Phân tích hệ thống RoF ghép kênh sóng mang phụ sử dụng máy thu coherence

Phân tích hệ thống RoF ghép kênh sóng mang phụ sử dụng máy thu coherencePhân tích hệ thống RoF ghép kênh sóng mang phụ sử dụng máy thu coherencePhân tích hệ thống RoF ghép kênh sóng mang phụ sử dụng máy thu coherencePhân tích hệ thống RoF ghép kênh sóng mang phụ sử dụng máy thu coherencePhân tích hệ thống RoF ghép kênh sóng mang phụ sử dụng máy thu coherencePhân tích hệ thống RoF ghép kênh sóng mang phụ sử dụng máy thu coherencePhân tích hệ thống RoF ghép kênh sóng mang phụ sử dụng máy thu coherencePhân tích hệ thống RoF ghép kênh sóng mang phụ sử dụng máy thu coherencePhân tích hệ thống RoF ghép kênh sóng mang phụ sử dụng máy thu coherence

Mục lục MỤC LỤC MỤC LỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT LỜI NÓI ĐẦU TÀI LIỆU THAM KHẢO .87 CÁC TỪ VIẾT TẮT Viết tắt A ASE B BB BS C CATV CS D DFB E EDFA Tiếng Anh Tiếng Việt Amplified Spontaneous Emission Nhiễu phát xạ tự phát Baseband Base station Community Access Television Central Station Distributed feedback laser Erbium Doped Fiber Amplifier Băng thông sở Trạm gốc Mạng truyền hình công cộng Trạm trung tâm Laser hồi tiếp phân bố Bộ khuếch đại sợi quang pha tạp Erdium G GR Gain in receiver sensitivity Độ tăng độ nhạy máy thu I IF IM – DD Intermediate frequency Intensity Modulation – Direct Detection Tần số trung tần Điều chế cường độ - Tách sóng trực tiếp L LAN LD Local Area Network Laser Diode Mạng cục Laser Diode MAN MMF Metropolitan Area Network Multimode Fiber Mạng đô thị Sợi đa mode Noise Figure Hệ số nhiễu M N NF O ODSB OSSB Optical Double-Side Band Optical Single-Side Band Điều chế quang hai biên Điều chế quang đơn biên P PD Photodiode Photodiode R RAU RF RIN Remote Antenna Unit Radio Frequency Relative Intensity Noise Thiết bị anten xa Tần số cao tần Nhiễu cường độ tương đối Kỹ thuật truyền tín hiệu vô tuyến RoF Radio over Fiber SCM SMF SRS Subcarrier Multiplexing Single Mode Fiber Stimulated Raman Scattering Kỹ thuật ghép kênh sóng mang phụ Sợi đơn mode Nhiễu tán xạ Raman kích thích UMTS Universal Mobile Telecommunications System Hệ thống viễn thông di động toàn cầu Wide Area Network Wavelength-division multiplexing Mạng diện rộng Kỹ thuật ghép kênh phân chia theo bước sóng sợi quang S U W WAN WDM X XPM Cross-phase Modulation Nhiễu điều chế xuyên pha LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG GIỚI THIỆU VỀ KỸ THUẬT TRUYỀN SÓNG VÔ TRUYẾN TRÊN SỢI QUANG 1.1 Giới thiệu chương Kỹ thuật truyền sóng vô tuyến sợi quang kết hợp kỹ thuật truyền sóng vô tuyến kỹ thuật truyền tín hiệu quang Nó mang đầy đủ ưu điểm tính di động mạng vô tuyến băng thông rộng suy hao thấp sợi quang Chương giới thiệu đưa nhìn tổng quát kỹ thuật truyền sóng vô tuyến sợi quang thông qua nội dung sau : - Khái niệm kỹ thuật truyền sóng vô tuyến sợi quang - Các thành phần tuyến RoF - Những ưu điểm kỹ thuật RoF - Những hạn chế kỹ thuật RoF - Ứng dụng kỹ thuật RoF 1.2 Xu tích hợp mạng vô tuyến mạng quang Mạng không dây ý phát triển năm vừa qua tính linh động Con người truy cập vào mạng cách kết nối thiết bị điện thoại di động, máy tính xách tay thông qua tín hiệu vô tuyến đâu mà không cần dây dẫn truyền thống Sự tăng trưởng số lượng thuê bao di động nhiều thuê bao cố định Vào năm 2011, số lượng thuê bao di động toàn cầu tỷ Sự tăng trưởng số lượng thuê bao nhanh chóng, với phát triển xã hội, người yêu cầu nhiều dịch vụ đa dạng với lưu lượng cao Hệ để đáp ứng cho nhu cầu băng thông rộng, hệ thống mạng không dây