Nhiễu trong thông tin vô tuyến

5/17/2018 Nhi u trong th ng tin v tuy n - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/nhieu-trong-thong-tin-vo-tuyen 1/14

Các hướ ng nghiên cứu nội bật

Nghiên cứu KHCN trong Khoa ĐTVT có thể được chia một cách sơ bộ thànhmột số hướng nghiên cứu nổi bật như sau:

1.Thiết kế và chế tạo các hệ thống và thiết bị thông minh nghiên cứu chế tạo các sản phẩm công nghệ thông minh;

2.Thiết kế và chế tạo angten và các hệ thống thu phát cao tần và siêu caotần;

3.Thiết kế vi mạch điện tử;

4.Thiết kế và chế tạo các linh kiện vi cơ hệ thống và vi hệ thống;

5.Xử lý tín hiệu và ảnh y-sinh và chế tạo các thiết bị hệ thống y-sinh;

6.Xử lý và truyền dữ liệu đa phương tiện;

7.Các giải thuật xử lý tín hiệu và hình ảnh.

Dưới đây, chúng tôi giới thiệu sơ lược qua các hướng nghiên cứu này và trình

bày một số kết quả nổi bật đạt được.

A. Thiế t kế và chế tạo các hệ thố ng và thiế t bị thông minh 1) Hệ thống tích hợp INS/GPS cho phương tiện chuyển động

Hiện nay, các hoạt động của con người đòi hỏi về định vị, dẫn đường và điềukhiển cho các vật thể chuyển động như máy bay, tên lửa, ôtô, tàu thuyền,v.v. đã trở thành một nhu cầu hết sức cấp thiết trong nhiều lĩnh vực đời sốngvà an ninh quốc phòng. Một trong những hệ thống dẫn đường hiện tại đangđược ứng dụng nhiều là hệ thống định vị vệ tinh toàn cầu (GPS). Tuy nhiên,bên cạnh những ưu điểm như độ chính xác tương đối cao và ổn định theothời gian, hệ thống GPS bộ lộ những nhược điểm như tín hiệu có thể bị giánđoạn trong thời gian không xác định do ảnh hưởng của địa hình hoặc do saisố có chủ đích của nhà cung cấp. Bên cạnh hệ thống GPS, hệ thống dẫnđường quán tính (INS) cũng được sử dụng nhiều nhằm xác định tọa độ vàcác thông tin của vật thể chuyển động dựa trên các thông số đo đạc tínhtoán từ các cảm biến gắn trên vật thể như cảm biến gia tốc, con quay hồi

http://www.ieee.org/



chuyển, la bàn từ, v.v. Việc tích hợp INS và GPS cho phép tạo nên một hệthống dẫn đường có tính hoàn thiện cao được ứng dụng trong các ngành như điều khiển dẫn đường các phương tiện đường bộ, đường không và vũ trụ.

Hệ thống được thiết kế sử dụng các kỹ thuật xử lý tín hiệu số hiện đại, đặc

biệt là lọc bộ lọc Kalman, và cảm biến gia tốc MEMS mới, để đáp ứng đượccác yêu cầu như tính chính xác cao và thời gian đáp ứng nhanh.

Nhóm nghiên cứu: GS. TSKH. Nguyễn Phú Thuỳ (chủ trì), TS. Nguyễn ThăngLong, TS. Trần Đức Tân.

Hợp tác chính: Viện Tên lửa (Bộ Quốc phòng).

2) Mạng cảm biến không dây cảnh báo sự cố vượt ngưỡng

Mục tiêu chung của hướng nghiên cứu là thiết kế, chế tạo mạng cảm biếnkhông dây (WSN–Wireless Sensor Networks) như một prototype, sử dụng đểđánh giá các nghiên cứu về nâng cao hiệu quả khai thác mạng WSN. Cụ thểlà việc thiết kế, chế tạo nút mạng, viết phần mềm nhúng, xây dựng mạngWSN với số lượng nút lớn, trong đó có một nút cơ sở, các nút còn lại làmnhiệm vụ cảm biến. Trên cơ sở prototype này, tiến hành các nghiên cứunâng cao hiệu quả sử dụng tài nguyên mạng, bao gồm các giải thuật về:phân tuyến và thâm nhập môi trường (MAC) hướng tới sử dụng hiệu quảnăng lượng nút mạng, hiệu quả truyền nhận dữ liệu, độ tin cậy; điều khiểnđộng công suất nút mạng; định vị nút mạng.

