Luận án tiến sĩ về kỹ thuật đồng bộ và bù dịch tần Doppler cho truyền thông dưới nước sử dụng công nghệ OFDM

• Tác giả: Đỗ Đình Hưng
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Quốc Khương
• Trường học: Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội
• Chuyên ngành: Kỹ thuật viễn thông
• Đề tài: Nghiên Cứu Kỹ Thuật Đồng Bộ Và Bù Dịch Tần Doppler Trong Truyền Thông Dưới Nước Với Công Nghệ OFDM
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Hà Nội

• MỤC LỤC
• DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
• DANH MỤC BẢNG BIỂU
• DANH MỤC HÌNH VẼ
• 1. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
• 1.1. TỔNG QUAN VỀ PPCPS
• 1.1.1. Định nghĩa và phân loại
• 1.1.2. Đặc tính của PPCPs
• 1.1.3. Sản xuất và sử dụng PPCPs
• 1.1.4. Nguồn thải PPCPs vào nguồn nước và các tác động của chúng
• 1.1.5. Hiện trạng ô nhiễm PPCPs trên thế giới và ở Việt Nam
• 1.1.6. Các phương pháp phân tích PPCPs
• 1.2. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ LƯU VỰC SÔNG CẦU
• 1.2.1. Điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội
• 1.2.2. Điều kiện khí hậu và thủy văn
• 1.2.3. Nhu cầu dùng nước
• 1.2.4. Sông Cầu đoạn chảy qua Thái Nguyên
• 1.3. KẾT LUẬN TỔNG QUAN
• 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI NGHIÊN CỨU VÀ PHƯƠNG PHÁP TIẾP CẬN
• 2.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.2.1. Xác lập quy trình phân tích PPCPs
• 2.2.2. Đánh giá ô nhiễm PPCPs trong nước và trầm tích sông Cầu
• 2.2.3. Xác định các chất điển hình
• 2.2.4. Phương trình cân bằng vật chất
• 2.2.5. Đánh giá mức độ ảnh hưởng của PPCPs đến các sinh vật thủy sinh
• 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. HIỆN TRẠNG Ô NHIỄM PPCPS TRÊN SÔNG CẦU
• 3.1.1. PPCPs trong nước và trầm tích sông Cầu
• 3.1.2. Xác định các PPCPs điển hình trên lưu vực sông Cầu
• 3.2. CÁC ĐIỀU KIỆN TỐI ƯU PHÂN TÍCH 04 PPCPS ĐIỂN HÌNH
• 3.2.1. Tối ưu hóa điều kiện định lượng PPCPs bằng LC-MS/MS
• 3.2.2. Đánh giá độ tin cậy kết quả phân tích đồng thời 4 chất PPCPs điển hình
• 3.3. ĐÁNH GIÁ SỰ CÓ MẶT CỦA CÁC PPCPS ĐIỂN HÌNH TRÊN SÔNG CẦU ĐOẠN CHẢY QUA THÀNH PHỐ THÁI NGUYÊN
• 3.3.1. Phân bố ô nhiễm PPCPs điển hình
• 3.3.2. Sự tích lũy PPCPs điển hình trong mẫu cột trầm tích khu vực sông Cầu
• 3.3.3. Ước tính tải lượng ô nhiễm PPCPs điển hình
• 3.3.4. Đánh giá ảnh hưởng của PPCPs đến một số sinh vật thủy sinh
• 3.3.4.1. Môi trường nước
• 3.3.4.2. Môi trường trầm tích
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN

I. Giới thiệu đề tài

Trong những năm gần đây, truyền thông dưới nước đã trở thành một lĩnh vực quan trọng trong nhiều ứng dụng như thám hiểm đại dương và an ninh quốc phòng. Việt Nam với bờ biển dài và vùng hải phận rộng lớn, việc nghiên cứu và phát triển công nghệ truyền thông dưới nước là rất cần thiết. Tín hiệu sóng âm được ưu tiên sử dụng do ít bị suy hao hơn so với sóng điện từ. Tuy nhiên, môi trường dưới nước cũng gặp nhiều thách thức như dịch tần Doppler và nhiễu môi trường. Luận án này tập trung vào việc sử dụng công nghệ OFDM để cải thiện chất lượng tín hiệu trong truyền thông dưới nước.

