Đánh giá hiệu năng của hệ thống FSOOFDM

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG KHOA VIỄN THÔNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Đề tài: “ Đánh giá hiệu hệ thống FSO-OFDM ” Người hướng dẫn : Sinh viên thực hiện: Lớp : Khoá : Hệ : THS NGÔ THỊ THU TRANG TẠ VĂN BÁCH D10VT6 2010 - 2015 ĐẠI HỌC CHÍNH QUY Hà Nội, tháng 12/2014 Đồ án tốt nghiệp Đại học Danh mục từ viết tắt NHẬN XÉT, ĐÁNH GIÁ, CHO ĐIỂM (Của Người hướng dẫn) Điểm: …………………….………(bằng chữ: … …………… ….) Đồng ý/ Không đồng ý cho sinh viên bảo vệ trước hội đồng chấm đồ án tốt nghiệp? …………, ngày…… Tháng…… năm 20…… CÁN BỘ- GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN SVTH: Tạ Văn Bách_D10VT6 NHẬN XÉT, ĐÁNH GIÁ, CHO ĐIỂM (Của Giáo viên phản biện) Điểm: …………………….………(bằng chữ: … …………… ….) …………, ngày…… tháng…… năm 20…… GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN (ký, họ tên) MỞ ĐẦU Hiện nay, công nghệ không dây phần thiếu hệ thống thông tin truyền thông Ở hệ thống truyền dẫn không dây công nghệ truyền dẫn vô tuyến số RF (Radio Frequency) công nghệ chủ yếu Tuy nhiên, hạn chế giới hạn băng thông, phải đăng ký dải phổ sử dụng chi phí lắp đặt cao khiến cho công nghệ gặp phải thách thức lớn Với ưu điểm độ rộng băng thông, đăng ký dải phổ linh hoạt lắp đặt triển khai, công nghệ truyền dẫn quang qua không gian tự FSO (Free Space Optics) dự đoán phát triển mạnh mẽ tương lai Kỹ thuật OFDM – ghép kênh phân chia theo tần số trực giao đề cập đến với vai trò công nghệ sử dụng phổ biến hệ thống khả hạn chế fading nhiễu băng hẹp Chính lý trên, em thực đồ án tốt nghiệp vời đề tài : “Đánh giá hiệu hệ thống FSO-OFDM” để thấy ưu điểm nhược điểm việc đưa kỹ thuật OFDM vào hệ thống FSO Bố cục đồ án chia thành chương: Chương I: Tổng quan FSO Chương II: Triển khai OFDM hệ thống FSO Chương III: Đánh giá hiệu hệ thống FSO-OFDM Sau ba chương kết luận khuyến nghị sau thực đề tài Do có hạn chế thời gian thực tiễn nên đề tài tránh khỏi thiếu sót Rất mong có góp ý thầy cô bạn đọc Xin chân thành cảm ơn! LỜI CẢM ƠN Lời em xin chân thành cảm ơn hướng dẫn tận tình cô Ngô Thị Thu Trang – Bộ môn Hệ thống Tín hiệu – Khoa Viễn thông – Học viện Công nghệ Bưu Viễn thông Trong suốt thời gian thực đồ án, bận rộn công việc cô giành nhiều thời gian tâm huyết việc hướng dẫn em.Cô cung cấp cho em nhiều tài liệu kiến thức lĩnh vực nội dung đồ án tốt nghiệp đại học Trong trình thực đồ án cô định hướng, góp ý sửa chữa chỗ sai giúp em tránh lỗi diễn đạt, hiểu lầm nội dung Cho đến hôm nay, luận văn tốt nghiệp em hoàn thành, nhờ nhắc nhở, đôn đốc, giúp đỡ nhiệt tình cô Em xin chân thành cảm ơn thầy cô khoa Viễn thông 1, thầy cô trường giảng dạy, giúp đỡ chúng em năm học qua Chính thầy cô xây dựng cho chúng em kiến thức tảng kiến thức chuyên môn để em hoàn thành đồ án công việc sau Và sau cùng, em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới gia đình, người thân, bạn bè cổ vũ động viên, tiếp cho em thêm nghị lực để hoàn thành đồ án tốt nghiệp Em xin chân thành cảm ơn ! MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Mô