T ng c ng ánh sáng có th c i thi n kho ng cách truy n. Tuy nhiên, công su t LED có gi i h n, và c ng ánh sáng c ng ph i c thi t k không nh h ng n m t ng i và phù h p v i h th ng chi u sáng. Bên c nh
, v n bão hòa c n ph i c xem xét c n th n khi c ng ánh sáng c a èn LED cao h n gi tr c ng ánh sáng l n nh t c a m t pixel có th nh n. Hi n
t ng này làm cho biên c a các m c tín hi u g n nhau khi t ng c ng ánh sáng phía phát. V n này tr nên nghiêm tr ng h n i v i t n s cao. Khi , d âm c a m c sáng s nh h ng n m c t i khi các c a tr p c a c m bi n
không ng tri t . Do , s bão hòa d dàng x y ra trong h th ng i u ch
biên nhi u m c. Nhìn chung, v n bão hòa s làm gi m hi u su t h th ng. T c màn tr p, công su t ngu n sáng và kho ng cách truy n c n c xem xét c n th n tránh các nh h ng c a hi n t ng bão hòa.
Trong h th ng OCC, t c khung hình cao có th c i thi n t c d li u
hình không n nh và b gi i h n, th ng là 30 fps. Nguyên nhân c cho là do th i gian ph i s ng, ph n c ng, ph n m m …. T c khung h nh thay i là m t nguyên nhân c a v n ng b hóa; d n n vi c không x c nh c ph n tín hi u b m t do IFG. Bên c nh , nhi u trong h th ng OCC n t ngu n ánh sáng xung quanh. Nó làm thay i biên tín hi u nh n c t i camera và là nguyên nhân gây ra l i. c bi t n u nhi u flickering, nó s làm sai l ch hoàn toàn tín hi u truy n i. Bên c nh , hi n t ng nhòe và l ch do chuy n ng c a máy thu, góc gi a m y ph t và m y thu, t c ng c a c c ch ng ng i v t khác là lý do gây ra l i trong h th ng OCC.
2.8. K t lu n
Camera không c thi t k cho các h th ng truy n thông. Do , n c
nh ng h n ch nh t nh khi c tri n khai trong h th ng OCC. Vì v y, phân tích các thông s liên quan n h th ng OCC nh m tìm ra các gi i pháp nh m nâng cao hi u su t c a h th ng OCC.
CH NG 3: CÁC PH NG PHÁP MÃ HÓA NH M NÂNG
CAO HI U N NG C A H TH NG OCC
Trong h th ng OCC, có ba v n mà b t k m t h th ng OCC nào c ng
ph i xem xét. Th nh t là v n nh p nháy (flicker), liên quan n t n s tín hi u và tín hi u sau i u ch . gi i quy t v n này, trong quá trình mã hóa các d li u th a bu c ph i chèn thêm ho c nâng cao t n s phát vào gi m hi n t ng nh p nháy. V n th hai là IFG gây ra bit m t t i kho ng gi a c a hai khung. Và cu i cùng là các thông s ph n c ng c a máy nh. Các thông s này s nh
h ng n hi u su t c a h th ng v m t t c d li u và kho ng cách truy n. Các v n này nh n chung liên quan n ph n c ng c a máy thu và phát. Vi c s d ng các thi t b t t h n s gi i quy t ph n nào các v n này. Tuy nhiên, v n
v chi phí c n ph i xem xét. Do , trong ph n này, lu n v n s a ra c c c ch
ti p c n liên quan n vi c s d ng c c ph ng ph p m h a c i thi n hi u su t c a h th ng.
3.1. K t h p mã Hamming và ph ng ph p xen k (Interleaving)
3.1.1. t v n
Nh c p trong Ch ng 2, i v i c m bi n CMOS s có m t kho ng gi a hai khung, mà trong kho ng th i gian c m bi n không ho t ng. Do ,
d li u c truy n trong kho ng th i gian này s không nh n c b i camera.