phải nâng cao dung lượng tốc độ truyền dẫn Với việc tăng tần số hoạt động cho hệ thống mạng không dây, có khả cung ứng băng thông rộng để phục vụ cho truyền liệu với tốc độ cao Tuy nhiên với việc suy hao không gian tự cáp kim loại tăng lên kể theo tăng tần số, thể người vật cản làm suy giảm đáng kể công suất máy thu dãi sóng mm Do đó, việc truyền tín hiệu điện dải sóng mm cự ly dài với cáp kim loại truyền thống không ổn định Một vài nghiên cứu thực dựa đặc tính ưu việt sợi quang so với cáp kim loại Việc truyền sóng mm sợi quang, kết hợp ưu điểm sợi quang dải sóng mm, hình thành nên hệ thống thông tin băng thông rộng đủ sức đáp ứng cho nhu cầu tương lai, góp phần hình thành công nghệ truyền sóng vô tuyến sợi quang (RoF) Trong đó, để kết nối CS với BS, người ta sử dụng sợi quang với ưu điểm thay băng thông lớn suy hao bé, sợi quang truyền tốc độ hàng trăm Gbps với chiều dài lên đến hàng chục km Các kỹ thuật để truyền dẫn tín hiệu vô tuyến từ CS tới BS sợi quang ngược lại gọi kỹ thuật RoF Còn mạng truy nhập vô tuyến dựa kỹ thuật RoF gọi mạng truy nhập vô tuyến RoF mà ta gọi tắt mạng RoF 1.3 Khái niệm kỹ thuật truyền sóng vô tuyến sợi quang Kỹ thuật truyền sóng vô tuyến sợi quang, thường viết tắt RoF, kỹ thuật truyền tải tín hiệu vô tuyến sử dụng đường truyền sợi quang nhằm phân phối tín hiệu vô tuyến từ trạm trung tâm (CS) tới trạm gốc (BS) ngược lại Trong đó, ánh sáng điều chế bởi tín hiệu vô tuyến truyền xuyên suốt qua đường truyền sợi quang Mặc dù việc truyền tín hiệu vô tuyến qua sợi quang ứng dụng nhiều mục đích , mạng truyền hình cáp trạm gốc truyền hình vệ tinh, tên gọi RoF thường sử dụng cho ứng dụng truy cập không dây Hình 1.1 mô hình tiêu biểu hệ thống RoF Tín hiệu vô tuyến truyền qua sợi quang từ trạm trung tâm đến hệ thống trạm gốc trước phát xạ môi trường không khí Mỗi trạm gốc liên lạc với nhiều thiết bị di động nằm vùng phủ sóng Tất thiết bị xử lý tín hiệu đặt trạm trung tâm, trạm gốc kết nối sợi quang phục vụ tất giao thức Hình 1.1 Mô hình hệ thống RoF tiêu biểu Các hệ thống RoF chia thành hai loại tùy thuộc vào dãi tần số tín hiệu vô tuyến truyền : - RF over Fiber : tín hiệu vô tuyến cao tần (thường lớn 10Ghz) sử dụng để điều chế ánh sáng trước truyền qua sợi quang Do đó, tín hiệu không dây truyền trực tiếp đến trạm gốc tần số cao, chuyển đổi từ miền quang thành điện trước khuếch đại phát xạ môi trường không khí anten Trạm gốc không cần chuyển đổi nâng/hạ tần số, khiến cấu trúc đơn giản hạ giá thành Hình 1.2 Hệ thống RF over Fiber Hình 1.2 mô hình hệ thống RF over Fiber Tín hiệu phát từ trạm gốc tín hiệu RF, bên trạm gốc làm nhiệm vụ chuyển đổi quang điện, khuếnh đại xạ môi trường không khí anten - IF over Fiber : tín hiệu vô tuyến trung tần với tần số thấp (dưới 10 Ghz) sử dụng để điều chế ánh sáng trước truyền qua sợi quang Do đó, trước phát xạ không khí, tín hiệu phải nâng tần trạm gốc Hình 1.3 Hệ thống IF over Fiber Hình 1.3 mô hình hệ thống IF over Fiber Tín hiệu xuất phát từ trạm gốc tín hiệu IF Bên thu, chức chuyển đổi quang/điện, khuếnh đại, có chức nâng tần , sau phát xạ môi trường không khí anten Có thể thấy cấu trúc trạm gốc hệ thống IF over Fiber phức tạp so với RF over Fiber Tuy nhiên khoảng cách truyền trạm gốc trạm trung tâm hệ thống IF over Fiber lớn tần số truyền sợi quang thấp , dẫn đến suy hao thấp so với hệ thống RF over Fiber Ngoài ra, có loại BB over Fiber, truyền tín hiệu dải sợi quang suy hao sợi cáp quang bỏ qua Tuy nhiên, hệ thống làm tăng tính phức tạp trạm gốc phải có chức xử lý tín