hình tổng quát hệ thống FSO Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 Sơ đồ thu, phát FSO Cấu trúc SLED Cấu trúc laser phát xạ cạnh Cấu trúc photodiode PIN Cấu trúc photodiode APD Sự phân bố lượng điện trường lớp bán dẫn Hiện tượng nghẽn cổ chai mạng Hình 1.9 Những thách thức FSO Hình 2.1 Sử dụng sóng mang cho ký hiệu OFDM Hình 2.2 Nguyên lý điều chế đa sóng mang Hình 2.3 Nguyên lý IM/DD Hình 2.4 Đưa tín hiệu OFDM qua kênh lựa chọn tần số Hình 2.5 Cấu hình tín hiệu OFDM truyền qua liên kết FSO Hình 2.6 Biểu đồ mẫu nhiễu nhiễu nhiệt máy thu cân Gaussian Hình 2.7 Sự phân kỳ chùm sáng Hình 2.8 Kênh không khí với xoáy lốc hỗn loạn Hình 2.9 Sự thăng giáng cường độ Hình 2.10 (a) Xung quang lan truyền qua môi trường nhiễu loạn khí bị biến dạng; (b) Sự giãn xung làm tăng lỗi bit Hình 3.1 Xác suất lỗi điều kiện thời tiết khác Hình 3.2 BEP cho QPSK, 16-QAM, 64-QAM với công suất quang thu Hình 3.3 BER SNR với điều chế pha số M-PSK Hình 3.4 Sơ đồ khối mô hệ thống FSO - OFDM Hình 3.5 30 ký hiệu tin Hình 3.6 Phần thực phần ảo tín hiệu sau qua khối IFFT Hình 3.7 Tin hieu sau chen CP Hình 3.8 Tín hiệu tách nửa khung âm nửa khung dương Hình 3.9 Nửa khung dương truyền trước nửa khung âm đường truyền Hình 3.10 Biểu đồ mối quan hệ SNR BER Hình 3.11 Chòm tín hiệu với SNR = 20 dB Hình 3.12 BER hệ thống FSO-OFDM điều kiện nhiễu loạn không khí khác DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Mối liên hệ vật liệu chế tạo bước sóng hoạt động LED Bảng 1.2 Bảng so sánh FSO số công nghệ khác Bảng 3.1 Bảng tham chiếu điều kiện thời tiết tới tầm nhìn, suy hao khoảng cách truyền dẫn DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT Từ viết Tiếng Anh tắt APD Avalanche Photodiode AWGN Additive White Gaussian Noise BER Bit Error Rate BEP Bit Error Probability DBR Distributed Bragg Reflector DFB Distributed Feedback Laser DSL Digital Subcriber Line E/O Electrical/ Optical EDFA Erbium Doped Fiber Amplifier FEC Forward Error Correction FFT Fast Fourier Transform FOV Field of View FSO Free Space Optics FWHM IFFT IM/DD IMD LAN Laser Tiếng Việt Photodiode quang thác Nhiễu Gaussian trắng cộng Tỷ lệ bit lỗi Xác suất bit lỗi Laser phân bố phản xạ Bragg Laser phân bố hồi tiếp Đường dây thuê bao số Điện/ Quang Bộ khuếch đại quang sợi pha Erbium Sửa lỗi trước Biến đổi Fourier nhanh Trường nhìn thấy Truyền quang qua không gian tự Full Width at Half Độ rộng toàn phần nửa Maximum cực đại Inverse Fast Fourier Biến đổi Fourier nhanh Transform ngược Intensity Modulation/ Điều chế cường độ/ Tách Direct Detection sóng trực tiếp Inter-Modulation Méo điều chế giao thoa Distortion Local Area Network Mạng cục Light amplication by Khuếch đại ánh sáng LED LD LMDS LOS MAN MTBF OMI OFDM PD PDF PSK QAM RF SI VCSEL WDM Stimulated Emission of Radiation Light Emitting Diode Laser Diode Local Multipoint Distribution Service Line of Sight Metropolitan Area Network Mean Time Between Failures Optical Modulation Index Orthogonal Frequency Division Multiplexing Photodetector Probability