Radio over fiber

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THƠNG VẬN TẢI TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP RADIO OVER FIBER Ngành: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ VÀ TRUYỀN THÔNG Chuyên ngành: ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG Giảng viên hướng dẫn : Th.s Bùi Thị Bích Tuyền Sinh viên thực MSSV: 0951040032 : Võ Ngọc Hoàng Lớp: DV09 TP Hồ Chí Minh, 2013 Radio over Fiber GVHD: Bùi Thị Bích Tuyền MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: Tổng quan truyền dẫn vô tuyến qua sợi quang .5 1.1 Nguyên lý truyền dẫn ánh sáng sợi quang 1.1.1 Định luật Snell ( Định luật khúc xạ ánh sáng) 1.1.2 Khẩu độ số NA .6 1.2 Khái niê ̣m về Radio over Fiber (RoF) 1.3 Các thành phần tuyến quang sử dụng RoF 1.4 Xu mạng truy nhập vô tuyến và kết hợp sợi quang vô tuyến 10 1.4.1 Mạng truy nhập vô tuyến 10 1.4.2 Sự kết hợp sợi quang vô tuyến 11 1.5 Ưu nhược điểm RoF 12 1.5.1 Ưu điểm 12 1.5.2 Nhược điểm 14 1.6 Truyền dẫn RoF 14 CHƯƠNG 2: Các kỹ thuật truyền sóng Radio sợi quang .16 2.1 Điều chế biên đô ̣ trực tiếp 16 2.2 Bô ̣ điều chế ngoài 16 2.2.1 Bộ điều chế Mach-Zehnder Modul (MZM) 18 2.2.2 Bộ điều chế hấp thụ electron Electroabsorption Modulator 20 2.3 Kỹ thuật tách sóng heterodyne đầu xa RHD (optical heterodyne) .21 2.3.1 Nguyên lý .22 2.3.2 Nhiễu ảnh hưởng 24 2.4 Kĩ thuật nâng hạ tần 27 2.4.1 Giới thiệu 27 2.4.2 Kỹ thuật nâng hạ tần 28 2.4.3 Nhận xét .29 2.5 So sánh kỹ thuật 29 i Radio over Fiber GVHD: Bùi Thị Bích Tuyền 2.6 Kết hợp WDM kỹ thuật RoF 30 2.7 Tổng kết chương 33 Chương 3: Ứng dụng kỹ thuật Radio over Fiber vào mạng không dây 34 3.1 Mạng vô tuyến cellular dựa kỹ thuật RoF .34 3.1.1 Đa truy nhập lớp 34 3.1.2 Tính đa dịch vụ mạng RoF kết hợp kỹ thuật WDM .35 3.2 Ứng dụng RoF WLAN băng tần 60Ghz – Giao thức MAC .37 3.2.1 Giới thiệu 37 3.2.2 Kiến trúc mạng .38 3.2.3 Mô tả giao thức MAC – Giao thức bàn cờ 39 3.2.5 Tổng kết 43 3.3 Kỹ thuật RoF mạng truyền thông Road Vehicle 44 3.3.1 Giới thiệu 44 3.3.2 Kiến trúc mạng .45 3.3.3 Hoạt động mạng .47 3.3.4 Kết luận 49 3.4 RoF ứng dụng cho mạng truy nhập vô tuyến ngoại ô, nông thôn .49 3.4.1 Giới thiệu 49 3.4.2 Kiến trúc mạng .50 3.4.3 Hoạt động .52 3.4.4 Giao thức truy nhập mạng .53 3.4.5 Kết luận 56 3.5 Tổng kết .56 Chương 4: Hoạt động hệ thống RoF 58 4.1 Giới thiệu .58 4.2 Một tuyến RoF cụ thể 59 4.2.1 Cấu hình hệ thống 59 4.2.2 Các thành phần hệ thống 59 4.2.3 Hoạt động hệ thống 60 ii Radio over Fiber GVHD: Bùi Thị Bích Tuyền 4.3 Phân tích hoạt động tuyến downlink 61 4.3.1 Bộ điều chế “dual Mach-Zehnder” – Kỹ thuật điều chế OSSBC 61 4.3.2 Tác động sợi quang .65 4.3.3 Tách sóng BS – sản phẩm RF 66 4.4 Tuyến uplink 67 4.5 Mô tuyến downlink 68 4.5.1Giới thiệu .68 4.5.2 Mơ hình hóa thông số 68 4.5.3 Các kết mô phân tích 71 4.6 Kết luận chương 76 KẾT LUẬN 77 HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 78 TÀI