hiệu dải nhân tần; đồng thời sử dụng kỹ thuật ghép kênh trạm trung tâm, nên hệ thống thường không ứng dụng thực tế 1.4 Các thành phần tuyến RoF Một tuyến RoF ứng dụng thực tế chia làm thành phần trạm trung tâm, sợi quang, trạm gốc thiết bị di động Trong : - Trạm trung tâm : có chức xử lý tín hiệu, điều chế, giải điều chế, mã hóa Tùy vào khả kỹ thuật RoF mà trạm trung tâm phục vụ trạm gốc xa hàng chục km Do kiến trúc mạng tập trung nên tất chức định tuyến, cấp phát kênh,… thực chia sẻ trạm trung tâm nói thành phần quan trọng phức tạp mạng RoF - Trạm gốc : có nhiệm vụ phát sóng vô tuyến nhận từ trạm trung tâm đến thuê bao di động, ngược lại Trạm gốc chức xử lý tín hiệu, đơn biến đổi từ thành phần chuyển đổi điện/quang ngược lại để chuyển nhận từ trạm trung tâm Nó gồm thành phần quan trọng anten thành phần chuyển đổi quang điện Trong kiến trúc mạng RoF BS phải đơn giản tốt - Thiết bị di động: thiết bị đầu cuối, điện thoại động, máy tính xách tay, hay máy chuyên dụng khác có tích hợp chức truy nhập vào mạng không dây - Sợi quang: Là môi trường truyền tải thông tin trạm gốc với trạm trung tâm dạng ánh sáng truyền sợi đơn mode đa mode 1.5 Những ưu điểm kỹ thuật RoF - Suy hao thấp Việc truyền tín hiệu vô tuyến điện môi trường không dây cáp kim loại bị suy hao lớn tốn Nếu truyền sợi quang suy hao giảm đáng kể Với công nghệ ngày nay, sợi quang đơn mode với độ suy hao khoảng 0.2 dB/km bước sóng 1550nm 0.5 dB/km bước sóng 1300nm thương mại hóa Do đó, với việc truyền tín hiệu vô tuyến sợi quang cung cấp khả nâng cao cự ly truyền dẫn, giảm công suất phát cách đáng kể với chi phí thấp nhiều - Băng thông rộng Sợi quang có khả cung ứng băng thông dung lượng truyền dẫn lớn Có ba cửa sổ truyền dẫn chính, suy hao thấp, cụ thể bước sóng 850 nm, 1310 nm, 1500 nm Với sợi quang đơn mode, băng thông tổng cửa sổ vượt 50 THz Tuy nhiên hệ thống thương mại tận dụng phần nhỏ dung lượng (1,6 THz) - Không ảnh hưởng nhiễu điện từ Đây đặc điểm ưu việt thông tin quang Các tín hiệu truyền dạng ánh sáng sợi quang, không bị tác động mạnh mẽ vô số nguồn nhiễu điện từ không gian, làm tăng chất lượng tín hiệu máy thu Ngoài cung cấp khả chống nghe trộm, tăng tính bảo mật cho hệ thống - Dễ vận hành bảo dưỡng Trong hệ thống RoF, thiết bị phức tạp đắt tiền đặt trạm điều khiển trung tâm , khiến cho trạm gốc trở nên đơn giản Điều giúp tiết kiệm chi phí lắp đặt, hệ thống cần nhiều trạm gốc, đơn giản dễ dàng công việc bảo trì quản lí thiết bị - Giảm công suất tiêu thụ Giảm công suất tiêu thụ kết việc sử dụng trạm gốc đơn giản thiết bị rút gọn Hầu hết thiết bị phức tạp đặt tập trung trạm trung tâm, làm giảm số lượng thiết bị trạm gốc, dẫn đến giảm công suất tiêu thụ trạm Năng lượng tiêu thụ trạm trung tâm chia sẻ cho nhiều trạm gốc Ngoài ra, số ứng dụng trạm gốc hoạt động chế độ thụ động Việc giảm lượng tiêu thụ trạm gốc quan trọng tính đến việc RAU đặt nơi xa, nơi chưa có mạng lưới điện Chương 3: Tổng quan hệ thống thông tin quang Coherence Từ hình 4.7, ta nhận thấy với phương pháp điều chế, trường hợp cho độ nhạy thu thấp so với trường hợp Chứng tỏ, có suy hao lớn độ nhạy thu phải tăng lên để đảm bảo chất lượng hệ thống -28 -30 Pin[dBm] ( Receiver Sensitivity ) -32 -34 -36 -38 -40 -42 ASK using Coherence Detection with n = 0.8 BPSK using Coherence Detection with n = 0.8 QPSK using Coherence Detection with n = 0.8 ASK using Coherence Detection with n = 0.6 BPSK using Coherence Detection with n = 0.6 QPSK using Coherence Detection with n = 0.6 -44 -46 -48 -50 10 14 18 22 N (number of subcarrier) Hình 4.7 Đồ thị biểu diễn mối quan hệ cho trường hợp 26 30 32 N, với tốc độ bit tổng cộng Chương 3: Tổng quan hệ thống thông tin quang Coherence Pin[dBm] ( Receiver Sensitivity ) -25 -30 -35 -40 ASK using Coherence Detection with B = 10Gb/s BPSK using Coherence Detection with B = 10Gb/s QPSK using Coherence Detection with B = 10Gb/s ASK using Coherence Detection with B = 16Gb/s BPSK using Coherence Detection with B = 16Gb/s QPSK using Coherence Detection with B = 16Gb/s -45 -50 10 15 20 N (number of subcarrier) 25 30 35 Hình 4.8 Đồ thị biểu diễn mối quan hệ N, với , Cuối , khảo sát mối quan hệ N ảnh hưởng cho trường hợp hệ số suy hao tốc độ bit tổng cộng (B) ví dụ hình 4.8 trình bày Theo đó, ta nhận thấy rằng, ứng với phương pháp điều chế, tốc độ bit tăng độ nhạy thu phải tăng theo để đảm bảo chất lượng hệ thống Nguyên nhân tốc độ bit tăng lên băng thông nhiễu tăng lên tương ứng, giảm chất lượng hệ thống 4.4.3 So sánh hiệu suất hệ thống sử dụng máy thu coherence hệ thống sử dụng máy thu tách sóng trực tiếp Trên phân tích phụ thuộc hiệu suất hệ thống thông số tác động độ khuếch đại, hệ số suy hao truyền dẫn tốc độ bit tổng cộng Trong phần này, so sánh hiệu suất máy thu coherence máy thu trực tiếp sử dụng hệ thống trình bày Theo kết luận mục 4.3, để hệ thống sử dụng Chương 3: Tổng quan hệ thống thông tin quang Coherence máy thu coherence hiệu so với máy thu tách sóng trực tiếp hai điều kiện biểu thức (4.38) phải thỏa mãn Sự so sánh dựa độ nhạy thu máy thu tách sóng trực tiếp, xác định biểu thức (4.14) biểu thức (4.37) hệ thống sử dụng máy thu coherence Với G = 20, tốc độ bit tổng cộng , ta có đồ thị trình bày hình 4.9 Lưu ý rằng, với tham số ví dụ này, điều kiện để hệ thống sử dụng máy thu coherecn tốt máy thu tách sóng trực tiếp thỏa mãn Như trình bày hình 4.9, ta thấy với phương pháp điều chế, hệ thống sử dụng máy thu coherence đạt độ nhạy thu thấp so với hệ thống sử dụng máy thu tách sóng trực tiếp với điều kiện thỏa mãn Tuy nhiên, ví dụ hình 4.10, mà điều kiện không thỏa mãn, hệ thống sử dụng máy thu coherence cho hiệu suất thấp Ta cần tăng G rút ngắn khoảng cách truyền dẫn (nếu có thể) để điều kiện thỏa mãn Chương 3: Tổng quan hệ thống thông tin quang Coherence -15 Pin (Receiver Sensitivity dBm) -20 -25 -30 -35 -40 ASK using Coherence Detection BPSK using Coherence Detection QPSK using Coherence Detection ASK using Direct Detection BPSK using Direct Detection QPSK using Direct Detection -45 -50 10 15 20 25 N (number of subcarrier channels) Hình 4.9 Đồ thị biểu diễn mối quan hệ tốc độ bit tổng cộng N, với 30 35 cho trường hợp hai hệ thống sử dụng máy thu tách sóng trực tiếp máy thu tách sóng coherence Chương 3: Tổng quan hệ thống thông tin quang Coherence Pin (Receiver Sensitivity dBm) -10 -15 -20 -25 ASK using Coherence Detection BPSK using Coherence Detection QPSK using Coherence Detection ASK using Direct Detection BPSK using Direct Detection QPSK using Direct Detection -30 -35 10 15 20 25 N (number of subcarrier channels) Hình 4.10 Đồ thị biểu diễn mối quan hệ 30 N, với 35 cho trường hợp tốc độ bit tổng cộng hai hệ thống sử dụng máy thu tách Trên chỉsóng rằng, điềuthu kiện sóng coherence thỏa mãn hệ thống sử dụng trực tiếp máy tách máy thu coherence cho độ nhạy thu thấp Tuy nhiên, để hiểu rõ việc tăng hiệu độ nhạy thu hai hệ thống, phụ thuộc vào yếu tố nào, hệ số định nghĩa biểu thức (4.39) sử dụng để phân tích vấn đề 4.4.4 Mối quan hệ độ tăng độ nhạy thu công suất dao động nội Mối quan hệ công