NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ TRUYỀN THÔNG BẰNG ÁNH SÁNG NHÌN THẤY ĐƯỢC VÀ ỨNG DỤNG

TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
HỮU NGHỊ VIỆT- HÀN
KHOA: CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ-TRUYỀN THÔNG

ĐỀ TÀI

NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ TRUYỀN THÔNG BẰNG
ÁNH SÁNG NHÌN THẤY ĐƯỢC VÀ ỨNG DỤNG

Sinh viên thực hiện

: Nguyễn Duy Khánh

Lớp

: CCVT06A

Khoá

: 2013-2016

Giảng viên hướng dẫn

: Nguyễn Thị Huyền Trang

Đà Nẵng, tháng 6 /2016

MỤC LỤC
MỤC LỤC..................................................................................................................... I
THUẬT NGỮ VIẾT TẮT.........................................................................................III
DANH MỤC BẢNG BIỂU.........................................................................................V
DANH MỤC HÌNH ẢNH.........................................................................................VI
LỜI NÓI ĐẦU..............................................................................................................1
CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ TRUYỀN THÔNG BẰNG ÁNH
SÁNG NHÌN THẤY – VISIBLE LIGHT COMMUNICATION..............................2
1.1.GIỚI THIỆU CHƯƠNG

2

1.2.KHÁI NIỆM VISIBLE LIGHT COMMUNICATION

2

1.3.LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA VISIBLE LIGHT COMMUNICATION

3

1.4.CÁC ƯU ĐIỂM CỦA CÔNG NGHỆ VISIBLE LIGHT COMMUNICATION

7

1.4.1.Dung lượng..................................................................................................7
1.4.2.Hiệu năng....................................................................................................7
1.4.3.An toàn.........................................................................................................8
1.4.4.Bảo mật........................................................................................................8
1.5.CÁC THÀNH PHẦN TRONG HỆ THỐNG VISIBLE LIGHT COMMUNICATION
1.6.KẾT LUẬN CHƯƠNG

8
10

CHƯƠNG II: NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG TRUYỀN THÔNG BẰNG ÁNH
SÁNG NHÌN THẤY...................................................................................................11
2.1.GIỚI THIỆU CHƯƠNG

11

2.2.THÀNH PHẦN PHÁT TRONG HỆ THỐNG VLC

11

2.3.CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHẾ VÀ ĐIỀU CHỈNH ĐỘ SÁNG TRONG VLC

14

2.3.1.Phương pháp điều chế khóa bật tắt On-Off Keying (OOK)......................15
2.3.2.Phương pháp điều chế vị trí xung biến đổi (Variable Pulse Position
Modulation – VPPM)..........................................................................................17
2.3.3.Phương pháp điều chế Khóa dịch màu (Color-Shift Keying)...................19
2.4.KỸ THUẬT MÃ HÓA

22

2.5.MÔ HÌNH KÊNH

23

2.6.MÔ HÌNH KẾT NỐI

24
i


2.6.1.Mô hình kết nối Line of Sight....................................................................24
2.6.2.Mô hình kết nối None Line of Sight..........................................................25
2.7.NHIỄU TRONG VLC

26

2.7.1.Nhiễu nhiệt.................................................................................................26
2.7.2.Nhiễu nổ.....................................................................................................26
2.7.3.Các yếu tố khác ảnh hưởng đến hệ thống VLC........................................27
2.8.PHẦN TỬ THU TRONG HỆ THỐNG VLC

27

2.8.1.Diode tách quang.......................................................................................28
2.8.2.Chip cảm biến hình ảnh (Image Sensor – IS)...........................................30
2.8.3.Bộ tập trung quang....................................................................................30
2.8.4.Bộ lọc quang..............................................................................................32
2.9.KẾT LUẬN CHƯƠNG

32

CHƯƠNG III: NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ TRUYỀN THÔNG
QUA ÁNH SÁNG NHÌN THẤY...............................................................................33
III.1.GIỚI THIỆU CHƯƠNG

33

III.2.ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ VISIBLE LIGHT COMMUNICATION

33

III.2.1.Mô hình thiết bị đầu cuối ứng dụng VLC..............................................33
III.2.2.Một số mô hình ứng dụng đang được nghiên cứu và thực hiện............35
III.3.KẾT LUẬN CHƯƠNG

40

KẾT LUẬN.................................................................................................................41
TÀI LIỆU THAM KHẢO......................................................................................VIII
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN.......................................................IX
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN...........................................................X

ii


THUẬT NGỮ VIẾT TẮT
Từ viết tắt
AB
APD

Tiếng Anh
Average Brightness
Avalanche Photodiode

AWGN

Additive White Gaussian Noise

BER

Bit Error Rate
Comlementary Metal-Oxide-

CMOS

Semiconductor

CPC

Compound Parabolic Concentrator

CS
CSK
DMT
EU

Compensation Symbol
Color Shift Keying
Discrete Multi-tone
European Union
Fraunhofer Insitute of

FIT

Tiếng Việt
Mức sáng trung bình
Diode tách quang thác
Tạp âm Gaussian trắng
cộng
Tỉ lệ lỗi bit
Vi mạch tích hợp
Bộ tập trung quang
parabol kết hợp
Ký hiệu dư thừa
Khóa dịch màu
Đa âm rời rạc
Liên minh Châu Âu
Viện truyền thông

FPS
FOV

Telecommunications
Frame per Second
Field of View

FSO

Free-Space Optical

HD

High-Definition
Intensity Modulation/Direct

không gian tự do
Độ phân giải cao
Điều chế cường độ/tách

Detection
Infrared
Intersymbol Interference
Japan Electronics and Information

sóng trực tiếp
Hồng ngoại
Xuyên nhiễu
Hiệp hội công nghệ thông

LED

Technology Industries Association
Light Emitting Diode

tin và điện tử Nhật Bản
Diode phát quang
Truyền thông không dây

Li-Fi

Light Fidelity

sử dụng ánh sáng nhìn

LOS

Line of Sight

MFTP

Maximum Flickering Time Period

thấy
Đường nhìn thấy
Thời gian nhấp nháy tối

MIMO

Multi-Input Multi-Output

IM/DD
IR
ISI
JEITA

Fraunhofer
Số khung hình trên giây
Trường nhìn thấy
Truyền dẫn quang trong

đa
Kỹ thuật truyền dẫn đa
thu phát
iii

MLL
NRZ

Mesuared Level of Light
None-Return-to-Zero
Orthogonal Frequency-Division

Mức ánh sáng đo được
Không trở về 0
Ghép kênh phân chia theo

OOK

Multiplexing
On-Off Keying

PLC

Power Line Communication

tần số trực giao
Khóa bật tắt
Truyền thông bằng đường

PLL

Perceived Level of Light

PoE

Power over Ethernet

PPM
PSD
RF
SNR
UV

Pulse Position Modulation
Power Spectral Density
Radio Frequency
Signal to Noise Ratio
Ultra-Violet

