Hệ thống thông tin quang - Phần 1 pdf

C¸c HÖ Thèng Th«ng Tin Quang Msc.Eng.NghiêmXuânAnh 2/26/2007 OpticCommunicationSystems 2 Nhữngnộidungchính I. HệthốngthôngtinquangIMDD II. Hệthốngthôngtinquangcoherent 2/26/2007 OpticCommunicationSystems 3 I.GiớithiệuHệthốngTTQIMDD HệthốngTTQIMDDlàgì? sử dụng điều biến cường độ (IMIntensity Modulation),và táchsóngtrựctiếpDD(DirectDetector) thôngtinvềphacủatínhiệukhôngđóngvaitròquan trọng(khácbiệtvớihệthốngTTQCoherent) Hệ thống TTQ IMDD ra đời đầu tiên, đã và đang đượcsử dụng rộng rãi trong mạng quang tại Việt namvànhiềunướckhác.Tốcđộhiệnnayđạt(2,5 ¸ 10Gb/s(STM4,STM16) 2/26/2007 OpticCommunicationSystems 4 I.1NguyênlýhệthốngIMDD 2/26/2007 OpticCommunicationSystems 5 I.1.1.PhíaMáyPhát Phíaphátthựchiện biếnđổitínhiệu điện đầuvào thành tín hiệu quang tương ứng và phát tín hiệu quang nàyvàosợiquang để thựchiệnviệctruyền thôngtin. [Máy phát thực hiện điều chế nguồn quang (LED hoặc LD) bằng dòng tín hiệu điện (digital hoặc analog)cầntruyền].Tứclà,côngsuấtquangratỷlệ tuyếntínhvớidòngđiềubiến Þ Kiểuđiềuchếnày gọilàđiềuchếcườngđộIM(IntensityModulation). 2/26/2007 OpticCommunicationSystems 6 Intensitymodulation 2/26/2007 OpticCommunicationSystems 7 I.1.2.Truyềntintrênsợiquang Côngsuấttínhiệubịtổnhaotrongquátrìnhtruyền ánhsángdọctheochiềudàicủasợi(dohấpthụcủa tạpchất,củabảnthânvậtliệu,hấpthụđiệntử,suy haodouốncong,tánxạvv…) Þ Lengthlimitted! Suyhaocôngsuất(suyhaoxen)docácphầntửtrên tuyến(bộnối,mốinối,mốihàn,cácbộghép/xenrẽ kênh,cácbộchuyểnđổi…) Þ Lengthlimitted! Méo(dãnxung)tínhiệudotánsắc(tánsắcgiữacác mode,tánsắcmode(tánsắcvậntốcnhóm),tánsắc dẫnsóng,tánsắcvật liệu,tánsắc phân cựcmode vv Þ Bitratelimitted!. 2/26/2007 OpticCommunicationSystems 8 I.1.3.PhíaMáyThu Sóngtínhiệuquangđượcphátđitừphíaphátsaukhi tới bộ thu quang được biến đổi thành tín hiệu điện (nhờphotodiode),đượckhuếchđạivàkhôiphụcthành tínhiệucódạngnhưởđầuvàothiếtbịphátquang. Photodiode(O/E)thựchiện táchsóngtheoluật bình phươngvìnóbiếnđổicôngsuấtquangthuđượctrực tiếpthànhdòngđiện(dòngphoto)tạiđầuracủanó. Þ bộthukiểunàyđượcgọilàbộthutáchsóngtrựctiếp (DD).CácphotodiodecóthểlàpinhoặcAPD. Tách sóngtrựctiếpđượcbiểuhiệnlàởmáythuquang,tín hiệuđượctách ratrực tiếp ởbăng gốcmà khôngcó bấtkỳxửlýhoặcbiếnđổinào. 