Nghiên cứu hệ thống thông tin quang sử dụng Điều chế Đa mức dựa trên hỗn loạn

Trong truyÃn thông không dây, các kā thuÃt điÃu chÁ hãn lo¿n đóng vai trò là måt giÁi pháp hiáu quÁ để giÁm thiểu các tác đång tă kênh truyÃn và cháng l¿i các cuåc đåt nhÃp trái phép, do

Bä GIÁO DĀC VÀ ĐÀO T¾O

Đ¾I HàC BÁCH KHOA HÀ NâI

Vi ANH ĐÀO

NGHIÊN C ĀU Hâ THàNG THÔNG TIN QUANG

S þ DĀNG ĐIÀU CH¾ ĐA MĀC DĀA TRÊN HàN LO¾N

LUÂN ÁN TIÀN S) KĀ THUÂT ĐIàN TĄ

HÀ NäI - 2024

luan an tien si mật luan an tien si

Bä GIÁO DĀC VÀ ĐÀO T¾O

Đ¾I HàC BÁCH KHOA HÀ NâI

Vi ANH ĐÀO

NGHIÊN C ĀU Hâ THàNG THÔNG TIN QUANG

S þ DĀNG ĐIÀU CH¾ ĐA MĀC DĀA TRÊN HàN LO¾N

Ngành: KĀ THUÂT ĐIàN TĄ

Mã ngành: 9520203

LUÂN ÁN TIÀN S) KĀ THUÂT ĐIàN TĄ

GIÀNG VIÊN H¯æNG DÀN KHOA HàC:

HÀ NäI - 2024

luan an tien si mật luan an tien si

L àI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan các kÁt quÁ trình bày trong luÃn án là công trình nghiên cāu cÿa tôi d°çi sā h°çng dÁn cÿa giÁng viên h°çng dÁn Các sá liáu, kÁt quÁ trình bày trong luÃn án là hoàn toàn trung thāc và ch°a đ°ÿc công bá trong b¿t kỳ công trình nào tr°çc đây Các kÁt quÁ są dāng tham khÁo đÃu đã đ°ÿc trích dÁn đÁy đÿ và theo đúng quy đßnh

Hà Nåi, ngày 05 tháng 11 năm 2024

PGS.TS Nguy án Xuân QuyÁn Vj Anh Đào

Đ¾I HàC BÁCH KHOA HÀ NâI

TL GIÁM ĐàC TR¯âNG BAN ĐÀO T¾O

luan an tien si mật luan an tien si

L àI CÀM ¡N

Để hoàn thành đ°ÿc luÃn án này, tôi xin gąi lßi biÁt ¢n sâu sÅc đÁn giÁng viên h°çng dÁn khoa hác, PGS.TS Nguyßn Xuân QuyÃn đã tÃn tình chỉ bÁo và mặt chuyên môn, đßng thßi giúp đỡ đång viên tôi r¿t nhiÃu để tôi có thể hoàn thành luÃn án tiÁn s* Tôi xin gąi lßi cÁm ¢n đÁn các thÁy cô trong Khoa Kā thuÃt truyÃn thông, Tr°ßng Đián - Đián tą và Ban Đào t¿o Đ¿i hác Bách Khoa Hà Nåi đã hã trÿ và giúp đỡ tôi trong suát quá trình làm LuÃn án Tôi xin gąi lßi cÁm ¢n đÁn các thÁy cô, đßng nghiáp t¿i khoa Kā thuÃt đián tą 1, đặc biát là PGS.TS Tr°¢ng Cao Dũng và ThS TrÁn Thß Thanh Thÿy, Hác vián công nghá B°u chính Vißn thông đã hã trÿ và giúp đỡ tôi trong suát quá trình làm nghiên cāu sinh Sā d¿y bÁo, đång viên và khích lá cÿa há là đång lāc giúp tôi v°ÿt qua khó khăn thą thách để hoàn thành các nåi dung nghiên cāu

Cuái cùng, tôi xin gąi lßi cÁm ¢n đÁy yêu th°¢ng đÁn gia đình tôi Há luôn là chã

dāa vÿng chÅc, giúp tôi v°ÿt qua mái khó khăn để tôi hoàn thành LuÃn án này

Hà Nåi, ngày 05 tháng 11 năm 2024

Nghiên cāu sinh

Vj Anh Đào

luan an tien si mật luan an tien si

M ỤC LỤC

MĀC LĀC i

DANH MĀC CÁC TĂ VIÀT TÄT iii

DANH MĀC CÁC BÀNG vii

DANH MĀC CÁC HÌNH ÀNH viii

DANH MĀC KÝ HIàU TOÁN HàC x

Mà ĐÀU xi

CH¯¡NG 1 1

TàNG QUAN VÂ THÔNG TIN QUANG SĄ DĀNG ĐIÂU CHÀ ĐA MĀC DĀA TRÊN HâN LO¾N 1

1.1 Gi ßi thiãu 1

1.2 C¢ sã cÿa lý thuy¿t hán lo¿n 1

1.2.1 Đßnh ngh*a và các tính ch¿t hãn lo¿n 1

1.2.2 Đßng bå tín hiáu hãn lo¿n trong há tháng thông tin 7

1.2.3 Há tháng thông tin quang dāa trên hãn lo¿n 10

1.2.4 Há tháng RoF 14

1.3 Các d ¿ng điÁu ch¿ đa māc trong thông tin 16

1.3.1 Vai trò cÿa điÃu chÁ đa māc trong các há tháng thông tin 16

1.3.2 Các d¿ng điÃu chÁ đa māc 17

1.4 T ßng quan vÁ hác sâu 27

1.4.1 Bå mã hóa tā đång 27

1.4.2 Kā thuÃt VAE 28

1.4.3 Mô hình Informer 30

1.5 L āa chán tham sá mô phßng 33

1.6 Đánh giá đã tin cậy cÿa ph°¢ng pháp nghiên cāu và công cā mô phßng 36

1.7 K ¿t luận ch°¢ng 1 37

CH¯¡NG 2 39

KĀ THUÂT HâN LO¾N TRONG Hà THàNG QUANG THU PHÁT VÔ TUYÀN 39

2.1 Gi ßi thiãu 39

2.2 Thi ¿t k¿ hã tháng thông tin vô tuy¿n sá qua sÿi quang cho k¿t nái Fronthaul cÿa C-RAN t ác đã cao 42

2.2.1 Mô hình há tháng cho kÁt nái Fronthaul cÿa C-RAN tác đå cao 42

2.2.2 TiÁn trình mô phßng 44

2.2.3 KÁt quÁ mô phßng và đánh giá hiáu năng 45

2.3 H ã tháng thông tin đa kênh vô tuy¿n sá sÿ dāng hán lo¿n truyÁn qua sÿi quang 51

2.3.1 Mô hình cÿa há tháng thông tin đa kênh vô tuyÁn hãn lo¿n 51

2.3.2 KÁt quÁ mô phßng sá và phân tích hiáu năng 54

luan an tien si mật luan an tien si

2.4 K ¿t luận ch°¢ng 2 58

CH¯¡NG 3 60

KĀ THUÂT HâN LO¾N TRONG Hà THàNG TRUYÂN DÀN QUANG ĐA KÊNH VæI CÁC ĐIÂU CHÀ KHÁC NHAU 60

3.1 Gi ßi thiãu 60

3.2 H ã tháng thông tin quang hán lo¿n sÿ dāng s¢ đồ điÁu ch¿ 4-PAM 62

3.2.1 Mô hình há tháng thông tin quang đa kênh hãn lo¿n są dāng s¢ đß điÃu chÁ 4-PAM62 3.2.2 KÁt quÁ mô phßng và đánh giá hiáu năng 65

3.3 H ã tháng thông tin quang sÿi đa kênh hán lo¿n sÿ dāng điÁu ch¿ QPSK và DP-16 PSK 71 3.3.1 Mô hình há tháng thông tin quang đa kênh hãn lo¿n są dāng s¢ đß điÃu chÁ QPSK và DP-16 PSK 71

3.3.2 KÁt quÁ mô phßng và thÁo luÃn đánh giá hiáu năng 72

3.4 H ã tháng thông tin quang đa kênh hán lo¿n sÿ dāng điÁu ch¿ DP-16QAM 79

3.4.1 Mô hình há tháng thông tin quang đa kênh hãn lo¿n są dāng s¢ đß điÃu chÁ DP-16QAM 79

3.4.2 Các kÁt quÁ mô phßng sá và thÁo luÃn 82

3.5 Nâng cao ch ất l°ÿng hã tháng thông tin quang đa kênh hán lo¿n sÿ dāng điÁu ch¿ DP-16QAM b ằng mô hình hác sâu 85

3.5.1 Yêu cÁu giÁi quyÁt 86

3.5.2 GiÁi pháp DeepChaos+ 87

3.5.3 Mô phßng 93

3.5.4 KÁt luÃn 99

3.6 K ¿t luận ch°¢ng 3 99

KÁt luÃn và h°çng phát triển 101

1 Các đóng góp khoa hác và k¿t quÁ đ¿t đ°ÿc cÿa luận án 101

2 H°ßng phát trißn 101

Danh māc các công trình đã công bá cÿa luÃn án 103

Tài liáu tham khÁo 104

luan an tien si mật luan an tien si

DANH M ỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

Vi¿t tắt Tên ti¿ng Anh Tên ti¿ng Viãt

sá

quang

luan an tien si mật luan an tien si

DANH M ỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

tā

Amplifier

Bå khuÁch đ¿i sÿi quang pha t¿p Erbium

luan an tien si mật luan an tien si

luan an tien si mật luan an tien si

DANH M ỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

RSA

TLS Transport Layer Security BÁo mÃt lçp truyÃn tÁi

STM Synchronous Transport

luan an tien si mật luan an tien si

DANH M ỤC CÁC BẢNG

BÁng 1.1 Đßnh ngh*a d¿ng sóng BPSK 19BÁng 1.2 Tham sá cÿa sÿi quang theo khuyÁn nghß ITU-T 34BÁng 2.1 Tham sá cÿa há tháng thông tin vô tuyÁn sá qua sÿi quang cho kÁt nái Fronthaul cÿa C-RAN tác đå cao 44BÁng 2.2 Tham sá cÿa há tháng thông tin sá đa kênh vô tuyÁn hãn lo¿n truyÃn qua sÿi quang 52BÁng 3.1 Tham sá cÿa há tháng thông tin quang sÿi đa kênh COC są dāng điÃu chÁ 4-PAM 64BÁng 3.2 BÁng các tham sá há tháng thông tin quang sÿi đa kênh są dāng điÃu chÁ QPSK

và DP-16 PSK 73BÁng 3.3 BÁng các tham sá cÿa các kênh COC và CFOC trong há tháng thông tin WDM quang đ°ßng dài są dāng s¢ đß điÃu chÁ DP-16QAM 80BÁng 3.4 Tham sá cho mô hình hác tăng c°ßng 95 BÁng 3.5 So sánh thßi gian suy luÃn cÿa Deepchaos+ vçi các mô hình khác trên các tÃp hu¿n luyán khác nhau là 20%, 40%, 60% và 80% 97

luan an tien si mật luan an tien si

DANH M ỤC CÁC HÌNH ẢNH

Hình 1 Há tháng t¿o mặt n¿ hãn lo¿n xv

Hình 1.1 BiÁn đái theo thßi gian cÿa các biÁn tr¿ng thái trong há hãn lo¿n Lorenz 4

Hình 1.2 Quā đ¿o pha cÿa há hãn lo¿n Lorenz 5

Hình 1.3 Há hãn lo¿n Logistic map vçi hai điÃu kián đÁu sai khác Δx = 0,000001 6

Hình 1.4 Há tháng thông tin quang dāa trên điÃu chÁ hãn lo¿n 11

Hình 1.5 S¢ đß (a) A-RoF và (b) D-RoF (b) 15

Hình 1.6 S¢ đß (a) điÃu chÁ và (b) giÁi điÃu chÁ 4-PAM 17

Hình 1.7 (a) Bå điÃu chÁ và (b) bå giÁi điÃu chÁ BPSK 19

Hình 1.8 (a) Bå điÃu chÁ và (b) Bå giÁi điÃu chÁ DPSK 21

Hình 1.9 (a) Bå điÃu chÁ và (b) GiÁi điÃu chÁ QPSK 22

Hình 1.10 Chòm sao cÿa tín hiáu điÃu chÁ QPSK 22

Hình 1.11 S¢ đß bå điÃu chÁ DP-QPSK 23

Hình 1.12 (a) Bå điÃu chÁ và (b), (c) GiÁi điÃu chÁ ASK 24

Hình 1.13 (a) Bå điÃu chÁ và (b) GiÁi điÃu chÁ 16-QAM 26

Hình 1.14 Mô hình bå mã hóa tā đång 28

Hình 1.15 C¿u trúc cÿa mô hình VAE (a) và AE (b) 29

Hình 2.1 Há tháng RoF t°¢ng tā (a) và sá (b) są dāng điÃu chÁ mặt n¿ hãn lo¿n 40

Hình 2.2 Mô hình hóa há tháng thông tin không dây 41

Hình 2.3 S¢ đß thiÁt lÃp mô phßng sá cho há tháng RoF 43

Hình 2.4 GiÁn đß mÅt cho hai kênh thông tin vçi hai kiểu điÃu chÁ cao c¿p DPSK và CPFSK: (a,b) cho điÃu chÁ DPSK vçi kênh CH1 và CH2, (c,d) cho điÃu chÁ CPFSK vçi kênh CH1 và CH2 47

