(Luận văn thạc sĩ) xây dựng hệ thống truyền âm thanh sử dụng công nghệ vlc

HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG - BÙI NGỌC DŨNG XÂY DỰNG HỆ THỐNG TRUYỀN ÂM THANH SỬ DỤNG CÔNG NGHỆ VLC Chuyên ngành : KỸ THUẬT VIỄN THÔNG Mã số : 8.52.02.08 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT (Theo định hướng ứng dụng) HÀ NỘI - 2020 Luan van HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG - BÙI NGỌC DŨNG XÂY DỰNG HỆ THỐNG TRUYỀN ÂM THANH SỬ DỤNG CÔNG NGHỆ VLC Chuyên ngành : KỸ THUẬT VIỄN THÔNG Mã số : 8.52.02.08 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT (Theo định hướng ứng dụng) NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS TRƯƠNG CAO DŨNG HÀ NỘI - 2020 Luan van i LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố công trình khác Người viết luận văn Bùi Ngọc Dũng Luan van ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i MỤC LỤC ii Danh mục ký hiệu, chữ viết tắt iv danh mục Bảng .v danh mục hình vi MỞ ĐẦU .1 Chương 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ VLC 1.1 Tổng quan công nghệ VLC .3 1.1.1 Giới thiệu công nghệ VLC 1.1.2 Lịch sử phát triển công nghệ VLC 1.1.3 Đặc điểm công nghệ VLC 1.2 Cấu trúc hệ thống VLC 10 1.2.1 Mơ hình hệ thống 10 1.2.2 Phía phát .10 1.2.3 Kênh truyền 14 1.2.4 Phía thu 17 1.3 Ứng dụng VLC sống 20 1.3.1 Ứng dụng sống thông minh 20 1.3.2 Ứng dụng nhà xưởng thông minh IoT 23 1.4 Kết luận chương 24 Chương 2: Mơ hình đặc tính hệ thống truyền âm ứng dụng công nghệ VLC 25 2.1 Giới thiệu mơ hình hệ thống 25 2.2 Kịch mơ hình 25 Luan van iii 2.3 Đặc tính thành phần hệ thống 26 2.3.1 Các kỹ thuật điều chế 26 2.3.2 Kỹ thuật mã hóa 44 2.3.3 Tốc độ truyền âm 46 2.3.4 Cự ly truyền dẫn 47 2.4 Kết luận 49 Chương 3: Thiết kế hệ thống đánh giá 50 kết .50 3.1 Thiết kế hệ thống 50 3.1.1 Sơ đồ khối hệ thống 50 3.1.2 Đặc tính thành phần hệ thống .50 3.1.3 Sơ đồ nguyên lý phía phát 51 3.1.4 Sơ đồ nguyên lý phía thu 52 3.2 Kết đánh giá .53 3.2.1 Kết 53 3.2.2 Đo đạc đánh giá 54 3.3 Kết luận 57 kết luận kiến nghị 58 Tài liệu tham khảo .60 Luan van iv DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt APD Avalanche Photo-Diode Diode quang thác điện tử BER Bit error rate Tỷ lệ bit lỗi CPC Compound Parabolic Concentrator Bộ tập trung quang CSK Color-Shift Keying Điều chế khóa dịch màu IM/DD Intensity Modulation/ Direct Detection LED Light emmiting diode Đèn LED LOS Light of Sight Tâm nhìn thẳng MIMO Multi Input – Multi Output Phương pháp MIMO NLOS None Light of Sight Tầm nhìn khơng thẳng OLED Organic Light emmiting diode Đèn quang điện hữu OOK On Off Keying Điều chế OOK PPM Pulse Position Modulation Điều chế PPM PWM Pulse Width Modulation Điều chế PWM RGB Red Green Blue