suất dao động nội khảo sát dựa nhân tố ảnh hưởng đến bao gồm : độ khuếch đại quang EDFA, hệ số suy hao đường truyền ghép nối, tốc độ bit tổng cộng số kênh sóng mang phụ 4.4.4.1 Sự ảnh hưởng độ khuếch đại quang hệ số suy hao Chương 3: Tổng quan hệ thống thông tin quang Coherence Sự ảnh hưởng đến mối quan hệ đươc khảo sát thông qua ví dụ GR[dB] ( Gain in Receiver Sensitivity) -2 -4 ASK using Coherence Detection with G = 15 BPSK using Coherence Detection with G = 15 QPSK using Coherence Detection with G = 15 ASK using Coherence Detection with G = 20 BPSK using Coherence Detection with G = 20 QPSK using Coherence Detection with G = 20 -6 -8 -10 -12 -15 -10 -5 PLo[dBm](power of local osccilator) Hình 4.11 Đồ thị biểu diễn mối quan hệ , với , Hình hợp đồ thị biểu diễn hệ số phụ , với cho 4.11 trường mối quan kênh sóng mang cho trường hợp số kênh sóng mang phụ , Ta nhận thấy rằng, với phương pháp điều chế, giá trị độ tăng độ nhạy thu tăng lên theo tăng công suất dao động nội Ở ví dụ này, điều kiện Chương 3: Tổng quan hệ thống thông tin quang Coherence thỏa mãn, nhiên biểu thức (4.38) với giá trị thấp hệ thống sử dụng máy thu coherence không đạt nâng cao độ hiệu độ nhạy thu mong đợi Khi đó, có giá trị âm hình vẽ Đến (4.38) đủ lớn để thỏa mãn biểu thức có giá trị dương hình vẽ, tức nâng cao hiệu độ nhạy thu hệ thống sử dụng máy thu coherence thành công Tuy nhiên, nâng cao vô tận, từ hình vẽ 4.11 ta thấy đạt đến giá trị ổn định, lớn mà hệ thống đạt Giá trị tùy thuộc vào độ khuếch đại quang G hệ số suy hao , cụ thể phụ thuộc vào tích số này, với cố định, giá trị G khác tích số Như ví dụ khác 4.4.4.2 Sự ảnh hưởng tốc độ bit tổng cộng kênh sóng mang phụ Sự ảnh hưởng tốc độ bit tổng cộng kênh sóng mang phụ đến mối quan hệ đươc khảo sát thông qua ví dụ Chương 3: Tổng quan hệ thống thông tin quang Coherence Hình 4.11 Đồ thị biểu diễn mối quan hệ cho trường hợp phụ và , với , số kênh sóng mang Có thể nhận thấy rằng, điều kiện để nâng cao hiêu độ nhạy thu thỏa mãn, với phương pháp điều chế, giá trị theo tăng tăng lên Và với tốc độ bit, phương pháp điều chế BPSK cho kết tốt so với hai phương pháp điều chế lại Điều đáng lưu ý đạt trạng thái ổn định, giá trị cao mà hệ thống đạt với giá trị đủ lớn Giá trị trường hợp sử dụng phương pháp điều chế khác với tốc độ bit khác Nó phụ thuộc vào tích số phân tích mục 4.4.4.1 Điều giải thích dựa ảnh hưởng vượt trội công suất dao động nội so với thông số khác đến giá trị Chương 3: Tổng quan hệ thống thông tin quang Coherence 14 13.8 GR[dB] ( Gain in Receiver Sensitivity ) 13.6 13.4 13.2 ASK using Coherence Detection with B = 10Gb/s BPS K using Coherence Detection with B = 10Gb/s QPSK using Coherence Detection with B = 10Gb/s ASK using Coherence Detection with B = 16Gb/s BPS K using Coherence Detection with B = 16Gb/s QPSK using Coherence Detection with B = 16Gb/s 13 12.8 12.6 12.4 -15 -10 -5 P Lo[dBm] (power of local osccilator) Hình 4.12 Đồ thị biểu diễn mối quan hệ cho trường hợp và , với , số kênh sóng mang phụ 4.4.4.3 Sự ảnh hưởng số lượng kênh sóng mang phụ Sự ảnh hưởng tốc độ bit tổng cộng kênh sóng mang phụ đến mối quan hệ khảo sát thông qua ví dụ Chương 3: Tổng quan hệ thống thông tin quang Coherence Hình 4.12 Đồ thị biểu diễn mối quan hệ cho trường hợp và , với , tốc độ bit tổng cộng 14 GR[dB] ( Gain in Receiver Sensitivity 13.5 13 12.5 12 ASK using Coherence Detection with N = BPSK using Coherence Detection with N = QPSK using Coherence Detection with N = ASK using Coherence Detection with N = 12 BPSK using Coherence Detection with N = 12 QPSK using Coherence Detection with N = 12 11.5 11 10.5 -15 -10 -5 PLo[dBm] (power of local osccilltor) Chương 3: Tổng quan hệ thống thông tin quang Coherence Hình 4.13 Đồ thị biểu diễn mối quan hệ cho trường hợp và , với tốc độ bit tổng cộng , Tương tự trường hợp mục 4.4.4.2, với phương pháp điều chế, tăng theo tăng Trong trường hợp có số kênh sóng mang phụ phương pháp điều chế BPSK cho kết tốt ASK QPSK Hệ thống đạt giá trị ổn định lớn đủ lớn Và giá trị không phụ thuộc vào phương pháp điều chế hay số kênh ghép Điều giải thích dựa ảnh hưởng vượt trội công suất dao động nội so với thông số khác đến giá trị Dẫn đến độ tăng độ nhạy thu phụ thuộc vào tích số độ khuếch đại quang EDFA hệ số suy hao truyền dẫn, ghép nối 4.5 Kết luận chương Trên trình bày chi tiết việc phân tích hệ thống RoF ghép kênh SCM sử dụng máy thu coherence Ngoài có phân tích, so sánh với hệ thống sử dụng máy thu tách sóng trực tiếp để đánh giá tính hiệu độ nhạy thu hệ thống sử dụng máy thu coherence Các sơ đồ hệ thống mô hình tính toán để phân tích trình bày Qua đó, số nhận xét rút sau: − Về mặt cấu trúc máy thu, hệ thống sử dụng máy thu coherence có cấu trúc phức tạp so với máy thu tách sóng trực tiếp Chương 3: Tổng quan hệ thống thông tin quang Coherence − Tuy nhiên, hệ thống sử dụng máy thu coherence cho phép ta đạt độ nhạy thu tốt so với máy thu tách sóng trực tiếp với chất lượng, điều kiện kèm theo trình bày thỏa mãn − Có nhiều tham số ảnh hưởng tới chất lượng hệ thống sử dụng máy thu coherence công suất dao động nội, độ khuếch đại quang, hệ số suy hao, tốc độ bit, số kênh sóng mang phụ Trong đó, công suất dao động nội, độ khuếch đại quang suy hao truyền dẫn yếu tố ảnh hưởng lớn đến giới hạn hiệu độ nhạy thu hai hệ thống sử dụng hai loại máy thu − Tính hiệu hệ thống sử dụng máy thu coherence so với máy thu tách sóng trực tiếp vô tận Nó bị giới hạn thông số Do đó, việc nghiên cứu, khảo sát đánh giá điều chỉnh thông số quan trọng, tùy thuộc vào yêu cầu thiết kế điều kiện thực tế − Khi số kênh sóng mang phụ tăng độ nhạy thu yêu cầu để đảm bảo chất lượng hệ thống phải tăng lên, nguyên nhân suy giảm hệ số điều chế chuẩn hóa Điều đặt giới hạn số kênh sóng mang phụ sử dụng hệ thống SCM Do đó, thực tế đặt yêu cầu kết hợp SCM kỹ thuật WDM để nâng cao dung lượng truyền dẫn, tận dụng tối đa băng thông sợi quang, mở khả đáp ứng nhu cầu tương lai KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI A Kết luận Đồ án thực trình bày lý thuyết kỹ thuật truyền sóng vô tuyến sợi quang (RoF), kỹ thuật ghép kênh sóng mang phụ (SCM), máy thu sử dụng kỹ thuật tách sóng Coherence Sơ đồ hệ thống mạng SCM/RoF sử dụng máy thu coherence xây dựng phân tích mô hình tính toán Ngoài ra, so sánh hệ thống với hệ thống sử dụng máy thu tách sóng trực tiếp thực Với tất nội dung đó, số kết luận từ đồ án cần lưu ý sau: − Với ưu điểm kế thừa từ kỹ thuật thông tin vô tuyến thông tin sợi quang, hệ thống RoF ứng dụng rộng rãi tương lai, thay dần hệ thống sử dụng cáp kim loại truyền thống − Với thương mại hóa nhờ vào hệ thống CATV, thiết bị phục vụ cho kỹ thuật ghép kênh sóng mang phụ dễ dàng ứng dụng vào mạng RoF, góp phần hình thành khả phục vụ nhu cầu thông tin đa dịch vụ, sử dụng hiệu băng thông quang − Máy thu sử dụng phương pháp tách sóng coherence có ưu điểm vượt trội so với máy thu tác sóng trực tiếp khả nâng cao hiệu độ nhạy thu, khả thu chọn lọc môi trường đa kênh − Với kết hợp ba kỹ thuật RoF, SCM, tách sóng coherence, mô hình mạng hình thành