Do , d li u ph i c truy n l p l i ít nh t hai l n m b o r ng m t trong s chúng có th c nh n phía thu. Chính vì nguyên nhân này, t c d li u b gi m ng k . Bên c nh , nhi u tr ng th ng x y ra trong h th ng OCC do chuy n ng c a máy nh, nhi u do ánh sáng c a môi tr ng xung quanh, ho c
l i này. Do , m t ECC là c n thi t cho h th ng OCC. Trong ph n này, m t mã Hamming c xu t gi i quy t v n này. Mã Hamming n gi n, ch s a c m t l i trong m t kh i Hamming. Vì th , ph ng ph p xen k là c n thi t phân tán l i chùm n u có và giúp m Hamming t c hi u su t cao h n.
3.1.2. Mô hình k t h p mã Hamming và Interleaving
Nh c p tr c ây, IFG là m t trong nh ng v n làm gi m nghiêm tr ng hi u su t c a h th ng OCC. Các h th ng tr c gi i quy t v n
b ng cách g i d li u l p l i nhi u l n. M t mã s a l i là c n thi t khôi ph c l i các bit b m t do IFG. M t l c s d ng m Hamming c xu t kh c ph c v n IFG. M t kh i Hamming có th phát hi n t i a hai bit l i, tuy nhiên, nó ch có th s a m t l i trên m i kh i [20]. Do , mã Hamming không th gi i quy t v n IFG n u c nhi u bit b m t. S k t h p c a mã Hamming và
ph ng ph p xen k c xu t, nh c ch ra trong Hình 3-1.
Hình 3-1: H th ng OCC xu t v i mã Manchester và ph ng ph p xen k
Thay vì truy n d li u hai l n, mã hóa Manchester cùng v i ph ng ph p
không ch s a l i gây ra do IFG, mà có th khôi ph c l i bit do nhi u khác gây ra. Bên c nh ó, t c d li u có th c c i thi n thêm n a. Trong ph n này, mã
h a Hamming (7,4) c s d ng. K ti p, ph ng ph p xen k bit c s d ng phân tán l i c m do IFG gây ra, m c ích nh m phân tán các l i chùm ra các kh i Hamming riêng l . Trong s này, m i kh i Hamming c t trong m i hàng, sau d li u c g i trình t theo c t. Do , các bit c a m t kh i
Hamming không c g i liên t c. Do , n u l i chùm x y ra, nó s c phân tán ra các kh i Hamming khác nhau. S kh i Hamming c a m t kh i xen k ph i l n h n s l ng bit b m t ho c l i m b o r ng toàn b s bit c khôi ph c. Trong Hình 3-2, m t kh i d li u bao g m sáu kh i Hamming. Do , t i
a c c bit b m t mà mô hình này có th khôi ph c c là 12 bit, vì mã hóa
Manchester c s d ng. 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 11 1 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 0 11 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 11 1 0 Hamming (7,4) X en k ASCII_1 ASCII_2 B IFG ASCII_3 011111101101100101100010011101010011101010 Dòng bit sau khi xen k
H.1 H.2 H.3 H.4 H.5 H.6
3.1.3. C u trúc c a gói d li u
Nh c p trên, m h a Manchester c s d ng lo i b v n nh p nháy. T Hình 3-1, có th th y r ng d li u c a m t gói bao g m d li u Hamming ti p theo sau là m Manchester. H n n a, m t gói ph i có ph n tiêu
u m i g i phân bi t các gói tin v i nhau. C u trúc c a m t gói tin OCC c th hi n trong Hình 3-3.
