Giảm méo phi tuyến trong hệ thống thông tin sợi quang băng rộng.Giảm méo phi tuyến trong hệ thống thông tin sợi quang băng rộng.Giảm méo phi tuyến trong hệ thống thông tin sợi quang băng rộng.Giảm méo phi tuyến trong hệ thống thông tin sợi quang băng rộng.Giảm méo phi tuyến trong hệ thống thông tin sợi quang băng rộng.Giảm méo phi tuyến trong hệ thống thông tin sợi quang băng rộng.Giảm méo phi tuyến trong hệ thống thông tin sợi quang băng rộng.Giảm méo phi tuyến trong hệ thống thông tin sợi quang băng rộng.Giảm méo phi tuyến trong hệ thống thông tin sợi quang băng rộng.Giảm méo phi tuyến trong hệ thống thông tin sợi quang băng rộng.Giảm méo phi tuyến trong hệ thống thông tin sợi quang băng rộng.Giảm méo phi tuyến trong hệ thống thông tin sợi quang băng rộng.Giảm méo phi tuyến trong hệ thống thông tin sợi quang băng rộng.Giảm méo phi tuyến trong hệ thống thông tin sợi quang băng rộng.Giảm méo phi tuyến trong hệ thống thông tin sợi quang băng rộng.Giảm méo phi tuyến trong hệ thống thông tin sợi quang băng rộng.Giảm méo phi tuyến trong hệ thống thông tin sợi quang băng rộng.Giảm méo phi tuyến trong hệ thống thông tin sợi quang băng rộng.Giảm méo phi tuyến trong hệ thống thông tin sợi quang băng rộng.Giảm méo phi tuyến trong hệ thống thông tin sợi quang băng rộng.Giảm méo phi tuyến trong hệ thống thông tin sợi quang băng rộng.Giảm méo phi tuyến trong hệ thống thông tin sợi quang băng rộng.Giảm méo phi tuyến trong hệ thống thông tin sợi quang băng rộng.Giảm méo phi tuyến trong hệ thống thông tin sợi quang băng rộng.Giảm méo phi tuyến trong hệ thống thông tin sợi quang băng rộng.Giảm méo phi tuyến trong hệ thống thông tin sợi quang băng rộng.Giảm méo phi tuyến trong hệ thống thông tin sợi quang băng rộng.Giảm méo phi tuyến trong hệ thống thông tin sợi quang băng rộng.Giảm méo phi tuyến trong hệ thống thông tin sợi quang băng rộng.Giảm méo phi tuyến trong hệ thống thông tin sợi quang băng rộng.Giảm méo phi tuyến trong hệ thống thông tin sợi quang băng rộng.Giảm méo phi tuyến trong hệ thống thông tin sợi quang băng rộng.Giảm méo phi tuyến trong hệ thống thông tin sợi quang băng rộng.Giảm méo phi tuyến trong hệ thống thông tin sợi quang băng rộng.Giảm méo phi tuyến trong hệ thống thông tin sợi quang băng rộng.Giảm méo phi tuyến trong hệ thống thông tin sợi quang băng rộng.Giảm méo phi tuyến trong hệ thống thông tin sợi quang băng rộng.Giảm méo phi tuyến trong hệ thống thông tin sợi quang băng rộng.Giảm méo phi tuyến trong hệ thống thông tin sợi quang băng rộng.Giảm méo phi tuyến trong hệ thống thông tin sợi quang băng rộng.Giảm méo phi tuyến trong hệ thống thông tin sợi quang băng rộng.Giảm méo phi tuyến trong hệ thống thông tin sợi quang băng rộng.Giảm méo phi tuyến trong hệ thống thông tin sợi quang băng rộng.Giảm méo phi tuyến trong hệ thống thông tin sợi quang băng rộng.Giảm méo phi tuyến trong hệ thống thông tin sợi quang băng rộng.Giảm méo phi tuyến trong hệ thống thông tin sợi quang băng rộng.Giảm méo phi tuyến trong hệ thống thông tin sợi quang băng rộng.