với khả đủ sức đáp ứng nhu cầu tương lai − Tính hiệu độ nhạy thu hệ thống sử dụng máy thu coherence so với hệ thống sử dụng máy thu tách sóng trực tiếp đạt điều kiện kèm theo thỏa mãn, trình bày chương − Các yếu tố tác động đến độ nhạy thu công suất dao động nội, độ khuếch đại quang, hệ số suy hao truyền dẫn ghép nối, số kênh tốc độ bit tổng cộng kênh sóng mang phụ phải tìm hiểu, khảo sát kỹ lưỡng để điều chỉnh cho phù hợp điều kiện cụ thể B Hướng phát triển đề tài Dựa tảng đạt đồ án này, số hướng nghiên cứu sau đề xuất để tiếp tục phát triển để tài sau : − Khảo sát thêm phương pháp điều chế khác M – QAM − Khảo sát với kiểu mã hóa khác − Ứng dụng EDFA vào hệ thống để nâng cao khả truyền dẫn − Kết hợp với kỹ thuật ghép kênh WDM để tăng khả sử dụng băng thông quang − Nghiên cứu khả nâng cao chất lượng hệ thống cách sử dụng kỹ thuật DRoF (digitized Radio over Fiber) Cuối cùng, em xin cảm ơn thầy, cô dành thời gian đọc vấn đề trình bày đồ án em Tài liệu tham khảo TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Văn Tuấn, "Giáo trình thông tin sợi quang”, Nhà xuất giáo dục Việt Nam, 286 – 2010/CXB/17 – 363/GD [2] Gerd Keiser, "Optical Fiber Communications”, Third Edition, McGraw-Hill, Inc., 2000 [3] Chandrasekhar, S., et al "Balanced Dual Photodiodes Integrated with a 3dB Directional Coupler for Coherent Lightwave Receivers " Electronics letters, vol 24, No.23, 1988, pp 1457-1458 [4] http://en.wikipedia.org/wiki/Radio_over_Fiber [5] http://en.wikipedia.org/wiki/Subcarrier_multiplexing [6] Govind P.Agrawal, “Fiber-optic communication systems”, 3rd ed, John Wiley and Sons Inc, Wiley series in microwave and optical engineering, 2002 [7] M.Nakazawa, K.Kikichi, T.Miyazaki, “High Spectral Density Optical Communication Technologies”, optical and fiber communication reports 6, Springer 2010 [8] Rongqing Hui, Benyaun Zhu, Renxiang Huang, Chritopher T.Allen, Kenneth R.Demarest, Douglas Richards, “Subcarrier multiplexing for high-speed optical transmission,”Jounal of Lightwave Technology, vol.20,No.3, March2002 [9] Christina Lim, Ampalavanapillai Nirmalathas, Yizhuo Yang, Dalma Novak, and Rod Waterhouse, “Radio-over-Fiber Systems,”Communications and Photonics Conference and Exhibition (ACP), 2009 [10] Anthony Ng’oma, “Radio-over-Fibre Technology for Broadband Wireless Communication Systems”, Ph.D thesis,2005 [...]... thut tỏch súng ti u thu K thut tỏch súng trc tip Hỡnh 1.7 : K thut tỏch súng trc tip Thụng tin c gii mó bi biờn ca tớn hiu quang K thut tỏch súng coherence Hỡnh 1.8 : K thut tỏch súng Coherence Tớn hiu ti u thu c trn vi b dao ng ni do mỏy thu to ra trc khi súng tng hp c a n photodiode 1.9 ng dng ca k thut RoF Cỏc h thng s dng cụng ngh RoF cú th c dựng trong cỏc tũa nh phõn phi cỏc tớn hiu vụ tuyn... gi l súng mang ph, sau ú chỳng c kt hp li v s dng cho vic iu ch súng mang quang Hỡnh 2.2 Mỏy thu ca h thng SCM vi mt súng mang quang Hỡnh 2.2 l mụ hỡnh phớa mỏy thu ca mt h thng SCM trong mng quang vi mt súng mang Ti õy, tớn hiu thu c phi chuyn i t quang sang in Tớn Chng 2: Phng phỏp ghộp kờnh súng mang ph hiu in s qua b RF splitter to ra N bn sao Tớn hiu kờnh no s c trn vi chớnh tn s súng mang ph... trỳc h thng thụng tin quang coherence Nguyờn lý hot ng ca h thng Cỏc k thut tỏch súng c s dng trong mỏy thu coherence Mỏy thu coherence tỏch súng cõn bng 3.2 Gii thiu v h thng thụng tin quang coherence Nhng h thng thụng tin quang c cp n trong cỏc chng trc vn s dng mt mụ hỡnh iu ch n gin Trong ú, tớn hiu in c dựng iu ch cng ca súng