SNR Signal to Noise Ratio VLC Visible light communication Luan van Điều chế cường độ, phát trực tiếp Mơ hình màu đỏ, xanh lá, xanh làm Tỉ số tín hiệu tạp âm Truyền thơng ánh sáng nhìn thấy v DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Lịch sử phát triển VLC Bảng 1.2 So sánh tham số VLC, IRB FRB .9 Bảng 2.1 Các dải màu không gian màu CIE 1931 với tọa độ màu x,y 37 Bảng 2.2 Các trường hợp kết hợp dải màu hợp lệ 39 Bảng 2.3 Tọa độ ký hiệu với ba dải màu chọn 43 Luan van vi DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1 Dải phổ ánh sáng nhìn thấy (nguồn Internet) .3 Hình 1.2 Mơ hình hệ thống VLC 10 Hình 1.3 Thành phần phía phát hệ thống VLC 10 Hình 1.4: Cơ chế hoạt động LED (nguồn Internet) 11 Hình 1.5 Phân loại LED (nguồn Internet) 13 Hình 1.6 Hai cách tạo ánh sáng trắng từ LED (nguồn Internet) 13 Hình 1.7 Cường độ phát xạ LED: (a) LED đơn chip, (b) LED RGB .14 Hình 1.8 Mơ hình kênh truyền LOS (nguồn Internet) .15 Hình 1.9 Thành phần thu hệ thống VLC 17 Hình 1.10 Cấu trúc Diode PIN (nguồn Internet) .17 Hình 1.11 Cấu trúc Diode thác APDs (nguồn Internet) 19 Hình 1.12 Bộ tập trung quang CPC (nguồn Internet) .19 Hình 1.13 Quá trình phản xạ CPC (nguồn Internet) 20 Hình 1.14 Khả ứng dụng VLC khoang máy bay (nguồn Internet) 21 Hình 1.15 Hệ thống giao thơng thơng minh sử dụng VLC (nguồn Internet) 22 Hình 1.16 VLC truyền thông nước (nguồn Internet) 22 Hình 1.17 Ứng dụng VLC bệnh viện (nguồn Internet) 23 Hình 1.18 Ứng dụng VLC định vị (nguồn Internet) 23 Hình 2.1 Mơ hình hệ thống truyền âm sử dụng công nghệ VLC 25 Hình 2.2 Kỹ thuật điều chế OOK 26 Hình 2.3 Điều chế NRZ-OOK 27 Hình 2.4 Hàm cở sở (a) khơng gian tín hiệu NRZ-OOK (b) .28 Hình 2.5 Biểu diễn khoảng cách nhỏ 28 Hình 2.6 Tăng độ sáng cách chèn thêm ký hiệu dư thừa CS .30 Hình 2.7 Hàm sở 2-PPM 31 Hình 2.8 Mơ hình VPM cấu tạo từ 2-PPM với độ sáng 50%(a) PWM để điều chỉnh độ sáng (b) .32 Hình 2.9 Dạng sóng tín hiệu VPM với độ rộng xung 75% 33 Luan van vii Hình 2.10 Điều chỉnh sáng tối điều chế VPM 33 Hình 2.11 Tín hiệu hai phương pháp RZ IRZ 34 Hình 2.12 Tín hiệu R-RZ .34 Hình 2.13 Dạng sóng R-RZ với 50 % chu kì làm việc .35 Hình 2.14 Điều khiển sáng tối R-RZ .35 Hình 2.15 Hàm gán màu X,Y,Z 36 Hình 2.16 Khơng gian màu CIE 1931 với hai trục x,y dải màu 000 đến 110 38 Hình 2.17 Qúa trình mã hóa liệu 39 Hình 2.18 Khơng gian ký hiệu 4-CSK 40 Hình 2.19 Ánh xạ liệu 4-CSK 41 Hình 2.20 Khơng gian tín hiệu 8-CSK 41 Hình 2.21 Ánh xạ liệu 8-CSK 42 Hình 2.22 Khơng gian ký hiệu 16-CSK 42 Hình 2.23 Ánh xạ liệu 16-CSK .42 Hình 2.24 Tạo mã Manchester 45 Hình 2.25 Mạch cắt liệu đơn giản để khôi phục mức logic nhị phân 46 Hình 3.1 Sơ đồ khối hệ thống 50 Hình 3.2 Sơ đồ ngun lý phía phát 51 Hình 3.3 Sơ đồ nguyên lý phía thu 52 Hình 3.4 Sơ đồ thiết lập thử nghiệm hệ thống 53 Hình 3.5 Kết đo kiểm Oxilo hệ thống với (a) 80 cm (b) 65 cm .54 Hình 3.6 Kết đo điện áp kênh CH2 hai chân photodiode có ánh sáng khơng có ánh sáng .55 Hình 3.7 Kết đo điện áp chân LM358 chân GND photodiode có ánh sáng khơng có ánh sáng 56 Luan van MỞ ĐẦU Ngày truyền thông không dây trở thành vấn đề sống truyền lượng lớn liệu ngày Cách truyền liệu không dây chủ yếu sóng điện từ, đặc biệt sóng vơ tuyến Tuy nhiên, sóng vơ tuyến có băng tần giới hạn phổ tần bị hạn chế giao thoa Thêm vào đó, phổ tần vơ tuyến dã chật chội khó khăn cho việc tìm kiếm dung lượng vơ tuyến để hỗ trợ ứng dụng truyền thơng Có loại truyền thông không dây với tương lai hứa hẹn bổ sung cho sóng vơ tuyến truyền thơng ánh sáng nhìn thấy – VLC VLC công nghệ truyền thông liệu mà sử dụng nguồn ánh sáng máy phát tín hiệu, khơng khí mơi trường truyền dẫn hay kênh truyền thiết bị nhận tín hiệu Nói chung máy phát thường diode phát quang LED thiết bị phía thu tách sóng quang, thường diode tách sóng Bằng cách sử dụng VLC cho ứng dụng khoảng cách ngắn, bổ sung cho sóng vơ tuyến để đạt tốc độ liệu cao băng thông rộng Thực tế truyền tin ánh sáng nhìn thấy cung cấp nhiều phương pháp truyền không dây không tốn tiền khơng bị quản lý Xung quanh có nhiều nguồn sáng hạ tầng hỗ trợ Thật lãng phí khơng tái sử dụng tài ngun này, ánh sáng phần tổ hợp nguồn tài nguyên dùng truyền thông không dây tương lai Có nhiều ứng dụng VLC triển khai, ví dụ mơi trường hầm mỏ lí an tồn nên hạn chế dùng sóng radio, cần hệ thống giao tiếp an toàn Hay bệnh viện với mơi trường nhạy cảm với sóng radio việc giao tiếp từ xa trở nên khó khăn Với lý đó, nội dung luận văn trình bày về: Xây dựng hệ thống truyền âm ứng dụng công nghệ VLC Bố cục luận văn gồm chương: Chương I: “Tổng quan công nghệ VLC” Luan van 47 hiệu tương tự, sau gửi qua khuếch đại công suất âm cuối đến loa Đặc điểm âm số  Rời rạc  Giới hạn  Được đại diện chữ số nhị phân đặc trưng cho tín hiệu âm kỹ thuật số:  Tần số mẫu(Sample frequency)  Tốc độ bit (Bit rate) Tốc độ bit hay Bit rate hay gọi biến R số bit truyền xử lý đơn đơn vị thời gian Số bitrate cao mang nhiều thơng tin Nội dung chất lượng Đối với âm thanh, tốc độ bit để khối lượng liệu truyền khoảng thời gian định Tùy thuộc vào hoàn cảnh sử dụng, đơn vị dùng để đo lường bitrate thường kbit/s (kilobit giây) Mbps (megabit giây) Dù sử dụng đơn vị nào, số bitrate cao tốt Bitrate Audio dùng dể tốc độ truyền tập tin, file âm File âm gồm định dạng phổ biến như: mp3,wav, ogg, aac, amr, wma, flac,….Tốc độ bitrate Audio cao chất lượng file tốt Âm truyền tải đầy đủ so với bitrate Audio thấp Ví dụ với MP3 định dạng âm cung cấp cách nén liệu có