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA GIẢM MÉO PHI TUYẾN TRONG HỆ THỐNG THÔNG TIN SỢI QUANG BĂNG RỘNG Chuyên ngành Mã số : KỸ THUẬT VIỄN THÔNG : 9520208 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT Đà Nẵng, 2023 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA GIẢM MÉO PHI TUYẾN TRONG HỆ THỐNG THÔNG TIN SỢI QUANG BĂNG RỘNG Chuyên ngành Mã số : KỸ THUẬT VIỄN THÔNG : 9520208 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT Đà Nẵng, 2023 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các kết nghiên cứu kết luận trình bày luận án trung thực, không chép từ nguồn hình thức Việc tham khảo nguồn tài liệu thực trích dẫn ghi nguồn tài liệu tham khảo quy định Đà Nẵng, ngày 01 tháng 12 năm 2023 Tác giả luận án Nguyễn Văn Điền Lời cảm ơn Tôi xin chân thành gởi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy hướng dẫn đáng kính tơi, thầy giáo PGS.TS Nguyễn Tấn Hưng thầy giáo PGS.TS Nguyễn Văn Tuấn Các thầy tận tụy, hướng dẫn, hướng nghiên cứu, góp ý nghiên cứu khoa học Ngoài ra, thầy hỗ trợ động viên nhiều, giúp vượt qua khó khăn suốt q trình hồn thành luận án Tôi xin cảm ơn TS Lê Thái Sơn, làm việc phịng thí nghiệm Nokia Bell Labs, Holmdel, Hoa kỳ, người giúp đỡ nhiều q trình xây dựng mơ hệ thống thơng tin sợi quang Thêm vào đó, tơi cảm ơn TS Lê Thái Sơn tham gia hỗ trợ đóng góp ý kiến, dẫn tơi viết báo quốc tế cách hiệu Tôi xin chân thành cảm ơn TS Phạm Tiến Đạt, làm việc Viện Quốc Gia Truyền thông Thông tin, Tokyo, Nhật Bản, người tận tâm giúp đỡ tơi suốt q trình làm việc phịng thí nghiệm hệ thống thông tin quang tốc độ cao Viện Quốc Gia Truyền thông Thông tin, Tokyo, Nhật Bản Các thảo luận, góp ý TS Phạm Tiến Đạt lý thuyết lẫn thực nghiệm giúp trải nghiệm hệ thống thông tin sợi quang mạng truy cập quang hỗn hợp băng rộng Tôi cảm ơn bạn đồng nghiên cứu Nguyễn Đức Bình, Nguyễn Hồng Kiểm, người đồng hành với tơi nghiên cứu Ngồi ra, xin cảm ơn bạn Hồ Đức Tâm Linh, Nguyễn Quang Duy, Vương Quang Phước, người chia sẻ vui buồn, giúp tơi có thêm động lực vượt qua khó khăn q trình học tập hồn thành luận án Tơi xin cảm ơn quỹ học bổng đổi sáng tạo VINIF tập đoàn Vingroup giúp tơi có phần kinh phí q trình học tập, nghiên cứu Tơi xin gởi lời cảm ơn đến thầy cô Khoa Công Nghệ Điện Tử, Trường Đại học Cơng Nghiệp Tp Hồ Chí Minh, thầy cô Khoa Công Nghệ Thông Tin, Trường Đại học FPT, Phân hiệu Đà Nẵng, thầy cô Khoa Điện tử - Viễn Thông, Trường Đại học Bách Khoa, Đại học Đà Nẵng tạo điều kiện thuận lợi suốt thời gian dài học tập, nghiên cứu Sau cùng, xin gởi lời cảm ơn từ đáy lịng đến bố mẹ tơi: Ơng Nguyễn Văn Được Bà Trần Thị Thanh Tâm, người nỗ lực không ngừng nghỉ cho tương lai tươi đẹp Đồng thời, xin cảm ơn anh chị Nguyễn Thị Tâm Thanh, Nguyễn Trần Đồn, Nguyễn Thị Tâm Thủy vợ tơi Ngơ Thị Phương Thảo giúp đỡ động viên liên tục suốt thời gian học tập nghiên cứu Đà Nẵng, ngày 01 tháng 12 năm 2023 Tác giả Nguyễn Văn Điền Mục lục Mục lục iv Danh mục hình vẽ ix Danh mục từ viết tắt xi Danh mục ký hiệu xv Giới thiệu Chương Tổng quan hệ thống thông tin sợi quang méo tín hiệu hệ thống thơng tin sợi quang băng rộng 1.1 Giới thiệu chương 1.2 Cấu trúc hệ thống thông tin viễn thông 1.3 Các thành phần hệ thống thông tin sợi quang 1.3.1 Nguồn phát quang laser 1.3.2 Bộ điều chế quang 1.3.3 Định dạng xung máy phát 1.3.3.1 Định dạng xung Nyquist với đáp ứng cosin nâng 1.3.3.2 Định dạng xung cho hệ thống truyền OFDM 1.3.4 Điều chế biên độ cầu phương nhiều mức M hiệu suất phổ 1.3.5 Hệ thống ghép kênh phân chia bước sóng 1.3.6 Kênh truyền sợi quang 1.3.7 Bộ thu quang coherence 1.4 Cơ sở truyền tín hiệu sợi quang 1.5 Méo tín hiệu hệ thống thông tin sợi quang băng rộng 1.5.1 Suy hao công suất sợi quang 1.5.1.1 Bù suy hao công suất khuếch đại quang EDFA 1.5.1.2 Nhiễu phát xạ tự phát 1.5.2 Hiện tượng tán sắc sợi quang đơn mode i 6 9 10 11 11 12 13 15 16 16 18 21 21 22 22 23 1.5.3 Hiện tượng phi tuyến Kerr 1.5.3.1 Tự điều chế pha 1.5.3.2 Điều chế pha chéo 1.5.3.3 Trộn bốn bước sóng 1.5.4 Méo dạng tín hiệu băng thơng giới hạn thu phát 1.5.5 Méo dạng tín hiệu giới hạn cắt khuếch đại công suất lớn 1.6 Các kỹ thuật bù méo tín hiệu thơng dụng hệ thống thông tin sợi quang 1.6.1 Kỹ thuật bù tán sắc dùng sợi DCF 1.6.2 Kỹ thuật bù tán sắc miền điện 1.6.3 Kỹ thuật lan truyền ngược miền số 1.6.4 Kỹ thuật sử dụng liên hợp pha quang 1.6.5 Kỹ thuật bù méo khác 1.7 Hệ thống đo đạc tham số đánh giá phẩm chất hệ thống 1.7.1 Tỷ lệ lỗi bit 1.7.2 Độ lớn vector lỗi 1.7.3 Tỷ số tín hiệu nhiễu hệ số phẩm chất 1.8 Kết luận chương Chương Giảm méo phi tuyến sử dụng kỹ thuật lan truyền ngược miền số cho hệ thống sợi quang băng rộng 2.1 Giới thiệu chương 2.2 Kỹ thuật lan truyền ngược miền số DBP 2.2.1 Nguyên lý hoạt động kỹ thuật DBP 2.2.2 Hiệu suất giảm méo phi tuyến kỹ thuật DBP bước chia hệ thống sợi quang băng rộng 2.3 Kỹ thuật lan truyền ngược với bước chia logarit tổng quát 2.3.1 Tối ưu hóa kích thước bước 2.3.2 Tối ưu hóa hệ số phi tuyến 2.4 Hệ thống mô thông tin sợi quang băng rộng sử dụng kỹ thuật giảm méo phi tuyến DBP 2.5 Hiệu suất kỹ thuật chia bước logarit tổng quát GLSS hệ thống sợi quang băng rộng 2.5.1 Hiệu suất kỹ thuật GLSS dựa tối ưu hóa khoảng cách bước 2.5.2 Hiệu suất kỹ thuật GLSS dựa tối ưu hóa khoảng cách bước kết hợp tối ưu hệ số phi tuyến ii 24 24 25 26 27 28 28 28 29 29 29 30 30 30 30 32 32 33 33 34 34 35 37 38 40 40 41 41 45 2.5.3 Hiệu suất kỹ thuật GLSS theo chiều dài tuyến truyền định dạng điều chế 2.6 Kết luận chương Chương Giảm méo phi tuyến sử dụng kỹ thuật liên hợp pha quang cho hệ thống sợi quang băng rộng 3.1 Giới thiệu chương 3.2 Kỹ thuật giảm méo phi tuyến sử dụng liên hợp pha quang 3.3 Ảnh hưởng tán sắc bậc ba hệ thống sợi quang băng rộng sử dụng liên hợp pha quang 3.3.1 Hệ thống mô 3.3.2 Hiệu suất kỹ thuật sử dụng OPC theo cơng suất phát có xét đến ảnh hưởng tán sắc bậc ba 3.3.3 Hiệu suất kỹ thuật sử dụng OPC theo băng thơng tín hiệu có xét đến ảnh hưởng tán sắc bậc ba 3.4 Hiệu suất giảm méo phi tuyến kỹ thuật sử dụng OPC cho hệ thống thông tin quang RoF nhiều băng, băng rộng 3.4.1 Hệ thống mô 3.4.2 Hiệu suất kỹ thuật sử dụng OPC cho hệ thống truyền RoF theo công suất phát thu quang 3.4.3 Hiệu suất kỹ thuật sử dụng OPC cho hệ thống RoF theo cơng suất sóng mmW phía thu 3.5 Kết luận chương Chương Giảm méo phi tuyến cho mạng truy cập quang hỗn hợp băng rộng 4.1 Giới thiệu chương 4.2 Giảm méo phi tuyến cho hệ thống truyền dẫn hỗn hợp quang – vô tuyến sử dụng khuếch đại công suất lớn 4.2.1 Bộ khuếch đại công suất lớn 4.2.2 Hệ thống truyền dẫn SCM-Nyquist, OFDM hiệu ứng cắt xén tín hiệu khuếch đại 4.2.3 Hệ thống mô 4.2.4 Kết thảo luận 4.3 Giảm méo tín hiệu cho hệ thống hỗn hợp hai chiều liền mạch quang – vơ tuyến có băng thơng giới hạn 4.3.1 Bộ xử lý tín hiệu số phía phát 4.3.2 Bộ xử lý tín hiệu số phía thu 4.3.3 Thí nghiệm hệ thống truyền dẫn hai chiều liền mạch mạng truy cập quang – sóng milimét iii 50 50 52 52 53 55 55 56 59 61 61 64 66 67 68 68 69 69 70 73 75 81 82 84 88 4.3.3.1 Hệ thống thí nghiệm 4.3.3.2 Kết thảo luận 4.3.4 Thí nghiệm hệ thống hỗn hợp sợi quang - FSO kết hợp mmW hai chiều liền mạch 4.3.4.1 Hệ thống thí nghiệm 4.3.4.2 Kết thảo luận 4.4 Kết luận chương Kết luận hướng phát triển 89 90 93 93 95 98 99 Danh mục cơng trình công bố 102 Tài liệu tham khảo 105 Phụ lục 115 iv Danh mục hình vẽ Hình 1.1 Sơ đồ hệ thống thông tin sợi quang [16] Hình 1.2 Hệ thống truyền dẫn thông tin sợi quang WDM [17] Hình 1.3 Giản đồ mật độ phổ lượng laser [16] Hình 1.4 Điều chế ngồi sử dụng ống dẫn sóng giao thoa Mach-Zehnder Hình 1.5 (a) Đặc tuyến biên độ - tần số lọc RC, (b) Định dạng xung theo thời gian lọc RC Hình 1.6 Hệ thống thu phát OFDM [14] Hình 1.7 Giản đồ chịm M-QAM số bit mã hóa/ký tự Hình 1.8 Kỹ thuật ghép kênh phân chia theo bước sóng WDM cấu trúc mạng cố định [16] Hình 1.9 Cấu trúc sợi quang Hình 1.10 Cấu hình thu coherence đo tín hiệu nhận dao động ký Hình 1.11 Giản đồ chịm tín hiệu QPSK với Et,i tín hiệu phát, Er,i tín hiệu thu Eerr,i =Er,i − Et,i vector sai số Hình 2.1 Sơ đồ hệ thống truyền sử dụng kỹ thuật lan truyền ngược miền số Digital Back Propagation (DBP) [102] Hình 2.2 SNR (dB) theo cơng suất phát 60 Gbaud DP 16-QAM sử dụng kỹ thuật Electronic Dispersion Compensation (EDC) kỹ thuật DBP chia bước 10 bước/phân đoạn 40 bước/phân đoạn Hình 2.3 Độ lợi SNR (dB) DBP bước chia 10 bước/phân đoạn so với EDC hàm theo băng thơng tín hiệu (Gbaud) với chiều dài tuyến truyền khác [28] Hình 2.4 Cơng suất chuẩn hố theo khoảng cách truyền với cách bước chia logarit số e a Hình 2.5 Sơ đồ khối cho phân đoạn với phương pháp DBP sử dụng mơ hình