2/26/2007 OpticCommunicationSystems 9 I.2.TỷsốtínhiệutrênnhiễuSNR Tỷsốtínhiệu/nhiễu(SNR)làthamsốrấtquantrọng trong bộ tách sóng quang.Nó xác định chất lượng của bộ thu quang tương tự và là yếu tố chủ yếu quyếtđịnhđộnhạycủabộthuquangsố. Saukhitínhiệuquanglantruyềnquamộtcựlydài, công suất của nó rất thấp. Do đó cần có bộ thu quang tốt, bộ tách sóng quang và các mạch điện khuếchđạisaunóphảikếthợptốiưuđểchoraSNR cao.Tứclà: Bộtáchsóngquangcầncóhiệusuấtlượngtửcaođểphát racôngsuấttínhiệulớn,và 2/26/2007 OpticCommunicationSystems 10 SNR(continued…) Nhiễucủabộtáchsóngquangvàbộkhuếchđạiđiệnphải càngthấpcàngtốt. Tỷ sốtínhiệutrênnhiễucủaphotodiodeđượcxácđịnh là Tỷ sốSNRcủabộthuphotodiodepinđượcviếtlà: 2 2 đ s  p I SNR = + = ¹i khuÕch bé nhiÔu suÊt C«ng sãng t¸ch bé nhiÔu suÊt C«ng photo dßng tõ hiÖu tÝn suÊt C«ng enLBldine in pin BFRTkIIRPeB PR SNR )/4()(2 2 2 + + + = 2/26/2007 OpticCommunicationSystems 11 SNR(continued.) Tronggiớihạnnhiễunhiệt(s s << s T )khiđó Còntronggiớihạnnhiễulượngtử(s s >> s T )thì Note: Trong các bộ thu quang thực tế sử dụng tách sóngpin,nhiễutrộilànhiễunhiệt(dobộtáchsóng cóđiệntrởtảitáchsóngnênnósinhradòngnhiễu nhiệtkhálớnđểtạoranhiễunhiệt.) neB L inpin FTBk R PRSNR 4 2 2 = e in e in pin Bh P eB RP SNR n h 22 = = F n :HệsốnhiễucủabộKĐ (*) 2/26/2007 OpticCommunicationSystems 12 SNR(continued.) Trong nhiều bộ thu quang, dòng nhiễu nhiệt hiệu dụng lớn gấp khoảng 20 lần dòng nhiễu lượng tử hiệudụngvàkhoảng100lầndòngtốihiệudụng. Tươngtự,tỷsốSNRcủabộthuquangdùngAPDlà Tronggiớihạnnhiễunhiệt(s s << s T )thìSNR APD là: vớihyvọngcóthểcảithiệnM 2 sovớibộthupin. enLBleAdine in APD BFRTkIeBFMIRPeB MRP SNR )/4(2)(2 )( 2 2 + + + = neB L inAPD FTBk R PMRSNR 4 2 22 = 2/26/2007 OpticCommunicationSystems 13 SNR(continued.) Ngượclại,tronggiớihạnnhiễulượngtử,(s s >> s T ),lúc nàytacó Vàtrongtrườnghợpnày,tỷsốtínhiệutrênnhiễuSNR củabộthudùngphotodiodeAPDlạibịgiảmđibởihệ sốnhiễutrộiF A sovớibộthuphotodiode pin. TrongđóFAđượcxácđịnhbằngthựcnghiệmxấpxỉlà Vớixlàphântửgam,=0.3vớiphotodiodethácSilic,= 0.7đ/vInGaAs,=1vớiGermanium. Ae in Ae in APD FBh P FeB RP SNR n h  22 = = x A MF » 2/26/2007 OpticCommunicationSystems 14 I.3.