Hình 2.5 Hiáu năng BER là hàm cÿa tác đå bit ąÿ 48

Hình 2.6 Hiáu năng BER là hàm sá cÿa māc công su¿t phát cÿa laser ă t¿i tác đå bit ąÿ = 1 Gb/s t¿i khoÁng cách 20 km 49

Hình 2.7 Mô hình đà xu¿t cho há tháng truyÃn dÁn RoF hai kênh dāa trên hãn lo¿n 52

Hình 2.8 Mô phßng há tháng RoF hai kênh dāa trên hãn lo¿n są dāng điÃu chÁ ASK 53

Hình 2.9 GiÁn đß mÅt cÿa hai kênh tÁn sá vô tuyÁn (kênh 1 đ°ÿc ký hiáu bằng chÿ màu đß, kênh 2 đ°ÿc ký hiáu bằng chÿ màu xanh) á måt sá khoÁng cách truyÃn dÁn t°¢ng āng vçi 70 km (a, a'), 120 km (b,b') và 170 km (c,c') 55

Hình 2.10 Hiáu năng BER là hàm cÿa khoÁng cách truyÃn L 56

Hình 2.11 Hiáu năng BER là hàm cÿa tác đå dÿ liáu R 57

Hình 2.12 Hiáu năng BER là hàm cÿa há sá tán sÅc D 58

Hình 2.13 Hiáu năng BER là hàm cÿa ĂĆāą 58

Hình 3.1 S¢ đß nguyên lý cÿa há tháng truyÃn dÁn cáp quang są dāng s¢ đß điÃu chÁ 4-PAM: (a) kênh CFOC và (b) kênh COC 63

luan an tien si mật luan an tien si

DANH M ỤC CÁC HÌNH ẢNH Hình 3.2 Mô hình há tháng truyÃn dÁn cáp quang są dāng s¢ đß điÃu chÁ 4-PAM cho kênh

COC trên phÁn mÃm mô phßng Optisystem 66

Hình 3.3 Đo phá tín hiáu quang cho cÁ kênh COC và kênh CFOC á phía phát và thu: (a,b) đái vçi kênh CFOC và (c,d) đái vçi kênh COC 67

Hình 3.4 KhÁo sát hiáu năng BER phā thuåc vào chiÃu dài sÿi quang ÿāý 2 ÿĆā cho kênh COC và CFOC điÃu chÁ 4-PAM 68

Hình 3.5 KhÁo sát hiáu năng BER d°çi d¿ng hàm cÿa tác đå bit ąÿ cÿa kênh COC và CFOC 68

Hình 3.6 KhÁo sát hiáu năng BER là hàm cÿa há sá tán sÅc ÿāý 2 ÿĆā cho kênh COC và CFOC 69

Hình 3.7 KhÁo sát giÁn đß mÅt phā thuåc vào chiÃu dài sÿi quang ÿāý 2 ÿĆā cho kênh COC và CFOC są dāng điÃu chÁ 4-PAM 70

Hình 3.8 Mô hình há tháng truyÃn dÁn đ°ßng dài ghép kênh cÿa kênh COC và CFOC są dāng điÃu chÁ QPSK phân cāc kép 71

Hình 3.9 Mô phßng kênh COC są dāng điÃu chÁ QPSK phân cāc kép trên Optisystem 75

Hình 3.10 Đß thß biểu dißn sā phā thuåc cÿa BER vào chiÃu dài sÿi quang ÿāý 2 ÿĆā 73 Hình 3.11 Đß thß biểu dißn sā phā thuåc cÿa BER vào tác đå bit ąÿ 76

Hình 3.12 GiÁn đß chòm sao cÿa kênh CFOC và kênh COC vçi điÃu chÁ QPSK vçi (a) 20km, (b) 50km, (c) 80km 77

Hình 3.13 GiÁn đß chòm sao cÿa kênh CFOC và kênh COC vçi điÃu chÁ 16-PSK vçi (a) 20km, (b) 50km, (c) 80km 78

Hình 3.14 S¢ đß há tháng các kênh COC và CFOC trong há tháng thông tin WDM quang są dāng s¢ đß điÃu chÁ DP-16QAM 79

Hình 3.15 S¢ đß há tháng kênh COC trong há tháng thông tin WDM quang są dāng s¢ đß điÃu chÁ DP-16QAM trên phÁn mÃm Optisystem 81

Hình 3.16 GiÁn đß chòm sao cÿa s¢ đß điÃu chÁ 16-QAM cho há tháng WDM hai kênh CFOC và COC á khoÁng cách truyÃn khác nhau, (a) 20km, (b) 60km và (c) 100km 83

Hình 3.17 KhÁo sát BER vào sā thay đái chiÃu dài sÿi quang ÿāý 2 ÿĆā 84

Hình 3.18 KhÁo sát BER vào sā thay đái tác đå bit cÿa kênh truyÃn ąÿ 84

Hình 3.19 S¢ đß há tháng DeepChaos+ 88

Hình 3.20 (a) Hiáu su¿t hu¿n luyán cÿa DeepChaos+ trên tÃp dÿ liáu 60% và (b) Hiáu su¿t hác cÿa mô hình <Sinh viên= đ°ÿc mô tÁ cho các kích th°çc khác nhau 96

Hình 3.21 Đå chính xác và tỉ lá BER cÿa các mô hình Deepchaos+, BiLSTM, GRU-D và TdiS 98

luan an tien si mật luan an tien si

DANH M ỤC KÝ HIỆU TOÁN HỌC

b

c

b

laser



luan an tien si mật luan an tien si

M Ở ĐẦU

Truy Án thông sÿ dāng hãn lo¿n

Nhìn l¿i suát chiÃu dài lßch są văn minh nhân lo¿i, bÁo mÃt thông tin luôn là v¿n

đà r¿t đ°ÿc quan tâm Trong liên l¿c quân sā, đặc biát là khi tác chiÁn trên chiÁn tr°ßng, viác bÁo mÃt thông tin đóng måt vai trò vô cùng quan tráng Các ph°¢ng tián truyÃn thông bí mÃt nh° m¿ng liên l¿c tác chiÁn, tin tình báo hay truyÃn tin giÿa các chỉ huy phā thuåc vào các ph°¢ng pháp bÁo mÃt để ngăn chặn nguy c¢ bß gián điáp xem lén và đåt nhÃp tă bên ngoài Nhÿng thông tin có giá trß cao hoặc tái mÃt nÁu bß

rò rỉ hay bß đåt nhÃp trái phép s¿ gây nguy h¿i khôn l°ßng Trong thßi đ¿i cÿa sā kÁt nái liên tāc và sā phát triển không ngăng cÿa công nghá thông tin, bÁo mÃt thông tin trá thành måt v¿n đà quan tráng cÿa cá nhân, các c¢ quan tá chāc, quác gia, và cÁ nÃn kinh tÁ toàn cÁu T¿i mãi b°çc tiÁn mçi cÿa công nghá, mái đe dáa và viác xâm

nhÃp thông tin trái phép cũng ngày càng gia tăng Trong bái cÁnh này, vai trò cÿa bÁo mÃt thông tin trá nên vô cùng quan tráng, đóng vai trò là måt "cánh tay vÿng chÅc"

bÁo vá sā toàn vẹn cÿa dÿ liáu Ph¿m vi bÁo mÃt không chỉ á máy tính cá nhân mà cÁ các kÁt nái máy tính trên ph¿m vi toàn cÁu, trong nhiÃu lo¿i m¿ng và đ°ßng truyÃn khác nhau nh° m¿ng internet, m¿ng di đång, m¿ng thông tin vá tinh [1-2]

Các ph°¢ng pháp bÁo mÃt thông tin vô tuyÁn, hÿu tuyÁn và cáp sÿi quang đã phát triển qua nhiÃu giai đo¿n, tă các kā thuÃt mã hóa c¢ bÁn đÁn các ph°¢ng pháp phāc t¿p nh° chÿ ký sá, mã hóa đái xāng và không đái xāng, giao thāc bÁo mÃt lçp āng dāng nh° SSL/TLS (Secure Socket Layer - Lçp cáng bÁo mÃt/ Transport Layer Security - BÁo mÃt lçp truyÃn tÁi ) [3] Nghiên cāu cÿa Rivest, Shamir và Adleman

và há mÃt mã RSA (Rivest Shamir Adleman - ThuÃt toán mã hóa khóa công khai RSA) [4], hay công trình cÿa Diffie và Hellman và giao thāc trao đái khóa [5] đÃu là nhÿng ví dā điển hình và nhÿng đóng góp quan tráng trong lßch są cÿa bÁo mÃt thông tin ¯u điểm cÿa các ph°¢ng pháp này bao gßm: (i) Są dāng các thuÃt toán mã hóa m¿nh nh° RSA, Diffie-Hellman, AES (Advanced Encryption Standard – Tiêu chu¿n

mã hóa tiên tiÁn), và ECC (Elliptic Curve Cryptography - Mã hóa đ°ßng cong Elliptic) cho māc bÁo mÃt cao, bái vì nhÿng thuÃt toán này cung c¿p måt c¢ chÁ đáng tin cÃy để bÁo vá dÿ liáu khßi viác truy nhÃp trái phép; (ii) Có khÁ năng linh ho¿t để điÃu chỉnh c¿p đå bÁo mÃt theo nhu cÁu cā thể cÿa tăng āng dāng và môi tr°ßng; (iii) Mặc dù các ph°¢ng pháp mã hóa và giÁi mã có thể yêu cÁu xą lý phāc t¿p, nh°ng các thuÃt toán hián đ¿i th°ßng đ°ÿc tái °u hóa để đÁm bÁo hiáu su¿t cao mà không làm giÁm tác đå xą lý dÿ liáu quá nhiÃu [6-9] Tuy nhiên, cũng cÁn phÁi nh¿n m¿nh måt sá nh°ÿc điểm và thách thāc khi āng dāng các ph°¢ng pháp bÁo mÃt này là: (i) luan an tien si mật luan an tien si

Truy ßn thông sÿ dÿng hßn lo¿n

Đòi hßi nhiÃu tài nguyên, måt sá ph°¢ng pháp bÁo mÃt thông tin nh° mã hóa đái xāng và không đái xāng có thể yêu cÁu tài nguyên máy tính và băng thông m¿ng cao

để thāc hián các phép tính mã hóa và giÁi mã, đặc biát là khi xą lý l°ÿng dÿ liáu lçn;

(ii) ThiÁt lÃp và duy trì các há tháng mã hóa và giÁi mã phāc t¿p có thể tán kém và mặt tài chính và nhân lāc; (iii) Mặc dù są dāng các thuÃt toán mã hóa tiên tiÁn nh°ng vÁn có khÁ năng bß t¿n công, ví dā nh° các máy tính hiáu năng cao ch¿y các thuÃt toán vét c¿n có thể giÁi mã đ°ÿc các thuÃt toán mã hóa phāc t¿p VÃy nên, viác duy trì tính an toàn cho há tháng yêu cÁu sā cÃp nhÃt liên tāc và đÁu t° trong nghiên cāu bÁo mÃt [9]

Trong l*nh vāc bÁo mÃt thông tin, viác khám phá các há tháng thông tin hãn lo¿n

đã thu hút sā chú ý đáng kể vì khÁ năng cÿa chúng trong viác nâng cao tính bÁo mÃt, tính toàn vẹn và tính hiáu quÁ cÿa viác truyÃn dÿ liáu Ngußn gác cÿa các há tháng thông tin hãn lo¿n xu¿t phát tă các công trình tiên phong trong l*nh vāc đång lāc hác phi tuyÁn và lý thuyÁt hãn lo¿n Công trình nghiên cāu đÁu tiên cÿa Lorenz năm 1963

và hãn lo¿n vçi <hiáu āng cánh b°çm= đã đặt nÃn móng lý thuyÁt để hiểu sā phā thuåc nh¿y cÁm vào điÃu kián đÁu, måt trong các đặc tr°ng quan tráng cÿa há tháng hãn lo¿n [10-11] Dāa trên nÃn tÁng này, các nhà nghiên cāu bÅt đÁu khám phá āng dāng cÿa hãn lo¿n trong các há tháng thông tin, vçi nhÿng đóng góp đáng chú ý tă Pecora và Carroll và viác đßng bå hóa các há tháng hãn lo¿n [12] và nhÿng tác đång cÿa chúng đái vçi truyÃn thông bÁo mÃt [13-14]

Viác są dāng các há tháng thông tin hãn lo¿n trong nhiÃu l*nh vāc khác nhau [15]

thể hián tính đa d¿ng và hiáu quÁ cÿa chúng trong viác giÁi quyÁt các thách thāc

NhiÃu công trình nghiên cāu b°çc ngoặt đã đóng vai trò quan tráng trong l*nh vāc truyÃn thông hãn lo¿n, má đ°ßng cho các giÁi pháp đái mçi và các phát hián đåt phá

chặn khÁ năng tái t¿o không gian pha bằng cách điÃu chÁ tín hiáu mang vçi måt tín hiáu vô h°çng đ°ÿc lāa chán thích hÿp Ph°¢ng pháp này tăng c°ßng māc đå bÁo mÃt bằng cách thêm các tham sá ¿n vào há tháng Nir Lahav và các cång sā [17] đã giçi thiáu måt ph°¢ng pháp đßng bå hãn lo¿n mçi cho các há tháng thông tin, đßng

bå á c¿p đå tô-pô thay vì c¿p đå biÁn Đßng bå tô-pô xem xét sā t°¢ng đßng và hình d¿ng và c¿u trúc cÿa vùng hút Quā đ¿o cÿa các há tháng hãn lo¿n có thể không trùng

khçp hoàn toàn, nh°ng chúng cÁn phÁi có hình d¿ng và c¿u trúc t°¢ng tā nhau khi di chuyển Các há tháng thông tin bÁo mÃt hãn lo¿n trÁi phá cũng đ°ÿc đà xu¿t są dāng

và đã chāng minh tính hiáu quÁ cÿa bÁo mÃt trong các môi tr°ßng thông tin khác nhau [18-21] Rahul Ekhande và các cång sā [22] đã đà xu¿t måt ph°¢ng pháp truyÃn thông an toàn dāa trên điÃu chÁ hãn lo¿n kÁt hÿp kā thuÃt mặt n¿ để chāng minh sā luan an tien si mật luan an tien si

Truy ßn thông sÿ dÿng hßn lo¿n

đßng bå Lorenz trong viác khôi phāc thông tin á phía thu Qua viác phân tích và mô phßng sá, các tác giÁ đã chāng minh tính hiáu quÁ và đáng tin cÃy cÿa các há tháng thông tin hãn lo¿n và viác đÁm bÁo truyÃn dÿ liáu an toàn trong các môi tr°ßng truyÃn dÁn

Trong truyÃn thông không dây, các kā thuÃt điÃu chÁ hãn lo¿n đóng vai trò là måt giÁi pháp hiáu quÁ để giÁm thiểu các tác đång tă kênh truyÃn và cháng l¿i các cuåc đåt nhÃp trái phép, do đó đÁm bÁo tính bÁo mÃt và toàn vẹn cÿa dÿ liáu [23-26] Bằng cách khai thác tính b¿t đßnh cÿa tín hiáu hãn lo¿n, các kā thuÃt điÃu chÁ này cung c¿p giÁi pháp hÿu ích cho viác truyÃn thông an toàn trong môi tr°ßng bß Ánh h°áng bái t¿p âm, can nhißu và sā t¿n công Thêm vào đó, các ph°¢ng pháp mã hóa hãn lo¿n

đã trá thành måt nÃn tÁng trong l*nh vāc mã hóa hình Ánh, są dāng tính nh¿y cÁm vào điÃu kián đÁu và các tham sá điÃu khiển để cung c¿p måt giÁi pháp m¿nh cho viác bÁo mÃt nåi dung đa ph°¢ng tián [27] Thông qua viác tích hÿp đång hác hãn lo¿n vào các giao thāc mÃt mã, các nhà nghiên cāu đã chāng minh sā cÁi thián đáng kể trong viác nâng cao tính bÁo mÃt hình Ánh [28] Trong l*nh vāc mÃt mã tài chính, các

há tháng thông tin hãn lo¿n đã làm thay đái cách thiÁt kÁ các giao thāc mÃt mã cho các giao dßch an toàn và giao dßch thß tr°ßng thông qua Ánh mã hóa [29] H¢n nÿa, viác tích hÿp đång hác hãn lo¿n vào các há tháng tài chính cho phép phát hián và ngăn chặn các ho¿t đång gian lÃn, tă đó nâng cao đå tin cÃy cÿa các giao dßch sá

Trong nhÿng năm gÁn đây, các nhà nghiên cāu đã má rång āng dāng cÿa lý thuyÁt hãn lo¿n vào các há tháng thông tin quang, są dāng các tính ch¿t đặc biát cÿa sÿi quang nh° băng thông cao, suy hao tín hiáu th¿p, kích th°çc nhß để đ¿t đ°ÿc viác truyÃn dÿ liáu tác đå cao [30-31] và khoÁng cách lçn [31-32], điển hình là há tháng thông tin quang ghép kênh phân chia theo b°çc sóng (WDM - Wavelength Division Multiplexing) [33] Bằng cách điÃu chÁ c°ßng đå hoặc pha cÿa tín hiáu quang theo sóng hãn lo¿n, các nhà nghiên cāu đã chāng minh đ°ÿc sā cÁi thián đáng kể trong hiáu su¿t truyÃn dÁn nh° tăng tác đå dÿ liáu, giÁm suy hao tín hiáu và tăng c°ßng bÁo mÃt cháng l¿i các cuåc xâm nhÃp trái phép Måt sá công trình nghiên cāu tiêu biểu gÁn đây đã đóng góp đáng kể vào sā phát triển cÿa truyÃn thông hãn lo¿n trong các m¿ng sÿi quang Apostolos Argyris và các cång sā [34] đã chāng minh bằng thāc nghiám há tháng truyÃn dÁn quang vçi tác đå 10 Gb/s qua måt chip quang tą đ°ÿc điÃu chÁ hãn lo¿n sóng mang theo kiểu điÃu chÁ laser trāc tiÁp vçi tỉ lá lãi bit (BER – Bit Error Rate) nhß h¢n 1012 Måt há tháng truyÃn dÁn quang hãn lo¿n khoÁng cách lên đÁn 25 km và tác đå 10 Gb/s đã đ°ÿc chāng minh bằng thāc nghiám Há tháng đ°ÿc thāc hián thông qua viác đßng bå hãn lo¿n nhß måt laser thā c¿p truyÃn tín hiáu hãn lo¿n giáng laser s¢ c¿p phát tín hiáu thông tin bái c¢ chÁ phÁn hßi tă xa, luan an tien si mật luan an tien si

Truy ßn thông sÿ dÿng hßn lo¿n

cho phép đ¿t đ°ÿc BER nhß h¢n 109 [35] Sā đßng bå hãn lo¿n cÿa laser bán dÁn cũng đ°ÿc thāc hián qua m¿ng phân cām vçi các lußng thông tin quang tác đå lên đÁn 10 Gb/s [36] hoặc giÿa hai ngußn laser đ°ÿc đßng bå t°¢ng quan [37] thể hián

tiÃm năng cÿa các kā thuÃt điÃu chÁ dāa trên hãn lo¿n trong các há tháng thông tin

Tuy là cách tiÁp cÃn r¿t mçi, hián đ¿i, cho phép thông tin đ°ÿc truyÃn đi vçi tác

đå cao và hiáu quÁ są dāng băng thông cao nh°ng cÁn c¢ c¿u đián tą, quang tą và laser r¿t phāc t¿p Đặc biát là viác xą lý bÁo mÃt á miÃn quang yêu cÁu chi phí lçn

và khó thāc hián [34-37] Do đó, luÃn án này đã đà xu¿t h°çng nghiên cāu bÁo mÃt

á miÃn đián Thay vì są dāng tín hiáu hãn lo¿n quang đ°ÿc phát bái diode laser, các

há tháng đ°ÿc trình bày trong luÃn án są dāng tín hiáu hãn lo¿n Logistic map trong miÃn đián, đ¢n giÁn trong thiÁt kÁ mà vÁn đÁm bÁo đ°ÿc hiáu quÁ cÿa nó đái vçi há tháng thông tin Tín hiáu hãn lo¿n s¿ đ°ÿc cång hoặc nhân vçi tín hiáu cao tÁn để t¿o mặt n¿ hãn lo¿n, đ°ÿc điÃu chÁ đa māc để tăng tác đå và chuyển thành tín hiáu quang tr°çc khi truyÃn qua sÿi quang nh°ng vÁn đÁm bÁo BER cho phép

Viác nghiên cāu āng dāng hãn lo¿n vào các há tháng thông tin đã nhÃn đ°ÿc sā quan tâm m¿nh m¿ cÿa các nhà khoa hác trên thÁ giçi trong gÁn ba thÃp kÿ văa qua, trong đó tÃp trung vào các h°çng nghiên cāu chính nh° sau:

(i) Khai thác đặc tính đång cÿa hãn lo¿n để tăng c°ßng khÁ năng bÁo mÃt cÿa các há tháng

(ii) GiÁi quyÁt bài toán đßng bå hãn lo¿n giÿa phía phát và phía thu: đßng bå có t°¢ng quan (coherent) và không t°¢ng quan (non-coherent)

(iii) KiÁn trúc các há tháng thu phát dāa trên hãn lo¿n qua các môi tr°ßng và kênh truyÃn dÁn khác nhau nh° vô tuyÁn, sÿi quang, dây đián, v.v

Ý ngh*a bÁo mÃt cÿa há tháng hãn lo¿n và các ph°¢ng pháp đßng bå hãn lo¿n đã đ°ÿc đà xu¿t và chāng minh qua nhiÃu công bá á trên Nåi dung mà luÃn án h°çng tçi nằm trong h°çng nghiên cāu (iii), cā thể là s¢ đß kiÁn trúc thu phát cÿa các truyÃn dÁn vô tuyÁn qua sÿi quang (RoF - Radio over Fiber) hoặc truyÃn dÁn toàn sÿi quang kÁt hÿp vçi điÃu chÁ đa māc, są dāng kā thuÃt mặt n¿ hãn lo¿n đ°ÿc đà xu¿t và đánh giá hiáu năng cÿa há tháng bằng cách są dāng phÁn mÃm Optisystem Áp dāng các d¿ng điÃu chÁ đa māc s¿ tăng hiáu su¿t truyÃn dÁn, điÃu chÁ hãn lo¿n giúp há tháng tăng c°ßng tính bÁo mÃt, kā thuÃt ghép kênh phân chia theo b°çc sóng (WDM - Wavelength Division Multiplexing) giÿa kênh quang thông th°ßng và kênh quang đ°ÿc điÃu chÁ hãn lo¿n giúp đánh giá sā trÁ giá cÿa kênh hãn lo¿n måt cách cā thể h¢n Thông qua mô phßng sá, nghiên cāu sinh s¿ có nhÿng khuyÁn nghß cho các āng dāng phù hÿp vçi mô hình đà xu¿t Các há tháng này hoàn toàn có thể đ°a ra áp dāng luan an tien si mật luan an tien si

Đßng lÿc, mÿc tiêu, đßi t±ÿng, gißi h¿n và ph±¡ng pháp nghiên cÿu cÿa luận án

trên thāc tÁ vì điÃu chÁ đián và hàm Logistic map có thể thāc hián đ°ÿc bằng m¿ch đián tą á băng c¢ sá, sau đó điÃu chÁ sang miÃn quang và truyÃn qua sÿi quang

Đßng lÿc, māc tiêu, đái t°ÿng, giái h¿n và ph°¢ng pháp nghiên

c āu cÿa lu¿n án

Đßng lực nghiên cÿu

Sā nh¿y cÁm cÿa đång hác hãn lo¿n đái vçi các tham sá há tháng và các yÁu tá môi tr°ßng đặt ra nhiÃu thách thāc trong viác duy trì sā đßng bå trong há tháng thông tin quang khoÁng cách lçn Mặc dù vÃy, tính phāc t¿p và không dā đoán đ°ÿc cùng phá tÁn rång cÿa tín hiáu hãn lo¿n mang l¿i nhÿng lÿi ích đåc đáo và bÁo mÃt và khÁ năng cháng l¿i các cuåc t¿n công mÃt mã phá biÁn nh° t¿n công vét c¿n, t¿n công phân tích phá hay t¿n công theo kiểu dā đoán tham sá ĐiÃu này khiÁn cho các há

tháng thông tin quang dāa trên hãn lo¿n trá thành måt lāa chán h¿p dÁn cho các m¿ng quang hác thÁ há tiÁp theo H°çng tiÁp cÃn để giÁi quyÁt cÿa luÃn án là triển khai các b°çc điÃu chÁ hãn lo¿n bằng ph°¢ng pháp t¿o mặt n¿ trên các các tín hiáu thông tin

sá đã đ°ÿc điÃu chÁ qua các đßnh d¿ng điÃu chÁ đa māc nh° khóa dßch pha cÁu ph°¢ng (QPSK - Quadature Phase Shift Keying), khóa dßch pha l°ỡng cāc (DP-16PSK - Dual Polarization Phase Shift Keying), điÃu chÁ biên đå cÁu ph°¢ng (16QAM - Quadrature Amplitude Modulation), điÃu chÁ biên đå xung (4-PAM - Pulse Amplitute Modulation) Há tháng đà xu¿t đ°ÿc đánh giá hiáu năng qua há sá BER theo các tham

sá cÿa há tháng nh° khoÁng cách truyÃn, tác đå truyÃn, đå tán sÅc, biểu đß mÅt hoặc giÁn đß chòm sao