Wiener-Hammerstein có kích thước bước với khoảng cách không v 10 11 12 12 14 15 16 17 31 34 36 37 39 41 (Hình 4.9a) chí CR dB (Hình 4.9c) Kết rằng, tín hiệu OFDM có nhiều sóng mang, nhạy với ngưỡng bão hịa khuếch đại cơng suất, đặc biệt điều chế cấp cao 64-QAM Đối với tín hiệu đơn kênh Nyquist, chịm bóp méo CR dB (Hình 4.9b) giá trị BER khơng đạt mức FEC, mức cắt cao dB (Hình 4.9d), tín hiệu giải điều chế thành công với tỷ lệ lỗi bit 0.002717 thấp mức BER FEC 3.8 × 10−3 Các dạng méo cho điều chế 64-QAM tín hiệu OFDM tín hiệu Nyquist phù hợp điều chế 16-QAM (Hình 4.6) Hậu việc cắt xén cho tín hiệu OFDM nhiễu trắng Gaussian gây biến dạng biên độ cho tín hiệu Nyquist, đặc biệt điều chế M-QAM cấp cao Hình 4.10: SNR Penalty (dB) đường biểu diễn theo tỷ lệ cắt (dB) cho 10 Gbaud 64-QAM tín hiệu OFDM tín hiệu SCM-Nyquist N băng Hình 4.10 mơ tả mức SNR Penalty biểu diễn theo tỷ lệ cắt (dB) cho tín hiệu OFDM SCM-Nyquist 10 Gbaud 64-QAM tương tự trường hợp 16-QAM Mức SNR Penalty tín hiệu 64-QAM giảm tỷ lệ cắt tăng mức SNR Penalty (dB) tín hiệu SCM-Nyquist N băng ln nhỏ so với tín hiệu OFDM, đặc biệt với tín hiệu Nyquist băng Trong mốc giới hạn cắt tối thiểu CR cần thiết 6.5 dB để phát thành cơng tín hiệu Nyquist băng 64-QAM Mức cắt CR cần cao dB để giải điều chế tín hiệu SCM-Nyquist băng, băng tín hiệu OFDM Và tỷ lệ cắt dB, SNR Penalty cho tín hiệu Nyquist đơn kênh 1.3 dB cải thiện SNR lên đến 7.6 dB so với tín hiệu OFDM Hơn nữa, SNR Penalty dB, yêu cầu tỷ lệ cắt nới lỏng tín hiệu Nyquist (tỷ lệ cắt 7.5 dB cho tín hiệu đơn kênh so 9.5 dB tín hiệu OFDM) Cuối cùng, khả tác động méo dạng phi tuyến từ hiệu ứng cắt 80 Hình 4.11: Tỷ lệ cắt CR (dB) tối thiểu cần thiết để có SNR Penalty dB điều chế 16-QAM, 32-QAM 64-QAM tín hiệu SCM-Nyquist OFDM cho tín hiệu SCM-Nyquist OFDM với điều chế bậc cao nghiên cứu trình bày Hình 4.11 thơng qua biểu đồ mơ tả mức cắt tối thiểu cần thiết để hệ thống có mức SNR Penalty dB cho tín hiệu 16-QAM, 32-QAM 64-QAM Phù hợp với kết trình bày trên, tín hiệu SCMNyquist có khả chịu đựng tốt việc cắt xén yêu cầu tỷ lệ cắt tối thiểu so với tín hiệu OFDM, đặc biệt tín hiệu Nyquist có số lượng băng Kết trùng khớp với thực tế tín hiệu OFDM có PAPR cao so với SCM-Nyquist trình bày Bảng 4.1 Dưới tác động khuếch đại công suất bão hịa, tín hiệu có PAPR cao bị méo dạng phi tuyến nghiêm trọng nhạy với méo dạng Ngồi ra, từ Hình 4.11 thấy được, tín hiệu M-QAM cấp cao yêu cầu CR tối thiểu cao hơn, có nghĩa điều chế bậc cao nhạy bối cảnh có xét đến việc cắt xén Nói cách khác, tỷ lệ cắt định, SNR Penalty tác động việc cắt xén lớn tín hiệu M-QAM bậc cao 4.3 Giảm méo tín hiệu cho hệ thống hỗn hợp hai chiều liền mạch quang – vơ tuyến có băng thơng giới hạn Trong mạng Fifth Generation (5G) thế, điều chế sóng mang đơn xem xét cho băng thông cực rộng dải tần số cao ưu phạm vi phủ sóng so với OFDM [92] Điều chế sóng mang đơn phương pháp đơn giản