tổn hao Chất lương âm tăng lên tăng tốc độ bit lên Những tốc độ bitrate audio định dạng Mp3 gồm: 32 kbit/s – nhìn chung chấp nhận lời nói 96 kbit/s – thường dùng cho lời nói phát luồng chất lượng thấp 128 or 160 kbit/s – chất lương tốc độ bit tầm trung 192 kbit/s – tốc độ bit cho chất lượng trung bình 256 kbit/s – tốc độ bit chất lương cao thường dùng 320 kbit/s – cấp độ cao hỗ trợ tiêu chuẩn MP3 2.3.4 Cự ly truyền dẫn Luan van 48 Mơ hình cổ điển chuỗi điều chế cường độ phát trực tiếp (IM/DD) thể bởi: Y(t) = S.X(t) ⦻ h(t) + N(t) Trong đó: (2.25) S độ nhạy tách sóng quang (A / W), h(t) đại diện cho đáp ứng xung kênh, X(t) quang truyền công suất nhiễu N(t) Cơng suất quang trung bình phía phát Pt cho công thức: 𝑃𝑡 = lim 𝑛→∞ 𝑇 ∫ 𝑋(𝑡)𝑑𝑡 2𝑇 −𝑇 (2.26) Công suất nhận cần thiết để đạt hiệu suất mong muốn phụ thuộc vào công suất quang bị không gian trống Nó cho bởi: 𝑃𝑟 = 𝐻0 𝑃𝑡 (2.27) ∞ Trong đó: 𝐻0 = ∫−∞ ℎ(𝑡)𝑑𝑡 Việc truyền thơng tin công nghệ không dây chịu ảnh hưởng lớn từ nhiễu, truyền thơng tin ánh sáng nhìn thấy khơng nằm ngồi ảnh hưởng Trong cơng nghệ VLC chịu ảnh hưởng hai loại nhiễu là:  Nhiễu nhiệt (Thermal Noise) Nhiễu nhiệt nhiễu gây dịng điện khơng mong muốn, chuyển động nhiệt hạt mang điện Nguồn gây nhiễu nhiệt hệ thống VLC yếu tố khuếch đại phía thu gây Nhiễu nhiệt sinh độc lập với tín hiệu thu mơ hình hóa theo phân bố Gaussian  Nhiễu nổ (Shot Noise) Nhiễu nổ loại nhiễu cơng nghệ VLC, nguồn gây nhiễu nổ gồm có nguồn nhiễu tự nhiên mặt trời ánh sáng nhân tạo đèn sợi đốt hay đèn huỳnh quang nguồn nhiễu gây xạ nền, xạ gây dòng liên tục diode tách quang tính chất ngẫu nhiên Luan van 49 trình tách quang gây nhiễu nổ Một nguồn khác gây nhiễu nổ dòng tối ngược chiều qua tải khơng có ánh sáng tới tách quang, ngun nhân gây nhiệt lớp tiếp giáp khiếm khuyết bề mặt Hàm mật độ công suất nhiễu mô tả sau: 𝑁0 ≅ 𝑁𝑠ℎ𝑜𝑡 = 2q𝛾𝑃𝑛 Trong đó: (2.28) 𝛾 hệ số đáp ứng 𝑃𝑛 lượng ánh sáng trung bình Phương sai nhiễu tổng tính sau: 2 𝜎𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 𝜎𝑡ℎ𝑒𝑟𝑚𝑎𝑙 + 𝜎𝑠ℎ𝑜𝑡 (2.29) Ta nhận tỷ số tín hiệu nhiễu tín hiệu điện là: 𝛾𝑃𝑟 ) SNR = ( 𝜎𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 (2.30) 𝛾𝑃𝑟 ) BER = Q √𝑆𝑁𝑅 = Q ( 𝜎𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 (2.31) Giá trị BER là: Trong hàm Q(x) hàm Q sử dụng để tính xác suất phân bố Gauss tính bằng: Q(x) = ∞ ∫ 𝑒 −𝑦 2𝜋 𝑥 /2 𝑑𝑦 (2.32) 2.4 Kết luận Chương tìm hiểu tổng quan hệ thống truyền âm sử dụng công nghệ VLC, thành phần đặc tính hệ thống Luan van 50 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ 3.1 Thiết kế hệ thống 3.1.1 Sơ đồ khối hệ thống Dữ liệu âm đầu vào Vi điều khiển Led phát tín hiệu Photodetector nhận tín hiệu Khuếch đại liệu Loa Hình 3.1 Sơ đồ khối hệ thống Tín hiệu đầu vào tín hiệu âm thanh, qua vi điều khiển thành tín hiệu số kèm tần số sóng mang từ điều khiển led phía phát bật tắt theo tín hiệu Phía thu photodetector sau nhận tín hiệu từ đèn led phía phát, qua khuếch đại tín hiệu chuyển liệu phát loa 3.1.2 Đặc tính thành phần hệ thống  Kỹ thuật điều chế sử dụng hệ thống kỹ thuật thuật điều chế khóa bật tắt ON/OFF keying (OOK) Do kỹ thuật điều chế OOK có cấu trúc đơn giản, có cấu tạo không phức tạp, dễ thực triển khai đáp ứng đủ tính cần thiết hệ thống để điều chế tín hiệu  Kỹ thuật mã hóa hệ thống mã hóa Manchester Do mã hóa Manchester thường sử dụng hệ thống truyền thông kết hợp với Luan van 51 điều chế OOK Phương pháp mã hóa số vào chuỗi 01 số vào chuỗi 10 Điều có nhiều lợi hệ thống VLC: Mã hóa Manchester ln gửi số lượng số nên giải vấn đề đèn led nhấp nháy xuất liên tiếp bit Thứ hai, khuếch đại tự động máy thu sử dụng giá trị trung bình đầu vào để tính tốn khuếch đại, bị nhiễu chuỗi dài có giá trị Ví dụ, sau quan sát chuỗi số không dài, khuếch đại tự động tăng khuếch đại làm hỏng tín hiệu Mã hóa Manchester đảm bảo chuỗi không xảy 3.1.3 Sơ đồ ngun lý phía phát Hình 3.2 Sơ đồ ngun lý phía phát Luan van 52 Phía phát sử dụng vi điều khiển Arduino Vi điều khiển Arduino nhận tín hiệu analong từ nguồn phát qua Jack cắm 3.5mm, mã hóa, cho tín hiệu đầu chân D5 với tần số sóng mang 62kHz điều khiển Led Vi điều khiển sử dụng mạch vi điều khiển Arduino Nano Khi nhận tín hiệu tương tự từ đầu vào, vi điều khiển chuyển tín hiệu tương tự sang tín hiệu số Kèm theo sóng mang PWM có tần số 62kHz Với vi điều khiển Arduino Nano tần số PWM cao tạo 62 kHz cho tín hiệu chân D5 Từ tín hiệu chân D5 vi điều khiển, kết hợp với transitor NPN điều khiển LED bật tắt theo tín hiệu chân D5 Mạch sử dụng LED để tăng độ rộng vùng ánh sáng phát 3.1.4 Sơ đồ ngun lý phía thu Hình 3.3 Sơ đồ ngun lý phía thu Photodiode thu nhận thơng tin ánh sáng từ led phát qua cắt khuếch đại liệu phát âm loa qua Jack 3.5 mm Mạch phía thu, photo diode nhận tín hiệu quang từ phía Led phát, thơng tin qua IC LM358, ic có nhiệm vụ cắt tín hiệu từ photo diode để khôi phục Luan van 53 liệu bit nhị phân Tín hiệu sau khơi phục qua lộc thông thấp RC lọc tín hiệu cao tần sau qua tiếp mạch khuếch đại thuật tốn phát cho tín hiệu loa qua jack 3.5 mm 3.2 Kết đánh giá Hình 3.4 Sơ đồ thiết lập thử nghiệm hệ thống Sơ đồ thử nghiệm hệ thống thiết lập đo kiểm thể Hình 3.4 Hệ thống âm phát từ thiết bị điện thoại thông minh, thông qua jack cắm tiêu chuẩn 3.5 mm phối hợp trở kháng tốt để kết nối với hệ thống phát có sơ đồ nguyên lý hoạt động Hình 3.1 Phía thu nối với loa ngồi có ngun lý hoạt động Hình 3.3 3.2.1 Kết  Mạch thiết kế chạy ổn định Luan van 54  