LIỆU THAM KHẢO .79 iii Radio over Fiber AMC GVHD: Bùi Thị Bích Tuyền DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Adaptation Modulation and Bộ điều chế mã hoá Coding AMPS Advanced Mobile Phone Dịch vụ di động tiên tiến Service AP Access Point Điểm truy cập BB Base Band Băng tần sở BPF Band Pass Filter Bộ lọc băng thông BPSK Binary Phase Shift Keying Khoá dịch pha nhị phân BWAN Broadband Wireless Access Mạng truy nhập vô tuyến băng rộng Network CDMA Code Division Multiple Đa truy cập phân chia theo mã Access CS Central Station Trạm trung tâm CSPDN Circuit Switched Data Mạng chuyển mạch liệu Network DFB Distributed Feed Back(laser) Laser hồi tiếp phân tán DMOD DeMODdulator Bộ giải điều chế DWDM Dense Wavelength Division Ghép kênh theo bước sóng mật độ cao Multiplexing EA Electro Absorption Bộ hấp thụ electron EAM Electro Absorption Modulator Bộ điều chế hấp thụ electron EAT Electro absorption Bộ thu phát hấp thụ electron Transceiver EDFA Erbium Droped Fiber Bộ khuyếch đại sợi quang Amplifier EOM External Optical Modulator Bộ điều chế nguồn quang FDD Frequency Division Bộ ghép kênh chia tần số Duplexing FDM Frequency Division Bộ đa công chia tần số iv Radio over Fiber GVHD: Bùi Thị Bích Tuyền Multiplexing GSM Global System for Mobile Hê ̣ thống thơng tin di động tồn cầu Communication HSCSD High-Speed Circuit-Switched Chuyển mạch liệu tốc độ cao Data IEEE (Institute of Electrical and Viện kĩ sư điện điện tử Electronics Engineers) IF Intermediate Frequency tần số trung tần ITS Intelligent Transportation Hệ thống giao thông thông minh System LAN Local area network Mạng nội LO Laser Ocsillator Bộ dao động laser MAC Medium Access Control Sự điều khiển truy nhập môi trường MH Mobile Host Thiết bị di động MOD MODulator Bộ điều chế MSC Mobile Switching Center Trung tâm chuyển mạch di động MZM Mach-Zehnder Modulator Bộ điều chế Mach-Zehnder NLOS Non line of sight Tia không theo đường thẳng OADM Optical add/drop multiplexer Bộ xen rẽ sóng quang OFDM Orthogonal Frequency Ghép kênh theo tần số trực giao Division Multiplexing OFDM Orthogonal Frequency Đa truy cập theo số trực giao Division Multiple Access OSSBC Optical Single-Side-Band Điều chế quang đơn biên Modulation PSPDM PACKET SWITHCHED Mạng chuyển mạch gói liệu DATA NETWORK PSTN Public Switching Telephone Mạng chuyển mạch điện thoại công cộng Network v Radio over Fiber QAM GVHD: Bùi Thị Bích Tuyền Quadrature Amplitude Điều chế biên độ vng góc Modulation QoS Quanlity of Service Chất lượng dịch vụ QPSK Quadrature Phase Shift Điêu chế khố pha vng góc Keying RF Radio Frequency Sóng cao tần RF RoF Radio over Fiber truyền sóng vơ tuyến sợi quang vi Radio over Fiber GVHD: Bùi Thị Bích Tuyền LỜI MỞ ĐẦU Mạng truy nhập nút cuối mạng viễn thông, thành phần giao tiếp với người trình đưa dịch vụ tới người sử dụng cuối thành phần tất yếu mạng Hiện nay, mạng truy nhập ngày phát triển không ngừng