Độnhạycủabộthuquang Độ nhạy thu là tham số quan trọng nhất đánh giá khảnăngvàchấtlượngcủaHTTTQ. Độnhạycaothểhiệnkhảnăngthuđượcmứccông suấtquangrấtthấp. ĐộnhạythucaochophépthiếtkếđượccácHTTTQ cótốcđộcaovàcựlyxa.Nóbịtácđộngtrựctiếp bởitỷsốSNRcủabộtáchsóngquang.TứclàSNR càngcaothìđộnhạycàngcao. eSNR chỉ đủ để đánh giá chất lượng tín hiệu thu trongtruyềndẫnanalogcó đápứngtiêuchuẩnđề rahaykhông,còn 2/26/2007 OpticCommunicationSystems 15 Độnhạythu–sơđồthamchiếu Trong thôngtinquang số, độnhạythuluôn bịràng buộc bởi tỷ số lỗi bit BER. Độ nhạy được thể hiện bằng một công suất quang tối thiểu có thể có thể đảmbảotỷsốlỗibitBERđãcho.(Thườngđượcxác địnhtạimộtđiểmthamchiếutrướcbộnốithuR) S C TX (Bộnốiphát) R C RX (bộnốithu) Khốimáyphát Khốimáythu Sợiquang 2/26/2007 OpticCommunicationSystems 16 Độnhạythu–cácđiểmthamchiếu Slàđiểmthamchiếutrênsợiquangngaysaubộnối phátC TX ,cònRlàđiểmthamchiếutrênsợiquangở ngaytrướcbộnốithuC RX . Các thông số tại các điểm tham chiếu xác định có liênquantớimụctiêuthiếtkếđoạntruyềndẫnquang cótỷsốlỗibitBER. BERthườngnằmtrongdải10 6 ¸ 10 12 2/26/2007 OpticCommunicationSystems 17 Độnhạythu–cáckhuyếnnghị Như vậy độ nhạy của bộ thu quang là công suất trungbìnhnhỏnhấtcóthểchấpnhậnđượctạiđiểm R để đạt được tỷ số lỗi bit BER (Khuyến nghị của ITUT)nhưsau: 10 6 ¸ 10 9 đốivớicáchệthốngPDH, 10 10 đối với các hệ thống SDH STM1, STM4 và STM16màkhôngcókhuếch đạiquang, và 10 12 đối với hệ thống đơn kênh quangvà nhiều kênhquangcósửdụngkhuếchđạiquangtạiSTM64 2/26/2007 OpticCommunicationSystems 18 I.4.Tỷsốbítlỗi(BER)trongbộthuquang BộthuquangtronghệthốngthôngtinquangsốIM DDgồmmộtbộtáchsóngquang,bộtiềnkhuếchđại, bộ khuếch đại điện, mạch cân bằng (lọc) và quyết định. 2/26/2007 OpticCommunicationSystems 19 BER(continued.) Do tín hiệusau táchsóngrất yếu nên nó cần phải đượckhuếchđại,đượclọc,sauđóđượcsosánhvới mứcngưỡngtạimạchquyếtđịnhđểthuđượcxung mongmuốn(bit1hoặc0)trongkhethờigiancủanó. Trongtrường hợpkhônglỗithì khi “1”đượcthu thì đầu raV out (t)phải cao hơn điện áp ngưỡng,và khi “0”đượcthuthìV out (t)phảinhỏhơnngưỡng. Trongthựctế,dotácđộngcủacácloạinhiễukhác nhauvàsựgiaothoagiữacácxunglâncậncóthể gâyrasựtrệchkhỏigiátrịtrungbình của V out (t)và gâyralỗi. 2/26/2007 OpticCommunicationSystems 20 BER Đểxácđịnhtỷlệlỗixảyratacóthểdùngcáchchia các xung lỗi N e cho tổng số các xung N t trong khoảngthờigiantđãcho.Nóđượcgọilàtỷsốlỗibit BERvàđượcviếtnhưsau: ĐểxácđịnhBERtạibộthu,sựphânbốxácsuấttín hiệuđầuracủamạchcânbằnglàrấtquantrọngvì điều đó quyết định xem bit “1” hay “0” được phát đến. Dođó,ta xétvấn đề này thôngqua hệ thống