VLC

Visible Light Communication

VPPM

Variable Pulse Position Modulation

Wi-Fi

Wireless Fidelity

OFDM

điện
Mức độ sáng cảm nhận
được
Cấp nguồn qua cáp
Ethernet
Điều chế vị trí xung
Mật độ phổ công suất
Sóng vô tuyến
Tỉ số tín hiệu trên nhiễu
Cực tím
Truyền thông bằng ánh
sáng nhìn thấy
Điều chế vị trí xung biến
đổi
Truyền thông không dây
sử dụng sóng vô tuyến

iv


DANH MỤC BẢNG BIỂU
BẢNG 1.1. CHU TRÌNH PHÁT TRIỂN CỦA CÔNG NGHỆ VLC........................6
BẢNG 2.1. CÁC DẢI MÀU TRONG KHÔNG GIAN MÀU CIE 1931 VỚI TỌA
ĐỘ MÀU (X, Y)..........................................................................................................21
BẢNG 3.1. CÁC ỨNG DỤNG VỚI MÔI TRƯỜNG TRONG NHÀ.....................34
BẢNG 3.2. MỘT VÀI THÔNG SỐ VỀ HỆ THỐNG MIMO CỦA ĐẠI HỌC
OXFORD (2008)........................................................................................................36

v

DANH MỤC HÌNH ẢNH
HÌNH 1.1. QUANG PHỔ ÁNH SÁNG NHÌN THẤY...............................................2
HÌNH 1.2. NGƯỜI MỸ BẢN ĐỊA SỬ DỤNG TÍN HIỆU KHÓI.............................3
HÌNH 1.3. HẢI ĐĂNG ALEXANDRIA....................................................................3
HÌNH 1.4. PHÍA PHÁT CỦA PHOTOPHONE.........................................................4
HÌNH 1.5. PHÍA THU.................................................................................................5
HÌNH 1.6. TRUYỀN THÔNG VLC SỬ DỤNG BÓNG ĐÈN LED.........................5
HÌNH 1.7. DẢI TẦN CỦA SÓNG ÁNH SÁNG NHÌN THẤY.................................7
HÌNH 1.8. TRUYỀN THÔNG BẰNG CÔNG NGHỆ PLC......................................9
HÌNH 1.9. CẤP NGUỒN VÀ KẾT NỐI LED THÔNG QUA CÁP ETHERNET...9
HÌNH 2.1. MÔ HÌNH THÀNH PHẦN PHÁT TRONG HỆ THỐNG VLC..........11
HÌNH 2.2. NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA LED...............................................12
HÌNH 2.3. HAI LOẠI LED PHÁT ÁNH SÁNG TRẮNG......................................13
HÌNH 2.4. PHỔ PHÁT XẠ CỦA (A) LED ĐƠN CHIP VÀ (B) LED RGB...........13
HÌNH 2.5. MỐI QUAN HỆ GIỮA PLL VÀ MLL...................................................15
HÌNH 2.6. HÀM CƠ SỞ (A) VÀ KHÔNG GIAN TÍN HIỆU OOK (B)................16
HÌNH 2.7. HÀM CƠ SỞ CỦA 2-PPM......................................................................18
HÌNH 2.8. HÀM GÁN MÀU XYZ............................................................................20
HÌNH 2.9. KHÔNG GIAN MÀU CIE VỚI HAI TRỤC XY VÀ 7 DẢI MÀU (000
ĐẾN 110).....................................................................................................................22
HÌNH 2.10.KHỐI MÃ HÓA VÀ ĐIỀU CHẾ VPPM..............................................23
HÌNH 2.11. MÔ HÌNH KÊNH TRUYỀN VLC IM/DD..........................................23
HÌNH 2.12. MINH HỌA MÔ HÌNH KẾT NỐI WIDE-LOS (FOV RỘNG).........25
HÌNH 2.13. MINH HỌA MÔ HÌNH KẾT NỐI NARROW-LOS (FOV HẸP).....25
HÌNH 2.14. MINH HỌA MÔ HÌNH KẾT NỐI NLOS...........................................25
HÌNH 2.15. CÁC BƯỚC THU TÍN HIỆU VLC......................................................28
vi

HÌNH 2.16. CẤU TRÚC DIODE PIN......................................................................28
HÌNH 2.17. CẤU TRÚC DIODE THÁC APD.........................................................29
HÌNH 2.18. CHIP CẢM BIẾN HÌNH ẢNH CMOS................................................30
HÌNH 2.19. BỘ TẬP TRUNG QUANG CPC...........................................................31
HÌNH 2.20. QUÁ TRÌNH PHẢN XẠ TẠI CPC......................................................31
HÌNH 3.1. MÔ HÌNH CÁC THIẾT BỊ ĐẦU CUỐI VỚI MÔI TRƯỜNG TRONG
NHÀ............................................................................................................................ 33
HÌNH 3.2. MÔ HÌNH TRUYỀN DẪN VỚI MÔI TRƯỜNG NGOÀI TRỜI........34
HÌNH 3.3. MÔ HÌNH DỰ ÁN OMEGA..................................................................35
HÌNH 3.4. MÔ HÌNH HỆ THỐNG TRUYỀN DẪN VLC CỦA VIỆN TRUYỀN
THÔNG FRAUNHOFER..........................................................................................36
HÌNH 3.5. MÔ HÌNH HỆ THỐNG TRUYỀN DẪN MIMO CỦA ĐẠI HỌC
OXFORD (2008)........................................................................................................37
HÌNH 3.6. MÔ HÌNH TRUYỀN DẪN CỦA ĐẠI HỌC NAGOYA.......................38
HÌNH 3.7. CAMERA THU GẮN TRONG XE (A) VÀ BẢNG LED PHÁT
(16X16)........................................................................................................................ 38
HÌNH 3.8. XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ NGUỒN PHÁT (A) VÀ CẮT BỎ HÌNH ẢNH
THỪA (B)...................................................................................................................39
HÌNH 3.9. BÓNG ĐÈN ĐƯỢC GẮN DƯỚI KỆ HÀNG (A) VÀ XE ĐẨY HÀNG
GẮN MÁY THU (B)..................................................................................................40
HÌNH 3.10. SƠ ĐỒ BỐ TRÍ ĐÈN (A) VÀ TỐC ĐỘ DI CHUYỂN TRONG SIÊU
THỊ (B)........................................................................................................................ 40