Nhóm đang tiế p tục các nghiên cứ u hàn lâm v ề định tuyến, điềukhiển thâm nhập môi trường, định vị nút mạng, tự cấ u hình, v.v.,

hướng đế n khai thác tố t nhấ t tài nguyên mạng WSN (ngu ồn nuôi

độc lập, bộ nhớ dung lượng bé, kích thước nhỏ, số lượng nút

mạng triển khai lớn, ngẫu nhiên, v.v.), v ề hiệu quả truy ền nhận

dữ liệu và độ tin cậy của thông tin. Các nghiên cứ u sẽ thự c hiện

theo phương pháp phân tích, mô phỏng, viế t ph ần m ềm nhúng và

thự c nghiệm trên mạng WSN để đánh giá kế t quả. Sản phẩm

ASOT1 đã được đăng ký với Vườn Ươm Công nghệ Cao tại Hòa

Lạc, nhằm hướng đế n chế tạo sản phẩm ứ ng dụng.

Nhóm nghiên cứu: PGS.TS. Vương Đạo Vy (chủ trì), một số NCS và HVCH.

B. Thiế t kế và chế tạo angten và các hệ thố ng thu phát cao t ần và siêu cao



t ần 1) Thiết kế, chế tạo và đo lường anten

Các anten mạch dải tích hợp trên bề mặt bán cầu nhiều lớp mô tả như trong

Hình 7 được phân tích trên cơ sở sử dụng hàm Green miền phổ trong phươngpháp mô-men cho phép ứng dụng để tính toán các thông số kỹ thuật củaanten như trở kháng lối vào, trường điện từ, độ lợi, độ định hướng, v.v., đểtừ đó lập đồ thị bức xạ của các loại anten này.

Giải pháp tổng quát để phân tích và thiết kế các anten mạch dải siêu caotần tích hợp trên bề mặt bán cầu nhiều lớp và ứng dụng nêu trên đã đượcĐHQGHN trao giải thưởng Công trình khoa học tiêu biểu ĐHQGHN 2008.

Tại Bộ môn Thông tin Vô tuyến, hệ thống đo lường anten được xây dựng để

hoạt động trên một dải tần số rộng, bao trùm phổ tần số của các hệ thốngthông tin vô tuyến đang phổ biến hiện nay như GSM, WLAN, CDMA, v.v.Trong hệ đo, bộ lọc phần mềm đã giải quyết tốt vấn đề tách tín hiệu mongmuốn thu được từ AUT và loại bỏ những tín hiệu đa đường không mongmuốn khác. Các kết quả đo đạc thực tế được thực hiện tại phòng thí nghiệmvới các anten chấn tử 1/2 và 3/2 bước sóng.

Sản phẩm Hệ thống đo lường tự động đặc trưng bức xạ Anten đã đạt Giải thưởng Sáng tạo trẻ tại cuộc thi Sáng tạo các sản phẩm Điện tử, Viễn thôngvà Công nghệ Thông tin Việt Nam 2006.

Nhóm nghiên cứu: PGS.TS. Trương Vũ Bằng Giang (chủ trì), một số cán bộcủa Bộ môn Thông tin Vô tuyến.

Hợp tác chính: TS. Achim Dreher, Viện Truyền thông và Dẫn đường, Trungtâm Hàng không Vũ trụ Đức (DLR).

2) Thiết kế và chế tạo các hệ thống thu phát cao tần và siêu cao tần

Cùng với xử lý tín hiệu, kỹ thuật siêu cao tần công suất nhỏ tạp âm thấp vàđặc biệt là kỹ thuật siêu cao tần công suất lớn là lĩnh vực rất khó khăn và

phức tạp cần được các cơ sở khoa học công nghệ đầu tư nghiên cứu sâu, tiếntới làm chủ công nghệ chế tạo trong nước, cho phép hiện đại hóa và chế tạomới các thiết bị định vị vô tuyến trong điều kiện nước ta hiện nay.

Nghiên cứu thiết kế và chế tạo các thiết bị siêu cao tần tại Khoa ĐTVT tậptrung đi sâu nghiên cứu công nghệ, tạo ra sản phẩm công nghệ cao, ứngdụng trong các hệ thống thông tin vô tuyến, các hệ định vị vô tuyến. Cácsản phẩm cụ thể đã và đang được chế tạo thử nghiệm bao gồm: (1) thiết bị



xử lý tín hiệu và tự động phát hiện mục tiêu trong các hệ định vị vô tuyến – đài ra đa bắt thấp P15; (2) tuyến thu trung tần đài ra đa P37 bằng linh kiệncông nghệ mới; (3) bộ khuếch đại cao tần tạp âm thấp thay thế đèn sóngchạy làm việc ở dải sóng đề xi mét dung cho ra đa bắt thấp P15, P19; (4)máy thu Logarit giải mã tín hiệu 2 kênh băng tần UHF sử dụng trong các hệ

thống thông tin vô tuyến; (5) bộ tổ hợp tần số dải sóng đề xi mét dùngmạch vòng bám pha PLL với cơ cấu chuyển tần số linh hoạt dùng trong cáchệ thống tự động điều chỉnh tần số; (6) máy phát bán dẫn dải sóng dm; (7)hệ thống phát, thu và xử lý tín hiệu dải rộng, nhận biết chủ quyền Quốc gia.