Với khoảng cách phía phát phía thu từ 10 đến 80 cm mạch cho kết truyền nhận âm tốt tín hiệu vào  Tốc độ truyền liệu hệ thống theo lý thuyết 62Kb/s 3.2.2 Đo đạc đánh giá Tiến hành đo kiểm theo đo sau: đặt kênh CH2 Oxilo để đo dạng sóng hai chân photodiode đặt đồng hồ vạn để đo mức điện áp chân photodiode chân vi mạch khuếch đại LM358 Luận văn thực thay đổi khoảng cách truyền dẫn (ký hiệu tham số d) thử nghiệm để xem tín hiệu âm nghe tốt, tín hiệu âm nghe khơng rõ với điều kiện phía thu phát định hướng tầm nhìn thẳng dạng tín hiệu truyền không gian tự FSO (Free-space optics) với mức dịch chuyển khoảng cách thay đổi lần đo cm Để đảm bảo thử nghiệm âm thanh, ta đo kiểm âm phát từ “not until” lặp lặp lại với phổ âm tương đối đồng Kết thử nghiệm đo kiểm điều kiện ánh sáng mơi trường bình thường phịng làm việc (a) (b) Hình 3.5 Kết đo kiểm Oxilo hệ thống với (a) 80 cm (b) 65 cm Kết đo kiểm thính giác cho thấy khoảng cách 10 cm, âm khơng nghe chói, ù Khi khoảng cách lớn 10 cm, tai người có nghe rõ âm phát từ loa Tăng khoảng cách lên tầm 20 cm 50 cm âm nghe rõ trẻo Ở khoảng cách sau 45 cm, âm Luan van 55 nghe rõ biên độ nhỏ chút độ trẻo giảm Khi vượt qua 80 cm khơng cịn nghe âm Hình 3.5 thể kết đo dạng sóng CH2 hai chân thu từ Photodiode CH1 qua chân D5 GND qua máy đo Oxilo khoảng cách 80 cm (a) 65 cm (b) tương ứng với đường biến đổi màu xanh vàng Kết đo cho thấy điện áp mức 80 cm kênh CH2 trung bình khoảng 0.55 V 0.6 V khoảng cách 65 cm kênh CH2 trung bình khoảng 1V Hình 3.6 Kết đo điện áp kênh CH2 hai chân photodiode có ánh sáng khơng có ánh sáng Hình 3.6 thể rõ ràng kết đo kiểm vẽ đồng thời liệu đo đạc mức điện áp kênh CH2 hai chân photodiode thu có ánh sáng ngồi chiếu phịng đo (màu xanh blue) tắt ánh sáng phòng (màu xanh green) Kết cho thấy dải nghe rõ âm từ 10 cm đến 80 cm mức Luan van 56 điện áp photodiode lớn 0.6 V cho hai trường hợp Dưới mức 0.6 V âm nghe khơng mức tín hiệu thu ngưỡng cho phép để đảm bảo tín hiệu thu khơi phục âm tốt loa ngồi để tai người nghe cảm thụ Hình 3.7 Kết đo điện áp chân LM358 chân GND photodiode có ánh sáng khơng có ánh sáng Tuy nhiên, kết đo thử nghiệm, mức điện áp CH2 lúc lớn 0.6 V phịng đo có ánh sáng bình thường hay tắt (để khơng có tạp nhiễu ánh sáng mơi trường tác động vào photodiode thu) Hình 3.7 thể kết đo lệch áp chân IC khuếch đại tín hiệu LM358 với GND (đất) cho thấy rằng: khoảng cách gần ban đầu từ 10 cm đến 80 cm có ánh sáng ngồi chiếu (phịng sáng bình thường) âm nghe rõ Nhưng để phịng tối khoảng nghe rõ mức 25 cm đến 70 cm mà nghe tốt Luan van 57 từ 25 cm đến 50 cm ứng với mức điện áp đầu LM358 0.05 V (do điện áp DC mà que đo đặt ngược chiều nên có giá trị âm) tương đồng hai đường đồ thị hình 3.7 Kết cho