vii


Nghiên cứu công nghệ truyền thông bằng ánh sáng nhìn thấy được và ứng dụng

LỜI NÓI ĐẦU
Hiện nay, mạng truyền thông không dây vẫn chỉ sử dụng sóng vô tuyến làm

phương tiện truyền dẫn chính. Mặc dù đang rất phát triển với tốc độ ngày càng tăng
nhưng công nghệ này cũng có một số hạn chế như băng thông sẽ tới lúc cạn kiệt (do
nhu cầu sử dụng tăng rất nhanh), hạn chế khi sử dụng trong một số môi trường như
bệnh viện (dễ ảnh hưởng tới độ chính xác và chế độ hoạt động của các thiết bị y tế), và
không thể sử dụng gần khu vực không lưu của sân bay do đặc tính của sóng vô tuyến
có thể gây nhiễu lên điều hành máy bay… Mặt khác, sự phát triển mạnh mẽ của Diode
phát quang (Light Emitting Diode – LED) với nhiều ưu điểm như hiệu quả chiếu sáng
cao, tiết kiệm điện năng sẽ giúp hiện thực hóa các ý tưởng sử dụng ánh sáng nhìn thấy
để truyền dẫn thông tin.
Công nghệ truyền thông sử dụng ánh sáng nhìn thấy (Visible Light
Communication –VLC) được xem như là một lời giải cho bài toán về băng thông cũng
như các nhược điểm khác của công nghệ truyền thông sử dụng sóng vô tuyến với băng
thông sử dụng gần như không giới hạn, không gây xuyên nhiễu nên có thể sử dụng ở
các môi trường bệnh viện, sân bay. Đặc biệt hơn nữa chúng ta có thể xây dựng hạ tầng
vừa dùng để chiếu sáng vừa dùng để truyền thông sử dụng nguồn phát ánh sáng là các
bóng đèn LED.
Vì vậy, em đã chọn lựa đề tài đồ án tốt nghiệp là “Nghiên cứu công nghệ
truyền thông bằng ánh sáng nhìn thấy được và ứng dụng”.
Nội dung đồ án bao gồm ba phần chính sau:
Chương 1: Tổng quan về công nghệ truyền thông bằng ánh sáng nhìn thấy
Chương 2: Nghiên cứu hệ thống truyền thông bằng ánh sáng nhìn thấy
Chương 3: Nghiên cứu ứng dụng công nghệ truyền thông bằng ánh sáng nhìn thấy
Do thời gian và hiểu biết còn hạn chế nên chắc chắn đồ án không tránh khỏi rất
nhiều thiếu sót. Em rất mong nhận được sự chỉ dẫn của các thầy cô giáo và ý kiến góp
ý của các bạn độc giả để đồ án được hoàn thiện hơn.
Đặc biệt em xin chân thành cảm ơn cô Nguyễn Thị Huyền Trang đã trực tiếp
hướng dẫn em hoàn thành đồ án tốt nghiệp này.

SVTH: Nguyễn Duy Khánh_CCVT06A
1

Nghiên cứu công nghệ truyền thông bằng ánh sáng nhìn thấy được và ứng dụng

CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ TRUYỀN
THÔNG BẰNG ÁNH SÁNG NHÌN THẤY – VISIBLE LIGHT
COMMUNICATION
1.1. Giới thiệu chương
Hiện nay việc sử dụng sóng vô tuyến, tia hồng ngoại (infra-red) hay laser để
truyền dữ liệu không còn xa lạ. Nhưng việc sử dụng ánh sáng trong dải nhìn thấy được
để truyền dẫn thông tin là một ý tưởng rất mới và hiện công nghệ truyền thông bằng
ánh sáng nhìn thấy (Visible Light Communication) vẫn đang được các nhà khoa học
nỗ lực nghiên cứu và phát triển. Chương I sẽ trình bày một cách tổng quan về công
nghệ đang rất hứa hẹn trong tương lai này.

1.2. Khái niệm Visible Light Communication
Visible Light Communication (VLC) – Truyền thông bằng ánh sáng nhìn thấy
sử dụng phần ánh sáng nhìn thấy được để truyền thông tin, để so sánh thì VLC gần
giống công nghệ truyền thông không dây (ví dụ như Wi-Fi) sử dụng các tín hiệu sóng
điện từ (Radio Frequency – RF) để truyền dữ liệu.
Ánh sáng nhìn thấy được (Visible Light) là dạng sóng với các bước sóng nằm
trong khoảng mắt người có thể nhận biết được. Các bước sóng này nằm trong khoảng
từ 380nm đến 750nm. Hình 1.1 dưới đây cho ta thấy các bước sóng ánh sáng được gắn
với tông màu mà mắt thường có thể nhìn thấy.

Hình 1.1. Quang phổ ánh sáng nhìn thấy
Với VLC, dữ liệu được truyền đi bằng cách điều chế cường độ của ánh sáng
nhưng không để cho mắt người bình thường nhận biết được sự thay đổi này. Ánh sáng
mang theo dữ liệu khi đến phía thu sẽ được nhận bởi Photo-sensitive Detector (PD)
hoặc chip cảm biến hình ảnh (CMOS) giải điều chế chuyển đổi từ tín hiệu quang thành

tín hiệu điện.
VLC chính là một nhánh trong công nghệ truyền thông không dây quang
(Optical Wireless Communications – OWC). OWC sử dụng cả tia hồng ngoại (infraSVTH: Nguyễn Duy Khánh_CCVT06A
2


Nghiên cứu công nghệ truyền thông bằng ánh sáng nhìn thấy được và ứng dụng

red) và tia cực tím (ultra-violet) để truyền thông tin tương tự như ánh sáng nhìn thấy.
Tuy nhiên, chính việc sử dụng năng lượng vừa dùng để chiếu sáng vừa để truyền thông
tin đã khiến cho công nghệ VLC trở nên ưu tú hơn cả.