Nhóm nghiên cứ u: PGS.TS. Bạch Gia Dương (chủ trì), một số cán

bộ của Trung tâm Nghiên cứu ĐTVT.

Hợp tác chính: Viện Phòng không – Không quân (Bộ Quốc phòng)

C. Thiế t kế vi mạch điện tử 1) Thiết kế và kiểm tra các hệ thống trên chíp (SoC), mạng trên chíp(NoC)

Với những ưu thế vượt trội, mô hình mạng trên chíp được xem như là mộtmô hình thay thế cho hệ thống trên chíp cổ điển trong tương lai gần.

Hướng nghiên cứu các phương pháp thiết kế và kiểm tra hệ thống trên mộtchíp với độ tích hợp cao đang triển khai xây dựng một platform hệ thống mở,

gọi là hệ thống COMOSY, mô tả trong Hình 12, dựa trên công nghệ FPGA.Platform hệ thống này có thể được dùng cho các mục đích đào tạo và triểntriển khai các ứng dụng khác nhau với độ phức tạp vừa phải trong lĩnh vựcđo lường, điểu khiển và giám sát.

Đây là một nghiên cứu tổng hợp, đa ngành, một sự kết hợp giữa tính toánphân tán, mạng, truyền thông trên chip, phương pháp thiết kế hệ thống, ápdụng các giải pháp thiết kế mạng máy tính vào thiết kế hệ thống trên chip,và phương pháp thiết kế kiểm tra.

Các nghiên cứu thiết kế và kiểm tra mô hình mạng trên chip, cũng do TS.Trần Xuân Tú chủ trì. Một mô hình mạng trên chip đơn giản được trình bàytrong Hình 13 về hệ thống GALS (Globally Asynchronous, LocallySynchronous - dị bộ toàn cục, đồng bộ cục bộ) mà nhóm đang quan tâm.

Nhóm nghiên cứu: TS. Trần Xuân Tú (chủ trì), một số cán bộ PTN SIS.



Hợp tác chính: CEA-LETI, MINATEC và INPG, Pháp.

2) Thiết kế vi mạch chuyên dụng siêu cao tần

Song song với nghiên cứu thiết kế và chế tạo các thiết bị cao và siêu cao tần

như trong phần III.B.2, một hướng nghiên cứu liên quan đến lĩnh vực thiếtkế vi mạch điện tử là thiết kế vi mạch với các ứng dụng chuyên dụng tronglĩnh vực siêu cao tần nhằm tiến tới chế tạo chíp chuyên dụng siêu cao tầntrên công nghệ CMOS (RF CMOS Design) với các chức năng tạo mã, chứcnăng thu phát băng rộng có cấu trúc mềm dẻo, dùng cho các ứng dụng chế tạo xử lý gia công tín hiệu trong máy thu, máy phát của hệ thống nhận biếtchủ quyền Quốc gia, của radar nói riêng và các hệ thống thông tin băng rộngnói chung, làm việc ở dải tần số siêu cao.

Nhóm nghiên cứu: PGS.TS. Bạch Gia Dương (chủ trì), một số cán bộ của

Trung tâm Nghiên cứu ĐTVT.

Hợp tác chính: GS.TS. Bernard Journet (ENS, Pháp).

D. Nghiên cứ u thiế t kế và chế tạo các linh kiện và hệ thống vi cơ điện tử (MEMS) và vi cơ hệ thố ng 1) Nghiên cứu chế tạo vi kẹp có gắn cảm biến

Trong thao tác gắp các vi hạt có kích thước cỡ micromet, độ chính xác, tốcđộ và độ mềm dẻo của thao tác sẽ được cải thiện nhiều nếu cảm nhận đượclực tương tác và điều khiển đầu vi kẹp theo thời gian thực. Nhiều nhómnghiên cứu vi cơ điện tử và vi hệ thống trên thế giới đang tập trung nghiêncứu hệ thống vi kẹp có gắn cảm biến trong không gian micro có tính nănggần như bàn tay của con người trong thế giới macro. Các hệ thống này cóthể ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau như: mổ tế bào, mổ nội soi, virobotics và các nhiệm vụ liên quan đến vi lắp ráp trong công nghệ vi điện tử.Gần đây, các hệ thống vi kẹp thông thường không sử dụng cảm biến lực đểxác định tương tác giữa đầu kẹp và đối tượng được thao tác mà sử dụngcamera. Phương pháp này thường cho các thông tin về ảnh hai chiều củathao tác. Nhiều thông tin cần thiết khác cho nhu cầu điều khiển như lực

tương tác, chiều của lực không thu được nên dẫn đến cảm giác mất khônggian và khó khăn trong xác định vị trí thực của vi hạt. Hơn nữa thiếu thôngtin về lực tương tác sẽ không thể có những thao tác mềm mại và rất dễ dẫnđến tình trạng phá hủy mẫu không mong muốn.

Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo và phát triển hệ thống vi kẹp có gắn cảm biếncùng với tính năng điều khiển vòng đóng dựa trên công nghệ vi cơ điện tử (MEMS) và công nghệ chế tạo CMOS là định hướng chính của nhóm nghiên



cứu. Sau khảo sát nhu cầu thực của một số ứng dụng trong vi lắp ráp và ysinh, mục tiêu nghiên cứu được đặt ra là chế tạo thành công một vi kẹp cókích thước tổng thể khoảng 500x500x30 μm với đầu kẹp cho phép thao táccác hạt có kích thước khoảng từ 10 đến 30 μm, với khả năng cảm nhận lựctương tác và điều khiển vòng đóng thời gian thực.

Ngoài hướng tối ưu cấ u trúc bằng cách sử dụng các mạch điều

khiển vòng đóng, nhóm nghiên cứu cũng đang triển khai tối ưucấu trúc theo hai hướng khác là tối ưu cấu trúc cơ học và tối ưumô hình truy ền nhiệt trong vi chấ p hành nhiệt điện.

Nhóm nghiên cứu: TS. Chử Đức Trình (chủ trì).

Hợp tác chính: G.K. Lau, J.F. Creemer, và P.M. Sarro (ĐH Công nghệ Delft,

Hà Lan).

2) Thiết kế cảm biến gia tốc theo công nghệ vi cơ điện tử

Nghiên cứu này trình bày về một quy trình thiết kế và tối ưu áp dụng chomột cấu trúc cảm biến gia tốc cụ thể. Phương pháp thiết kế tổng hợp đã tậndụng được ưu điểm về tốc độ mô phỏng của công cụ SUGAR (dựa trên phântích nút) và mô phỏng toàn diện của ANSYS (dựa trên phương pháp phần tử hữu hạn), và được kết hợp trong việc tối ưu thông số cấu trúc cảm biến. Việcphân tích tính chất cơ của cấu trúc nhằm xác định phân bố ứng suất khi cógia tốc tác động, từ đó tìm ra các vị trí trên thanh dầm để cấy các áp điệntrở sao cho khuếch đại tối đa tín hiệu mong muốn và giảm thiểu nhiễu pháptuyến. Kỹ thuật đồng mô phỏng giữa các trường nhiệt – cơ – áp trở cũng đãđược áp dụng thành công trong nghiên cứu này nhằm khảo sát cảm biếntoàn diện hơn, phù hợp với điều kiện hoạt động thực tế. Sau bước chế tạo,cảm biến được chuẩn hoá bằng các phép đo tĩnh và động. Phương pháp phântích phương sai Allan đã được áp dụng thành công trong việc xác định sai số gây bởi cảm biến và mạch ghép nối. Một đóng góp quan trọng nữa đó là đềxuất phương pháp tối ưu phẩm chất của cảm biến trên cơ sở tính toán ảnhhưởng của nồng độ pha tạp, nhiệt độ, nhiễu, và công suất tiêu thụ. Bài toánđa mục tiêu được xây dựng trên cơ sở tối ưu độ nhạy và độ phân giải của

cảm biến đã được giải quyết. Hình 16 là chip cảm biến gia tốc được chế tạo.

Nhóm nghiên cứu: TS. Trần Đức Tân (Chủ trì), GS.TSKH. Nguyễn Phú Thùy,TS. Nguyễn Thăng Long, GS.TSKH. Huỳnh Hữu Tuệ.

Hợp tác chính: GS.TS. S. Roy (ĐH Laval, Canada).



E. Xử lý tín hiệu và ảnh y-sinh và chế tạo các thiế t bị hệ thố ng y-sinh 1) Xử lý tín hiệu điện não để nhận biết gai động kinh tự động

Nhận biết các loại tín hiệu động kinh (gai hay xung co giật) từ tín hiệu điện

não (EEG) cùng với xác định thời điểm xuất hiện và xác định vị trí não tổnthương là những vấn đề mà các bác sĩ chuyên khoa phải làm trong phân tíchvà chẩn đoán bệnh động kinh. Áp dụng các phương pháp xử lý tín hiệu để cóthể nhận biết tự động đem lại nhiều lợi ích bổ trợ cho các bác sĩ chuyênkhoa, đặc biệt khi tín hiệu điện não bị ảnh hưởng bởi nhiễu (như nhiễu mắt,nhiễu tim, nhiễu cơ) và khi thời gian đo tín hiệu lâu.

