [43] Bernado, L., T Zemen, F Tufvesson, A F Molisch, and C F Mecklenbrauker (2014) Delay and doppler spreads of nonstationary vehicular channels for safety- relevant scenarios IEEE Transactions on Vehicular Technology 63 (1), 82–93 [44] Bjerrum-Niese, C., L Bjørno, M A Pinto, and B Quellec (1996) A simula- tion tool for high data-rate acoustic communication in a shallow-water, time-varying channel Oceanic Engineering, IEEE Journal of 21 (2), 143–149 [45] Blankenagel, B and A G Zajic (2013) Simulation model for wideband mobile- tomobile underwater fading channels In 2013 IEEE 77th Vehicular Technology Conference (VTC Spring) [46] Bouvet, P.-J and A Loussert (2010) Capacity analysis of underwater acoustic mimo communications In OCEANS 2010 IEEE-Sydney, pp 1–8 IEEE [47] Brekhovskikh, L and Y Lysanov (2003) Fundamentals of Ocean Acoustics New York [48] Brekhovskikh, L M and Y P Lysanov (1991) Fundamentals of Ocean Acoustics Berlin, Germany: Springer-Verlag [49] Caley, M and A Duncan (2013.) Investigation of underwater acoustic multi-path Doppler and delay spreading in a shallow marine environment Acoustics Australia, vol 41, no 1, pp 20–28 [50] Capoglu, I R., Y Li, and A Swami (2005) Effect of Doppler spread in OFDMbased UWB systems IEEE Trans Wireless Commun., vol 4, no 5, pp 2559–2567 [51] Cheng, L., B E Henty, D D Stancil, F Bai, and P Mudalige (2007) Mobile vehicleto-vehicle narrow-band channel measurement and characterization of the 5.9 ghz dedicated short range communication (dsrc) frequency band IEEE Journal on Selected Areas in Communications 25 (8) [52] Chitre, M (2007) A high-frequency warm shallow water acoustic communica- tions channel model and measurements The Journal of the Acoustical Society of America 122 (5), 2580–2586 [53] Chitre, M., S Shahabudeen, and M Stojanovic (2008) Underwater acoustic communications and networking: Recent advances and future challenges Marine technology society journal 42 (1), 103–116 [54] Clay, C S and H Medwin (1998) Fundamentals of Acoustical Oceanography (Applications of modern acoustics) Academic Press [55] De Rango, F., F Veltri, and P Fazio (2012) A multipath fading channel model for underwater shallow acoustic communications In 2012 IEEE International Con- ference on Communications (ICC), pp 3811–3815 IEEE [56] Deane, G B., J C Preisig, and A C Lavery (2013) The suspension of large bubbles near the sea surface by turbulence and their role in absorbing forward- scattered sound IEEE Journal of Oceanic Engineering 38 (4), 632–641 [57] Dol, H., M Colin, M Ainslie, P van Walree, and J Janmaat (2013) Simulation of an underwater acoustic communication channel characterized by wind-generated surface waves and bubbles Oceanic Engineering, IEEE Journal of 38 (4), 642–654 [58] Esmaiel, H and D Jiang (2013) Review article: Multicarrier communication for underwater acoustic channel Int J Communications, Network and System Sciences 6, 361–376 [59] Fayziyev, A., M Paetzold, E Masson, Y Cocheril, and M Berbineau (2014) [60] A measurement-based channel model for vehicular communications in tunnels In Wireless Communications and Networking Conference (WCNC), 2014 IEEE, pp 116– 121 IEEE [61] Flatte, S M (1983) Wave propagation through random media: Contributions from ocean acoustics Proceedings of the IEEE 71 (11), 1267–1294 [62] Fleury, B H., M Tschudin, R Heddergott, D Dahlhaus, and K I Pedersen (1999) Channel parameter estimation in mobile radio environments using the SAGE algorithm IEEE Journal on Selected Areas in Communications 17 (3), 434–450 [63] Fuhl, J., J.