001110 01 D li u
001110 D li u
SF BSN
Gói #1 Gói #2 Gói #n
(a)
(b)
001110 10 D li u
Gói con #2.1 Gói con #2.2
Hình 3- 3: C u trúc gói tin c a OCC (a) G i tin c xu t trong [12] (b) C u trúc gói
tin c xu t
So v i c c g i tin c xu t trong [8], g i tin c xu t ch có m t ph n, hay nói cách khác là d li u ch c truy n m t l n. H u h t các h th ng
tr c ây d li u c truy n hai l n tr lên kh c ph c vi c d li u b m t t i
IFG, nh c minh h a trong Hình 3-3(a). Ph n u c a m t gói tin con là c
x c nh b i SF, ph n này là gi ng nhau v i các gói tin con. Ti p theo là ph n BSN, g m hai bit, m i gói tin con có BSN khác nhau. Ph n này c s d ng
phân bi t các gói tin con trong m t g i. Kích th c c a gói tin c ch n d a trên
kích th c c a khung nh. C u trúc c a gói tin xu t bao g m SF và ph n d li u, nh trong H nh 3-3(b). SF không ch có th x c nh ph n u gói tin mà còn
x c nh c s bit b m t t i IFG. Vì d li u c truy n m t l n nên không c n các bit BSN. So v i các mô hình hi n có thì t c d li u c a mô h nh c xu t c nâng cao ng k do hi u qu c a mã hóa Hamming và không s d ng các bit BSN.
3.1.4. Kích th c gói, IFG và phân tích t c d li u
V i c ch màn tr p, m t bit d li u c i di n b i d li u c a nhi u dòng pixel. Và s l ng c c dòng pixel i di n cho m t bit c tính toán d a trên s l ng dòng pixel trên m t khung và t c khung hình , nh c ch ra trong công th c (3-1). f r s b L F nt R = (3-1)
Trong là t c d li u c a h th ng [bps]. S bit c a gói tin ph i nh h n s bit nh n c trên m t khung tránh hai IFG xu t hi n liên ti p trong m t gói. Vi c này s d n n m t kh i Hamming có th bao g m nhi u l i ngay c khi ph ng ph p xen k c s d ng. Hình 3-4(a) và (b) cho th y kích
th c gói nh h n h n m t khung. K t qu là ch m t IFG c tìm th y trong m i khung, nh c ch ra trong Hình 3-4(a). Ngay c khi SF không c tìm th y, d li u v n c khôi ph c l i c d a trên SF phía tr c và SF phía sau. Trong Hình 3-4(b), nhi u h n SF xu t hi n trong m t khung; các bit b m t có th c l y l i b t k v trí SF. Trong tr ng h p ti p theo, kích th c gói tin l n
h n kích th c m t khung nh trong H nh 3-4(c). Vi c l y l i d li u b m t là b t kh thi vì không th c l ng c s l ng các bit b m t t i hai IFG li n k .
Khung_1 Khung_2 Khung_n
IFG SF SF (a) (b) (c) IFG . . . . Khung_3 . . . . . . . . SF Data
SF Data SF Data SF Data
Data SF Data SF Data SF Data
Data Data
Data
SF SF
Hình 3- 4: V trí c a các SF trong m t khung (a) m t SF trên m t khung, (b) nhi u SF trong m t khung, (c) không có SF trong khung
Không gi ng nh c c h th ng OCC hi n có, t l d li u h u ích Rinfo[bps]
trong h th ng này c c i thi n ng k vì d li u c g i m t l n, c ch ra trong công th c (3-2) và (3-3). H H p f Man n L L B = + (3-2) pk f
info Ham Man b
pk L B R R L − = (3-3)
Lp là dài c a m t gói tin [bit], n là s kh i Hamming trong m t gói tin, H H
L là dài c a kh i Hamming [bit], nHamlà hi u qu mã hóa Hamming, Man là hi u qu mã hóa Manchester. V i cùng m t t c d li u, mô hình xu t có t l thông tin h u ích c truy n cao h n so v i h th ng c xu t trong [12], nh c th hi n trong Hình 3-5.
