Các mô hình mã hóa nhằm nâng cao hiệu năng cho hệ thống OCC

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUY NHƠN NGUYỄN THỊ HẢI CÁC MƠ HÌNH MÃ HĨA NHẰM NÂNG CAO HIỆU NĂNG CHO HỆ THÓNG OCC LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT VIỄN THƠNG Bình Định - Năm 2021 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUY NHƠN NGUYỄN THỊ HẢI CÁC MƠ HÌNH MÃ HĨA NHẰM NÂNG CAO HIỆU NĂNG CHO HỆ THÓNG OCC Chuyên ngành : Kỹ thuật viễn thông Mã số : 8520208 Người hướng dẫn: TS NGUYỄN DUY THÔNG LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn tốt nghiệp với đề tài “Các mơ hình mã hóa nham nâng cao hiệu cho hệ thống OCC”, cơng trình nghiên cứu khoa học riêng tôi, thực hướng dẫn Tiến sĩ Nguyễn Duy Thông Các số liệu sử dựng luận văn trung thực, có trính dẫn từ nguồn hợp pháp đáng tin cậy, kết đạt xác trung thực Bình Định, ngày 22 tháng năm 2021 lác giả luận vãn Nguyễn Thị Hải MỤC LỤC DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Từ viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt 5G Fifth Generation Thế hệ di động thứ Ab Asynchronous bit Bit đồng AWGN Additive White Gaussian Nhiễu trắng Gauss Noise BER Bit Error Rate Tỉ lệ lỗi bit BSN Bit Sequence Number Bit thứ tự CCD Charge Coupled Device Linh kiện tích điện kép CER Character Error Rate Tỉ lệ lỗi kí tự CMOS Complementary Metal Oxide Bán dẫn kim loại Oxit bo Semiconductor sung ECC Error Correction Code Mã sửa lỗi FOV Field of View Phạm vi quan sát FSO Free Space Optical Hệ thống quang không gian tự IFG Inter Frame Gap Khoảng hai khung IoT Internet of Thing Internet vạn vật IR Infrared Sóng hồng ngoại IP Internet Protocol Giao thức Internet IS Image Sensor Cảm biến hình ảnh LED Light Emitting Diode Đi-ốt phát quang LDPC Low Density Parity Check Mã kiếm tra mật độ thấp code MAC Media Access Control Điều khiến truy cập đường truyền M2M Machine to Machine Giao tiếp máy với máy OCC Optical Camera Truyền thông quang camera Communication OOK On-Off Keying Khóa Bật-Tắt OWC Optical Wireless Truyền thơng quang khơng Communication dây PAM Pulse Amplitude Modulation Điều chế biên độ xung PER Packet Error Rate Tỉ lệ lỗi gói PD Photodetector Cảm biến quang RF Radio Frequency Tần số vô tuyến SNR Signal Noise Ratio Tỉ lệ tín hiệu nhiễu SF Start Frame Bit khởi đầu khung UVC Ultraviolet Communication Truyền thơng tia cục tím UWB Ultra Wideband Truyền thơng băng cục rộng VLC Visible Light Communication Truyền thông ánh sáng khả kiến VPPM Variable Pulse Possition Điều chế vị trí xung biến đổi Modulation WCS WLAN Wireless Communication Hệ thống truyền thông System không dây Wireless Local Access Mạng cục không dây Network WPAN Wireless Personal Access Mạng truy cập cá nhân Network không dây DANH MỤC BẢNG BIỂU • DANH MỤC HÌNH VẼ • Hình 4- 7: Tín hiệu OCC nhận khoảng cách 3.2 m (a) Hình ảnh thu IS, (b Tín hiệu OCC nguyên bản, (c) Tín hiệu OCC hệ thống ghép tốc độ RVLC — 100 kbps, (d) Tín hiệu OCC hệ thống ghép tốc độ RVLC — 400 kbps 75 LỜI