1.3. Lịch sử phát triển của Visible Light Communication
Ý tưởng sử dụng ánh sáng nhìn thấy để truyền tải thông tin thực ra không hề
mới mẻ. Từ hàng nghìn năm trước, cách dùng khói để truyền tải thông tin đã được sử
dụng bởi rất nhiều nền văn minh khác nhau (ví dụ như người Mỹ bản địa và người
Roman).

Hình 1.2. Người Mỹ bản địa sử dụng tín hiệu khói
Tiếp theo là hệ thống những ngọn hải đăng đã được xây dựng ở bến cảng với
nhiệm vụ làm hoa tiêu giúp cho các con tàu có thể định hướng khi đang ở trong vùng
biển nguy hiểm bằng cách gửi những chùm sáng nhấp nháy theo chu kỳ. Ngọn hải
đăng đầu tiên mang tên Alexandria được xây dựng vào khoảng năm 280 đến 247 trước
Công Nguyên dưới thời vua Ptolemy II với mục đích hướng dẫn tàu bè vào cảng
Alexandria an toàn, sau này được xếp vào một trong số bảy kỳ quan thế giới cổ đại.

.
Hình 1.3. Hải đăng Alexandria
SVTH: Nguyễn Duy Khánh_CCVT06A
3

Nghiên cứu công nghệ truyền thông bằng ánh sáng nhìn thấy được và ứng dụng

Nỗ lực đầu tiên trong việc sử dụng ánh sáng nhìn thấy để truyền thông tin sau
này thuộc về nhà khoa học Scotland Alexander Graham Bell, người đã phát minh ra
thiết bị “Photophone” vào ngày 19 tháng 2 năm 1880 tại phòng thí nghiệm ở
Washington, DC cùng với cộng sự của ông Charles Tainer. Thiết bị này cho phép
truyền thông tin nhờ vào ánh sáng mặt trời. Nguyên lý của hoạt động của chiếc điện
thoại này được mô tả như hình 1.4 và 1.5 dưới đây:
• Phía phát:
Ánh sáng sẽ được hội tụ qua thấu kính, đến phía ống nói, tại phần ống này gắn
một chiếc gương mảnh, có thể thay đổi cường độ của ánh sáng chiếu đến theo độ rung
của cổ họng khi phát âm và nhờ đó, thông tin được đã được điều chế vào ánh sáng và
truyền đến phía thu.

Hình 1.4. Phía phát của photophone
• Phía thu:
Vấn đề ở phía thu là làm thế nào để có thể thu được thông tin nhờ vào sự thay
đổi cường độ của ánh sáng truyền tới và điều này được giải quyết nhờ một vật liệu có
tên Selenium (là loại chất liệu bán dẫn có điện trở khoảng 100 Ω đến 300 Ω và điện
trở này sẽ giảm theo cường độ ánh sáng chiếu vào nó).
Phía thu gồm nguồn điện nối với một Pin Selenium đặt ở tâm của một gương
parabol. Ánh sáng sẽ được tập trung vào chiếc pin này và cường độ sáng thay đổi sẽ
khiến cho điện trở của pin thay đổi tạo ra dòng điện thay đổi làm rung màng rung của
ống nghe và phát ra âm thanh đến tai của người nghe. Với thiết bị này, âm thanh có thể
truyền đi khoảng 200m với ánh sáng mặt trời và ngắn hơn với ánh sáng từ bóng đèn.

SVTH: Nguyễn Duy Khánh_CCVT06A
4

Nghiên cứu công nghệ truyền thông bằng ánh sáng nhìn thấy được và ứng dụng

Hình 1.5. Phía thu
Hiện nay, việc phát minh và sử dụng bóng đèn LED (Light Emitting Diode) để
chiếu sáng đã mang lại cơ hội để kết hợp với công nghệ VLC trong đó sử dụng LED
làm nguồn phát. Khi chúng ta đưa dòng điện không đổi vào bóng đèn LED, nó sẽ phát
ra các dòng photon ánh sáng mà chúng ta có thể quan sát được (ánh sáng nhìn thấy).
Nếu chúng ta thay đổi dòng điện, cường độ sáng của bóng đèn tương tự cũng thay đổi
theo và sự thay đổi này diễn ra ở tốc độ rất cao mà mắt thường không nhận biết được.
Từ đó, thông tin có thể được điều chế vào trong ánh sáng của bóng đèn và truyền đi
đến máy thu.

Hình 1.6. Truyền thông VLC sử dụng bóng đèn LED
Sử dụng kỹ thuật này chúng ta có thể có được tốc độ truyền dữ liệu rất lớn trong
khi vẫn giữ được công dụng chiếu sáng của bóng đèn. Công nghệ sử dụng ánh sáng để
truyền thông tin còn được gọi với cái tên “Li-Fi” (Light Fidelity).
SVTH: Nguyễn Duy Khánh_CCVT06A
5


Nghiên cứu công nghệ truyền thông bằng ánh sáng nhìn thấy được và ứng dụng

Tuy nhiên, công nghệ VLC hay Li-Fi không hẳn sinh ra để trở thành địch thủ
với Wi-Fi mặc dù VLC được mong đợi như là một giải pháp giải quyết vấn đề quá tải
trong các mạng Wi-Fi hiện nay, nhưng trong tương lai, công nghệ này có thể sẽ không
cung cấp nhiều băng thông cho đường lên (uplink) và do đó mạng Wi-Fi hiện tại sẽ bổ
sung cho vấn đề này.
Chu trình phát triển của công nghệ VLC được thống kê trong bảng 1.1.