1.1. Tình hình nghiên cứu

Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng kỹ thuật OFDM có khả năng chống giao thoa đa đường tốt và hiệu quả sử dụng phổ cao. Tuy nhiên, tín hiệu OFDM rất nhạy cảm với sai lệch thời gian và tần số, đặc biệt trong môi trường dưới nước. Việc xác định chính xác điểm bắt đầu của tín hiệu và bù dịch tần Doppler là những vấn đề quan trọng cần giải quyết. Các phương pháp hiện tại thường không đáp ứng được yêu cầu tiết kiệm băng thông và hiệu quả trong môi trường nhiễu cao.

II. Kỹ thuật đồng bộ tín hiệu

Đồng bộ tín hiệu là một yếu tố quan trọng trong hệ thống OFDM. Các phương pháp đồng bộ hiện tại như Schmidl và Minn thường sử dụng chuỗi tín hiệu đặc biệt, điều này không phù hợp với yêu cầu tiết kiệm băng thông trong truyền thông dưới nước. Luận án đề xuất sử dụng khoảng bảo vệ GI để phát hiện điểm đồng bộ, giúp cải thiện hiệu quả sử dụng băng thông và chất lượng tín hiệu thu được. Việc áp dụng các thuật toán đồng bộ mới sẽ giúp giảm thiểu sai số và nâng cao độ chính xác trong việc nhận diện tín hiệu.

2.1. Các phương pháp đồng bộ

Các phương pháp đồng bộ hiện tại chủ yếu dựa vào việc sử dụng chuỗi tín hiệu đặc biệt, điều này có thể gây lãng phí băng thông. Luận án sẽ nghiên cứu và phát triển các thuật toán đồng bộ mới, sử dụng khoảng bảo vệ GI để phát hiện điểm đồng bộ cho khung dữ liệu. Điều này không chỉ giúp tiết kiệm băng thông mà còn nâng cao chất lượng tín hiệu thu được trong môi trường dưới nước.

III. Bù dịch tần Doppler

Bù dịch tần Doppler là một thách thức lớn trong truyền thông dưới nước. Hiện tại, nhiều phương pháp bù dịch tần Doppler thường thực hiện sau khi đồng bộ, điều này có thể dẫn đến sai lệch lớn trong tín hiệu thu được. Luận án đề xuất một phương pháp bù dịch tần Doppler mới, sử dụng chuỗi tín hiệu hình sin để tính toán độ dịch tần trước khi đồng bộ. Phương pháp này không chỉ tiết kiệm băng thông mà còn cải thiện độ chính xác trong việc xác định tần số Doppler.

3.1. Đặc điểm của hiện tượng Doppler

Hiện tượng Doppler gây ra sự thay đổi tần số của tín hiệu khi có sự chuyển động giữa bên phát và bên thu. Điều này ảnh hưởng lớn đến chất lượng tín hiệu thu được. Việc nghiên cứu và phát triển các phương pháp bù dịch tần Doppler hiệu quả là rất cần thiết để cải thiện chất lượng tín hiệu trong truyền thông dưới nước. Luận án sẽ trình bày các phương pháp bù dịch tần Doppler mới, giúp nâng cao hiệu quả truyền thông.

IV. Ứng dụng và kết quả thực nghiệm

Luận án không chỉ dừng lại ở lý thuyết mà còn thực hiện các thí nghiệm thực tế để kiểm chứng các phương pháp đã đề xuất. Kết quả thực nghiệm cho thấy rằng việc sử dụng các phương pháp đồng bộ và bù dịch tần Doppler mới đã cải thiện đáng kể chất lượng tín hiệu thu được. Các mô hình hệ thống được đề xuất cho thấy khả năng hoạt động hiệu quả trong môi trường dưới nước, mở ra hướng đi mới cho nghiên cứu và ứng dụng trong lĩnh vực này.

4.1. Kết quả thực nghiệm

Các thí nghiệm thực tế đã được thực hiện để kiểm chứng tính khả thi của các phương pháp đồng bộ và bù dịch tần Doppler. Kết quả cho thấy rằng các phương pháp này không chỉ cải thiện chất lượng tín hiệu mà còn tiết kiệm băng thông, đáp ứng tốt yêu cầu của truyền thông dưới nước. Những kết quả này khẳng định giá trị thực tiễn của nghiên cứu và mở ra nhiều cơ hội ứng dụng trong tương lai.