NÓI ĐẦU Lý chọn đề tài Trong năm gần đây, công nghệ truyền thông vô tuyến phát trien mạnh mẽ xem công nghệ không dây cốt lõi mạng viễn thông Tuy nhiên, với phát trien mạnh mẽ ứng dụng băng thông rộng, gia tăng thiết bị di động yêu cầu sử dụng mạng vô tuyến ngày cao, làm cho băng tần vô truyen (RF) trở nên chật chội q tải Bên cạnh đó, sóng vơ tuyến bị hạn chế sử dựng số môi trường đặc thù bệnh viện, sân bay, tầng hầm Cùng với phát trien công nghệ bán dẫn phát trien công nghệ đèn LED, máy ảnh công nghệ truyền ánh sáng khả kiến (VLC - Visible Light Communication) Giao tiếp ánh sáng khả kiến noi lên phương thức truyền tốc độ cao môi trường nhà, sử dựng liệu ánh sáng nhìn thấy khoảng 400 đến 800 THz (780-375 nm) Nó xem giải pháp bo sung thay cho công nghệ vô tuyến trở nên q tải Bên cạnh đó, VLC cơng nghệ cịn có tính nỗi bật khơng ảnh hưởng đến sức khỏe người, tiêu tốn lượng VLC công nghệ truyền liệu 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 LED có the dễ dàng tích hợp hệ thống chiếu sáng có, thiết bị phía thu diode quang hay cảm biến hình ảnh Đèn LED có nhiều ưu điếm so với đèn huỳnh quang chang hạn tiêu thụ điện thấp hơn, tuoi thọ cao, nhiều màu sắc, vô hại sức khỏe người hiệu suất chuyến đoi lượng cao Truyền thông máy ảnh sử dụng ánh sáng khả kiến sử dụng camera (OCC- Optical Camera Communication) nhánh truyền thơng VLC, OCC sử dụng máy ảnh thu Cơng nghệ OCC có tốc độ liệu thấp nhiều so với VLC Sự chênh lệch cho cảm biến hình ảnh với tần 10 số đáp ứng thấp không the nhận tần số tín hiệu cao Do đó, cơng nghệ OCC phù hợp với ứng dụng tốc độ thấp ưu tiên cho môi trường nhà Tuy nhiên với tích hợp máy ảnh hầu hết thiết bị di động nay, mở tiềm cho việc ứng dụng công nghệ OCC vào thực tế Tuy nhiên, công nghệ OCC sử dụng cảm biến hình ảnh mang lại nhiều bất lợi mặt hiệu suất mà hiệu hệ thống lại phụ thuộc vào thông số cảm biến hình ảnh Do đó, ứng dụng OCC thường có tốc độ liệu thấp Việc trang bị cảm biến hình ảnh tốt có the nâng cao tốc độ liệu, nhiên chi phí cao Đó lý luận văn chọn đề tài “Các mô hình mã hóa nhằm nâng cao hiệu cho hệ thống OCC” Với đề tài này, luận văn sâu nghiên cứu mơ hình mã hóa áp dụng cho hệ thống OCC nham cải thiện tốc độ liệu khoảng cách truyền Tống quan tình hình nghiên cứu Theo IEEE 802.15.7, bước sóng quang học OCC nam khoảng 10000 q m, rộng nhiều so với VLC RF Tuy nhiên, tốc độ khung hình máy ảnh bị giới hạn khoảng 30 đến 120 khung hình/giây (fps) Do đó, thích hợp cho ứng dụng tốc độ liệu thấp Tốc độ liệu có the cải thiện cách sử dụng cảm biến IS công nghiệp với tốc độ khung hình cao, nhiên chi phí cao Luận văn đề xuất số giải pháp đế nâng cao hiệu hệ thống phương diện khoảng cách truyền tốc độ liệu Các gói liệu cững đề xuất đe phù hợp với ứng dựng OCC khác đe kết nối Internet Bên cạnh đó, hệ thống lai nham truyền liệu cách linh hoạt tới photodiode camera cách đồng thời đề xuất, hai hệ thống sử dựng đèn LED phía phát Mục đích nhiệm vụ nghiên cứu 87 te =(n + r)TC, nGŨ, 0