thôngtinsốvớicácxung“0”và“1”. t e N N BER = 2/26/2007 OpticCommunicationSystems 21 BER(continued.) Mậtđộxácsuấtp(I) 2/26/2007 OpticCommunicationSystems 22 BER(continued.) Hình trên chỉ ra tín hiệu dao động nhận được bởi mạch quyết định, mạch này lấy mẫu tại thời điểm quyếtđịnht D xácđịnhthôngquasựkhôiphụcxung đồnghồ. GiátrịlấymẫuIbiếnđộngtừbitsangbitquanhgiá trị trung bìnhI 1 hoặcI 0 , tùytheo bitđó tươngứng vớibit“1”haybit“0”trongluồngbit. Mạch quyết định so sánh giá trị lấy mẫu với mức ngưỡngI D vàgọinólàbit“1”nếuI>I D hoặcbit“0” nếuI<I D . 2/26/2007 OpticCommunicationSystems 23 BER(continued.) LỗixảyrakhiI<I D chobit“1”donhiễumáythu.Mộtlỗi cũngcóthểxảyranếuI>I D chobit“0”. Cảhaikiểulỗitrêncóthểgộplạibằngviệcđịnhnghĩa xácsuấtlỗibitnhưsau TrongđóP(1/0)làxácsuấtquyếtđịnhnhầmbit“1”khi bit “0” được gửi đến. P(0/1) là xác suất quyết định nhầmbit“0”khibit“1”đượcgửiđến. p(0) và p(1) là xácsuất nhận đúngcácbit “0” và “1” tươngứng. )1/0()1()0/1()0( PpPpBER + = 2/26/2007 OpticCommunicationSystems 24 BER(continued.) TrongtrườnghợpsốbitNtrongluồngbitlàlớn(>2 15 )thì p(0) » p(1) » 0,5.Khiđó Hình trên cho thấyP(0/1)và P(1/0)phụ thuộcvào hàm mậtđộp(I)củagiátrịlấymẫuI.Dạnghàmp(I)phụthuộc vàothốngkêcácnguồnnhiễugâyracácbiếnđộngdòng. Nhiễu nhiệt i T và nhiễu bắn được xấp xỉ bằng phân bố Gaussian,dođótổng củachúng(giá trịđượclấy mẫuI) cũnglàbiếnngẫunhiênGaussiancóphươngsailà 2 )1/0()0/1( PP BER + = 222 Ts s s s + = (*) 2/26/2007 OpticCommunicationSystems 25 BER(continued.) Với còn Giátrịtrungbìnhvàphươngsaicủabit“1”vàbit “0”khácnhaudoI p tươngđươngvớiI 1 hoặcI 0 ,tùy theobitnhậnđược.Nếu s 1 2 và s 0 2 làcácphương saitươngứngthìxácsuấtcóđiềukiệntrênđược chobởi n L eB T F R TBk4 2 = s  edps BIIe )(2 2 + = s 2/26/2007 OpticCommunicationSystems 26 BER(continued.) Trongđóerfclàhàmlỗibù,đượcđịnhnghĩalà Khiđó Phương trình trên cho thấy BER phụ thuộc vào ngưỡngquyếtđịnhI D .Trongthựctế,I D đượctốiưu nhằm tối thiểu BER. BER min. đạt được khi I D được chọnsaocho 2/26/2007 OpticCommunicationSystems 27 BER(continued.) Với Nhưvậy,dòngquyết (*) địnhtốiưulà Khi s 1 = s 0 ,thìI D =(I 1 +I 0 )/2tươngứngvớingưỡngquyết địnhnằmởgiữa.Trườnghợpnàyápdụngchohầuhết cácbộthupindonhiễucủanóchủyếulànhiễunhiệt (s T >>s S )vàđộclậpvớidòngtrungbình. TrongcácbộthuAPDthìI D đượcđặttheobt(*). 