Quá trình t¿o mặt n¿ hãn lo¿n (chaotic masking) [38-39] đ°ÿc thāc hián bái måt

bå phát tín hiáu sá hãn lo¿n kÁt hÿp måt m¿ch đián tą t¿o xung giáng nh° bå t¿o xung nhß phân trong Hình 1

Đßng lÿc, mÿc tiêu, đßi t±ÿng, gißi h¿n và ph±¡ng pháp nghiên cÿu cÿa luận án

Để t¿o mặt n¿ hãn lo¿n thì māc công su¿t cÿa m nTø ù phÁi th¿p h¢n đáng kể so vçi

bå phát, và tín hiáu s nTø ù nh° phía phát thì khi x n1 x'n1, m nTø ù đ°ÿc khôi phāc theo công thāc m nTˆø ùýs nTø ùx'n1.Ph°¢ng pháp nh° vÃy s¿ dß dàng thāc hián bằng các c¢ c¿u m¿ch đián tą mà không yêu cÁu các ph°¢ng pháp kiểm soát đßng bå laser phāc t¿p, tán kém, khó khăn so vçi ph°¢ng pháp đßng bå laser cÿa c¢ chÁ chÿ

- tç (master-slave) trong các h°çng nghiên cāu gÁn đây Đây cũng chính là nhÿng tiÃm năng và đång lāc nghiên cāu cho luÃn án này

M ÿc tiêu nghiên cÿu

Xu¿t phát tă nhÿng đång lāc trên, luÃn án s¿ tÃp trung nghiên cāu nhằm đ¿t đ°ÿc nhÿng kÁt quÁ có ý ngh*a khoa hác và ph°¢ng pháp luÃn cho sā phát triển cÿa ngành thông tin bÁo mÃt Hai māc tiêu nghiên cāu là:

(i) ĐÃ xu¿t há tháng thông tin vô tuyÁn sá qua sÿi quang đa kênh đ°ÿc điÃu chÁ

sá đa māc để tăng tác đå truyÃn dÁn và điÃu chÁ hãn lo¿n bằng ph°¢ng pháp t¿o mặt n¿ để tăng tính bÁo mÃt, rßi ghép kênh để đ°a lên kênh truyÃn cā ly

xa Há tháng đà xu¿t đ°ÿc khÁo sát há sá BER theo các tham sá cÿa há tháng nh° tác đå lußng bit cÿa kênh, khoÁng cách truyÃn dÁn, māc công su¿t phát hay há sá tán sÅc cÿa sÿi quang để so sánh giÿa kênh quang hãn lo¿n (COC

- Chaotic secure Optical Communication) và kênh quang truyÃn tháng (CFOC - Common Fiber Optic Communication)

(ii) ĐÃ xu¿t các há tháng thông tin sá toàn sÿi quang, đa kênh kÁt hÿp vçi các ph°¢ng pháp điÃu chÁ sá đa māc cho chuãi bit mang thông tin, sau đó đ°ÿc điÃu chÁ hãn lo¿n bằng ph°¢ng pháp t¿o mặt n¿ trong các há tháng ghép kênh phân chia theo b°çc sóng Há sá BER, chòm sao (constellation) qua kênh truyÃn quang đ°ÿc đánh giá thông qua måt sá tham sá đặc tr°ng cÿa há tháng

Viác są dāng các ph°¢ng pháp xą lý tín hiáu sá á phía thu (post DSP - Digital Signal Processing) thông qua bå tā mã hóa biÁn thể (VAE - Variational luan an tien si mật luan an tien si

Đßng lÿc, mÿc tiêu, đßi t±ÿng, gißi h¿n và ph±¡ng pháp nghiên cÿu cÿa luận án

AutoEncoder) và mô hình Informer trong hác sâu (deep learning) để nâng cao ch¿t l°ÿng tín hiáu đ°ÿc tái t¿o cũng đ°ÿc đà xu¿t

Công bá các kÁt quÁ nghiên cāu, các kā thuÃt áp dāng, các đóng góp nghiên cāu chính d°çi d¿ng các công trình khoa hác ch¿t l°ÿng s¿ đóng góp tri thāc mçi cho l*nh vāc thông tin quang są dāng hãn lo¿n Tă đó, t¿o nÃn tÁng cho viác nghiên cāu

và thông tin quang thông qua các mặt n¿ hãn lo¿n để nâng cao māc đå bÁo mÃt thông tin, tránh các khÁ năng đåt nhÃp thông tin trái phép

Đßi t±ÿng nghiên cÿu

(ii) Các há tháng thông tin quang hãn lo¿n są dāng ghép kênh phân chia theo

b°çc sóng, môi tr°ßng truyÃn dÁn là toàn sÿi quang hoặc truyÃn dÁn vô tuyÁn qua sÿi quang

(iii) Nâng cao ch¿t l°ÿng các há tháng thông tin quang hãn lo¿n bằng cách są

dāng các ph°¢ng pháp điÃu chÁ đa māc, są dāng các bå bù suy hao do sÿi quang và suy hao do tán sÅc

Ph ¿m vi nghiên cÿu

Nghiên cāu đà xu¿t và thāc thi các há tháng thông tin quang sá hãn lo¿n trong

giçi h¿n sau:

(i) Các há tháng đ°ÿc thiÁt kÁ và phân tích chỉ thāc hián vçi đ¢n ng°ßi dùng

trên hai kênh COC và CFOC, trong đó ch¿t l°ÿng há tháng đ°ÿc đánh giá qua biểu đß chòm sao hoặc há sá BER theo các tham sá cÿa há tháng

(ii) Mô hình hóa và phân tích há tháng á băng tÁn c¢ sá, tÁn sá vô tuyÁn (RF

- Radio Frequency) kÁt hÿp vçi các ph°¢ng pháp điÃu chÁ đa māc

(iii) Há tháng vçi đa ng°ßi dùng, thāc hián ghép nhiÃu kênh h¢n và các ph°¢ng

pháp điÃu chÁ đa māc phāc t¿p h¢n để phân tích đánh giá chi tiÁt khÁ năng bÁo mÃt là h°çng phát triển tiÁp theo cÿa luÃn án

Ph±¡ng pháp nghiên cÿu

Há tháng nghiên cāu là sā kÁt hÿp cÿa nhiÃu há tháng con khác nhau nh° điÃu chÁ mặt n¿ hãn lo¿n, điÃu chÁ đa māc, há tháng truyÃn dÁn qua sÿi quang hoặc truyÃn luan an tien si mật luan an tien si

Đßng lÿc, mÿc tiêu, đßi t±ÿng, gißi h¿n và ph±¡ng pháp nghiên cÿu cÿa luận án

dÁn vô tuyÁn sá qua sÿi quang Đây là há tháng táng hÿp và có đå phāc t¿p cao nên viác tìm ra mô hình lý thuyÁt chính xác cho há tháng gặp nhiÃu khó khăn Trong khuôn khá cÿa luÃn án, nghiên cāu sinh s¿ đà xu¿t s¢ đß khái cÿa há tháng và đánh giá ch¿t l°ÿng há tháng thông qua phÁn mÃm mô phßng Optisystem V.14

T ß chÿc nßi dung cÿa luận án

Nåi dung cÿa luÃn án đ°ÿc trình bày trong ba ch°¢ng C¢ sá và kā thuÃt hãn lo¿n

và āng dāng trong truyÃn tin cùng các ph°¢ng pháp điÃu chÁ đa māc và táng quan và hác sâu đ°ÿc trình bày trong Ch°¢ng 1 Ch°¢ng 2 đà xu¿t và thiÁt kÁ há tháng thông tin vô tuyÁn sá qua sÿi quang cho kÁt nái Fronthaul cÿa m¿ng truy nhÃp vô tuyÁn băng đám mây (C-RAN – Cloud-Radio Access Network) tác đå cao, đây là c¢ sá cho

há tháng thông tin đa kênh vô tuyÁn sá są dāng hãn lo¿n truyÃn qua sÿi quang Các

há tháng thông tin quang đa kênh vçi các ph°¢ng pháp điÃu chÁ sá đa māc są dāng hãn lo¿n đ°ÿc đà xu¿t và thāc hián trong Ch°¢ng 3 Các nåi dung và kÁt quÁ đ¿t đ°ÿc trong Ch°¢ng 2 và Ch°¢ng 3 thể hián các đóng góp khoa hác chính cÿa luÃn

án Bá cāc luÃn án cā thể nh° sau:

Ch°¢ng 1 Tßng quan vÁ thông tin quang sÿ dāng điÁu ch¿ đa māc dāa trên

h án lo¿n

Ch°¢ng này cung c¿p các kiÁn thāc nÃn tÁng, là c¢ sá cho các đà xu¿t cÿa luÃn

án Đặc điểm và các tính ch¿t quan tráng cÿa hãn lo¿n s¿ đ°ÿc trình bày tóm tÅt

Đßng bå trong há tháng thông tin hãn lo¿n, c¿u trúc cÿa måt há tháng thông tin quang hãn lo¿n và āng dāng s¿ đ°ÿc táng hÿp Các d¿ng điÃu chÁ sá đa māc và đặc điểm

cÿa chúng s¿ đ°ÿc giçi thiáu Táng quan và hác sâu nh° bå mã hóa tā đång, kā thuÃt VAE và mô hình Informer cho xą lý tín hiáu đ°ÿc phân tích trong phÁn tiÁp theo

PhÁn cuái cÿa ch°¢ng trình bày cách lāa chán tham sá mô phßng và đánh giá đå tin cÃy cÿa ph°¢ng pháp nghiên cāu

Ch°¢ng 2 Kỹ thuật hán lo¿n trong hã tháng quang thu phát vô tuy¿n

Ch°¢ng này đà xu¿t há tháng thông tin sá są dāng công nghá RoF và giao dián m¿ng truy cÃp cho hai kênh tín hiáu vô tuyÁn á dÁi tÁn sá r¿t cao (VHF - Very High

yÁu tá truyÃn dÁn đÁn há sá BER cÿa há tháng thông tin quang Há tháng này là nÃn tÁng cho há tháng thông tin sá hai kênh dāa trên hãn lo¿n są dāng khóa dßch biên đå (ASK - Amplitude Shift Keying) trong đà xu¿t tiÁp theo Mô phßng sá và các kÁt quÁ đ¿t đ°ÿc dùng để đánh giá há sá BER phā thuåc vào måt sá tham sá cÿa há tháng

luan an tien si mật luan an tien si

Đßng lÿc, mÿc tiêu, đßi t±ÿng, gißi h¿n và ph±¡ng pháp nghiên cÿu cÿa luận án

Ch°¢ng 3 Kỹ thuật hán lo¿n trong hã tháng truyÁn dẫn quang đa kênh vßi các điÁu ch¿ khác nhau

Ch°¢ng này đà xu¿t há tháng thông tin quang đa kênh vçi các ph°¢ng pháp điÃu chÁ đa māc nh° 4-PAM, QPSK, DP-16PSK, DP–16QAM đ°ÿc ghép kênh phân chia theo b°çc sóng và są dāng điÃu chÁ hãn lo¿n Các kÁt quÁ mô phßng sá nh° biểu đß chòm sao, BER phā thuåc vào các tham sá đ°ßng truyÃn giúp °çc l°ÿng đßnh tính và đßnh l°ÿng BER cÿa há tháng So sánh BER cÿa kênh COC và CFOC cũng đ°ÿc thể hián qua các kÁt quÁ mô phßng để tă đó có sā so sánh và đ°a ra các khuyÁn nghß Bên c¿nh đó, nghiên cāu sinh đà xu¿t há tháng są dāng mô hình Informer kÁt hÿp VAE

để xą lý tín hiáu sá kênh COC á phía thu cÿa mô hình đã đà xu¿t nhằm cÁi thián hiáu năng há tháng và rút ngÅn thßi gian xą lý so vçi các ph°¢ng pháp truyÃn tháng

K ¿t luận và h°ßng phát trißn: KÁt luÃn vçi các điểm đáng chú ý và toàn bå nåi

dung, các đóng góp khoa hác cÿa luÃn án cũng nh° h°çng phát triển nghiên cāu trong thßi gian tçi

luan an tien si mật luan an tien si

CHƯƠNG 1

CH¯¡NG 1

1.1 Gi ái thißu

Ch°¢ng này cung c¿p các kiÁn thāc nÃn tÁng, là c¢ sá cho các đà xu¿t cÿa luÃn

án Māc 1.2 giçi thiáu và đßnh ngh*a và các tính ch¿t quan tráng cÿa hãn lo¿n nh°

phā thuåc nh¿y cÁm vào điÃu kián đÁu, chuyển đång không có nguyên tÅc trong mặt phẳng pha và là måt há tháng xác đßnh Māc này cũng trình bày và đßng bå trong há

tháng thông tin dāa trên tín hiáu hãn lo¿n và āng dāng cÿa hãn lo¿n trong bÁo mÃt