Bảng 1.1. Chu trình phát triển của công nghệ VLC

Thời gian
2004
2005
2007

2007

2008
2009
2010
2010
2010
2010
2011
2013

Sự kiện
Công bố hệ thống LED truyền dẫn dữ liệu tốc độ cao đến thiết bị di
động cầm tay tại Nhật Bản.
Thử nghiệm thực tế hệ thống truyền dẫn VLC tới điện thoại di động với
tốc độ 10kb/s và ~Mb/s sử dụng đèn huỳnh quang và LED tại Nhật Bản.
Thực hiện truyền dẫn VLC từ màn hình LCD sử dụng đèn nền LED tới
thiết bị cầm tay, hãng tivi Fuji, Nhật Bản.
Hiệp hội VLC (VLCC) tại Nhật Bản đưa ra hai chuẩn: Tiêu chuẩn cho
hệ thống định danh sử dụng ánh sáng và tiêu chuẩn cho hệ thống VLC.
Hiệp hội công nghệ thông tin và điện tử Nhật Bản – JEITA đã chấp nhận
các tiêu chuẩn này thông qua hai văn bản JEITA CP-1221 và JEITA CP1222.
Phát triển các tiêu chuẩn toàn cầu cho mạng gia đình sử dụng ánh sáng

và hồng ngoại để truyền dẫn thông qua dự án OMEGA của EU.
Thực hiện truyền dẫn sử dụng 5 đèn LED với tốc độ ~100Mb/s.
VLCC đã ban hành tiêu chuẩn kỹ thuật đầu tiên của họ trong đó xác
định phổ tần sử dụng trong VLC.
Phát triển công nghệ VLC cho các thiết bị điện tử như TV, PC, điện
thoại di động ở đại học California, USA.
Công bố hệ thống định vị toàn cầu GPS với môi trường trong nhà tại
Nhật Bản.
Truyền dẫn với hệ thống VLC đạt tốc độ 500 Mb/s với khoảng cách 5m,
thực hiện bởi Siemen và Viện Heinrich Hertz, Đức.
Phát triển tiêu chuẩn cho các công nghệ sử dụng VLC bởi IEEE.
Trình diễn hệ thống truyền dẫn VLC-OFDM với tốc độ 124Mb/s, sử
dụng LED trắng phủ phosphor, đại học Edinburgh, Anh.
Giáo sư Harald Haas đã thực hiện truyề dữ liệu với tốc độ lên đến
1.6 Gbps thông qua đèn Led đơn sắc.

4/2014

Một công ty của Nga là Stins Coman đã thực hiện một mạng nội bộ
không dây có tốc độ truyền dữ liệu lên 1.25 Gbit/s

SVTH: Nguyễn Duy Khánh_CCVT06A
6


Nghiên cứu công nghệ truyền thông bằng ánh sáng nhìn thấy được và ứng dụng

Công nghệ VLC rất phù hợp cho các ứng dụng cung cấp nội dung phổ biến trên
internet như các ứng dụng download video, audio hay duyệt web. Các ứng dụng này
phần lớn phụ thuộc nhiều vào băng thông của đường xuống (downlink) nhưng lại chỉ

yêu cầu băng thông đường lên nhỏ. Theo cách này, chúng ta có thể giải quyết vấn đề
quá tải trong việc sử dụng các kênh vô tuyến và mở rộng dung lượng của Wi-Fi.

1.4. Các ưu điểm của công nghệ Visible Light Communication
Như chúng ta đã biết, phổ tần của sóng vô tuyến (Radio Frequency – RF) đang
ngày càng cạn kiệt và cơ hội mở rộng rất hạn chế. Thêm vào đó, có rất nhiều yếu tố về
an toàn và sức khỏe cần phải xem xét khi sử dụng sóng vô tuyến. Do đó, công nghệ
VLC có rất nhiều ưu điểm vượt trội so với công nghệ sử dụng sóng vô tuyến RF.
1.4.1. Dung lượng

Hình 1.7. Dải tần của sóng ánh sáng nhìn thấy
• Băng thông lớn – Phổ tần của sóng ánh sáng nhìn thấy ước tính lớn gấp 10,000
lần so với phổ sóng vô tuyến và hoàn toàn miễn phí khi sử dụng.
• Mật độ dữ liệu – Công nghệ VLC có thể đạt được mật độ dữ liệu gấp 1000 lần so
với Wi-Fi bởi vì ánh sáng nhìn thấy không xuyên qua vật cản nên chỉ tập trung trong
một không gian trong khi sóng vô tuyến có xu hướng thoát ra và gây xuyên nhiễu.
• Tốc độ cao – Công nghệ VLC có thể đạt được tốc độ cao nhờ vào nhiễu thấp,
băng thông lớn và cường độ chiếu sáng lớn ở đầu ra.
• Quản lý – Việc quản lý trở nên khá dễ dàng do không gian chiếu sáng chọn lựa
để truyền thông và tín hiệu ánh sáng có thể quan sát được trong khi sóng vô tuyến
không thể quan sát khiến cho việc quản lý trở nên phức tạp hơn nhiều.
1.4.2. Hiệu năng
• Chi phí thấp – Công nghệ VLC yêu cầu ít thành phần hơn so với công nghệ sử
dụng sóng điện từ.
• Sử dụng đèn LED để chiếu sáng thực sự rất hiệu quả (bóng đèn LED hiện nay
tiết kiệm hơn 50% điện năng so với bóng thông thường) và năng lượng dùng cho
truyền dẫn dữ liệu là không đáng kể.
• Truyền thông dưới nước – Việc truyền thông dưới nước với sóng vô tuyến rất
SVTH: Nguyễn Duy Khánh_CCVT06A
7

Nghiên cứu công nghệ truyền thông bằng ánh sáng nhìn thấy được và ứng dụng

khó khăn nhưng VLC có thể hoạt động tốt ở môi trường này
1.4.3. An toàn
• An toàn – Không cần phải xem xét bất cứ vấn đề nào về an toàn hay sức khỏe
khi sử dụng công nghệ này.
• Không gây ảnh hưởng nguy hiểm – Việc truyền dẫn bằng sóng ánh sáng nhìn
thấy sẽ tránh được các nguy cơ gây nguy hiểm đến một số môi trường khác (bệnh viện,
máy bay …) hay tia lửa điện bắt nguồn từ hệ thống antenna thu phát sóng điện từ.
1.4.4. Bảo mật
• Ngăn chặn – Đối với môi trường trong nhà (indoor), sẽ rất khó để có thể thu
thập hay do thám các tín hiệu VLC do sóng ánh sáng không xuyên qua vật cản và chỉ
tập trung trong khu vực cần thiết.
• Điều khiển – Dữ liệu sẽ được chuyển trực tiếp từ một thiết bị sang thiết bị
khác và người sử dụng hoàn toàn có thể nhìn thấy và biết được dữ liệu của mình đang
được chuyển đi đâu, do vậy không cần thiết phải có các phương án bảo mật liên kết
nào khác như khi truyền thông với sóng điện từ.

1.5. Các thành phần trong hệ thống Visible Light Communication
Một hệ thống VLC bao gồm ba thành phần chính: hệ thống phát, kênh truyền,
hệ thống thu. Thiết bị sử dụng đầu cuối để truyền thông phải được tích hợp cả hai phần
tử thu phát.Về phía hệ thống phát, chúng ta sẽ sử dụng các bóng đèn LED để truyền tải
thông tin với tốc độ lên tới hàng trăm Mb/s. Để đạt được tốc độ hàng Gb/s, có thể sử
dụng Laser Diode (LD), tuy nhiên đồ án này chỉ tập trung vào LED. Có rất nhiều dạng
LED được sử dụng để tạo ra ánh sáng trắng bao gồm LED đơn màu phủ phosphor
(Phosphor based-LED) hoặc LED RGB (Red-Green-Blue). Với loại LED RGB, mỗi
một màu có thể sử dụng để truyền dữ liệu riêng biệt trong khi LED đơn màu chỉ có thể
sử dụng các kỹ thuật điều chế dựa theo cường độ chiếu sáng. Với mục đích sử dụng cả

cho chiếu sáng, LED đơn màu được ưu tiên chọn lựa bởi giá thành rẻ và hiệu năng sử
dụng cao.
Như đã biết, chúng ta sẽ sử dụng các bóng đèn LED để phát thông tin nên cần phải
có các cách khác nhau để kết nối các bóng đèn này vào các mạng dữ liệu hiện tại. Có
hai cách điển hình đó là:
• Sử dụng kết hợp với công nghệ truyền thông bằng đường điện (Power-line
Communications – PLC). Công nghệ này cho phép truyền thông tin qua mạng điện có
SVTH: Nguyễn Duy Khánh_CCVT06A
8


Nghiên cứu công nghệ truyền thông bằng ánh sáng nhìn thấy được và ứng dụng

sẵn. Bằng cách kết hợp này, chúng ta sẽ có thể tận dụng đường cáp điện sẵn có để cấp
nguồn và truyền tải thông tin thông qua bóng đèn. (Công nghệ này đã được đưa ra từ
lâu và hiện nay đang ngày càng được ứng dụng một cách rộng rãi).

Hình 1.8. Truyền thông bằng công nghệ PLC
• Truyền thông qua Ethernet (Power over Ethernet – PoE). Việc cấp nguồn và
truyền thông tin qua các bóng LED sẽ được thực hiện thông qua một cáp nối Ethernet.
Tuy nhiên mặc dù công suất cung cấp giới hạn chỉ vào khoảng 50W đối với cáp
Cat5 nhưng công suất này vẫn hoàn toàn đủ đáp ứng đối với các bóng LED hiện nay.
Cả hai phương pháp trên nổi bật hơn cả bởi nhờ vậy chúng ta không cần chia phần cấp
nguồn cho LED và kết nối dữ liệu thành hai mảng riêng biệt.

Hình 1.9. Cấp nguồn và kết nối LED thông qua cáp Ethernet
Công nghệ truyền thông bằng đường điện có ưu điểm là không yêu cầu thêm
bất cứ một kết nối nào vào mạng đèn chiếu sáng có sẵn mà vẫn có thể kết nối và
truyền dữ liệu. Đối với nhu cầu lắp đặt mới, đặc biệt trong các môi trường thương mại,
công nghệ sử dụng cáp Ethernet (PoE) sẽ rất hiệu quả.

Đối với phía thu, do hiện nay các thiết bị điện tử như máy tính để bàn (PC),
máy tính xách tay (Laptop), điện thoại di động, máy nghe nhạc càng ngày càng trở nên
nhỏ gọn và tích hợp được nhiều chức năng nên hoàn toàn có thể tận dụng camera gắn
SVTH: Nguyễn Duy Khánh_CCVT06A
9


Nghiên cứu công nghệ truyền thông bằng ánh sáng nhìn thấy được và ứng dụng

ngoài của các thiết bị này cũng như tích hợp thêm diode tách quang (Photodetector,
phần tử này sẽ chuyển tín hiệu quang thành tín hiệu điện) để biến chúng thành một hệ
thống thu riêng biệt.
Để có thể đưa thông tin vào ánh sáng chúng ta cần phải có các kỹ thuật điều
chế. Có rất nhiều kỹ thuật như điều chế khóa bật tắt (On-Off Keying – OOK), điều chế
độ rộng xung (Pulse Width Modulation – PWM), điều chế vị trí xung (Pulse Position
Modulation – PPM), điều chế biên độ xung (Pulse Amplitude Modulation – PAM),
ghép kênh phân chia theo tần số trực giao (Orthogonal Frequency Division
Multiplexing – OFDM) hay điều chế khóa dịch màu (Color-Shift Keying – CSK) và
một số các phương pháp điều chế khác.

1.6. Kết luận chương
Trên đây là tất cả những thông tin cơ bản về công nghệ truyền thông bằng ánh
sáng nhìn thấy – Visible Light Communication, như chúng ta đã thấy, công nghệ này
có rất nhiều ưu điểm so với công nghệ truyền thông sử dụng sóng vô tuyến hiện tại.
Chương tiếp theo sẽ trình bày cụ thể và chi tiết về các thành phần cấu thành nên hệ
thống VLC.

SVTH: Nguyễn Duy Khánh_CCVT06A
10

Nghiên cứu công nghệ truyền thông bằng ánh sáng nhìn thấy được và ứng dụng

CHƯƠNG II: NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG TRUYỀN THÔNG
BẰNG ÁNH SÁNG NHÌN THẤY
2.1. Giới thiệu chương
Trong chương trước, chúng ta đã có một cái nhìn tổng quan về công nghệ
truyền thông bằng ánh sáng nhìn thấy (Visible Light Communication). Trong chương
này sẽ trình bày một cách chi tiết về từng thành phần cụ thể trong hệ thống VLC. Bao
gồm ba phần chính: thành phần phát, thành phần thu, mô hình kênh và các phương
pháp điều chế.