với nhiều loại hình khác mạng truy nhập cáp đồng, mạng truy nhập sợi quang, mạng truy nhập vô tuyến,… Mỗi loại hình mạng có đặc điểm khác nhau, nhiên mạng truy nhập vô tuyến để ý nhiều phát triển cách nhanh chóng mà thấy chung quanh mạng thông tin di động 2G, 3G, 4G, mạng LAN không dây cho kết nối nhà với tên gọi WiFi, hay xa mạng truy nhập vô tuyến WiMax phát triển hậu thuẫn Intel, Nokia, Motorola,… mà cạnh tranh với cơng nghệ HSPA (High-Speed Packet Access) dựa 3G hỗ trợ AT&T Hay chí mạng NGN ngày phát triển theo chiều hướng hỗ trợ wireless Đó nhờ ưu điểm vượt trội kỹ thuật khơng dây mang lại, đạt tính di động cao mà kỹ thuật truy nhập hữu tuyến có Mặc khác, với phát triển mạng truy nhập băng thơng rộng mạng Radio over Fiber GVHD: Bùi Thị Bích Tuyền truy nhập vơ tuyến gần bắt đầu gặp phải nhược điểm mình, tốc độ thấp với vùng phủ sóng hẹp Vì vậy, ngày có nhiều cơng nghệ kỹ thuật nghiên cứu phát triển để khắc phục nhược điểm này, mang lại cho người dùng mạng truy nhập vơ tuyến băng thơng rộng Bên cạnh đó, sợi quang ngày sử dụng trở nên phổ biến ưu điểm băng thông rộng Tuy có nhược điểm định lắp đặt, bảo dưỡng giá thành sợi quang thiết bị kèm đắt so với cáp đồng với băng thơng lớn sợi quang khơng có mơi trường so sánh Vì vậy, sợi quang xem sở để triển khai mạng băng thông rộng mà ta có thấy mạng đường trục, FTTx,… ứng dụng sợi quang ngày nhiều Một phương pháp để đạt mạng truy nhập vô tuyến băng thông rộng kết hợp với kỹ thuật truy nhập sợi quang, với ưu điểm băng thông lớn cự ly xa Một kết hợp kỹ thuật Radio over Fiber, kỹ thuật mà coi tảng cho mạng truy nhập không dây băng thông rộng tương lai Tuy kỹ thuật RoF giai đoạn nghiên cứu, phát triển thử nghiệm kết mà mạng lại khả quan, khiến nhiều người tin tưởng kỹ thuật cho ứng dụng mạng truy nhập vô tuyến tương lai Sự gia tăng liên tục thiết bị di động không dây với nhu cầu dịch vụ băng rộng tạo áp lực phải tăng dung lượng hệ thống vô tuyến Kỹ thuật truyền sóng vơ tuyến qua sợi quang (Radio over Fiber - RoF) công nghệ mong đợi đóng vai trị quan trọng mạng khơng dây tương lai cung cấp cho người dùng đầu cuối khả truy cập dịch vụ mạng băng rộng thực đảm bảo yêu cầu tính di động việc truy cập ngày tăng Vì vậy, đồ án này, em tìm hiểu kỹ thuật Radio over Fiber ứng dụng mạng truy nhập vô tuyến Nội dung đồ án bao gồm phần: Radio over Fiber GVHD: Bùi Thị Bích Tuyền  Tìm hiểu tổng quan Radio over Fiber  Phân tích kĩ thuật truyền RoF  Kết hợp kĩ thuật Radio over Fiber mạng truy nhập khơng dây  Phân tích hoạt động tuyến RoF cụ thể Để thực yêu cầu đề đồ án, vấn đề trình bày chương sau: Chương nói cách thức truyền sóng ánh sang sợi quang Tổng quan kĩ thuật Radio over Fiber, kỹ thuật có kỹ thuật Chương tìm hiểu kỹ thuật để truyền dẫn sóng radio qua mơi trường sợi quang Ở kỹ thuật có ưu nhược điểm riêng nó, tùy vào ưu nhược điểm riêng mà có ứng dụng môi trường cụ thế, so sánh ưu nhược điểm kỹ thuật đưa Cuối chương tìm hiểu kết hợp kỹ thuật với kỹ thuật WDM, kỹ thuật không khai thác hiệu băng thông sợi quang mà làm tăng độ mềm dẻo cấu trúc mạng Các ứng dụng kỹ thuật Radio over Fiber mạng truy nhập vô tuyến trình bày chương Các ứng dụng trình bày cụ thể mạng cụ thể mạng wireless LAN dùng băng tần mm, mạng truyền thông RVC sở hạ tầng mạng ITS, mạng truy nhập vô tuyến vùng ngoại ô nơng thơn Qua kiến trúc mạng Radio over Fiber mô tả phần khó khăn vấn đề cần khắc phục Đặc biệt tính đa dịch vụ kỹ thuật RoF kiến trúc mạng nên dịch vụ triển khai cách linh hoạt dễ dàng mạng Ở chương trình bày hoạt động tuyến Radio over Fiber cụ thể Trong phần thấy kết hợp kỹ thuật mô tả chương để tạo nên tuyến truyền dẫn Radio over Fiber cụ thể, hoạt động thành phần tuyến mô tả cách cụ thể Các kết mơ trình bày cụ thể chương để so sánh với phần lý thuyết mơ tả Radio over Fiber GVHD: Bùi Thị Bích Tuyền (4.3.7) với IC tổn hao chèn coupler Phân tích phổ tín hiệu để hiểu rõ tín hiệu EΣ(t) ta phân tích phổ chúng Dựa vào hình 4.4 ta thấy ngõ điều chế có thành phần tần số fopt, fopt+fsub (thành phần mang liệu), fopt+fLO Dựa vào phổ biên ngõ điều chế, phổ biên độ gồm vạch tần số, cách tách sóng đầu cuối ta biết tuyến RoF sử dụng kỹ thuật remote heterodyne, tức dao động tạo đầu phát Ta sử dụng kết kỹ thuật heterodyning phân tích tuyến quang A 1 A f a Eup – Nhánh b.Elow – Nhánh f A fLO Chú thích 1: fopt 2: fopt+fsub (& data) 3: fopt+fLO c EΣ – Ngõ f Hình 4.6 Phổ biên độ a nhánh điều chế, b nhánh điều chế, c ngõ điều chế 64 Radio over Fiber GVHD: Bùi Thị Bích Tuyền 4.3.2 Tác động sợi quang Khi truyền tín hiệu qua sợi quang, tất nhiên bị ảnh hưởng nhiều tượng gây nhiễu, khiến cho tín hiệu thu khơng hồn tồn xác với tín hiệu ban đầu Tuy nhiên, tác nhân ảnh hưởng lớn tuyến quang là:  Suy hao: chiều dài tuyến quang thường lớn, 10km, nên tượng suy hao ảnh hưởng đến tuyến quang quang trọng Thứ nhất, làm cho tín hiệu suy yếu, tín hiệu suy yếu ảnh hưởng tác nhân khác lớn Thứ hai biên độ tín hiệu ngõ nhỏ, nên cần phải có khuếch đại RF đầu BS, tốn lượng cung cấp cho BS, với BS gần nguồn điện điều không quang trọng, BS xa lưới điện, nguồn điện cung cấp từ xa lớn khiến cho dây dẫn lớn hơn, dẫn tới chi phí bỏ cho mạng nhiều Điều cuối tuyến sử dụng kỹ thuật remote hetorodying cho tuyến downlink remote LO cho tuyến uplink, nên suy hao làm cho tín hiệu tách BS có biên độ nhỏ  Tán sắc: tượng tán sắc tượng phổ biến truyền tín hiệu quang sợi quang Hiện tượng tán sắc xảy nghiêm trọng tuyến quang sử dụng kỹ thuật RoF với sóng RF điều chế lên miền quang Để khắc phục tượng này, người ta sử dụng laser DFB có bề rộng phổ nhỏ tính MHz, có laser DFB có bề rộng phổ 1MHz, loại 75MHz 150MHz trở nên phổ biến Sợi quang góp phần giảm ảnh hưởng tượng tán sắc, nhiều loại sợi quang phát triển để hạn chế vấn đề  Nhiễu pha: tượng ảnh hưởng đến tuyến quang nhiều Hiện tượng nhiễu pha có giá trị trung