Māc 1.3 giçi thiáu và các d¿ng điÃu chÁ sá đa māc đ°ÿc są dāng trong các đà xu¿t á các ch°¢ng sau nh° điÃu chÁ 4-PAM, M-ary gßm QPSK, 16-QAM, 16-PSK và DP 16-QAM Māc 1.4 giçi thiáu táng quan và hác sâu bao gßm bå mã hóa tā đång, VAE

và mô hình Informer để xą lý tín hiáu trong há tháng thông tin đ°ÿc đà xu¿t á ch°¢ng

3 cÿa luÃn án nhằm cÁi thián hiáu năng cÿa há tháng

1.2 C¢ sß cÿa lý thuy¿t hãn lo¿n

Hián t°ÿng hãn lo¿n đã đ°ÿc biÁt đÁn tă nhÿng năm cuái cÿa thÁ kÿ 19 Poincaré

là nhà khoa hác đÁu tiên đã quan sát và đ°a ra thông báo quan tráng liên quan đÁn tình tr¿ng hãn lo¿n trong các há tháng đång phi tuyÁn BÁn ch¿t nh¿y cÁm cÿa các há tháng hãn lo¿n th°ßng đ°ÿc gái là hiáu āng cánh b°çm - måt hián t°ÿng đ°ÿc tìm th¿y bái Edward Lorenz [10-11] Há tháng hãn lo¿n th°ßng biểu hián sā phāc t¿p và không dā đoán tr°çc đ°ÿc trong chuyển đång

1.2.1 Định nghĩa và các tính ch¿t hßn lo¿n

Hãn lo¿n là måt hián t°ÿng đ°ÿc tìm th¿y trong tā nhiên nh° thßi tiÁt, khí hÃu,

và trong phòng thí nghiám nh° m¿ch đián, laser, phÁn āng hóa hác, đång hác ch¿t lßng v.v Hành vi hãn lo¿n đ°ÿc āng dāng trong nhiÃu l*nh vāc cÿa kā thuÃt đián, vißn thông, công nghá thông tin và truyÃn thông, sinh hác và y hác Hãn lo¿n thể hián tr¿ng thái hãn đån và thiÁu trÃt tā cÿa các hián t°ÿng tā nhiên nh°ng chúng l¿i tuân theo måt quy luÃt hoặc nguyên tÅc nh¿t đßnh, và đ°ÿc biểu dißn bằng các ph°¢ng trình hoặc há ph°¢ng trình [41]

Ba đặc điểm chính cÿa tín hiáu hãn lo¿n là:

luan an tien si mật luan an tien si

C¡ sở cÿa lý thuy¿t hßn lo¿n

(i) Ph ụ thuộc nhạy cảm vào điều kiện đầu: chỉ måt thay đái nhß trong giá trß

đÁu s¿ dÁn đÁn thay đái r¿t lçn, không dā đoán đ°ÿc cÿa quā đ¿o hoặc đ°ßng đi cÿa tín hiáu hãn lo¿n

Sá mũ Lyapunov (LE - Lyapunov Exponent) là đ¿i l°ÿng đ°ÿc są dāng để đo l°ßng māc đå nh¿y cÁm cÿa há đång hác đái vçi thay đái trong điÃu kián đÁu [42-43] Khi hai giá trß đÁu khác nhau r¿t nhß đ°ÿc áp dāng vào cùng måt há hãn lo¿n, các quā đ¿o mà chúng t¿o ra s¿ tách biát måt cách nhanh chóng theo c¿p sá nhân theo thßi gian LE là måt công cā đ°ÿc są dāng để minh háa hián t°ÿng này [44] NÁu giÁ

są Xn1 ý F X ø ùn là ánh x¿ måt chiÃu, LE có thể đ°ÿc mô tÁ bằng công thāc sau:

ø ù

1 0

1

LE lim n ln ' i

n i

F X n

t¿i Ā điểm ban đÁu đ°ÿc chán ngÁu nhiên trong mặt phẳng pha NÁu LE > 0, há tháng

có tính ch¿t hãn lo¿n vì các quā đ¿o gÁn nhau s¿ phân kỳ theo thßi gian NÁu LE f 0,

há tháng án đßnh vì các quā đ¿o gÁn nhau s¿ håi tā Há tháng hãn lo¿n khi có ít nh¿t måt giá trß LE d°¢ng Ngoài ra, nÁu giá trß LE càng lçn thì đặc điểm hãn lo¿n càng

rõ ràng h¢n Há tháng có x chiÃu s¿ có x giá trß LE Trong há tháng ngÁu nhiên, LE d°¢ng cho th¿y rằng các quā đ¿o gÁn nhau s¿ phân kỳ theo thßi gian, t°¢ng tā nh°

trong há tháng hãn lo¿n Tuy nhiên, sā phân kỳ này trong há tháng ngÁu nhiên là do Ánh h°áng cÿa các yÁu tá ngÁu nhiên chā không phÁi do các đặc tính đång hác quyÁt đßnh nh° trong há tháng hãn lo¿n

(ii) Chuyển động không có quy tắc trong mặt phẳng pha: Quā đ¿o di chuyển

cÿa há tháng trong mặt phẳng pha không đi vào b¿t kỳ điểm cá đßnh hay quā đ¿o có chu kỳ nào trong suát quá trình ho¿t đång VÃn đång b¿t th°ßng trong há tháng hãn lo¿n đ°ÿc t¿o ra do tính phi tuyÁn bên trong nó chā không phÁi do nhißu Sā vÃn đång này luôn không thể dā đoán đ°ÿc

(iii) Hệ thống xác định: Trong quá trình ngÁu nhiên, sā biÁn đái th°ßng đ°ÿc

mô tÁ bằng các phân bá xác su¿t, trong khi há tháng hãn lo¿n th°ßng không

są dāng phân bá xác su¿t để mô tÁ hành vi cÿa há Đây là điểm khác nhau c¢ bÁn giÿa há tháng hãn lo¿n và há tháng ngÁu nhiên Hành vi cÿa há tháng hãn lo¿n hoàn toàn đ°ÿc xác đßnh bái điÃu kián đÁu và các quy tÅc biÁn đái cÿa há tháng, trong khi hành vi cÿa há tháng ngÁu nhiên bß chi phái bái các yÁu tá ngÁu nhiên Sā khó dā đoán cÿa há tháng ngÁu nhiên luan an tien si mật luan an tien si

C¡ sở cÿa lý thuy¿t hßn lo¿n

đÁn tă tính ngÁu nhiên ván có cÿa há tháng chā không phÁi tă sā nh¿y cÁm vçi điÃu kián đÁu

Há hãn lo¿n đÁu tiên đ°ÿc tìm th¿y bái Lorenz năm 1963 Sau đó, nhiÃu há hãn lo¿n khác cũng đã đ°ÿc tìm th¿y nh° há Rössler [45], há Shimizu-Morioka [46], há Sprott [47], há Lü-Chen [48], há Hénon [49], há Newton-Leipnik [50], há Pehlivan-Moroz-Vaidyanathan [51], Logistic map [52] v.v

Viác phân lo¿i há tháng hãn lo¿n có thể khác nhau, phā thuåc vào tiêu chí phân lo¿i

Theo s ố chiều, hệ hỗn loạn được phân loại thành [27]:

+ Há hãn lo¿n måt chiÃu: là há có måt biÁn tr¿ng thái, ví dā nh° há Logistic map, Skew Tent, Tent, Chebyshev, Sine, Sawtooth

+ Há hãn lo¿n hai chiÃu: là há có hai biÁn tr¿ng thái, ví dā nh° há Cat, Baker, Hénon, Lozi, Standard

+ Há hãn lo¿n ba chiÃu: là há có ba biÁn tr¿ng thái, ví dā nh° mô hình cánh b°çm cÿa Lozen, há Rössler, Chen

Theo tính ch ất của tín hiệu, hệ hỗn loạn được phân loại thành:

+ Há hãn lo¿n liên tāc theo thßi gian: là há mà tr¿ng thái cÿa nó biÁn đái liên tāc theo thßi gian, các ph°¢ng trình đång hác th°ßng là ph°¢ng trình vi phân:

ø ù ø ù, 0 0

dx

dt ý ý ( 1.2) trong đó x tø ù là biÁn tr¿ng thái, có thể måt hoặc nhiÃu chiÃu; t0 và x0 lÁn l°ÿt là thßi điểm và giá trß đÁu cÿa há tháng BiÁn tr¿ng thái th°ßng là các đ¿i l°ÿng vÃt lý đặc tr°ng cho há tháng đang nghiên cāu nh° áp su¿t, nhiát đå, vß trí, vÃn tác& Há hãn lo¿n liên tāc là há đång hác thể hián hành vi phāc t¿p và không thể dā đoán theo thßi gian, nh°ng nh°ÿc điểm là yêu cÁu hiáu su¿t tính toán cao h¢n và mô hình toán hác phāc t¿p h¢n so vçi há hãn lo¿n rßi r¿c, nhiÃu khi cÁn phÁi rßi r¿c hóa để phù hÿp vçi các āng dāng thāc tÁ [27], ví dā nh° há Lorenz, Rössler, Chua, Lü-Chen, Sprott&

+ H ệ hỗn loạn rời rạc theo thời gian: là há tháng mà tr¿ng thái cÿa nó biÁn đái

rßi r¿c theo thßi gian và ph°¢ng trình đång hác cÿa nó th°ßng là måt ph°¢ng trình hßi quy:

ø ù ø ù1 ø ùø ù0

n n

x n ý f x  ý f x (1.3) trong đó x0 là giá trß đÁu, x n là biÁn tr¿ng thái måt hoặc nhiÃu chiÃu cÿa há tháng á b°çc lặp thā n Há rßi r¿c phù hÿp vçi các āng dāng nh° điÃu chÁ hay nén thông tin, luan an tien si mật luan an tien si

C¡ sở cÿa lý thuy¿t hßn lo¿n

mã hóa Ánh v.v ¯u điểm cÿa há hãn lo¿n rßi r¿c là mô hình toán hác t°¢ng đái đ¢n giÁn, dß triển khai và tính toán; tuy nhiên, nh°ÿc điểm là ph¿m vi tham sá th°ßng không đÿ lçn và viác chán sai tham sá có thể làm cho các đặc tính đång cÿa há tháng suy giÁm nhanh [27], ví dā nh° há Logistic map, Hénon map, Arnold Cat map&

Xét há đång hác Lorenz liên tāc ba chiÃu đ°ÿc biểu dißn bái há ph°¢ng trình vi phân sau [10]:

dt dz

dt

ÿÿ

ýÿ

Theo Saltzman (1962), đặt þ = 10, ÿ = 8/3, tính không án đßnh cÿa há xÁy ra khi

Ā = 24,74 Cũng có thể chán giá trß gÁn tçi h¿n, Ā = 28, khi đó há Lorenz r¢i vào tr¿ng thái vÃn đång hãn lo¿n

Hình 1.1 Biến đổi theo thời gian của các biến trạng thái trong hệ hỗn loạn Lorenz

Hình 1.1 (a), (b) và (c) minh háa sā biÁn đái cÿa các biÁn tr¿ng thái theo thßi gian cÿa há tháng Lorenz vçi bå tham sá nh° trên vçi trāc hoành là thßi gian thāc hián

mô phßng, tính theo giây (s) Tính vÃn đång không có chu kỳ cÿa há tháng có thể luan an tien si mật luan an tien si

C¡ sở cÿa lý thuy¿t hßn lo¿n

nhÃn th¿y thông qua sā biÁn đái có biên đå không dā đoán đ°ÿc cÿa các biÁn tr¿ng thái theo thßi gian Quā đ¿o di chuyển theo thßi gian cÿa các biÁn trong không gian pha đ°ÿc gái là vùng hút (attractor) Hình 1.2 (a), (b), (c) và (d) lÁn l°ÿt minh háa vùng hút cÿa há tháng Lorenz vçi bå tham sá trên trong không gian pha (ý, þ, ÿ) và các mặt phẳng pha (þ, ý), (ÿ, ý), (ÿ, þ) Hình 1.2 cho th¿y há tháng vÃn đång không

có chu kỳ Khi thßi gian vÃn đång tiÁn tçi vô cùng, đ°ßng bißu dißn trong không gian pha không đi vào b¿t kỳ điểm cá đßnh nào Måt đặc điểm nÿa là quā đ¿o này luôn nằm trong måt miÃn giçi h¿n xác đßnh cÿa không gian pha và không bao giß di chuyển

ra khßi vùng này

Hình 1.2 Quỹ đạo pha của hệ hỗn loạn Lorenz

Há Lorenz mặc dù vÃn đång không có chu kỳ nh°ng nó không phÁi là quá trình ngÁu nhiên, nó có thể đ°ÿc xác đßnh hoàn toàn nÁu biÁt các thông sá và điÃu kián ban đÁu [53]

Xét há đång hác há Logistic map rßi r¿c måt chiÃu đ°ÿc đßnh ngh*a nh° sau [52]:

x ý ô ô r x x x  (1 5) trong đó x n là tr¿ng thái cÿa há tháng t¿i thßi điểm n; x n1 là tr¿ng thái cÿa há tháng t¿i thßi điểm n1; r là tham sá điÃu khiển, có giá trß trong khoÁng (0,4], đóng vai

trò quan tráng trong viác xác đßnh māc đå hãn lo¿n cÿa há tháng Khi r 1, há tháng luan an tien si mật luan an tien si