-P Rossi, and E Bonek (1997) High-resolution 3-D direction-ofarrival determination for urban mobile radio IEEE Transactions on Antennas and Propa- gation 45 (4), 672–682 [64] Hamdi, K A (2010) Exact SINR analysis of wireless OFDM in the presence of carrier frequency offset IEEE Transactions on Wireless Communications (3) [65] Hashemi, H (1993) The indoor radio propagation channel Proceedings of the IEEE 81 (7), 943–968 [66] Heitsenrether, R M., M Badiey, M B Porter, M Siderius, and W A Kuperman (2004) Modeling acoustic signal fluctuations induced by sea surface roughness In AIP Conference Proceedings, Volume 728, pp 214–221 AIP [67] Hogstad, B O., C A Gutierrez, M Păatzold, and P M Crespo (2013) Classes of sum- of-cisoids processes and their statistics for the modeling and simulation of mobile fading channels EURASIP Journal on Wireless Communications and Net- working 2013 (1), 1–15 [68] Ijaz, S., A J Silva, O C Rodr´ıguez, and S M Jesus (2011) Doppler domain decomposition of the underwater acoustic channel response In OCEANS, 2011 IEEE-Spain, pp 1–7 IEEE [69] Jornet, J M and M Stojanovic (Sep 2008.) Distributed power control for underwater acoustic networks in Proc OCEANS 2008, Quebec City, Canada [70] Lasota, H and I Kochan´ska (2011) Transmission parameters of underwater com- munication channels Hydroacoustics 14, 119–126 [71] Lee, P., J Barter, K Beach, E Caponi, C Hindman, B Lake, H Rungaldier, and J Shelton (1995) Power spectral lineshapes of microwave radiation backscattered from sea surfaces at small grazing angles In IEE Proceedings-Radar, Sonar and Navigation, Volume 142, pp 252–258 IET [72] Li, J and M Kavehrad (Dec 1999.) Effects of time selective multipath fading on OFDM systems for broadband mobile applications IEEE Communications Letters, vol 3, no.12, pp 332–334 [73] Liu, C., Y V Zakharov, and T Chen (2012) Doubly selective underwater acoustic channel model for a moving transmitter/receiver Vehicular Technology, IEEE Transactions on 61 (3), 938–950 [74] Lucani, D E., M Stojanovic, and M M´edard (2008) On the relationship between transmission power and capacity of an underwater acoustic communication channel In OCEANS 2008-MTS/IEEE Kobe Techno-Ocean, pp 1–6 IEEE [75] Stojanovic, M (October 2007) On the relationship between capacity and distance an underwater acoustic communication channel ACM SIGMOBILE Mobile Computing and Communications Review (MC2R), vol.11, no 4, pp 34–43 [76] Stojanovic, M and J Preisig (2009) Underwater acoustic communication channels: Propagation models and statistical characterization IEEE Communications Magazine 47 (1), 84–89 [77] Tomasi, B., G Zappa, K McCoy, P Casari, and M Zorzi (2010).Experimental study of the space-time properties of acoustic channels for underwater communica- tions In OCEANS 2010 IEEE-Sydney, pp 1–9 IEEE [78] Tuteur, F., H Tung, and J Zornig (1980) Asymmetric doppler amplitudes in the surface scatter channel for crosswind transmitter–receiver geometry The Journal of the Acoustical Society of America 68 (4), 1184–1192 [79] Urick, R J (1967) Principles of underwater sound for engineers Tata McGrawHill Education [80] Van Walree, P (2011) Channel sounding for acoustic communications: techniques and shallow-water examples Norwegian Defence Research Establishment (FFI), Tech Rep FFI-rapport [81] Van Walree, P., T Jenserud, and R Otnes (2010) Stretched-exponential doppler spectra in underwater acoustic communication channels The Journal of the Acoustical Society of America 128 (5), EL329–EL334 [82] Van Walree, P., T Jenserud, M Smedsrud, et al (2008) A discrete-time channel simulator driven by measured scattering functions IEEE Journal on Selected Areas in Communications 26 (9), 1628–1637 [83] Van Walree, P., R Otnes, et al (2013) Ultrawideband underwater acoustic com- munication channels IEEE Journal of Oceanic Engineering 38 (4), 678–688 [84] Walker, D (2000) Experimentally motivated model for low grazing angle radar doppler spectra of the sea surface IEE Proceedings-Radar, Sonar and Naviga- tion 147 (3), 114–120 [85] Watts, S., L Rosenberg, S Bocquet, and M Ritchie (2016) Doppler spectra of medium grazing angle sea clutter; part 1: characterisation Radar, Sonar Navigation, IET 10 (1), 24–31 [86] H Bolcskei, "MIMO-OFDM Wireless Systems: Basics, Perspectives, and Challenges," IEEE Wireless Communication, August 2006 [87] Ming Jiang and Lajos Hanzo, “Multiuser MIMO-OFDM for Next-Generation Wireless Systems”, Proceedings of the IEEE, Vol 95, No.7, July 2007 [88] Helmut Bolckei ETH Zurich, “MIMO-OFDM Wireless Systems: Basics, Persectives and Challenges”, IEEE Wireless Communications, August 2006 [89] “MIMO-OFDM Wireless Communications with Matlab, Yong Soo Cho”, Jaekwon Kim, Won Young Yang, Chung G.Kang, IEEE Press, John Wiley & Sons (Asia) Pte Ltd, 2018 [90] S Azeez, B Das, “Performance Analysis of Underwater Acoustic Communication System with Massive MIMO-OFDM,” Evolution in Signal Processing and Telecommun Networks, vol 839 Springer, 2022, pp 315–324 [91] S.S Ganesh, S Rajaprakash, “Study and Comparision of “MIMO-OFDM” Under Acoustic Communication Systems,” Lecture Notes in Networks and Systems, vol 351 Springer, Singapore, 2022 [92] Li, Y.; Li, Y.; Chen, X.; Yu, J.; Yang, H.; Wang, L A New Underwater Acoustic Signal Denoising Technique Based on CEEMDAN, Mutual Information, Permutation Entropy, and Wavelet Threshold Denoising Entropy 2018, 20, 563 https://doi.org/10.3390/e20080563 [93] Chang, S.; Li, Y.; He, Y.; Wang, H Target Localization in Underwater Acoustic Sensor Networks Using RSS Measurements Appl Sci 2018, 8, 225 https://doi.org/10.3390/app8020225 [94] Yang, H.; Shen, S.; Yao, X.; Sheng, M.; Wang, C Competitive Deep-Belief Networks for Underwater Acoustic Target Recognition Sensors 2018, 18, 952 https://doi.org/10.3390/s18040952 [95] Muhammed, D.; Anisi, M.H.; Zareei, M.; Vargas-Rosales, C.; Khan, A Game TheoryBased Cooperation for Underwater Acoustic Sensor Networks: Taxonomy, Review, Research Challenges and Directions Sensors 2018, 18, 425 https://doi.org/10.3390/s18020425 [96] Wang, X.; Liu, A.; Zhang, Y.; Xue, F Underwater Acoustic Target Recognition: A Combination of Multi-Dimensional Fusion Features and Modified Deep Neural Network Remote Sens 2019, 11, 1888 https://doi.org/10.3390/rs11161888 [97] S H Park, P D Mitchell and D Grace, "Reinforcement Learning Based MAC Protocol (UW-ALOHA-Q) for Underwater Acoustic Sensor Networks", IEEE Access, vol 7, pp 165531-165542, 2019 [98] T Polonelli, D Brunelli and L Benini, "Slotted ALOHA overlay on lorawan: a distributed synchronization approach", Proceedings of the 16th IEEE International Conference on Embedded and Ubiquitous Computing (EUC 2018), pp 1-7, 2018 [99] E Khatter and D Ibrahim, "Proposed ST-Slotted-CS-ALOHA Protocol for Time Saving and Collision Avoidance", ISeCure-The ISC International Journal of Information Security, vol 11, no 3, pp 67-72, 2019 [100] E Hemalatha, M Dhamodaran and E Punarselvam, "Robust Data Collection with Multiple Sink Zone in 3-D Underwater Sensor Networks", International Journal on Applications in Basic and Applied Sciences, vol 5, no 1, pp 8-14, December 2019 [101] Hu, G.; Wang, K.; Liu, L Underwater Acoustic Target Recognition Based on Depthwise Separable Convolution Neural Networks Sensors 2021, 21, 1429 https://doi.org/10.3390/s21041429 [102] X Luo and Y Feng, "An Underwater Acoustic Target Recognition Method Based on Restricted Boltzmann Machine", Sensors, vol 20, pp 5399, 2020 [103] J Yan, Y Gong, C Chen, X Luo and X Guan, "AUV-aided localization for Internet of underwater things: A reinforcement-learning-based method", IEEE Internet Things J., vol 7, no 10, pp 9728-9746, Oct 2020 [104] S Zheng, G Duan and B Xia, "Underwater acoustic positioning based on valleychirality locked beam of sonic system", Int J Mech Sci., vol 174, May 2020 [105] D Wei et al., "Dynamic magnetic induction wireless communications for autonomousunderwater-vehicle-assisted underwater IoT", IEEE Internet Things J., vol 7, no 10, pp 9834-9845, Oct 2020 ... Đối tượng nghiên cứu  Nghiên cứu mơ hình truyền thơng tin nước sử dụng kỹ thuật điều chế OFDM  Thuật toán đồng thời gian sử dụng khoảng bảo vệ GI  Thuật tốn bù dịch tần Doppler sử dụng chuỗi... OFDM Có nhiều nghiên cứu bù dịch tần Doppler cho truyền thông nước sử dụng công nghệ OFDM [18,25] Đặc điểm chung phương pháp việc tính tốn độ dịch tần số Doppler thường thực sau đồng Thực tế,... trước sâu nghiên cứu kỹ thuật OFDM cho môi trường truyền thông nước, tác giả có thực việc so sánh hệ thống sử dụng kỹ thuật OFDMA hệ thống sửa dụng kỹ thuật SC-FDMA việc truyền dẫn thông tin Các