bình tỷ lệ với bình phương băng thơng tín hiệu Với phương pháp tuyến uplink ta thấy bề rộng phổ lớn, chiếm khoảng fLO Với fLO có tần số 60GHz bề rộng phổ lên đến 0.5nm Kỹ thuật cho ta thấy hạn chế ta áp dụng phương pháp DWDM thông thường 65 Radio over Fiber GVHD: Bùi Thị Bích Tuyền 4.3.3 Tách sóng BS – sản phẩm RF Thành phần tín hiệu truyền đến BS bao gồm tần số, phương trình cường độ trường nhận PD BS biểu diễn sau: (3.3.8) với IF suy hao chèn EDFA, G độ lợi EDFA, L suy hao sợi quang Giả sử thành phần nhiễu không đáng kể Như sau tách sóng, ta thu sản phẩm miền tần số RF dạng tín hiệu điện Phương trình tách sóng có dạng: (4.3.9) Do EPD(t) bao gồm thành phần tần số, nên sản phẩm sau tách sóng bao gồm thành phần tần số Bằng lọc thích hợp, người ta tách thành phần sóng đáng quan tâm Sản phẩm RF thứ tín hiệu RF đưa tới ănten xạ tới MH Đó sản phẩm thành phần tần số f opt+fLO fopt+fsub: (4.3.10) với η hiệu suất lượng tử PD, e electro charge, hfopt lượng photon tín hiệu isignal(t) đưa tới ănten truyền tới MH Đây kỹ thuật tách sóng heterodyne, nhờ kỹ thuật mà tín hiệu liệu đưa lên miền tần số RF có tần số sóng mang fLO-fsub mà khơng cần phải có điều chế nâng tần RF Đây điểm hay kỹ thuật 66 Radio over Fiber GVHD: Bùi Thị Bích Tuyền Dựa vào công thức thấy ảnh hưởng suy hao lên tín hiệu ngõ Nếu biên độ tần số LO tăng lần isignal(t) tăng lên lần sử dụng phương pháp remote heterodyning, sóng LO tạo BS biên độ isignal(t) lại tăng lên lần Sản phẩm thứ thành phần tần số LO để sử dụng kỹ thuật hạ tần cho tuyến downlink Đó sản phẩm thành phần tần số fopt thành phần tần số fopt+fLO Tín hiệu tách có dạng: (4.3.11) 4.4 Tuyến uplink Tuyến uplink sử dụng kỹ thuật hạ tần để đưa tín hiệu tần số RF xuống tần số IF (kỹ thuật IF over Fiber) với tín hiệu LO lấy từ thành phần truyền dẫn tuyến uplink Do sóng quang mang tần số IF nên bề rộng phổ nhỏ bị tác động tượng tán sắc Vì tuyến downlink sử dụng kỹ thuật cần trang bị LD FB hay chí LED có bề rộng phổ lớn mà bảo đảm tín hiệu truyền cách đầy đủ Trước tới CS, tín hiệu khuếch đại EDFA trước vào tách sóng, sau qua mạch lọc thông dải để lấy thành phần cần thiết để giải điều chế RF modem Như với kỹ thuật remote LO mà BS ta không cần dao động LO, đồng thời thành phần phát cần sử dụng LD FB hay chí LED bảo đảm yêu cầu Cấu hình cho ta cấu trúc BS đơn giản, bao gồm thành phần chuyển đổi điện/quang, ngược lại lọc thơng khơng có chức xử lý thực BS 4.5 Mô tuyến downlink 67 Radio over Fiber GVHD: Bùi Thị Bích Tuyền 4.5.1Giới thiệu Trong phần mô hoạt động tuyến RoF mơ tả hình 4.1 sử dụng chương trình Simulink Matlab Để đơn giản ta mô hoạt động tuyến downlink để so sánh với công thức nêu phần 4.3 Các tác động nhiễu khơng xét q trình mơ Chương trình mô vẽ dạng đồ thị dạng tín hiệu phân tích phổ 4.5.2 Mơ hình hóa thơng số Dựa vào cơng thức (4.3.5) (4.3.6) (4.3.5)→ 68 Radio over Fiber GVHD: Bùi Thị Bích Tuyền (4.3.6)→ Là kết