C¡ sở cÿa lý thuy¿t hßn lo¿n

s¿ tiÁn tçi tr¿ng thái án đßnh; khi 1ü r 3, há tháng dao đång có tính chu kỳ; khi

ĐiÃu này có ngh*a là há phā thuåc r¿t nh¿y cÁm vào điÃu kián đÁu, đ°ßng di chuyển xu¿t phát tă các điÃu kián đÁu khác nhau r¿t nhß (gÁn nh° bằng 0) s¿ phân tách r¿t nhanh, t¿o ra các quā đ¿o hoàn toàn khác nhau

Hình 1.3 Hệ hỗn loạn Logistic map với hai điều kiện đầu sai khác Δx = 0,000001

Frederick H và cång sā [54] đã má rång không gian cÿa há Logistic map thành hãn lo¿n không gian - thßi gian bằng cách phân tích xác su¿t các điểm trong không gian pha cÿa há tháng di chuyển ra khßi måt khu vāc cā thể để tiÁn gÁn tçi vô cāc kÁt hÿp phân tích phá Lyapunov và th¿y rằng, các vùng hút chính cÿa há Logistic map không gian là án đßnh Há Logistic map không gian đ°ÿc są dāng để chāng minh rằng khi thay đái māc đå t°¢ng tác giÿa các điểm trong há tháng bằng cách điÃu chỉnh ph¿m vi kÁt nái, tāc là cách các điểm liên kÁt vçi nhau, thông qua viác chu¿n hóa l¿i, có thể quan sát đ°ÿc sā thay đái tuyÁn tính cÿa chu kỳ không gian, hay b°çc sóng ĐiÃu này giúp hiểu rõ h¢n và cách mà há tháng phÁn āng khi môi tr°ßng cÿa

C¡ sở cÿa lý thuy¿t hßn lo¿n

há Logistic map thā hai Måt khóa bí mÃt ngo¿i vi 80 bit và tám phép toán khác nhau đ°ÿc są dāng để mã hóa các pixel cÿa måt hình Ánh, và thao tác nào đ°ÿc są dāng cho måt pixel cā thể đ°ÿc quyÁt đßnh bái kÁt quÁ cÿa há Logistic map

Ngoài ra, lý thuyÁt hãn lo¿n đ°ÿc āng dāng trong nhiÃu l*nh vāc nh° m¿ng ron nhân t¿o [55], bå t¿o dao đång [56], rô-bát [57], bÁo mÃt [58-59]

n¢-1.2.2 Đßng bß tín hiệu hßn lo¿n trong hệ thßng thông tin

Đßng bå có thể xÁy ra khi ghép hai hoặc nhiÃu dao đång hãn lo¿n hoặc khi måt dao đång hãn lo¿n dÁn đång måt dao đång hãn lo¿n khác NÁu há hãn lo¿n (A) đ°ÿc gái là há tháng chÿ đång, và há hãn lo¿n đ°ÿc điÃu khiển (B) đ°ÿc gái là há tháng thā đång thì đßng bå hoàn toàn là kiểm soát đÁu ra cÿa há tháng thā đång (B) sao cho

nó theo sát đÁu ra cÿa há tháng chÿ đång (A) måt cách tiám cÃn [60-61]

Nghiên cāu đ°ÿc khái x°çng bái Pecora và Carroll năm 1990 đã chāng minh rằng hai há tháng hãn lo¿n có cùng måt tÃp giá trß tham sá có thể đßng bå vçi nhau [12] KÁt quÁ này có ý ngh*a quan tráng đái vçi viác thúc đ¿y nghiên cāu āng dāng hãn lo¿n vào công nghá thông tin Do sā nh¿y cÁm vçi điÃu kián đÁu cÿa há hãn lo¿n nên hai há tháng s¿ không thể giáng nhau hoàn toàn, sā håi tā cÿa chúng cũng hiÁm khi xÁy ra

Ngoài Pecora và Carroll, nhiÃu ph°¢ng pháp đßng bå hóa đã đ°ÿc đà xu¿t nh°

năm 1989, Aranson và Rul’kov đã công bá måt bài báo phân tích các vùng đßng bå hóa trong các há tháng đång hác đa chiÃu [62]; Volkovskii và Rul’kov năm 1989 công bá nghiên cāu sā phân nhánh dÁn đÁn khóa nhißu trong các há tháng dao đång

tā ghép nái, gßm hai hoặc nhiÃu há tháng dao đång riêng lẻ đ°ÿc kÁt nái vçi nhau [63]; V S Afraimovich và các cång sā đã công bá måt bài báo nái tiÁng vào năm

1986 và sā đßng bå t°¢ng hã cÿa hai dao đång thßi gian không tā chÿ, hãn lo¿n [64]

Hai há tháng Ánh h°áng lÁn nhau để đ¿t đ°ÿc tr¿ng thái đßng bå v.v Cho đÁn nay, đßng bå hóa hãn lo¿n đã đ°ÿc nghiên cāu trong nhiÃu l*nh vāc nh° điÃu khiển [65], vÃt lý [66], sinh hác [67]

Có hai ph°¢ng pháp đßng bå chính:

÷ Đßng bå điÃu khiển phÁn hßi tr¿ng thái: điển hình là mô hình Peroca – Carroll [12] Ý t°áng c¢ bÁn là måt há tháng hãn lo¿n tā đßng bå nÁu nó có thể phân tách thành các há tháng con án đßnh Các há tháng con đßng bå khi đ°ÿc kÁt nái vçi tín hiáu điÃu khiển chung, đßng bå xÁy ra nÁu t¿t cÁ các sá mũ Lyapunov cÿa các há tháng con đÃu âm

÷ Đßng bå điÃu khiển xung [68-69]: sā đßng bå giÿa hai há tháng hãn lo¿n đ¿t đ°ÿc bằng cách tác đång tín hiáu điÃu khiển t¿i các điểm thßi gian cā thể

luan an tien si mật luan an tien si

C¡ sở cÿa lý thuy¿t hßn lo¿n

Nhÿng tác đång này đ°ÿc thāc hián måt cách có chÿ đích để điÃu chỉnh quā đ¿o cÿa các há tháng hãn lo¿n sao cho chúng đßng bå vçi nhau Kā thuÃt này cho phép điÃu chỉnh chính xác t¿i các khoÁng thßi gian rßi r¿c để duy trì sā đßng bå

Các tham sá phá biÁn nh¿t để đánh giá ch¿t l°ÿng đßng bå cÿa måt há hãn lo¿n

là lãi đßng bå  và há sá t°¢ng quan chéo ò Lãi đßng bå là th°çc đo đå lách giÿa các tín hiáu đÁu ra cÿa bå phát và bå thu trong há tháng đßng bå hóa, đ°ÿc xác đßnh theo công thāc [70-71]:

trong đó P t tø ù và P t rø ù t°¢ng āng là công su¿t quang đÁu ra cÿa bå phát và bå thu

Lãi đßng bå đ°ÿc xác đßnh á trên là måt phép đo ch¿t l°ÿng đßng bå cÿa há tháng, giá trß  nhß ngh*a là lãi đßng bå th¿p, tāc là ch¿t l°ÿng đßng bå cao Trong há tháng thông tin hãn lo¿n, lãi đßng bå chÿ yÁu do nhißu gây ra, bao gßm nhißu kênh, nhißu cÿa bå phát và bå thu, và do quá trình mã hóa thông tin

Há sá t°¢ng quan chéo là th°çc đo māc đå t°¢ng quan giÿa các tín hiáu đÁu ra cÿa bå phát và bå thu trong há tháng đßng bå hóa Há sá t°¢ng quan chéo đ°ÿc xác đßnh theo công thāc:

C¡ sở cÿa lý thuy¿t hßn lo¿n

bå khác nhau s¿ có đå trß thßi gian khác nhau [74-75]

Tín hiáu hãn lo¿n są dāng trong luÃn án này là Logistic map, là tín hiáu rßi r¿c måt chiÃu đ°ÿc đßnh ngh*a nh° công thāc (1.5) Mặc dù đ¢n giÁn nh°ng Logistic map mang đÁy đÿ các đặc điểm đặc tr°ng cÿa måt há hãn lo¿n, tă điểm án đßnh, tính xác đßnh, điểm phân nhánh cÿa các chu kỳ án đßnh đÁn các biÁn đång giÁ ngÁu nhiên

GiÁ są há tháng điÃu khiển (á bå phát) và há tháng phÁn hßi (á bå thu) cÿa ph°¢ng pháp phÁn hßi tr¿ng thái có nhißu chung Māc đích là đßng bå tín hiáu hãn lo¿n Logistic map ý�㕛+1 = 4ý�㕛(1 2 ý�㕛) á phía phát và bÁn sao cÿa nó þ�㕛+1 =4þ�㕛(1 2 þ�㕛) + Ă(ý�㕛, þ�㕛) á phía thu, trong đó Ă(ý�㕛, þ�㕛) là hàm phÁn hßi; Ā là b°çc

lặp, Ā = 0, 1, 2 &, tham sá điÃu khiển cÿa hàm hãn lo¿n đ°ÿc chán bằng 4 Hàm phÁn

hßi Ă có tính ch¿t phi tuyÁn, đ°ÿc są dāng để điÃu chỉnh hành vi cÿa há tháng phÁn

hßi Hàm Ă phā thuåc vào tr¿ng thái hián t¿i cÿa cÁ há tháng điÃu khiển và há tháng

phÁn hßi Māc tiêu cÿa há tháng là phÁi chán đ°ÿc hàm Ă sao cho vçi điÃu kián đÁu b¿t kỳ cÿa ý0 và þ0, lim n 1 n 1 0

Cách thā hai là są dāng hàm phÁn hßi tā kiểm soát trß đ°ÿc xác đßnh theo công thāc:

Ă(ý�㕛, þ�㕛) = ÿ × (ý�㕛2ā2 þ�㕛) (1 11) luan an tien si mật luan an tien si

C¡ sở cÿa lý thuy¿t hßn lo¿n

trong đó ÿ là tham sá kiểm soát đå m¿nh cÿa tín hiáu phÁn hßi; ā là thßi gian trß

Hàm phÁn hßi này có tác dāng điÃu khiển há tháng tçi quā đ¿o tuÁn hoàn mong muán bằng cách są dāng thông tin và tr¿ng thái cÿa há tháng á b°çc thßi gian tr°çc đó

Trong cÁ hai cách này, viác lāa chán các tham sá ÿ, Ā và ā r¿t quan tráng để đ¿t đ°ÿc đßng bå hóa Giá trß cÿa các tham sá này cÁn đ°ÿc chán sao cho các hàm phÁn hßi đÿ m¿nh để điÃu khiển há tháng tçi quā đ¿o tuÁn hoàn mong muán nh°ng không quá m¿nh đÁn māc khiÁn há tháng trá nên không án đßnh

Ngoài ra, còn nhiÃu lāa chán khác cho hàm phÁn hßi Ă M.K Ali [77] lāa chán Ă(ý�㕛, þ�㕛) = 4(þ�㕛2ý�㕛)(2ý�㕛2 1) hoặc Ă(ý�㕛, þ�㕛) = 4(þ�㕛2 ý�㕛)(2ý�㕛2 1)3 Qua

mô phßng sá th¿y rằng, vçi hai sā lāa chán này thì tính ch¿t đßng bå không thay đái khi há tháng điÃu khiển và há tháng phÁn hßi có nhißu chung Ömer Morgül [78] l¿i

lāa chán Ă(ý�㕛, þ�㕛) = [4(1 2 ý�㕛2 þ�㕛) 2 Ā](ý�㕛2 þ�㕛), trong đó Ā là sá thāc b¿t kỳ

thßa mãn điÃu kián |Ā| < 1

Không có lāa chán "tát nh¿t" duy nh¿t cho t¿t cÁ các há tháng hãn lo¿n và t¿t cÁ các môi tr°ßng nhißu, cÁn phÁi thą nghiám vçi các hàm Ă khác nhau để tìm ra hàm phù hÿp vçi āng dāng cā thể Viác lāa chán Ă có thể Ánh h°áng đÁn tác đå đßng bå

Tín hiáu phÁn hßi m¿nh h¢n th°ßng làm quá trình đßng bå nhanh h¢n, nh°ng nó cũng

có thể khiÁn há tháng nh¿y cÁm h¢n d°çi tác đång cÿa nhißu

1.2.3 H ệ thßng thông tin quang dựa trên hßn lo¿n

Trong nhÿng năm gÁn đây, viác są dāng các kā thuÃt hãn lo¿n để tăng c°ßng tính bÁo mÃt cho há tháng truyÃn tin đã nhÃn đ°ÿc sā quan tâm cÿa các nhà nghiên cāu