2.2. Thành phần phát trong hệ thống VLC
Mô hình thành phần phát sử dụng LED làm nguồn sáng như sau:

Hình 2.1. Mô hình thành phần phát trong hệ thống VLC
Với công nghệ ngày càng phát triển, LED đang được mong đợi như là một thế
hệ thiết bị chiếu sáng tiếp theo, thay thế cho các loại đèn huỳnh quang (Flourescents
Light) hiện tại do các lý do như giá thành rẻ, hiệu năng chiếu sáng cao, tiết kiệm điện,
tuổi thọ lâu dài. Chính vì vậy, chúng ta sẽ sử dụng LED làm nguồn sáng dùng để thông
tin trong hệ thống VLC. Công suất chiếu sáng tối thiểu của LED cho một văn phòng là
từ 200 – 1000 (lux).
(Lux, (kí hiệu là lx) là một đơn vị đo cường độ chiếu sáng có thể cảm nhận bởi mắt
người thông qua một đơn vị diện tích.)
Nguyên lý hoạt động cơ bản của LED như sau:
Khi phân cực thuận cho LED sẽ có dòng bơm qua LED làm cho các điện tử
đang ở vùng hóa trị nhảy lên vùng dẫn. Đây là hiện tượng đảo mật độ do ở điều kiện
bình thường, nồng độ điện tử ở vùng hóa trị sẽ rất lớn so với nồng độ điện tử ở vùng
dẫn nhưng khi được kích thích, các điện tử nhảy mức năng lượng làm cho nồng độ
điện tử ở vùng dẫn lớn hơn so với nồng độ điện tử ở vùng hóa trị. Đồng thời, dưới tác

dụng của điện trường phân cực thuận, các điện tử từ lớp N sẽ được khuếch tán sang
SVTH: Nguyễn Duy Khánh_CCVT06A
11


Nghiên cứu công nghệ truyền thông bằng ánh sáng nhìn thấy được và ứng dụng

lớp tích cực và các lỗ trống ở lớp P cũng được khuếch tán sang lớp tích cực. Tại đây,
các cặp điện tử và lỗ trống sẽ tái hợp (re-combine) và phát xạ ra photon ánh sáng. Hiện
tượng phát xạ ở đây chủ yếu là hiện tượng phát xạ tự phát. Hiện tượng này được mô tả
như hình 2.2 dưới đây:

Bán dẫn loại p

Bán dẫn loại n

Điện tử

Lỗ trống

Dải dẫn

Photon
ánh sáng

Dải cấm
Dải hóa trị
Hình 2.2. Nguyên lý hoạt động của LED

Với mục đích kết hợp để chiếu sáng, loại LED được sử dụng trong VLC sẽ là

LED đơn sắc (một trong ba màu RGB) và LED phát ánh sáng trắng (White LED). Có
hai cách thông dụng để tạo ra ánh sáng trắng tương ứng với hai loại LED khác nhau:
loại thứ nhất sử dụng một chip bán dẫn xanh (blue) và sau đó được phủ thêm một lớp
phosphor bên ngoài hay còn được gọi tên là “LED màu trắng đơn chip”. Khi dòng điện
được cung cấp cho chip LED màu xanh, chip này sẽ phát ra ánh sáng xanh, phosphor
sau đó được kích thích bởi màu xanh và sẽ phát ra huỳnh quang màu vàng. Sự kết hợp
hai loại màu này sẽ tạo ra ánh sáng trắng. Loại thứ hai là LED cấu tạo với ba chip màu
riêng biệt R (~625nm), G (~525nm), B (~470nm), (Red Green Blue). Sau đó ba màu
này sẽ được trộn lại với nhau để tạo ra ánh sáng trắng.

SVTH: Nguyễn Duy Khánh_CCVT06A
12


Nghiên cứu công nghệ truyền thông bằng ánh sáng nhìn thấy được và ứng dụng

Phát xạ từ LED
(màu xanh)
Huỳnh quang
(màu vàng)

RedGreen Blue

LED chip

LED chip
Lớp phosphor

(a).LED màu trắng sử dụng 1 chip.

(b).LED màu trắng sử dụng 3 chip (RGB).

Hình 2.3. Hai loại LED phát ánh sáng trắng

Blue

Phổ phát xạ của lớp
phosphor

Bước sóng (nm)
(a)

Green

Red

Cường độ tương đối (a.u)

Cường độ tương đối (a.u)

Phổ phát xạ của chip xanh

Bước sóng (nm)
(b)

Hình 2.4. Phổ phát xạ của (a) LED đơn chip và (b) LED RGB
LED đơn chip phủ phosphor sẽ có giá thành rẻ hơn, mạch điều khiển ít phức tạp
hơn tuy nhiên băng thông lại bị hạn chế, thêm nữa, lớp phosphor chỉ phát xạ ánh sáng
sau khi chip màu xanh phát xạ, do vậy tốc độ đáp ứng của LED đơn chip sẽ thấp hơn
so với LED RGB. Như chúng ta thấy trong hình 2.4 (a), LED đơn chip sẽ có băng

thông hạn chế do ảnh hưởng của lớp phosphor, do vậy ta có thể khắc phục nhược điểm
này bằng cách sử dụng một bộ lọc (blue filter) ở phía thu trước khi ánh sáng được đưa
đến photodiode. Còn ở hình (b), LED RGB có thể cung cấp ba kênh truyền dẫn riêng
biệt, mỗi kênh ứng với một chip LED, thích hợp cho WDM, nhưng một vấn đề cần
chú ý đó là cần phải đảm bảo sự cân bằng màu sắc của ánh sáng không bị thay đổi khi
truyền dẫn thông tin với VLC.

SVTH: Nguyễn Duy Khánh_CCVT06A
13


Nghiên cứu công nghệ truyền thông bằng ánh sáng nhìn thấy được và ứng dụng

2.3. Các phương pháp điều chế và điều chỉnh độ sáng trong VLC
Như chúng ta đã biết, truyền thông bằng ánh sáng dựa trên phương pháp điều
chỉnh cường độ của ánh sáng. Bất kỳ sự thay đổi nào khi ta điều chế ánh sáng để thông
tin đều có thể gây ảnh hưởng không tốt (đôi khi là nguy hiểm) với mắt người. Để tránh
điều này, sự thay đổi cường độ ánh sáng phải nằm trong khoảng thời thay đổi tối đa
cho phép (Maximum Flickering Time Period – MFTP).
MFTP được định nghĩa là thời gian tối đa mà cường độ ánh sáng có thể thay đổi
mà mắt người không thể cảm nhận được. Tần số thay đổi lớn hơn 200Hz (ứng với
MFTP < 5ms) được coi là an toàn với mắt người, chính vì vậy các phương pháp điều
chế sử dụng trong VLC sẽ phải chú ý đến giá trị MFTP này.
Một vấn đề khác nữa, để tiết kiệm và sử dụng năng lượng hiệu quả, chúng ta
phải sử dụng thêm một phương pháp điều chỉnh ánh sáng hỗ trợ trong quá trình điều
chế (Dimming Method - DS). Tức là cho phép người dùng có thể tăng giảm độ sáng
đến một giới hạn nào đó trong khi quá trình truyền dẫn dữ liệu vẫn diễn ra.
Mắt người thích ứng với sự giảm mức độ sáng bằng cách mở rộng con ngươi,
cho phép nhiều ánh sáng đi vào mắt hơn. Sự thích ứng của mắt người sẽ gây ra sự khác
biệt giữa mức độ ánh sáng đo được (Measuared Levels of Light – MLL) và mức độ