ngõ điều chế ngồi dual-MZM Có thể mơ điều chế khối upper lower hình 4.5 Một khối cộng tín hiệu đặt phía sau để kết hợp ngõ điều chế này, để phân tích tuyến ta sử dụng kết heterodyne Về phía BS, tuyến downlink đơn giản photodiode biểu diễn công thức (4.3.9) nên mô khối lấy module hình 4.5 Hai khối Scope PSD dùng để phân tích hình dạng tín hiệu thu Mơ hình đơn giản hóa thành phần nhiễu, khuếch đại EDFA, suy hao sợi quang, số thành phần khác ta cần quan sát dạng tín hiệu phân tích phổ thành phần Hình 4.7 Sơ đồ mô tuyến downlink 69 Radio over Fiber GVHD: Bùi Thị Bích Tuyền Với mơ trên, ta chọn thông số công thức (4.3.5) (4.3.6) sau:  Popt = 1mW = 10-3W :công suất quang ngõ (dBm = )  βLO=βsub=0.4 :Điện áp điều khiển chuẩn hóa  IM = 100.3 :Tổn hao chèn với 3dB  λ=1550nm :Bước sóng Laser Diode  c=3×108 (m/s) :vận tốc ánh sáng chân khơng  ωopt = 2×π×c/λ=1.21×1015 (rad/s) :Tần số sóng Laser Diode  fLO=60GHz  fsub=2.5GHz :Tần số sóng IF(Mang tín hiệu)  Bitrate = 6553×106  Data: bit với φsignal=0 & bit với φsignal=π :Tần số sóng RF Các thông số chạy file ThongSo.m để cung cấp cho phần mô simulink, đồng thời ta thay đổi thơng số cách dễ dàng Tương đương với thông số trên, ta gán biến hàm vào file ThongSo.m sau: P_opt = b_sub = b_LO = I_M = lambda= 1e-3 0.4 0.4 10^0.3 1550e-9 %Công suất quang ngõ %Điện áp điều khiển chuẩn hóa %Điện áp điều khiển chuẩn hóa %Tổn hao chèn với 3dB %Bước sóng sóng Laser c 3e8 %Vận tốc ánh sáng chân khơng 2*pi*c/lambda %Tần số góc sóng Laser = w_opt = f_LO = 60e9 f_sub = 2.5e9 %Tần số sóng cao tần RF %Tần số sóng trung tần IF bitrate = 655e6 %Tốc độ bit Eup_A = sqrt(P_opt/(2*I_M)) * besselj(0,b_LO*pi) %Hàm điều chế MZM gắn vào Gain1 Simulink Eup_B = sqrt(P_opt/(I_M)) * besselj(1,b_LO*pi) %Hàm điều chế MZM gắn vào Gain2 Simulink 70 Radio over Fiber GVHD: Bùi Thị Bích Tuyền Elow_A = sqrt(P_opt/(2*I_M)) * besselj(0,b_sub*pi) %Hàm điều chế MZM gắn vào Gain3 Simulink Elow_B = sqrt(P_opt/(I_M)) * besselj(1,b_sub*pi) %Hàm điều chế MZM gắn vào Gain3 Simulink 4.5.3 Các kết mơ phân tích Kết thứ 1: Phổ tín hiệu BS Bộ điều chế bao gồm dual-MZM điều chế dạng sóng quang riêng biệt tần số RF Bây ta sử dụng điều chế dualMZM cách riêng biệt để truyền tới BS nhận kết hình 4.6 cho điều chế 4.7 cho điều chế Ở hình 4.6 cho ta thấy truyền nhánh BS ta thu sóng RF có tần số 60GHz tương ứng với tần số góc ω = 3.7×1011(rad/s) tương ứng với sóng LO Ở hình 4.7 cho ta thấy truyền nhánh BS ta thu sóng RF có tần số 2.5GHz Đây liệu điều chế tần số 2.5GHz, khơng phải mà ta cần để xạ Anten BS tín hiệu xạ cần phải điều tần lên 60GHz Hình 4.8 Sản phẩm BS điều chế nhánh 71 Radio over Fiber GVHD: Bùi Thị Bích Tuyền Hình 4.9 Sản phẩm BS điều chế nhánh Tuy nhiên ta kết hợp điều chế lại truyền BS cịn có thêm sản phẩm tần số (60-2.5)GHz hình 4.8 Đó liệu cần truyền điều chế lên tần số vô tuyến Như kỹ thuật (kết heterodyne) mang lại cho sản phẩn cần thiết