I. Kỹ thuật đồng bộ trong truyền thông dưới nước sử dụng OFDM
Kỹ thuật đồng bộ là yếu tố quan trọng trong hệ thống truyền thông dưới nước sử dụng OFDM. Môi trường dưới nước với đặc tính đa đường và nhiễu cao đòi hỏi các phương pháp đồng bộ chính xác để đảm bảo chất lượng tín hiệu. Luận án tập trung vào việc nghiên cứu các thuật toán đồng bộ thời gian, đặc biệt là sử dụng khoảng bảo vệ GI để xác định điểm bắt đầu của khung dữ liệu. Phương pháp này không chỉ tiết kiệm băng thông mà còn cải thiện hiệu quả đồng bộ so với các phương pháp truyền thống như Schmidl hay Minn.
1.1. Đồng bộ thời gian sử dụng khoảng bảo vệ GI
Phương pháp đồng bộ thời gian sử dụng khoảng bảo vệ GI được đề xuất nhằm tối ưu hóa hiệu quả sử dụng băng thông. Khoảng bảo vệ GI được chèn vào giữa các ký tự OFDM để giảm thiểu nhiễu liên ký tự (ISI). Thuật toán này dựa trên việc so sánh tương quan giữa các phần của tín hiệu để xác định điểm bắt đầu khung. Kết quả thực nghiệm cho thấy phương pháp này đạt độ chính xác cao hơn so với các phương pháp truyền thống, đặc biệt trong môi trường nhiễu cao như dưới nước.
1.2. So sánh với các phương pháp đồng bộ hiện có
Các phương pháp đồng bộ hiện có như Schmidl, Minn, và Park thường sử dụng các chuỗi tín hiệu đặc biệt để xác định điểm bắt đầu khung. Tuy nhiên, các phương pháp này không phù hợp với môi trường dưới nước do yêu cầu tiết kiệm băng thông và đặc tính truyền dẫn của sóng âm. Phương pháp sử dụng khoảng bảo vệ GI được đánh giá là hiệu quả hơn trong việc giảm thiểu nhiễu và cải thiện chất lượng tín hiệu.
II. Bù dịch tần Doppler trong truyền thông dưới nước
Bù dịch tần Doppler là một thách thức lớn trong truyền thông dưới nước do tốc độ truyền sóng âm chậm và sự chuyển động tương đối giữa bên phát và bên thu. Luận án đề xuất hai phương pháp chính để bù dịch tần Doppler: sử dụng chuỗi tín hiệu hình sin và sóng mang dẫn đường CFP. Cả hai phương pháp đều hướng đến việc tính toán chính xác độ dịch tần và giảm thiểu nhiễu liên kênh (ICI).
2.1. Phương pháp bù dịch tần Doppler sử dụng chuỗi hình sin
Phương pháp này sử dụng một chuỗi tín hiệu hình sin ngắn để tính toán độ dịch tần Doppler. Ưu điểm của phương pháp này là việc tính toán được thực hiện trước khi đồng bộ, giúp giảm thiểu sai số do nhiễu. Kết quả thực nghiệm cho thấy phương pháp này đạt độ chính xác cao và tiết kiệm băng thông so với các phương pháp truyền thống.
2.2. Phương pháp bù dịch tần Doppler sử dụng sóng mang dẫn đường CFP
Phương pháp này sử dụng một tần số sóng mang dẫn đường (CFP) để tính toán và bù dịch tần Doppler. Phương pháp này không yêu cầu thêm chuỗi ký tự đặc biệt, giúp tiết kiệm băng thông. Quá trình bù dịch tần được thực hiện qua hai bước: đồng bộ thô và đồng bộ tinh, giúp tăng độ chính xác và giảm thời gian tính toán.
III. Ứng dụng OFDM trong truyền thông dưới nước
OFDM là công nghệ tiên tiến được ứng dụng rộng rãi trong truyền thông dưới nước nhờ khả năng chống nhiễu đa đường và hiệu quả sử dụng băng thông cao. Luận án nghiên cứu các kỹ thuật điều chế OFDM và đề xuất các phương pháp cải tiến để nâng cao chất lượng tín hiệu trong môi trường dưới nước.
3.1. Kỹ thuật điều chế OFDM
Kỹ thuật điều chế OFDM sử dụng nhiều sóng mang trực giao để truyền dữ liệu, giúp giảm thiểu nhiễu liên ký tự (ISI) và nhiễu liên kênh (ICI). Luận án phân tích các vấn đề kỹ thuật trong OFDM như nhiễu giao thoa ký tự và sóng mang, đồng thời đề xuất các giải pháp để cải thiện hiệu quả truyền dẫn.
3.2. Ứng dụng phân tập không gian thời gian trong OFDM
Luận án đề xuất một mô hình hệ thống sử dụng một cặp anten thu-phát nhưng vẫn tận dụng được đặc tính phân tập không gian-thời gian của hệ thống MIMO. Phương pháp này giúp cải thiện chất lượng tín hiệu và giảm tỷ lệ lỗi ký tự (SER) mà không cần sử dụng nhiều anten, phù hợp với môi trường dưới nước.