0 0 0 1 1 1 s s  II Qvà II Q D D - = - = 01 1001 s s s s + + = II I D 10 QQQ = = 2/26/2007 OpticCommunicationSystems 28 BER(continued.) Như vậy BER với giá trị ngưỡng tối ưu (I Dopt. ) phụ thuộcvàothamsốQnhưsau TrongđóthamsốQđượcxácđịnhlà HìnhsauchothấysựbiếnthiêncủaBERtheoQnhư thếnào. (*) (**) 2/26/2007 OpticCommunicationSystems 29 BER(continued.) Nó được vẽ dựa trên biểu thức gần đúng và khá chínhxáckhiQ>3. BERcảithiệnkhiQtăngvàtrởnênnhỏhơn10 12 với Q>7. Độ nhạy thu tương ứng với công suất quang trung bìnhcóQ»6sẽcóBER»10 9 …, . 2/26/2007 OpticCommunicationSystems 30 BERvs.Q 2/26/2007 OpticCommunicationSystems 31 I.5.Độnhạythu–PINphotodiode Giả thiết bit “0” không mang công suất quang để saochoP 0 =0,tứcI 0 =0. Nếugọi<P rec >làcôngsuấtquangTBthuđượcthì đólàgiátrịtrungbìnhcủacácbit“1”và“0”vàkhi đó P 1 cóliênquantớiI 1 trongbộtáchsóngpinnhư sau 2 01 PP P rec + = 0) P (víi 0 = = = rec PRRPI 2 11 2/26/2007 OpticCommunicationSystems 32 PINđộnhạythu s 1 và s 0 bao gồm các thành phần của cả nhiễu lượng tửvànhiễunhiệt,vì vậychúngcóthể được viếtnhưsau: Bỏ quathành phần dòng tối, phương sai nhiễu trở thành TTs s s s s s = + = 0 22 1 vµ ( ) n L eB T erecs F R TBk BPRe 4 22 2 2 = = s s 2/26/2007 OpticCommunicationSystems 33 PINđộnhạythu KhiđóhệsốQđượcviếtnhưsau KhichỉđịnhBERthìQđượcxácđịnhtheobt.BER (trang 28), rồi từ bt. trên tìm được độ nhạy thu <P rec >củabộthuquangnhưsau: TTS rec PR I Q s s s s s + + = + = 22 01 1 2 ( ) Te pin rec QeB R Q P s + = 2/26/2007 OpticCommunicationSystems 34 PINđộnhạythu Nhậnxét:Độnhạythuphụthuộcvàocácthamsố bộthu.ĐốivớibộthuquangPINthìnhiễunhiệt s T thườnglàtrội,vàkhiđó<P rec >cóthểđượcviếtdưới dạngđơngiảnnhưsau: Tathấy s T khôngchỉphụthuộcvàocácthamsốnhư R L vàF n màcònphụthuộcvàocảtốcđộbitthông quabăngtầnđiệnB e củabộthuquang(B e =B/2).B làtốcđộ bit. Vìthế<P rec >tăngtheo B 1/2 tronggiới hạn nhiễu nhiệt, và điều này có nghĩa là độ nhạy thusẽgiảmkhitốcđộbittăng ! R Q P T pin rec s = 2/26/2007 OpticCommunicationSystems 35 I.6.Độnhạythu–APDphotodiode TươngtựnhưđốivớitrườnghợpPIN,giảthiếtcác bit“0”khôngmangcôngsuất(P 0 =0hayI 0 =0). Với R APD =MRthì công suất ứngvới các bit “1” liên quanvớiI 1 trongbộthuAPDnhưsau: Bỏquacácthành phần dòng tối,phươngsainhiễu củabộthuAPDtrởthành 0) P (do 0 = = = = recAPD PMRMRPPRI 2 111 ( ) n L eB T erecAs F R TBk BPRFeM 4 22 2 22 = = s s 2/26/2007 OpticCommunicationSystems 36 APD–độnhạythu KhiđóQđượcxácđịnhlà VớiBERđãcho,tacóthểxácđịnhthamsốQdựa vàobt.BER(trang28),vàđộnhạythu<P rec > APD đối vớibộthuAPDđượcxácđịnhtừbt.trênnhưsau: TTS rec PMR I Q s s s s s + + = + = 22 01 1 2 ÷ ø ö ç è æ + = M BeQF R Q P T eA APD rec s 2/26/2007 OpticCommunicationSystems 37 APD–độnhạythu–Remarks Nhậnxét Từ biểu thức trên, độ nhạy thuAPD đượccải thiện vớihệsốMsovớiPINnếunhiễunhiệtlànhiễutrội. Tuynhiênnhiễulượngtửcũngtăngđángkểtrongbộ thuAPDnêncôngthứctrênnênđượcsửdụngchocả hailoạinhiễu. Nhìnchung,độnhạycủabộthuquangAPDđượccải thiệntừ6–8dB. <P rec > APD tăngtuyếntínhvớiB,còn<P rec > PIN tăngtheo B 1/2 nênđộnhạycủaAPDgiảmnhanhhơnsovới độnhạ ycủaPINkhitốcđộbittăng! 2/26/2007 OpticCommunicationSystems 38 I.7Giớihạnlượngtửcủatáchsóng quang Trongbộthuquang, h làmộtthamsốquantrọng. Bộtáchsónglýtưởngcó h=1vàI d =0. Vớiđiềukiệntrên,côngsuấtquangthuđượcnhỏnhất @BERđãchogọilàgiớihạnlượngtử. Vớibộtáchsónglýtưởng, s 0 =0vìnhiễulượngtửtriệt tiêukhikhôngcócôngsuấtquangtới. Dođó,ngưỡng quyết định có thể đặt gần mức 0. Khi đó, ngay cả 1 photon(củabit“1”)cũngcóthểđượctáchravàmộtlỗi xảyranếu1bit“1”khôngtạorathậmchí1cặpđiệntử lỗtrống. Với số photon và điện tử ít như vậy, thống kê nhiễu lượngtửkhôngthểlấyxấpxỉbằngphânbốGaussmà phảisửdụngphânbốPoisson. 2/26/2007 OpticCommunicationSystems 39 BERtronggiớihạnlượngtử NếugọiN p làsốphotontrungbìnhtrongmỗibit“1”,xác suấttạoramcặpđiệntửlỗtrốngđượcchobởiphânbố Poisson. BERcóthểđượctínhtoánsửdụng(*p.24)và(*). P(1/0)=0dokhôngcócặpĐTLTnàođượctạorakhiN p =0. P(0/1) đạt được bằng cách gán m=0 trong (*) do “0” được quyết định trong trường hợp đó mặc dù “1” nhận được. Do P(0/1)=e Np nênBERđượcchobởibiểuthứcsau ! )( m Ne P m p N m p - = (*) 2 p N e BER - = 2/26/2007 OpticCommunicationSystems 40 Độnhạymáythu Nhưvậy,vớiBER<10 9 thìN p phải>20.Doyêucầu nàylàkếtquảtrựctiếpcủanhữngbiếnđộnglượngtử liênquantớiánhsángtớinênnóđượcgọilàgiớihạn lượngtử. Mỗibit“1”phảichứatốithiểu20photonđểđượcphát hiệnvớiBER<10 9 .Yêucầunàycóthểchuyểnsang côngsuấttheoP 1 =N p hnB,vớiBlàtốcđộbitvàhn là năng lượng photon. Độ nhạy máy thu, được định nghĩalà<P rec >=(P 1 +P 0 )/2=P 1 /2,đượcchobởi hvBNBhNP pprec = = 2/ n (*) [...]