Hướng nghiên cứu này tại Khoa ĐTVT áp dụng các giải thuật xử lý tín hiệumù để loại các tín hiệu nhiễu gây để có được tín hiệu sạch có chứa tín hiệuđộng kinh, và từ đó xây dựng các công cụ để nhận biết gai một cách tự

động. Các tín hiệu điện não đo được là tổ hợp tuyến tính của các hoạt độngnão bộ, bao gồm tín hiệu động kinh và các loại nhiễu khác.

Nhóm nghiên cứu: TS. Nguyễn Linh Trung (chủ trì), TS. Lê Vũ Hà, TS. TrầnĐức Tân.

Hợp tác chính: Hoàng Cẩm Tú (Bệnh viên Nhi Trung ương), Mostefa Mesbah(Đại học Queensland, Úc).

2) Thu nhận ảnh nhanh trong Chụp ảnh cộng hưởng từ (MRI)

Chụp ảnh cộng hưởng từ (MRI), dựa trên hiệu ứng cộng hưởng từ hạt nhân,đã tìm được nhiều ứng dụng trong các lĩnh vực như sinh học, kỹ nghệ, vàkhoa học vật liệu. MRI tạo ra cuộc cách mạng về chẩn đoán hình ảnh trong yhọc do có nhiều lợi ích quan trọng như: (i) cung cấp sự tương phản đặctrưng giữa các mô mềm với độ phân giải cao, (ii) có tính không thâm nhậpdo phương pháp này thực thi trên thang mức tần số vô tuyến không cần sử dụng tới sự phát xạ ion hóa, không như các phương pháp CT (ComputerTomography) hay X quang, (iii) chụp được mọi tư thế mà không cần thay đổivị trí máy hay vật cần chụp, (iv) có khả năng chụp nhiều loại ảnh khác nhau.Thu nhận ảnh nhanh trong MRI là vấn đề quan trọng nhằm tăng cường độ

tương phản và độ phân giải của ảnh, tránh các hiệu ứng sinh lý hay giảmthời gian đo đạc trên bệnh nhân, vượt qua các hạn chế vật lý nội tại củathiết bị MRI, hoặc để đáp ứng các yêu cầu về mặt thời gian khi chụp ảnh cáccấu trúc hay quá trình động. Các kỹ thuật hiện đại cho MRI nhanh chủ yếudưới dạng chụp ảnh song song trong đó nhiều cuộn cảm được sử dụng đồngthời. Việc tái tạo hình ảnh có thể thực hiện trong không gian ảnh, khônggian-k hay không gian-k-t. Nhiều kỹ thuật chụp ảnh song song đã được pháttriển, đáng chú ý nhất là SENSE, SPACE-RIP, PILS, SMASH, GRAPPA, k-t



SENSE, UNFOLD-SENSE.

Trong khuôn khổ nghiên cứu thu nhận ảnh nhanh trong MRI, nhóm nghiêncứu áp dụng kỹ thuật lấy mẫu nén hỗn loạn (chaotic compressed sensing),do nhóm phát triển, vào lấy mẫu nén không gian-k.

Nhóm nghiên cứu: TS. Nguyễn Linh Trung (chủ trì), TS. Trần Đức Tân, TS.Lê Vũ Hà.

Hợp tác chính: PGS.TS. Đỗ Ngọc Minh (ĐH UIUC, Mỹ), GS.TS. VictoriaMorgan (ĐH Vanderbilt, Mỹ).

F. Xử lý và truy ền dữ liệu đa phương tiện Các hệ thống xử lý và truyền dữ liệu đa phương tiện phải thực hiện các công

việc xử lý và truyền một khối lượng lớn dữ liệu qua các mạng truyền thôngtrong thời gian thực. Một số ví dụ về các hệ thống như vậy: hệ thống truyềnhình qua mạng IP (IPTV), hệ thống hội nghị truyền hình (video conference),v.v. Yêu cầu đối với các hệ thống này là khả năng thực hiện trong thời gianthực thích nghi với các điều kiện đa dạng về đường truyền va thiết bị xử lý,cùng với sự đảm bảo về chất lượng thông tin. Để đáp ứng được các yêu cầuđó, cần phải có được các giải thuật cũng như cấu trúc xử lý hiệu quả cho cácbài toán có liên quan như tiền xử lý và hậu xử lý, mã hóa và giải mã dữ, khôiphục lỗi, v.v.

1) Xử lý dữ liệu đa phương tiện

Một hướng nghiên cứu trong khuôn khổ này tập trung vào việc phát triển cáccấu trúc xử lý thời gian thực cho các bài toán tiền xử lý và hậu xử lý (khử nhiễu, khử nhòe, nội suy ảnh và video, v.v.), mã hóa (nén) và giải mã dữ liệu đa phương tiện, chủ yếu là ảnh và video, xử lý tạo dựng video 3D, v.v.