ánh sáng nhận biết được (Perceived Levels of Light – PLL). Mối quan hệ giữa hai đại
lượng này được cho bởi biểu thức (2.4) dưới đây:

(2.4)

Từ hình 2.5 ta thấy, ánh sáng đèn giảm ở mức 10% của MLL tương ứng với
mức 32% của PLL, và do vậy, cần phải có một dải các mức độ điều chỉnh ánh sáng đủ
lớn, trong khoảng từ 0.1 – 100%.

SVTH: Nguyễn Duy Khánh_CCVT06A
14


Nghiên cứu công nghệ truyền thông bằng ánh sáng nhìn thấy được và ứng dụng

Hình 2.5. Mối quan hệ giữa PLL và MLL
2.3.1. Phương pháp điều chế khóa bật tắt On-Off Keying (OOK)
Phương pháp điều chế khóa bật tắt OOK là một phương pháp điều chế rất phổ
biến trong các hệ thống truyền dẫn không dây sử dụng tia hồng ngoại. Phương pháp
này đôi khi còn được gọi là mã hóa non-return-to-zero (NRZ).
Điều chế khóa tắt bật là một phương pháp điều chế hai mức bao gồm hai ký
hiệu tương ứng với mức công suất 2P hoặc 0. Tín hiệu có thể được biểu diễn bằng hàm
cơ sở

với biểu thức (2.5) dưới đây:

(2.5)

Trong đó:
T là chu kỳ kí hiệu và rect(t) được tính như (2.6) :

(2.6)

Sử dụng hàm cơ sở này, ta có biểu thức cường độ sáng theo miền thời gian
được gửi qua kênh truyền theo biểu thức (2.7):

SVTH: Nguyễn Duy Khánh_CCVT06A
15


Nghiên cứu công nghệ truyền thông bằng ánh sáng nhìn thấy được và ứng dụng

(2.7)

Với

và được chọn thống nhất, biên độ trung bình của

được

đặt tại P do phân bố của các ký tự. Không gian tín hiệu của OOK bao gồm hai điểm và
được mô tả như trong hình 2.6. Xác suất lỗi bit được xác định bằng biểu thức (2.8):
(2.8)

Trong đó: tốc độ bit

Hình 2.6. Hàm cơ sở (a) và Không gian tín hiệu OOK (b)
Phương pháp điều chế này có nhược điểm đó là gây ra hiện tượng nhấp nháy do
nguyên tắc điều chế tắt bật nguồn sáng theo các bit 0, 1. Để khắc phục hiện tượng này,
tín hiệu sẽ được mã hóa với mã Manchester trước khi đưa vào điều chế, bit 0 sẽ được
ký hiệu bằng “01” và bit 1 sẽ được ký hiệu bằng “10”. Do đó sẽ tạo ra được một bộ mã

cân bằng số lượng bit 0 và 1, tránh được hiện tượng nhấp nháy.
Việc điều chỉnh độ sáng trong OOK có thể thực hiện theo hai cách, hoặc chúng ta
thay đổi lại mức độ “bật”, “tắt” đối với các ký tự (có nghĩa không cần thiết phải tắt hẳn
SVTH: Nguyễn Duy Khánh_CCVT06A
16


Nghiên cứu công nghệ truyền thông bằng ánh sáng nhìn thấy được và ứng dụng

hoàn nguồn sáng, mà chỉ cần đủ nhỏ để có thể phân định rõ ràng giữa hai mức này)
hoặc các mức này vẫn giữ nguyên và thay đổi thời gian mức cao (duty-cycle) (tức thời
gian tín hiệu ở mức cao/chu kỳ) bằng cách chèn thêm các ký hiệu dư thừa
(Compensation Symbols – CS) vào để điều chỉnh tăng giảm độ sáng. Ví dụ nếu độ
sáng của dữ liệu là A% với chu kỳ T 1 và các ký hiệu dư thừa có độ sáng B% với chu
kỳ T2, độ sáng trung bình N(%) sẽ được tính theo công thức (2.9):
(2.9)
Hai phương pháp trên đều có những ưu khuyết điểm riêng, đối với phương pháp
thứ nhất, đặt lại hai mức tắt bật sẽ giữ nguyên tốc độ bit không đổi nhưng sẽ làm thay
đổi hai mức độ, có thể gây ra hiện tượng thay đổi màu sắc do phải tác động đến quá
trình điều khiển LED. Đối với cách còn lại, hai mức độ không đổi nhưng sẽ làm chậm
tốc độ bit do đã chèn thêm bit dư thừa vào.
2.3.2. Phương pháp điều chế vị trí xung biến đổi (Variable Pulse Position
Modulation – VPPM)
Phương pháp điều chế vị trí xung biến đổi là phương pháp điều chế mới hơn, là
sự kết hợp của hai phương thức điều chế: điều chế vị trí xung (2 Pulse Position
Modulation – 2PPM) và điều chế độ rộng xung (Pulse Width Modulation – PWM).
Trong phương pháp điều chế PPM, mỗi chu kỳ ký hiệu sẽ được chia thành M
chu kỳ con. Thông tin sẽ được gửi bằng cách truyền một cường độ quang khác không
trong một chu kỳ con, trong khi các chu kỳ con còn lại vẫn giữ nguyên. Mỗi chu kỳ
con sẽ không trùng lặp về thời gian, do đó mỗi ký hiệu là trực giao với nhau. Ví dụ ta

có không gian tín hiệu M = N, M-PPM ký hiệu có thể được xem như một khối mã
OOK với chu kỳ là MT trong đó cường độ ra bằng không ngoại trừ trong chu kỳ T.
Hàm cơ sở của M-PPM có dạng (2.10):

(2.10)

Trong đó:

và T là chu kỳ con.

Không gian tín hiệu của M-PPM là không gian Euclid M chiều với một điểm tín
SVTH: Nguyễn Duy Khánh_CCVT06A
17