cho hệ thống yêu cầu tín hiệu có độ trễ PARP thấp Hệ thống truy cập quang hỗn hợp RoF – mmW kết hợp FSO cho tín hiệu SCM-Nyquist sử dụng cơng nghệ quang tử để tạo tín hiệu di động tần 81 số cao kết hợp xử lý tín hiệu số DSP phương pháp hấp dẫn việc giảm chi phí, độ trễ độ phức tạp phát sóng ăng-ten Các phương pháp giảm méo tín hiệu tuyến tính lẫn phi tuyến cho hệ thống có băng thơng giới hạn quan tâm Tuy nhiên, nay, chưa có nghiên cứu báo cáo việc truyền tín hiệu SCM-Nyquist băng thơng rộng qua hệ thống truy cập quang hỗn hợp báo cáo Vì thế, việc phát triển thu phát cho tín hiệu SCM-Nyquist băng thông rộng kỹ thuật giảm sai lệch q trình truyền dẫn thơng qua xử lí số phía phát thu cần thiết Trong phần này, tơi trình bày chi tiết kỹ thuật giảm méo tín hiệu xử lý tín hiệu số phía phát thu cho tín hiệu SCM-Nyquist qua hệ thống thí nghiệm với tảng kỹ thuật bù méo trước phía phát kỹ thuật bình phương tối thiểu phía thu 4.3.1 Bộ xử lý tín hiệu số phía phát Hình 4.12: Bộ xử lý tín hiệu số phía phát cho tín hiệu SCM-Nyquist [74] Các kênh đơn tín hiệu Nyquist hình thành từ điều chế chuỗi bit ngẫu nhiên gồm 217 bit thành chuỗi ký tự Sau đó, chuỗi ký tự lấy mẫu lên với tỷ lệ mẫu ký tự cho qua định hình xung lọc RRC với hệ số uốn lọc thay đổi Các kênh đơn tạo độc lập với sau lấy mẫu lên N lần miền tần số sau dịch với tần số cố định ghép lại để hình thành tín hiệu SCM-Nyquist Trong thí nghiệm phần dưới, máy phát sóng dạng sử dụng tốc độ lấy mẫu 50 × 109 mẫu/s, tín hiệu SCM-Nyquist lấy mẫu lại tốc độ lấy mẫu kể Hình 4.13 mơ tả tín hiệu SCM-Nyquist 10 băng với tốc độ mẫu ký tự Gbaud/1 băng băng tần sở (tương ứng GHz/băng) điều chế 16-QAM hệ số uốn lọc α=0.1 Độ mở rộng phổ tín hiệu đạt 10%, tổng băng thơng tín hiệu 11 GHz 82 Hình 4.13: Tín hiệu SCM-Nyquist 10 băng GHz/băng băng tần sở Để phát đồng hóa phía thu, tín hiệu SCM-Nyquist gắn thêm hai chuỗi giống hệt trước nâng lên tần số trung tần Hình 4.14a 4.14b mơ tả phổ tín hiệu SCM-Nyquist tần số trung tần fIF =7.5 GHz phương trình (4.8) tín hiệu SCM-Nyquist biểu diễn miền thời gian trước chuyển đến chuyển đổi số sáng tương tự DAC Để bảo vệ tác động cường độ tín hiệu điện đến thiết bị kết nối, tín hiệu SCM-Nyquist chuẩn hóa với biên độ cực đại trước ghép vào dãi băng quang trình bày phần trước (a) (b) Hình 4.14: (a) Phổ tín hiệu SCM-Nyquist 10 băng GHz/băng tần số trung tần băng tần (b) tín hiệu SCM-Nyquist miền thời gian Trong q trình truyền dẫn tín hiệu qua hệ thống, tác động sai lệch hệ thống méo dạng tán sắc, méo phi tuyến sợi quang, thiết bị truyền dẫn có băng thơng giới hạn tượng pha đỉnh trình truyền dẫn sóng vơ tuyến khơng khí, kênh truyền thường có đáp ứng khơng phẳng, biểu diễn Hình 4.17a Lưu ý rằng, 83 kênh truyền khơng phẳng hàm số thay đổi theo thời gian mơi trường truyền dẫn Tuy nhiên, thí nghiệm trình phần sau thực phòng với khoảng cách gần, kênh truyền xem không đổi khoảng thời