mang quang phớa mỏy phỏt phớa thu, tớn hiu quang s c bin i... thnh tu trong k thut vụ tuyn in v thụng tin quang nh k thut ghộp kờnh súng mang ph SCM, k thut ghộp kờnh theo bc súng WDM, cựng nhng u im vt tri ca h thng thụng tin quang Coherence, cỏc h thng RoF cú th s dng chỳng nhm nõng cao hiu nng ca h thng, sc ỏp ng cỏc nhu cu trong hin ti v tng lai, vi tớnh kh thi rt cao Chng 2: Phng phỏp ghộp kờnh súng mang ph CHNG 2 PHNG PHP GHẫP KấNH SểNG MANG PH 2.1 Gii... mt b thu quang cho mi thu bao vỡ nhng dch v khỏc nhau s s dng nhiu súng mang ph khỏc nhau, lm giỏ thnh cỏc thit b truy cp trong mng tr nờn r hn Nhiu dch v cú th c truyn i m khụng cn ng b húa, ng thi cỏc tớn hiu súng mang ph cú th c x lý bi nhng thit b in ó c thng mi húa dnh cho mng CATV V u im chớnh ca h thng SCM a súng mang l cú th phc v c cho NM ngi dựng, vi N l s súng mang quang v M l s súng mang. .. Hỡnh 2.3 S h thng SCM/WDM Hỡnh 2.3 l s ca mt h thng kt hp SCM v WDM Nhiu súng mang quang 1, 2, , m c truyn i trờn cựng mt si cỏp quang bi k thut WDM Mi súng mang quang li mang n kờnh SCM s dng cỏc súng mang ph tng ng Freq1, Freq2, Freq n Ta cú th truyn nhiu tớn hiu dng s ln tng t bng cỏch s dng cỏc súng mang ph hoc cỏc súng mang quang khỏc nhau Kin trỳc mng ny cú u im l cc k n nh v d dng nõng cp tựy... hỡnh ny thng c gi l ghộp kờnh súng mang ph May thay, k thut ny ó c thng mi húa cựng vi mng CATV t nhng nm 1992 , khin vic ng dng nú rt thun li Nu kt hp SCM v WDM thỡ bng thụng t c cú th vt quỏ 1THz Chng 2: Phng phỏp ghộp kờnh súng mang ph Hỡnh 2.1 Mỏy phỏt ca h thng SCM vi mt súng mang quang Hỡnh 2.1 l mụ hỡnh phớa mỏy phỏt ca mt h thng SCM trong mng quang vi ch mt súng mang Mi lung tớn hiu n c trn vi... phỏt t k thut súng ngn (microwave), s dng nhiu súng mang truyn nhiu kờnh trờn cỏp ng trc hoc trong khụng gian t do Bng thụng khi truyn nhiu tớn hiu nh vy bng cỏp ng trc b gii hn di 1GHz Tuy nhiờn, nu thay i mụi trng truyn t cỏp ng trc bng cỏp quang, thỡ bng thụng cú th tng n 10GHz cho mt súng mang quang Vỡ k thut ghộp kờnh ny s dng cho cỏc súng mang ph trong min in, ch khụng phi cho súng mang quang... k thut ghộp kờnh súng mang ph ó ỏp ng c Vi vic truyn nhiu kờnh m khụng cn quan tõm n phng phỏp iu ch mi kờnh l gỡ, k thut SCM ó cú th phc v cho nhiu giao thc khỏc nhau, nõng cao kh nng s dng h tng mng v gim chi phớ v trang thit b Ngoi ra, nhng thit b cho k thut ny ó c thng mi húa cho h thng CATV t nhng nm 1990, nờn vic thc hin nú l rt thun li Vi c im ca SCM l ghộp cỏc kờnh trờn min in, v vi k thut... lng ca h thng hn na bng cỏch kt hp k thut SCM v WDM, h thng ny c gi l h thng SCM a súng mang, s c trỡnh by phn tip theo sau õy 2.5 H thng SCM a súng mang S kt hp gia hai k thut SCM v WDM m ra kh nng phỏt trin h thng mng quang th ng bng thụng rng cú kh nng cung cp nhiu dch v tớch hp nh audio, video, truyn d liu n mt s lng ln thu bao Chng 2: Phng phỏp ghộp kờnh súng mang ph Hỡnh 2.3 S h thng SCM/WDM ... k thut tỏch súng ti u thu K thut tỏch súng trc tip Hỡnh 1.7 : K thut tỏch súng trc tip Thụng tin c gii mó bi biờn ca tớn hiu quang K thut tỏch súng coherence Hỡnh 1.8 : K thut tỏch súng Coherence. .. CHNG PHN TCH H THNG ROF GHẫP KấNH SểNG MANG PH S DNG MY THU COHERENCE 4.1 Gii thiu chng Trong chng ny, tớnh hiu qu ca h thng RoF ghộp kờnh súng mang ph (RoF/ SCM) s dng mỏy thu Coherene s c phõn... mang ph s dng mỏy thu tỏch súng trc tip H thng RoF ghộp kờnh súng mang ph s dng mỏy thu coherence Kt qu mụ phng v phõn tớch Chng 3: Tng quan v h thng thụng tin quang Coherence 4.2 H thng RoF