Vçi yêu cÁu BER r¿t th¿p, hiáu quÁ băng thông cao và truyÃn tin an toàn thì r¿t khó thāc hián đái vçi các há tháng thông tin truyÃn tháng Tă khi Carroll and Pecora chāng minh đ°ÿc rằng có thể đßng bå hai há tháng hãn lo¿n thì hÁu hÁt các há tháng thông tin dāa trên hãn lo¿n (gái tÅt là há tháng hãn lo¿n) đÃu są dāng kā thuÃt đßng

bå hãn lo¿n Sau khi đßng bå, bÁn tin gác có thể đ°ÿc khôi phāc theo nhiÃu cách khác nhau, phā thuåc vào ph°¢ng thāc và thuÃt toán điÃu chÁ Thông tin bÁo mÃt dāa trên hãn lo¿n có thể đ°ÿc chia làm bán h°çng chính [1] là (i) mặt n¿ hãn lo¿n (Chaotic masking) (Lj Kocarev và các cång sā, 1992) [38], (ii) khóa dßch hãn lo¿n (CSK –Chaos Shift Keing) (H Dedieu và các cång sā, 1993) [79], iii) điÃu chÁ hãn lo¿n

[20]), (iv) ph°¢ng pháp đÁo ng°ÿc há tháng (Feldmanne và các cång sā, 1996) [81]

NhiÃu công bá đã chāng minh rằng tín hiáu hãn lo¿n s¿ làm tăng tính bÁo mÃt cho há tháng truyÃn tin [27,82]

luan an tien si mật luan an tien si

C¡ sở cÿa lý thuy¿t hßn lo¿n

Các há tháng truyÃn thông an toàn đòi hßi các đặc điểm nh° tính ch¿t ngÁu nhiên nåi bå và sā phā thuåc nh¿y cÁm vào điÃu kián đÁu, cÁ hai đặc điểm này đÃu dß dàng đ¿t đ°ÿc bái các há tháng hãn lo¿n M¿ch hãn lo¿n và āng dāng cÿa chúng trong truyÃn thông an toàn đã nhÃn đ°ÿc sā chú ý lçn tă sau công bá và ph°¢ng pháp đßng

bå hãn lo¿n cÿa Pecora và Carroll vào năm 1990 Kể tă đó, các nghiên cāu và viác

są dāng hãn lo¿n trong truyÃn thông sÿi quang đã tăng m¿nh

NhiÃu nhóm nghiên cāu trên thÁ giçi đã công bá các kÁt quÁ lý thuyÁt và thāc nghiám, chÿ yÁu liên quan đÁn đßng bå hóa các há đång hác quang phi tuyÁn, đặc biát là các há tháng dùng diode laser Cho đÁn gÁn đây, tính āng dāng cÿa các há tháng thông tin quang hãn lo¿n đã đ°ÿc chāng minh thông qua viác điÃu chÁ và khôi phāc dÿ liáu lên đÁn vài Pb/s [30] Nhÿng công trình này cung c¿p các ph°¢ng pháp

są dāng hãn lo¿n, phù hÿp cho viác điÃu chÁ dÿ liáu tác đå cao, nh°ng không phÁi là måt giÁi pháp tích hÿp và chi phí th¿p KhÁ năng triển khai thāc tÁ cÿa m¿ng vçi các tính năng bÁo mÃt nâng cao dāa trên điÃu chÁ hãn lo¿n có quan há chặt ch¿ vçi sā sẵn có cÿa các thành phÁn tích hÿp quang đián tą hoặc photon Đây cũng chính là xu h°çng thiÁt kÁ trong thßi gian tçi để có thể sÁn xu¿t ra các thành phÁn phù hÿp cho các há tháng thông tin hãn lo¿n hiáu quÁ và an toàn, tă đó thu gán và giÁm chi phí [72] cho há tháng

Hình 1.4 Hệ thống thông tin quang dựa trên điều chế hỗn loạn

Nguyên lý ho¿t đång cÿa các há tháng COC đ°ÿc mô tÁ nh° Hình 1.4 [72] Trong

há tháng CFOC, bå dao đång quang, th°ßng là måt diode laser, t¿o ra tín hiáu quang

có hiáu su¿t cao và tiêu hao năng l°ÿng th¿p Dāa vào đó, thông tin s¿ đ°ÿc điÃu chÁ bằng måt trong nhiÃu ph°¢ng pháp khác nhau Ng°ÿc l¿i, trong há tháng COC, bå phát bao gßm bå dao đång ho¿t đång trong tr¿ng thái hãn lo¿n, ví dā nh° bằng cách

áp dāng phÁn hßi quang hác bên ngoài Nhß vÃy có thể t¿o ra måt tín hiáu mang quang có phá r¿t rång (th°ßng là hàng chāc GHz), phā thuåc vào ph°¢ng thāc truyÃn dÁn

luan an tien si mật luan an tien si

C¡ sở cÿa lý thuy¿t hßn lo¿n

Các há tháng CFOC truyÃn dÿ liáu tă điểm này đÁn điểm khác bằng cách chuyển đái chuãi bit thành các ký hiáu, và chuyển đái các ký hiáu thành hàm mÁu Các hàm mÁu đi qua kênh là táng tráng sá cÿa các sóng hình sin Trong các há tháng COC, các hàm mÁu là các đo¿n cÿa các d¿ng sóng hãn lo¿n Hàm này cho måt ký hiáu cā thể

là không tuÁn hoàn và khác nhau giÿa các ký hiáu, thể hián sā khác biát giÿa tín hiáu mang hãn lo¿n và tín hiáu mang chu kỳ truyÃn tháng Nh° vÃy, tín hiáu gác sau khi điÃu chÁ hãn lo¿n s¿ đ°ÿc đ°a lên kênh truyÃn sÿi quang Trên đ°ßng truyÃn có thể đặt các bå bù tán sÅc và bù suy hao á các khoÁng cách phù hÿp để không bß m¿t dÿ liáu Khi đÁn bå thu, tín hiáu nhÃn đ°ÿc s¿ tră đi tín hiáu hãn lo¿n đã đßng bå vçi bên phía phát để nhÃn đ°ÿc dÿ liáu gác ban đÁu Nh° vÃy, đå chính xác cÿa dÿ liáu khôi phāc phā thuåc r¿t nhiÃu vào ch¿t l°ÿng đßng bå cÿa tín hiáu hãn lo¿n

Trong các ph°¢ng pháp điÃu chÁ sóng mang truyÃn tháng, nÁu są dāng tín hiáu mang hình sin Ā(ā) = �㔴ĀāĀ(2ÿăĀā), trong đó �㔴 là biên đå và ăĀ là tÁn sá cÿa sóng mang (tÁn sá trung gian), thì khi điÃu chÁ tín hiáu lên sóng mang, năng l°ÿng cÿa tín hiáu tÃp trung xung quanh tÁn sá trung gian Do đó, công su¿t truyÃn tín hiáu tÃp trung trong băng tÁn hẹp xung quanh tÁn sá này Vì mÃt đå phá công su¿t truyÃn tín hiáu cao nên khÁ năng bß chặn trong băng tÁn hẹp là cao và gây Ánh h°áng lçn đÁn các kênh truyÃn khác NÁu są dāng truyÃn thông phá rång, są dāng các chuãi trÁi phá giÁ ngÁu nhiên s¿ khÅc phāc đ°ÿc các v¿n đà này Nh°ÿc điểm cÿa các chuãi này là không thể đ¿t đ°ÿc đßng bå hóa trong điÃu kián truyÃn sóng kém Ngoài ra, các chuãi giÁ ngÁu nhiên này yêu cÁu m¿ch bá sung trong quá trình trÁi phá và giÁi trÁi phá

Nhÿng khó khăn này đ°ÿc giÁi quyÁt bằng cách są dāng tín hiáu hãn lo¿n có đặc điểm là tín hiáu dÁi rång và có thể đ°ÿc t¿o ra bằng m¿ch đ¢n giÁn [80,83]

Nhÿng ý t°áng này đã đ°ÿc áp dāng vào måt sá há tháng nh° há Lorenz, Rössler,

và xác đßnh tÃp tham sá cho m¿ch đßng bå hãn lo¿n Douglas Frey [84] đà xu¿t ph°¢ng pháp są dāng tín hiáu hãn lo¿n trong miÃn sá cho truyÃn thông an toàn, są dāng måt bå lác sá phi tuyÁn vçi đå chính xác hÿu h¿n (8 bit) kÁt hÿp vçi bå lác nghßch để thāc hián điÃu chÁ và giÁi điÃu chÁ Jaijin L và Douglas W [85] đã nghiên cāu måt ph°¢ng pháp truyÃn thông an toàn są dāng há tháng hãn lo¿n vçi ph°¢ng pháp giÁm nhißu để giÁm thiểu lãi đång hác ¯u điểm cÿa há tháng này là không đòi hßi đßng bå giÿa phía phát và phía thu, án đßnh đái vçi t¿p âm do kênh gây ra

Apostolos Argyris và các cång sā [86] đã thāc hián truyÃn xa á tác đå cao dāa trên đßng bå hóa hãn lo¿n qua måt kênh quang sÿi th°¢ng m¿i Sóng mang quang đ°ÿc t¿o ra bái måt laser hãn lo¿n đ°ÿc są dāng để mã hóa bÁn tin và truyÃn qua 120

km sÿi quang trong m¿ng khu vāc đô thß á Athens, Hy L¿p BÁn tin đ°ÿc giÁi mã bằng cách są dāng måt laser thích hÿp á phía thu, đßng bå hóa vçi sóng mang quang luan an tien si mật luan an tien si

C¡ sở cÿa lý thuy¿t hßn lo¿n

hãn lo¿n để cho phép phân tách sóng mang và bÁn tin gác, thāc hián truyÃn dÿ liáu á tác đå cỡ Gb/s vçi BER d°çi 1027 Há tháng này są dāng các cặp laser bán dÁn kÁt hÿp, đóng vai trò nh° các bå phát và thu hãn lo¿n KÁt quÁ cho th¿y thông tin có thể đ°ÿc truyÃn vçi tác đå bit cao bằng cách są dāng hãn lo¿n d°çi Ánh h°áng cÿa các biÁn đång và nhißu kênh, là điÃu không thể tránh khßi á điÃu kián thāc tÁ

Longsheng Wang [87] đà xu¿t há tháng truyÃn tin qua sÿi quang vçi tác đå 10 Gb/s są dāng bå điÃu chÁ quang - đián, są dāng bù tán sÅc, bù suy hao sÿi quang và đ¿t đ°ÿc BER d°çi 3,8 × 1023, là ng°ỡng hiáu chỉnh mã lãi sąa tr°çc - quyÁt đßnh cāng (HD-FEC - Hard Decision Forward Error Correction) nên viác giÁi mã trāc tiÁp cÿa các cuåc đåt nhÃp b¿t hÿp pháp s¿ gặp khó khăn

Farhan Qamar và các cång sā [88] đà xu¿t há tháng quang są dāng các d¿ng điÃu chÁ khác nhau là 4-QAM, điÃu chÁ và mã hóa thích āng (ACM - Adaptive Coding and Modulation) và điÃu chÁ dßch màu (CSK - Color Shift Keying) để truyÃn dÿ liáu vçi tác đå lên đÁn 10 Gb/s trên đå dài đ°ßng truyÃn lên đÁn 80 km KÁt quÁ cho th¿y

są dāng điÃu chÁ 4-QAM s¿ cho kÁt quÁ tát nh¿t, há tháng có tác đå cao và bÁo mÃt thông tin

JI Xingping và các cång sā [89] đà xu¿t há tháng RoF vçi viác āc chÁ các bên lẻ dāa trên bå điÃu chÁ Mach-Zehnder (MZM - Mach-Zehnder Modulator)) Há tháng

są dāng điÃu chÁ 8-PSK và 16-PSK cho tín hiáu có các tÁn sá RF khác nhau, khoÁng cách truyÃn 20 km cho sÿi đ¢n mode KÁt quÁ cho th¿y so vçi tín hiáu 16PSK, tín hiáu 8PSK giÁm tÁn sá cÿa tín hiáu điÃu chÁ, tiÁt kiám tài nguyên phá h¢n, tăng dung l°ÿng cÿa tín hiáu truyÃn thông và tăng đå án đßnh

Các công bá trên cho th¿y tính āng dāng rång rãi cÿa há tháng thông tin quang dāa trên hãn lo¿n Qua kÁt quÁ thāc nghiám, nhiÃu công bá đã đà xu¿t há tháng không thāc hián đßng bå hãn lo¿n mà đßng thßi truyÃn đi tín hiáu hãn lo¿n và bÁn tin đ°ÿc điÃu chÁ hãn lo¿n T¿i phía thu, do đã có tín hiáu hãn lo¿n nên chỉ cÁn giÁi điÃu chÁ hãn lo¿n thì s¿ nhÃn đ°ÿc bÁn tin gác Há tháng này trong thāc tÁ gặp måt sá v¿n đà nh° yêu cÁu công su¿t bÁn tin phÁi đÿ lçn để tỉ lá giÿa tín hiáu và t¿p âm (SNR- Signal to Noise Ratio) lçn, và điÃu này không dß thāc hián NÁu bÁn tin đ°ÿc điÃu chÁ hãn lo¿n có công su¿t r¿t th¿p s¿ làm giÁm tỉ sá SNR, và làm giÁm ch¿t l°ÿng cÿa há tháng VÃy nên cÁn phÁi chán đ°ÿc kā thuÃt điÃu chÁ phù hÿp để đÁm bÁo ch¿t l°ÿng cÿa há tháng Đây cũng là māc tiêu nghiên cāu cÿa luÃn án