gian ngắn Do đó, để nâng cao hiệu suất truyền dẫn, kỹ thuật bù méo trước thêm vào phía phát cho tín hiệu SCM-Nyquist Bù méo trước tín hiệu miền điện Trong thí nghiệm trình bày phần sau, để nhận kết tối ưu, nhóm thí nghiệm thực tính tốn đáp ứng kênh truyền thông qua phần mềm chuyên dụng đính kèm với máy phát sóng dạng tùy ý - AWG 70000 hãng Tektronic [93] Một tín hiệu huấn luyện hay cịn gọi tín hiệu kích thích phát từ máy phát tín hiệu thu nhận vùng tần số mong muốn Khi tín hiệu thu ghi lại có tốc độ lấy mẫu khác với tốc độ lấy mẫu tín hiệu kích thích, tín hiệu kích thích cần lấy mẫu lại để trùng với tần số lấy mẫu tín hiệu thu Việc tín tồn đáp ứng kênh truyền thực miền tần số cách lấy FFT tín hiệu thu Từ phần thực phần ảo FFT miền tần số, đáp ứng cường độ đáp ứng pha thu theo công thức: H (f ) = với Rref (f ) , Sref (f ) Rref (f ) , |H (f )| = Sref (f ) (4.14) (4.15) arg (H (f )) = arg Rref (f ) − arg Sref (f ) , (4.16) đó, Sref (f), Rref (f) tín hiệu phát kích thích tín hiệu thu tương ứng Hình 4.15 mơ tả đặc tuyến đáp ứng kênh truyền ứng theo biên độ (Hình 4.15a) pha (như Hình 4.15b) ứng với phổ tín hiệu thu Hình 4.17a 4.3.2 Bộ xử lý tín hiệu số phía thu xử lý tín hiệu số máy thu mơ tả Hình 4.16 Phổ tín hiệu có khơng có bù méo trước với đặc tính biên độ pha trình bày Hình 4.15 Lưu ý, thí nghiệm này, tần số hai dãi băng quang cách 91.6 GHz tần số máy trộn điện phía thu 87.6 GHz Vì tín hiệu trung tần nhận có tần số trung tâm 11.5 GHz (Hình 4.17) Sau loại bỏ tần số trung tần fIF =11.5 GHz, tín hiệu băng tần sở nhận lại cho qua phận đồng hóa Lưu ý rằng, thơng số thay đổi theo thí nghiệm khác 84 (a) (b) Hình 4.15: Đáp ứng kênh truyền (a) biên độ chuẩn hóa, (b) đáp ứng pha Hình 4.16: Bộ xử lý tín hiệu số phía thu cho tín hiệu SCM-Nyquist [74] (a) (b) Hình 4.17: Phổ tín hiệu phía thu: (a) khơng có bù méo trước, (b) có bù méo trước Đồng hóa tín hiệu Bước thuật tốn phát điểm bắt đầu khung cách toán mối tương quan tối đa hai giống thêm vào phía phát Giả sử, độ dài chuỗi thêm vào để đồng hóa Nsc 85 Hình 4.18: Đồng tín hiệu phía thu Hệ số tương quan xác định là: |P (d)| M (d) = (R (d))2 , (4.17) đó, P (d) = NX sc −1 ∗ rd+m rd+m+Nsc , (4.18) m=0 R (d) = NX sc −1 |rd+m+Nsc |2 , (4.19) m=0 Giá trị hệ số tương quan cực đại xác định điểm bắt đầu khung tín hiệu gởi Các cân kỹ thuật số Do khác biệt tốc độ lấy mẫu máy phát máy thu, cân kỹ thuật số sử dụng để khôi phục phần giảm méo ký tự truyền Trong phần thí nghiệm phần sau, cân “mù” (khơng có hỗ trợ liệu tín hiệu huấn luyện) áp dụng Các kỹ thuật trung bình bình phương tối thiểu LMS sử dụng Giai đoạn trình ước lượng kênh truyền sử dụng cân theo hướng bán kính - Radius Directed Equalizer (RDE) So với cân - Constant Modulus Algorithm (CMA), RDE-LMS cải thiện hiệu suất trạng thái ổn định tín hiệu M-QAM [94] Thuật toán RDE-LMS dựa đầu cân so sánh với bán kính gần giản đồ chòm Giả sử, w đáp ứng xung 86