điều chế mà không thiết phải có nhân tần Đây điểm hay kỹ thuật mà ta giải thích 4.3 Hình 4.10 Sản phẩm ngõ tuyến downlink Phân tích Dựa vào cơng thức (4.3.10) (4.3.11) sản phẩm BS lọc thông dải tách Ta so sánh sản phẩm mặt biên độ: (4.5.1) 72 Radio over Fiber GVHD: Bùi Thị Bích Tuyền Do J0(x) lớn J1(x) nhiều với x nhỏ Nên biên độ tín hiệu iLO lớn isignal nhiều lần Vì ta cần thiết kế lọc thật tốt cho chúng không bị nhiễu lên Kết thứ 2: Quan sát tín hiệu liệu Bây BS đặt thêm mạch lọc thông dải tần số từ 57 đến 60GHz ( Tương đương tần số góc ω từ 2π x 57 x 10 đến 2π x 60 x 106 Rad/s )như hình vẽ 4.9 để lọc bớt thành phần sóng IF có tần số 2,5Ghz Hình 4.10 phổ ngõ Hình 4.11 Trạm BS với lọc thơng dải để lấy tín hiệu liệu tần số RF 57.5GHz Hình 4.12 Phổ tín hiệu trạm BS 73 Radio over Fiber GVHD: Bùi Thị Bích Tuyền Hình 4.13 Hình dáng tín hiệu với bit Như hình 4.10 ta thấy phổ ngõ lọc thơng dải có tín hiệu liệu cần truyền Thành phần xạ trực tiếp đến từ anten đến MH Hình 4.11 hình dáng tín hiệu với bit (tức chưa có liệu với pha 0) Tiếp theo cải tiến mơ hình phát với kiểu điều chế BPSK hình 4.12 Hình 4.14 Bộ điều chế có liệu 74 Radio over Fiber GVHD: Bùi Thị Bích Tuyền Thành phần độ Sin & Cos thứ đại diện cho bit với pha 0, thành phần Sin cos thứ đại diện cho bit với pha π Bộ phát xung có tốc độ thực tế tốc độ bit điều khiển thành phần dưới, để dễ quan sát thời gian mơ ta chọn tốc cách thích hợp Các kết hình dáng tín hiệu phổ diễn tả hình 4.13 4.14 Hình 4.15 Hình dáng tín hiệu liệu với bit 1-0 (isignal) Hình 4.16 Phổ tín hiệu liệu Dựa vào hình ta thấy phổ tín hiệu không thay đổi phương pháp điều chế BPSK, gồm vạch phổ 57.5GHz Tuy nhiên có liệu hình dáng tín hiệu khác với ban đầu Thời gian bit mơ 2×10 -9 giây, hình vẽ 4.13 khoảng thời gian bít cũ có bị trễ thời gian 1.7×10-9 giây, tác động lọc thơng dải tác động đến độ trễ 75 Radio over Fiber GVHD: Bùi Thị Bích Tuyền 4.6 Kết luận chương Với kết thu được, ta thấy tuyến sử dụng kỹ thuật OSSBC điều chế kỹ thuật tách sóng heterodyne nên có cấu hình BS đơn giản với linh kiện rẻ tiền, giảm giá thành cho BS, đưa đến gần với thực tế KẾT LUẬN Trong khuôn khổ đồ án, nội dung kỹ thuật RoF ứng dụng vào mạng truy nhập vơ tuyến trình bày Chương nói cách thức truyền ánh sáng sợi quang, giới thiệu sơ qua tổng quan Radio over Fiber Ở chương bắt đầu tìm hiểu kỹ thuật RoF, kỹ thuật việc kết hợp giới sợi quang giới vô tuyến lai với Chương nêu lên phương pháp ứng dụng kỹ thuật RoF này, nêu lên ưu điểm cách cải tiến nhược điểm biện pháp khắc phục Tuy vấn đề tìm hiểu chưa nhiều mức chung cho kỹ thuật, làm lộ rõ chất kỹ thuật RoF Ở chương 3, ta thấy ứng dụng kỹ thuật RoF vào mạng truy nhập vô tuyến Đầu tiên vào mạng WLAN băng tần mm Đây loại hình mạng mà tương lại phổ biển thay cho mạng WLAN phổ biến WiFi Tiếp ứng dụng vào mạng RVC, phần mạng thông minh với ứng dụng truy nhập vô tuyến cho thiết bị di chuyển tương