... s ócho. 1 0 2/26/2007 OpticCommunicationSystems 11 9 Trong nhng iu kin tng quỏt, rt khú t c biu thc gii tớch cho I Tuy nhiờn, trong nhng D iu kin hot ng in hỡnh, I ằ0, I / s > >1 v I 0 1 D cxpxlI /2.KhiúBERtrthnh 1 1 ) 1 [P(0 /1 + P( /0)] 2 ID Ơ ASKKhụngngbưBER BERcchobi BER = Cỏc tớchphõn trong(*p .11 8)cú th cbiu din didnghmsQcaMarcumvinhnghal 11 8 1 BER ằ exp- I2 /8 2) = exp - SNR/8 ) ( 1 s 1 ( 2 2 Khi... BER = Log10(BER) 4 SdngSNR=2hN tatcktqucuicựng p 6 1 BER = exp( hNp /2 ) 2 8 10 12 2/26/2007 1 exp- I2 /4 2)= exp( SNR/4 ) ( 1 s 1 2 2 0 10 Số photon (Np) OpticCommunicationSystems 10 0 12 2 2/26/2007 OpticCommunicationSystems 12 4 SosỏnhFSKHeSyn.vAsyn. nhycacỏcbthuKhụng.B CnggingnhtrnghpASK,BERlnhncho giiiuchkhụngngb.Tuynhiờn,skhỏcbit lnhvnhythubgimchkhong0.5dBso vitrnghpngb. ư9 Nu gi thit rng h =1, N =40... nhtrnghptỏchsúngtrctip(*p.28) OpticCommunicationSystems (*) I - I0 I 1 1 ằ 1 = SNR (**) s 1 + s 0 2 1 2 s õytaósdngI =0vgỏn s0ằs1..Sxpxny 0 ỳng cho hu ht b thu coherent cú nhiu tri l nhiulngtsinhradocụngsutquangdaong niv duy trỡ khụng i btchp cụng sut tớn hiu thuccúmcnhthno Q= 2/26/2007 OpticCommunicationSystems Backtop .11 1 99 BERcabthuASKheterodynevASK homodynengb BERtrongbthuASKngb 2/26/2007 1 ổ Q ử BER= erfc ỗ ữ 2 ố 2ứ TrongúQcchobi(**p.28)hay... OpticCommunicationSystems 11 7 BERASKKhụngngb Trongú Ơ P 0/ )= ũ p I,I ) , ( 1 ( 1 dI P1 0 = ( / ) ũ p(I,I )dI 0 (*) ID 0 I lmcquytnhcũn I vI lcỏcgiỏtrcaI D 1 0 p ivibit1v0. Nhiulnhnhauchottccỏcbit(s0 1 =s =s)donú clmtribicụngsutbdaongni 2/26/2007 OpticCommunicationSystems ổ x2 + a 2 ử ỗ ữIo( x dx Q a ,b )= ũ xexp ( a ) ỗ 2 ữ ố ứ b KtquchoBERl BER= 1 ổ I ID ử ổ I0 ID ửự ỗ 1 ỗ ờ 1- Q s , s ữ + Q s , s ữỳ... PSKdocựnglngcụngsutcphỏtitrongcỏc bit0v1. MỏythuPSK homodynelmỏythucú nhycao nht,chyờucu9photon/bit. Note:Cncnhnmnhõyrngktlunny datrờnxpxGausschonhiumỏythu. Sosỏnhnhycamỏythucoherentvinhy camỏythutỏchsúngtrctipcchotrongbng (p .11 2). I - I 2 I 1 0 = 1 = SNR s 1 + s 0 2 1 s õyósdng s1 0 =s BERcathuheterodynePSKcvitnhsau 1 BER = erfc h p N 2 õyósdngSNR=2hN p Q = ( 2/26/2007 ) OpticCommunicationSystems 10 5 BERưHomodynePSKngb... Backtop .11 1 10 1 nhythu OpticCommunicationSystems 10 3 II.7.2.BERcabthuPSKngb Trng hp ASK homodyne, s nh hn bi rec hs2doscithin3dBtrongtỏchsúnghomodyne. Vớd:VimtmỏythuASKheterodyne1,55 mmcú h=0,8vB =1GHz,nhymỏythuvokhong12 e nWv gim xung 6nW nu tỏch súnghomodyne csdng. nhythuthngcỏnhgiỏtheosphotonN p sdng(*,**p .10 0),vỡmtlachnnhvylmcho