Nhóm nghiên cứu: TS. Lê Vũ Hà (chủ trì).

Hợp tác chính: Alain Merigo (ĐH Paris Sud 11, Pháp).

Một hướng nghiên cứu khác trong lĩnh vực xử lý dữ liệu đa phương tiện pháttriển các thuật toán mới và hiệu quả cho các chuẩn nén ảnh và Video hiệnđại như: JPEG2000, H.264, H.264, SVC. Hiện tại đã có rất nhiều các bộCodec chuyên dùng cho sử lý ảnh và Video theo các chuẩn Quốc tế qui định.Các chuẩn này bên cạnh việc phục vụ hiệu quả và thường xuyên cho các nhucầu của thực tế thì vẫn từng ngày không ngừng được nâng cấp và đòi hỏi bổsung thêm nhiều các thuật toán mới và hiệu quả hơn nữa. Với mục tiêu pháttriển thêm nhiều thuật toán mới, đóng góp cho các chuẩn nén ảnh và Video



mới phát triển trong thời gian tới.

Nhóm nghiên cứu: TS. Đinh Triều Dương (chủ trì).

Hợp tác chính: M.-C. Hwang, B.-D. Choi, J.-H. Kim, và S.-J. Ko (Korea

University, Korea).

2) Truyền thông đa phương tiện

Hướng nghiên cứu về truyền thông đa phương tiện kết hợp các tầng xử lýtrong mô hình 7 lớp, nâng cao yêu cầu đáp ứng chất lượng dịch vụ trong cácmạng truyền thông: hữu tuyến và vô tuyến: Cụ thể là kết hợp tầng xử lý ởlớp cao như Application layer với các tầng thấp hơn: Transport layer, Linklayer, Physical layer nhằm làm tăng khả năng thích ứng kênh truyền, chốnglỗi, đảm bảo bí mật thông tin, v.v. cho luồng Audio/Video stream truyền trên

kênh. Đây cũng là hướng quan trọng để chúng tôi triển khai, nhất là khichúng ta đang sống trong thời đại của các hệ thông tin di động hiện đại3G/4G với yêu cầu cao của QoS và dữ liệu đa phương tiện.

Nhóm nghiên cứu: TS. Đinh Triều Dương (chủ trì).

Hợp tác chính: M.-C. Hwang, B.-D. Choi, J.-H. Kim, và S.-J. Ko (KoreaUniversity, Korea).

G. Các giải thuật xử lý tín hiệu, hình ảnh 1) Lấy mẫu nén

Một sự đột phá mới đây trong các lĩnh vực lý thuyết thông tin và xử lý tínhiệu dưới tên gọi lấy mẫu nén (compressed sensing), được đề xuất năm2006, chỉ ra rằng một tín hiệu rời rạc độ dài hữu hạn có tính thưa thớt haykhả nén có thể khôi phục được từ một số lượng nhỏ các số đo được thu nhậnmột cách tuyến tính, phi thích nghi và ngẫu nhiên. Điều này có tầm quantrọng cũng như lợi ích vô cùng to lớn bởi vì: (i) số lượng các số đo thu nhậnbởi phương pháp lấy mẫu nén nhỏ hơn nhiều so với số lượng thu nhận theocách mà chúng ta vẫn biết, theo tần số Nyquist, là phương pháp cho tới gần

đây vẫn thống trị trong thế giới số, và (ii) nhiều loại tín hiệu được quan tâm,bao gồm ảnh của các khung cảnh tự nhiên, ảnh sử dụng trong chẩn đoán yhọc, video, tiếng nói và âm nhạc, v.v. đều có tính thưa thớt trong nhữngmiền biểu diễn tín hiệu thích hợp. Lấy mẫu nén là một chủ đề nghiên cứuđang nóng hổi, đồng thời ngày càng tìm thấy nhiều ứng dụng mới. Không chỉlý thuyết về lấy mẫu nén đang được làm xây dựng một cách nhanh chóng,nhiều mẫu thiết bị phần cứng cũng đã được phát triển.



Nhóm nghiên cứu về lấy mẫu nén tập trung vào phương pháp lấy mẫu néntất định, trong đó ma trận đo tín hiệu có các phần tử là tất định, khác với đaphần các nghiên cứu trên thế giới là các phần tử ngẫu nhiên. Điều này chophép Một kết quả cụ thể là đề xuất một loại bộ lọc tất định cho lấy mẫu nén,gọi là bộ lọc hỗn loạn (chaotic filter). Các hệ số của bộ lọc được tạo ra bởi

quá trình hỗn loạn có một số tính chất tương tự như quá trình ngẫu nhiênnhưng lại được tạo ra một cách tất định thông qua các hệ thống có độ phituyến cao.