Hình 3- 5: Hi u su t thông tin h u ích c a h th ng xu t Hi u su t c a h th ng có th c c i thi n h n n a n u m t mã hi u qu h n c s d ng. hi u qu c a c c ph ng ph p m h a kh c nhau c ch ra trong B ng 3-1. B ng 3-1: Hi u qu c a c c ph ng ph p m h a Manchester Hamming (7,4) Hamming (15,11) Hamming (31,26) 4B6B 8B10B 50% 57% 73% 84% 67% 80% 3.1.5. Quá trình gi i mã
Nhi m v c a quá trình gi i mã nh m tìm ra v trí c a SF và tính toán s
l ng các bit b m t t i IFG. Sau , bù l i d li u b m t, m t chu i d li u ng u nhiên c chèn vào t i v trí mà d li u b m t. Cu i cùng, mã Hamming s khôi ph c l i các bit l i/ m t. V trí c a m t gói trong m t khung có th c nhóm
trong ba tr ng h p. u tiên, toàn b g i c n m tr n trong m t khung, nh
c ch ra trong ph n tr c c a Hình 3-4(b). Trong tr ng h p này, d li u c tìm th y d a trên SF. Trong tr ng h p ti p theo, m t gói d li u n m trên hai
khung li n k , nh c mô t trong Hình 3-6. Các bit b m t t i IFG là c tìm ra d a trên kh i B1 và kh i F2, nh c ch ra trong Hình 3-6. Sau , c c bit b
m t c thêm vào b ng cách chèn chu i bit ng u nhiên phía sau kh i B1 tr c khi quá trình gi i m c th c hi n. F1 SF B1 F2 SF B2 K (i) K (i+1) K (i+1) K (i+2) IFG IFG Chèn bit Khung (j) Khung (j+1)
Hình 3-6: Quá trình gi i mã khi d li u b m t t i IFG
Th ba là tr ng h p SF b m t ngay t i IFG, nh trong H nh 3-7. H n th
n a, d li u phía sau c a kh i (i +1) và d li u phía tr c c a kh i (i +2) c ng có th b m t. S l ng bit b m t trong m i kh i c tính toán d a trên v trí c a SF tr c và sau nó. Ph n d li u còn l i trong m i gói c ng c x c nh d a trên SF. Sau , m t chu i ng u nhiên c c bit c t sau kh i B1 và tr c kh i F2 n u kh i (i +1) ho c kh i (i +2) b m t d li u. F1 SF B1 K (i) K (i+1) IFG Chèn bit F2 SF B2 K (i+2) K (i+3) IFG IFG SF K (i+2) Hình 3- 7: X lý khi SF b m t t i IFG 3.1.6. Hi u su t c a h th ng Th nghi m c ti n hành d a trên s c xu t, nh tr c
hóa tín hi u. Tr nh i u khi n LED c s d ng chuy n i d li u t FPGA thành tín hi u d i d ng i n áp và cung c p tín hi u i u khi n èn. Sau , c c
tín hi u này c g i n èn LED (LED RTF05-15 Watts). u thu, m t
webcam ( phân gi i 640480, t c khung h nh 30 khung h nh/giây) c s d ng thu tín hi u ánh sáng và truy n chúng vào m y tính, n i Matlab c s d ng x lý d li u.
Trong ph n này, kh n ng ch u l i c a h th ng xu t c nh gi d i
hai t c ng. Th nh t, nó gi s r ng l i c m ch x y ra t i IFG. Hi u su t h th ng s c nh gi v i s l ng các kh i Hamming trong các kh i d li u khác nhau, nh trong H nh 3-8. S l ng các kh i Hamming càng nhi u, hi u su t c a h th ng có th c i thi n ng k vì l i s c phân b ra nhi u kh i Hamming. H th ng không có l i khi s kh i Hamming nhi u h n s bit b m t ho c l i. Tuy nhiên, ph i th a m n i u ki n dài gói tin ph i nh h nkích th c
khung, nh c p tr c trong Hình 3-4(c).
Hình 3- 8: Hi u su t c a h th ng OCC xu t v i s l ng các kh i Hamming trong