nú c lp vi bng tn mỏy thu v bc súng hot ng. Hn na, h cng c gỏn bng 1. .. xỏc sut Gauss cú trung bỡnh bng 0 v cú lch chun s (l dũng nhiutrungbỡnhbỡnhphngRMS). Hm(*)cgilphõnbRice ư6 ư8 10 2/26/2007 11 5 RiceDistribution 0 12 0 OpticCommunicationSystems 10 20 30 40 50 60 Số photon (Np) 70 OpticCommunicationSystems 80 90 10 0 11 4 2/26/2007 OpticCommunicationSystems 11 6 BERCalculation BERASKKhụngngb LuýrngIbinitrongphmvi0 á Ơ (do uracabtỏchsúngngbaochcúgiỏ trdng). Khi I =0thỡ... lcỏcbinngu p c s nhiờn Gauss nhng hm mt xỏc sut ca I khụngphilGauss 10 12 0 10 Số photon (Np) 2/26/2007 10 0 OpticCommunicationSystems 11 3 BERComparision 2/26/2007 Hmmtxỏcsutnycúthcxỏcinhl: FSKHE ASKHE PSKHO PSKHE IMDD ư2 2 ổ I2 + Ip ử ổ IpI ử I ỗ ữ I ỗ ữ p I,Ip)= 2 exp ( ỗ 2 2 ữ 0ỗ s 2 ữ s s ứ ố ứ ố Log10(BER) ư4 (*) Trongú,I lhmBesselcitinloi1.CI vI 0 c s c gi thit cú hm mt xỏc sut Gauss cú trung bỡnh... lbiờntrngcatớnhiuquang, ws ltns s tớnhiu, fs(t)lphacatớnhiuquang. truynthụngtin, tacúthsdngkthutiu biờn,iutn,hociuphasúngmangquang 2/26/2007 OpticCommunicationSystems 55 ASKhayOOK.Trongtrnghpny, fs lhngs vbiờntớnhiuA chnhn1trong2giỏtrtrong s michukbit,tựytheo0hay1cphỏti. FSK.BiờnA lhngsvpha fs nhngiỏtr w1t s hay w2t,trongú w1 v w2 biuthcỏcgiỏtrcatớn hiunhphõn. PSK. Thụng tin ctruyn i quas thay ipha visúnghỡnhsincú... Tronggiihnlngt, =10 .Cụngsutcú p thctớnht(*p.40). Vớd:mtmỏythu1,55 mm(hn=0,8eV), =13 rec nWhayư48.9dBmtiB =10 Gb/s.Huhtmỏythu hot ng ngoi gii hn lng t khong 20 dB hoccaohn.iunytngngviin p hỡnhvt1000photontrongcỏcmỏythuthct. 2/26/2007 OpticCommunicationSystems 41 NhcimcahthngIMưDD Khụngtndngcbngtnrtlncasiquang khimcỏchthngtruyndnIMưDDnkờnhmi chttc622Mb/s,2.5Mb/sclyvichckm vhthng10Gb/schaphbinnhiu. . của ITUT)nhưsau: 10  6 ¸ 10  9 đốivớicác hệ thống PDH, 10  10  đối với các hệ thống SDH STM 1,  STM4 và STM 16 màkhôngcókhuếch đại quang,  và 10  12  đối với hệ thống đơn kênh quang và. HÖ Thèng Th«ng Tin Quang Msc.Eng.NghiêmXuânAnh 2/26/2007 OpticCommunicationSystems 2 Nhữngnộidungchính I. Hệ thống thông tin quang IMDD II. Hệ thống thông tin quang coherent 2/26/2007. nhiều kênh quang cósửdụngkhuếchđại quang tạiSTM64 2/26/2007 OpticCommunicationSystems 18  I.4.Tỷsốbítlỗi(BER)trongbộthu quang Bộthu quang trong hệ thống thông tin quang sốIM DDgồmmộtbộtáchsóng quang, bộtiềnkhuếchđại, bộ