Cũng trong hướng áp dụng cho MRI, nhóm còn nghiên cứu sử thiết kế matrận đo với các phần tử là các loại tín hiệu đặc biệt nhằm đề xuất các phươngpháp hữu hiệu hơn trong tạo ảnh nhanh. Bên cạnh ứng dụng MRI, nhómcũng đang nghiên cứu lấy mẫu nén cho viễn thông, trên nền tảng mã mạng(network coding), là một khái niệm được đề xướng năm 2000.

Nhóm nghiên cứu: Nhiễu trong thông tin vô tuyến

1. Nhiễutrắng(Whitenoise)

Nhiễu trắng là một tín hiệu ngẫu nhiên có mật độ phân bố công suất phẳng nghĩa là tínhiệu nhiễu có công suất bằng nhau trong toàn khoảng băng thông. Tín hiệu này có tên lànhiễu trắng vì nó có tính chất tương tự với ánh sáng trắng.

Chúng ta không thể tạo ra nhiễu trắng theo đúng lý thuyết vì theo định nghĩa của nó,

nhiễu trắng có mật độ phổ công suất phân bố trong khoảng tần vô hạn và do vậy nó cũng phải có công suất vô hạn. Tuy nhiên, trong thực tế, chúng ta chỉ cần tạo ra nhiễu trắngtrong khoảng băng tần của hệ thống chúng ta đang xem xét.



Lưu ý rằng nhiễu Gaussian (nhiễu có phân bố biên độ theo hàm Gaussian) không phải là nhiễu trắng. Từ "Gaussan" đề cập đến phân bố xác suất đối với giá trị (độlớn) trong khi từ "While" đề cập đến cái cách phân bố công suất tín hiệu trongmiền thời gian hoặc tần số.

2. Nhiễu liên ký tự ISI (Inter symbol interference)

Trong môi trường truyền dẫn vô tuyến, nhiễu xuyên ký tự (ISI) gây bởi tín hiệu phản xạ có thời gian trễ khác nhau từ các hướng khác nhau từ phát đến thu là điềukhông thể tránh khỏi. Ảnh hưởng này sẽ làm biến dạng hoàn toàn mẫu tín hiệukhiến bên thu không thể khôi phục lại được tín hiệu gốc ban đầu.

Các kỹ thuật sử dụng trải phổ trực tiếp DS-CDMA như trong chuẩn 802.11b rất dễ bị ảnh hưởng bởi nhiễu đa đường vì thời gian trễ có thể vượt quá khoảng thời gian

của một ký tự.

OFDM sử dụng kỹ thuật truyền song song nhiều băng tần con nên kéo dài thờigian truyền một ký tự lên nhiều lần. Ngoài ra, OFDM còn chèn thêm một khoảng

bảo vệ (guard interval - GI), thường lớn hơn thời gian trễ tối đa của kênh truyền,giữa hai ký tự nên nhiễu ISI có thể bị loại bỏ hoàn toàn

3. Nhiễu liên kênh ICI (Interchannel Interference)

Nhiễu xuyên kênh gây ra do các thiết bị phát trên các kênh liền nhau Nhiễu liênkênh thường xảy ra do tín hiệu truyền trên kênh vô tuyến bị dịch tần gây can nhiễusang các kênh kề nó. Để loại bỏ nhiễu xuyên kênh người ta phải có khoảng bảo vệ(guard band) giữa các dải tần.



Hình 3: Nhiễu xuyên kênh giữa hai sóng mang kề nhau

4. Nhiễu đồng kênh (Co-Channel Interference)

Nhiễu đồng kênh xảy ra khi cả hai máy phát trên cùng một tần số hoặc trên cùngmột kênh. Máy thu điều chỉnh ở kênh này sẽ thu được cả hai tín hiệu với cường độ

phụ thuộc vào vị trí của máy thu so với hai máy phát.

Nhiễu đồng kênh thường gặp trong hệ thống thông tin số cellular, trong đó để tănghiệu suất sử dụng phổ bằng cách sử dụng lại tần số. Như vậy có thể coi nhiễu đồngkênh trong hệ thống cellular là nhiễu gây nên do các cell sử dụng cùng 1 kênh tầnsố.

Nhiễu đồng kênh liên quan tới việc sử dụng tần số. Có thể ví dụ trong mạng GSM:Trong mạng GSM, mỗi trạm BTS được cấp phát một nhóm tần số vô tuyến. Cáctrạm thu phát gốc BTS lân cận được cấp phát các nhóm kênh vô tuyến không trùngvới các kênh của BTS liền kề.