lai ứng dụng điều khiển tự động phương tiện Cuối ứng dụng mạng quan trọng khơng mạng truy nhập vô tuyến dành cho ngoại ô nông thôn Với mật độ lưu lượng thấp, nên giá thành triển khai mạng khu vực trở nên quan trọng Với kiến trúc đưa dựa kỹ thuật RoF ứng dụng cho mạng điều thực Tuy nhiên để triền khai mạng thực tế cịn nhiều vấn đề phải tiếp tục nghiên cứu phát triển tất lớp quang, lớp vô tuyến lớp mạng Ở chương em đưa 76 Radio over Fiber GVHD: Bùi Thị Bích Tuyền tìm hiểu số vấn đề quan trọng cho mạng, mà thực tế cịn nhiều Cuối chương 4, Mơ tả tuyến RoF cụ thể để đạt cấu trúc BS đơn giản Chương kết hợp kỹ thuật chương lại với để đưa cấu hình phân tích dựa cơng thức chương trình mơ Chương trình sử dụng để mơ Simulink Matlab với công cụ hỗ trợ sẵn Những kết mô chương giúp hiểu kỹ thuật truyền dẫn RoF Cơng thức tình toán BER đưa chương này, vấn đề thời gian hạn chế mặt kiến thức mà kết tính tốn BER khơng mong đợi khơng trình bày đây, ngừng lại mức độ lý thuyết Như đồ án đạt số kết định bên cạnh có việc chưa làm với thiếu sót cần bổ sung HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI Về hướng phát triển đề tài cho nhiều hướng để làm đề tài hồn chỉnh có nội dung phong phú hơn: (1) Tìm hiểu sâu kỹ thuật ứng dụng hay tìm hiểu kỹ thuật ứng dụng kỹ thuật RoF đề cập tài liệu (2) Tìm hiểu cấu hình mạng có sử dụng kỹ thuật RoF Mỗi cấu có ưu nhược điểm riêng ứng dụng phù hợp cho số loại mạng Các kết mô chứng minh cho kỹ thuật (3) Hoặc tìm hiểu ứng dụng kỹ thuật RoF vào mạng truy nhập khác tìm hiểu sâu kỹ thuật mạng truy nhập để bổ sung cho ứng dụng mạng truy nhập Và kỹ thuật có nhiều ứng dụng thực tế ý nghĩa kỹ thuật lớn 77 Radio over Fiber GVHD: Bùi Thị Bích Tuyền Tuy nhiên, phía mơn thơng tin quang, nên tìm hiểu (1) (2) nêu thuộc phạm vi quang Các vấn đề nêu (3) mang đậm tính chất mạng kỹ thuật phần vô tuyến Cuối cùng, em xin cảm ơn thầy, cô để thời gian đọc vấn đề trình bày đồ án em TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tham khảo [1] ‘Cơng nghệ truyền sóng vơ tuyến qua sợi quang – RoF’ , ThS Đặng Thế Ngọc ThS Phạm Thị Thuý Hiền [2] ‘Nghiên cứu tính hệ thống RoF sử dụng kỹ thuật OFDM’ ,Nguyễn Trần Hoàng Giang [3] ‘GSM System Engineer’, Asha Mehrotra Artech House, Inc Boston, London, 1997 [4] ‘Radio over Fiber based Network Architecture’, Hong Bong Kim Berlin, 2005 [5] ‘Green Antenna and Radio over Fiber Technology for a Cellular Wireless’ Subodh Ku Gond, Sai Prasad A [6] ‘Analysis and Improvement of Mach–Zehnder Modulator Linearity Performance for Chirped and Tunable Optical Carriers’, S Dubovitsky, Member, IEEE,W H Steier, Life Fellow, IEEE, S Yegnanarayanan, and B Jalali, Senior Member, IEEE [7] ‘Improving the Switching Performance of a Wavelength-Tunable Laser Transmitting Using a Simple and Effective Driver Circuit’, Y Su, J E Simsarian, and L Zhang, IEEE Photon Technol Lett., vol 16, no 9, pp 2132.2134, Sep 2004 78