thấy từ Hình 3.7 nghe thực tế mức điện áp có giá trị tuyệt đối phải nhỏ 0.3 V nghe rõ Cịn khoảng cách ngắn hơn, chẳng hạn từ 10 cm đến 25 cm (chính xác khoảng 23 cm) mức cao (giá trị tuyệt đối >0.3 V) nghe khơng rõ khơng có ánh sáng chiếu Điều lý giải khoảng chiếu sáng ánh sáng mơi trường khơng đóng vai trị nhiễu AWGN cho kênh truyền mà đóng vai trị khuếch đại tín hiệu quang cho photodiode, mà âm nghe rõ 3.3 Kết luận Chương đưa mơ hình truyền âm sử dụng công nghệ VLC, kết đo đạc đánh giá Với khoảng cách từ 10 cm đến 80 cm phía thu hệ thống cho kết nghe rõ âm từ loa Trong khoảng từ 20 cm đến 50 cm cho âm đầu rõ ràng trẻo Vậy ta có thấy rẳng khoảng cách phía thu phía phát ảnh hưởng lớn đến hiệu suất hệ thống Khoảng cách dài có nghĩa cường độ tín hiệu điện áp phía thu nhận giảm xuống gây liệu hệ thống Luan van 58 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ I Kết luận đề tài Các hệ thống VLC từ phát triển LED cơng nghệ quan trọng Nó đưa việc truyền tin khắp nơi ánh sáng có nơi Trong việc truyền liệu, VLC ứng dụng lý tưởng cho việc truyền liệu tốc độ cao tình bảo mật Trong luận văn này, công nghệ VLC ứng dụng hệ thống truyền âm Luận văn xây dựng thiết kế mơ hình truyền âm sử dụng công nghệ VLC thành công thông số hiệu suất VLC điện áp, dịng điện cơng suất đo lường phân tích Dựa kết phân tích trình bày, việc thực mạch khuếch đại máy phát máy thu giúp cải thiện chất lượng tín hiệu tín hiệu âm hệ thống VLC Dựa liệu phân tích, việc sử dụng mạch khuếch đại máy phát máy thu khuếch đại tín hiệu âm làm cho việc đọc điện áp tăng máy phát máy thu Tuy nhiên, khuếch đại làm tăng tiếng ồn hệ thống Dựa kết đo đạc tiến hành nhiều khoảng cách khác nhau, ta thấy khoảng cách máy phát máy thu ảnh hưởng đến hiệu suất hệ thống Khoảng cách dài có nghĩa cường độ tín hiệu điện áp mà máy thu nhận giảm xuống gây liệu hệ thống Có thể kết luận khoảng cách tối đa hệ thống đạt mức 80 cm Tuy nhiên, trình thực hệ thống VLC, cần có đường truyền dài hơn, để hệ thống thực cho cơng nghệ tương lai Chúng ta cần xác định đèn LED tách sóng quang phù hợp cho hệ thống VLC để đảm bảo khoảng cách truyền tăng lên II Thách thức Hệ thống truyền âm sử dụng cơng nghệ VLC cịn nhiều thách thức cần giải quyết:  Giới hạn khoảng cách truyền liệu Luan van 59  Tăng tốc độ truyền liệu  Xử lý nguồn ánh sáng nhiễu môi trường tác động III Hướng phát triển đề tài Xây dựng thêm hệ thống truyền tải video, văn bản…kết hợp với hệ thống truyền âm Tăng khoảng cách truyền liệu, đồng thời tăng số lượng LED phát để cải thiện thêm hiệu suất chiếu sáng Luan van 60 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] N Wang, Y Qiao, W Wang, S Tang, and J Shen (2018), “Visible Light Communication based Intelligent