Các °u điểm chính [72] cÿa các há tháng thông tin quang dāa trên hãn lo¿n là:

luan an tien si mật luan an tien si

C¡ sở cÿa lý thuy¿t hßn lo¿n

÷ Tốc độ cao Ánh sáng có băng thông rång h¢n nhiÃu so vçi các tín hiáu đián

truyÃn tháng, cho phép truyÃn tÁi l°ÿng thông tin lçn h¢n trong cùng måt khoÁng thßi gian ĐiÃu này t¿o tiÃm năng và tác đå bit trong các há tháng thông tin quang

÷ Tăng cường tính bảo mật Có hai lāa chán để có đ°ÿc thông tin đ°ÿc điÃu chÁ

bằng hãn lo¿n:

i) Tái t¿o l¿i vùng hút trong không gian pha bằng cách są dāng các điểm t°¢ng quan m¿nh đ°ÿc l¿y mÁu mÃt đå cao theo thßi gian ĐiÃu này giúp tái t¿o d¿ng hình hác cÿa há hãn lo¿n trong không gian đa chiÃu, đ°ÿc gái là không gian pha, bằng cách phân tích måt l°ÿng lçn các điểm dÿ liáu liên quan chặt ch¿ vçi nhau và đ°ÿc thu thÃp á các khoÁng thßi gian cách đÃu nhau Trong tr°ßng hÿp này, sá l°ÿng mÁu cÁn thiÁt tăng lên theo c¿p sá nhân vçi chiÃu cÿa hãn lo¿n Xét đÁn chiÃu vùng hút cÿa các tín hiáu mang quang hãn lo¿n đ°ÿc t¿o ra (ph°¢ng pháp quang đián), và xét đÁn đặc điểm cÿa các thiÁt bß đián tą hián nay (tái đa 40 G mÁu/s và băng thông 15 GHz), giÁi pháp này d°ßng nh° là không thể

ii) Xác đßnh khóa để tái t¿o chuãi thßi gian hãn lo¿n Trong tr°ßng hÿp điÃu chÁ hãn lo¿n, khóa là phÁn cāng đ°ÿc są dāng và t¿t cÁ các tham sá ho¿t đång

÷ Tính tương thích với cơ sở hạ tầng mạng đã được cài đặt Khác vçi ph°¢ng

pháp mÃt mã l°ÿng tą, các há tháng điÃu chÁ hãn lo¿n đÃu có thể áp dāng trên c¢ sá h¿ tÁng m¿ng quang đã đ°ÿc cài đặt Vçi viác bù hoàn toàn các Ánh h°áng cÿa truyÃn dÁn sÿi quang, quá trình giÁi điÃu chÁ s¿ dß dàng thāc hián theo ph°¢ng pháp đã trình bày á trên

Nh°ÿc điểm này cÿa A-RoF có thể đ°ÿc khÅc phāc thông qua viác są dāng RoF

sá (D-RoF - Digital RoF) [93-95] Xą lý tín hiáu sá đã t¿o ra sā thay đái lçn, cung c¿p các giÁi pháp linh ho¿t và đáng tin cÃy và hiáu su¿t và chi phí Vì vÃy, D-RoF có thể là lāa chán thay thÁ tát h¢n cho A-RoF [96] Tuy nhiên, chi phí cÿa há tháng RoF luan an tien si mật luan an tien si

C¡ sở cÿa lý thuy¿t hßn lo¿n

s¿ tăng khi yêu cÁu các bå chuyển đái tín hiáu t°¢ng tā sang sá (ADC - Analog - Digital Converter) và bå chuyển đái tín hiáu sá sang t°¢ng tā (DAC - Digital – Analog Converter) có đå chính xác cao Đå phân giÁi bit và tác đå l¿y mÁu cÿa ADC

có thể dÁn đÁn viác nén dÿ liáu, tă đó làm giÁm tác đå truyÃn dÁn trên sÿi quang [97]

Hình 1.5 Sơ đồ (a) A-RoF và (b) D-RoF (b)

Hình 1.5 (a) và (b) lÁn l°ÿt là s¢ đß cÿa A-RoF và D-RoF Vçi s¢ đß Hình 1.5 (a), tín hiáu c¢ sá đ°ÿc điÃu chÁ lên thành tín hiáu RF, sau đó đ°ÿc chuyển đái thành tín hiáu quang và truyÃn qua sÿi quang T¿i phía thu, tín hiáu quang đ°ÿc chuyển thành tín hiáu đián và khôi phāc tín hiáu RF Tín hiáu này sau đó đ°ÿc truyÃn qua anten sau khi đã đ°ÿc lác và khuÁch đ¿i để lo¿i bß tÁn sá không mong muán và tăng c°ßng tín hiáu để có thể truyÃn đi xa h¢n A-RoF dß bß nhißu và méo do phi tuyÁn á

cÁ phía phát và phía thu

Vçi s¢ đß Hình 1.5 (b), tín hiáu RF t°¢ng tā tr°çc tiên đ°ÿc chuyển đái thành tín hiáu sá thông qua bå chuyển đái ADC, đ°ÿc xą lý nhß khái DSP, chuyển thành tín hiáu quang và truyÃn qua sÿi quang Tín hiáu quang t¿i phía thu đ°ÿc chuyển l¿i thành tín hiáu đián, tiÁp tāc chuyển thành tín hiáu t°¢ng tā nhß khái DAC Khi tÁn

sá sóng mang và tác đå bit cao, yêu cÁu và ADC/DAC gây tán kém và công su¿t trá nên r¿t lçn Ngoài ra, viác truyÃn các tín hiáu sá so vçi tín hiáu t°¢ng tā làm giÁm hiáu quÁ phá Tuy nhiên, truyÃn dÁn sá giúp giÁm các Ánh h°áng tiêu cāc cÿa nhißu

và phi tuyÁn á cÁ phía phát và phía thu

Ch¿t l°ÿng cÿa há tháng RoF nói riêng và các há tháng thông tin nói chung đ°ÿc đánh giá thông qua måt sá tham sá:

luan an tien si mật luan an tien si

Các d ¿ng đißu ch¿ đa mÿc trong thông tin

+ BER: là thông sá quan tráng trong các há tháng truyÃn thông, dùng để đo l°ßng māc đå chính xác cÿa quá trình truyÃn tÁi dÿ liáu BER đ°ÿc đßnh ngh*a là tỉ lá giÿa

sá bit lãi và táng sá bit đ°ÿc truyÃn qua kênh trong måt khoÁng thßi gian nh¿t đßnh

BER th¿p cho th¿y há tháng truyÃn tÁi có đå tin cÃy cao

+ GiÁn đß mÅt: là biểu đß d¿ng sóng tín hiáu, đ°ÿc t¿o ra bằng cách chßng nhiÃu chu kỳ tín hiáu lên nhau trên cùng måt trāc thßi gian để t¿o thành måt hình Ánh đặc tr°ng giáng hình con mÅt Quan sát đå má, đå trong cÿa mÅt để đánh giá ch¿t l°ÿng tín hiáu sá sau khi truyÃn qua kênh

+ Biểu đß chòm sao: giúp trāc quan hóa tín hiáu sá khi đ°ÿc điÃu chÁ trong không gian phāc hÿp KhoÁng cách giÿa các chòm sao quyÁt đßnh đå nh¿y cÁm cÿa há tháng vçi nhißu và đå chām cÿa chúng cho biÁt khÁ năng nhÃn đúng cÿa ký hiáu KhoÁng cách càng lçn, chòm sao càng chām thì khÁ năng phân biát các ký hiáu càng cao, có ngh*a là BER nhß

1.3 Các d ¿ng điÁu ch¿ đa māc trong thông tin

ĐiÃu chÁ là quá trình đ°a thông tin d°çi d¿ng tín hiáu th¿p tÁn tác đång vào tín hiáu cao tÁn điÃu hoà làm biÁn đái måt tham sá nào đó (biên đå, tÁn sá hoặc pha) cÿa tín hiáu cao tÁn theo thông tin Trong tr°ßng hÿp này, thông tin đ°ÿc gái là tín hiáu điÃu chÁ, dao đång cao tÁn gái là sóng mang, còn dao đång cao tÁn mang thông tin đ°ÿc gái là dao đång cao tÁn đã điÃu chÁ Sóng đ°ÿc điÃu chÁ nhằm hai māc đích:

i) Sóng đã điÃu chÁ thßa mãn điÃu kián truyÃn cÿa môi tr°ßng truyÃn tin vì môi tr°ßng này không truyÃn đ°ÿc tín hiáu gác

ii) T¿o điÃu kián ghép nhiÃu kênh truyÃn tin để truyÃn qua cùng måt môi tr°ßng

ĐiÃu chÁ không làm Ánh h°áng quá trình đßng bå nh°ng bÁn tin đ°ÿc điÃu chÁ luôn ngoài mong muán Ánh h°áng đÁn sā án đßnh cÿa há tháng đ°ÿc đßng bå

1.3.1 Vai trò c ÿa đißu ch¿ đa mÿc trong các hệ thßng thông tin

ĐiÃu chÁ đa māc là các ph°¢ng pháp điÃu chÁ tín hiáu mà mãi ký hiáu có thể mang nhiÃu bit thông tin ĐiÃu này có ngh*a là có thể truyÃn nhiÃu thông tin h¢n trong cùng måt khoÁng thßi gian, giúp tăng tác đå truyÃn dÁn Nh° vÃy, điÃu chÁ đa māc giúp tăng hiáu su¿t truyÃn dÁn Các ph°¢ng pháp này bao gßm viác biÁn đái biên đå, tÁn sá, pha cÿa tín hiáu hoặc są dāng nhiÃu tín hiáu con chßng lên nhau t¿i các tÁn sá khác nhau Mãi lo¿i điÃu chÁ đÃu có °u điểm và nh°ÿc điểm QAM có hiáu su¿t phá cao h¢n so vçi PAM, ngh*a là có thể truyÃn nhiÃu thông tin h¢n trên cùng måt băng tÁn Tuy nhiên, QAM nh¿y cÁm h¢n vçi nhißu và yêu cÁu môi tr°ßng truyÃn dÁn có ch¿t l°ÿng cao, trong khi PAM ít nh¿y cÁm h¢n vçi nhißu pha

luan an tien si mật luan an tien si

Các d ¿ng đißu ch¿ đa mÿc trong thông tin

Các d¿ng điÃu chÁ đa māc [98-99] giçi thiáu trong māc này bao gßm điÃu chÁ biên đå xung (PAM - Pulse Amplitute Modulation), khóa dßch pha nhß phân (BPSK

- Binary Phase Shift Keying), khóa dßch pha cÁu ph°¢ng (QPSK - Quadrature Phase Shift Keying), điÃu chÁ biên đå cÁu ph°¢ng (QAM - Quadrature Amplitude Modulation) cũng nh° các biÁn thể cÿa chúng nh° 16-QAM, khóa dßch pha cÁu ph°¢ng phân cāc kép (DP-QPSK - Dual-Polarization Quadrature Phase Shift Keying) Các ph°¢ng pháp này đ°ÿc są dāng rång rãi trong các há tháng thông tin hián đ¿i để tái °u hóa viác są dāng tÁn sá và tăng c°ßng hiáu su¿t truyÃn dÁn

1.3.2 Các d ¿ng đißu ch¿ đa mÿc

1.3.2.1 Đißu ch¿ biên độ xung

ĐiÃu chÁ biên đå xung (PAM) là kā thuÃt điÃu chÁ mà biên đå cÿa các xung thay đái theo giá trß cÿa tín hiáu thông tin Mãi xung đ¿i dián cho måt māc biên đå khác nhau, t°¢ng āng vçi giá trß tāc thßi cÿa tín hiáu gác

Có hai cách điÃu chÁ biên đå xung:

i) Lấy mẫu tự nhiên: Są dāng måt chuyển m¿ch để chuyển tín hiáu tă t°¢ng tā

thành rßi r¿c, t¿o ra måt dãy xung rßi r¿c tuÁn hoàn có đå rång bằng nhau, biên đå xung bằng giá trß cÿa tín hiáu t°¢ng tā

ii) Lấy mẫu bằng: Są dāng måt bå l¿y mÁu và giÿ mÁu, tín hiáu t°¢ng tā s¿

chuyển thành dãy xung rßi r¿c tuÁn hoàn có đå rång bằng nhau, biên đå xung bằng giá trß cÿa tín hiáu t°¢ng tā t¿i thßi điểm l¿y mÁu và giÿ nguyên nh° vÃy trong suát khoÁng thßi gian bằng vçi đå rång cÿa xung l¿y mÁu

NÁu tÁn sá l¿y mÁu không thßa mãn đßnh lý l¿y mÁu Shannon s¿ xÁy ra hián t°ÿng chßng phá hay mÃp mß phá, làm giÁm ch¿t l°ÿng tín hiáu, há sá BER tăng

Hình 1.6 Sơ đồ (a) điều chế và (b) giải điều chế 4-PAM

luan an tien si mật luan an tien si