Đặc trưng cho loại nhiễu này là tỉ số sóng mang trên nhiễu (C/I). Tỉ số này đượcđịnh nghĩa là cường độ tín hiệu mong muốn trên cường độ tín hiệu nhiễu sau lọccao tần và nó thể hiện mối quan hệ giữa cường độ tín hiệu mong muốn so với



nhiễu đồng kênh từ các BTS khác.

Một số giải pháp để hạn chế loại nhiễu đồng kênh trong các hệ thống cellular nhưsau:

Không thể dùng bộ lọc để loại bỏ giao thoa này do các máy phát sử dụng cùng mộttần số.

Chỉ có thể tối thiểu hóa nhiễu đồng kênh bằng cách thiết kế mạng cellular phùhợp.

Tức là thiết kế sao cho các cell trong mạng có sử dụng cùng nhóm tần số khôngảnh hưởng tới nhau=>khoảng cách các cell cùng tần số phải đủ lớn.

Hình 4: Nhiễu đồng kênh trong hệ thống cellular

5. Nhiễu đa truy nhập (Multiple Access Interference). Nhiễu đa truy nhập là nhiễu do các tín hiệu của các user giao thoa với nhau, là yếu tố ảnhhưởng trực tiếp đến dung lượng của hệ thống.



Trong các hệ thống đa truy nhập: • TDMA: Đa truy nhập phân chia theo thời gian

Trong TDMA là sự giao thoa của các tín hiệu ở khe thời gian này với khe thời gian khácdo sự không hoàn toàn đồng bộ gây ra. Người ta phải có khoảng bảo vệ (guard time) đểgiảm xác suất người dùng bị giao thoa nhưng cũng đồng thời làm giảm hiệu suất sử dụng

phổ • FDMA: Đa truy nhập phân chia theo tần số

Các hiệu ứng Doppler làm dịch phổ tần số dẫn đến có sự giao thoa giữa các dải tần conGuard band để giảm xác xuất giao thoa giữa các kênh kề nhau =>giảm hiệu suất sử dụng

phổ

• CDMA: Đa truy nhập phân chia theo mã

Trong CDMA người ta sử dụng tính trực giao của mã nên hầu như không có nhiễu giữacác user.

• DS CDMA: Đa truy nhập phân chia theo mã chuỗi trực tiếp. Theo những nghiên cứu gần đây, phương thức đa truy nhập phân chia theo

mã chuỗi trực tiếp DS-CDMA (Direct Sequence Code Division Multiplexing Access) dựavào việc trải phổ dòng dữ liệu bằng cách sử dụng một mã trải phổ được ấn định cho mỗingười sử dụng trong miền thời gian.Khả năng giảm thiểu nhiễu đa truy nhập MAI

(Multiple Access Interference) dựa vào tính tương quan chéo của mã trải phổ. Trongtrường hợp truyền đa đường đòi hỏi rất khắt khe của viễn thông di động, khả năng phân

biệt một tín hiệu thành phần từ nhiều thành phần khác trong tín hiệu thu tổng hợp đượccung cấp bởi tính tự tương quan của mã trải phổ. Máy thu RAKE có chứa nhiều bộ tươngquan, mỗi bộ tương quan được nối với một dường dẫn có khả năng phân giảỉ khác nhau.Vì vậy hoạt động của hệ thống DS-CDMA sẽ phụ thuộc nhiều vào số lượng người sửdụng thực tế, đặc trưng của kênh và số lượng các nhánh được dùng trong máy thu RAKE.

Cũng vì lý do này mà dung lượng của hệ thống sẽ bị hạn chế do nhiễu nội (self -interference) và MAI mà nguyên nhân là sự chưa hoàn chỉnh của tính tự tương quan cũngnhư tính tương quan chéo của mã trải phổ. Điều này gây ra khó khăn cho hệ thống DS -

CDMA trong việc sử dụng đầy đủ năng lượng tín hiệu thu bị phân tán trong miền thờigian.

Nguồn http://4tech.com.vn

Bổ xung thêm ngoài nhiễu đồng kênh thì luôn cần xét tới cả nhiễu cận kênh ACI

(Adjacent Channel Interference) : Nguyên nhân là do các tín hiệu có tần số khác nhau (phổ ở những khoảng khác nhau)nhưng mà lọc không tốt, đuôi phổ chờm sang cả các tần số xung quanh. Thực ra chẳng có

bộ lọc nào hoàn hảo cả, kiểu gì cũng có nhiễu sang các bên nhưng mà nhiễu này mà quálớn vượt quá tiêu chuẩn cho phép thì sẽ gây ảnh hưởng.

http://4tech.com.vn/forums/showthread.php/486-Nhieu-trong-thong-tin-di-dong




Documents

Nhiễu trong thông tin vô tuyến