Traffic Light System: Designing and Implementation,” in Asia Communications and Photonics Conference, ACP, pp 1–3 [2] S V Tiwari, A Sewaiwar, and Y H Chung (2015), “Smart home technologies using Visible Light Communication,” in 2015 IEEE International Conference on Consumer Electronics, ICCE 2015, pp 379–380 [3] L Ding, F Liu, Z Yu, and Y Wang (2013), “The demonstration of wireless access via visible light communications,” in 2013 International Conference on Wireless Communications and Signal Processing, WCSP 2013, pp 1–4 [4] Y Wang et al., “High-speed quasi-balanced detection OFDM in visible light communication,” Opt Express, vol 21, no 23, p 27558, 2013 [5] Y Wang and N Chi (2014), “A high-speed bi-directional visible light communication system based on RGB-LED,” China Commun., vol 11, no 3, pp 40–44 [6] M Y Soh, W X Ng, Q Zou, D Lee, T H Teo, and K S Yeo (2018), “Real-Time Audio Transmission Using Visible Light Communication,” in TENCON 2018 - 2018 IEEE Region 10 Conference, pp 2223–2226 [7] S Liang, Y Zhou, M Zhang, and N Chi (2016), “Experiment of Audio Visual Communication System Based on White LED and Intelligent Mobile Terminal,” in 2016 15th International Conference on Optical Communications and Networks (ICOCN) Experiment, pp 1–3 [8] S Riurean, R Stoica, and M Leba (2017), “Visible Light Communication for Audio Signals,” Int J Commun., vol 2, pp 24–27 [9] A Baklanov, S Grigoryeva, A Alimkhanova, and E Grigoryev (2019), “Audio Transmission System Using White LEDs,” 2019 Int Sib Conf Control Commun., pp 1–4 [10] G Pang, C Chan, and T Kwan (2000), “Tricolor light emitting diode dot Luan van 61 matrix display system with audio output,” in Conference Record of the 2000 IEEE Industry Applications Conference Thirty-Fifth IAS Annual Meeting and World Conference on Industrial Applications of Electrical Energy [11] A Assabir, J Elmhamdi, A Hammouch, and A Akherraz (2016), “Transmission of the Sound at the Base of the PWM,” in 2nd International Conference on Electrical and Information Technologies ICEIT’2016, pp 1–6 Luan van ... TRUYỀN ÂM THANH ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ VLC 2.1 Giới thiệu mơ hình hệ thống Xây dựng mơt mơ hình truyền âm sử dụng công nghệ VLC Với nguồn thông tin âm đầu vào, qua phía phát sử dụng đèn led phát truyền. .. luận văn trình bày về: Xây dựng hệ thống truyền âm ứng dụng công nghệ VLC Bố cục luận văn gồm chương: Chương I: “Tổng quan công nghệ VLC? ?? Luan van Chương II: “Mơ hình đặc tính hệ thống truyền âm. .. TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ VLC 1.1 Tổng quan công nghệ VLC .3 1.1.1 Giới thiệu công nghệ VLC 1.1.2 Lịch sử phát triển công nghệ VLC 1.1.3 Đặc điểm công nghệ VLC