Density Function Phase Shift Keying Quadratic Amplitude Modulation Radio Frequency Scintillation Index Vertical-cavity surfaceemitting laser Wavelength Division Multiplexing phát xạ kích thích Diode phát xạ ánh sáng Laser diode Dịch vụ phân phối đa điểm cục Đường nhìn thấy Mạng đô thị Thời gian trung bình lần lỗi Chỉ số điều chế quang Ghép kênh phân chia theo tần số trực giao Bộ tách sóng quang Hàm mật độ xác suất Khóa dịch pha Điều chế biên độ cầu phương Tần số vô tuyến Chỉ số lấp lánh Laser phát xạ mặt khoang cộng hưởng dọc Ghép kênh phân chia theo bước sóng Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương 1: Tổng quan hệ thống FSO CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG FSO 1.1 Cở sở đời hệ thống FSO Truyền quang qua không gian tự (FSO) hay giao tiếp quang không dây giới thiệu lần đầu Alexander Graham Bell cuối kỷ 19 Thí nghiệm FSO Bell ông chuyển đổi tín hiệu âm (giọng nói) thành tín hiệu điện thoại phát chúng thu phát qua không gian tự dọc theo luồng sáng khoảng cách khoảng 183m Thiết bị thí nghiệm ông gọi “photophone”, Bell coi trọng công nghệ quang điện thoại – phát minh vĩ đại ông công nghệ không cần đến dây dẫn cho việc truyền tín hiệu Mặc dù photophone Bell không đưa vào thương mại hóa giải thích đặc tính truyền thông quang không dây Sau này, vào thời gian đầu, công nghệ FSO xuất lần vào năm 1960 dự án liên quan đến quan không gian (NASA) Đến cuối năm 1980, sản phẩm thương mại xuất không thành công rào cản công nghệ Cự lý ngắn, dung lượng thấp, vấn đề giữ thẳng hàng phát thu thách thức thời tiết, môi trường truyền dẫn hạn chế hệ thống FSO vào thời điểm 1.2 Hệ thống FSO Hình 1.1 Mô hình tổng quát hệ thống FSO SVTH: Tạ Văn Bách_D10VT6 Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương 1: Tổng quan hệ thống FSO 1.2.1 Bộ phát Trong hệ thống FSO đại, có nhiều kiểu nguồn quang khác sử dụng cho việc truyền dẫn liệu Ta chủ tập trung vào nguồn quang chế tạo vật liệu bán dẫn loại nguồn truyền dẫn chủ yếu hệ thống FSO thương mại Những điểm khác biệt chủ yếu nguồn truyền dẫn chất bán dẫn sử dụng Giá thành phát quang có công suất lớn tốc độ điều chế cao từ vài chục đô la tới vài nghìn đô la Việc sử dụng nguồn quang cụ thể phụ thuộc vào ứng dụng cụ thể Hình 1.2 Sơ đồ thu, phát FSO 1.2.1.a LED LED dịch phát quang hoạt động dựa nguyên lý phát xạ tự phát Do đặc tính công suất truyền dẫn tương đối thấp nên LED thường sử dụng ứng dụng khoảng cách ngắn với yêu cầu băng thông trung bình 155Mbps Phụ thuộc vào vật liệu chế tạo, LED hoạt động khoảng bước sóng khác Khi so sánh với nguồn truyền dẫn laser độ rộng phổ, LED có phổ hoạt động rộng nhiều Độ rộng phổ phát xạ toàn phần nửa đỉnh FWHM (Full width at half maximum) từ 20 – 100nm xung quanh độ dài bước sóng trung tâm Các LED hồng ngoại sử dụng làm nguồn truyền dẫn hệ thống điều khiển từ xa Ưu điểm LED thời gian sử dụng lâu giá thành rẻ Bảng 1.1 Mối liên hệ vật liệu chế tạo bước sóng hoạt động LED Vật liệu Dải bước sóng (µm) SVTH: Tạ Văn Bách_D10VT6 Đồ án tốt nghiệp Đại học GaInP AlGaAs InGaAs InGaAsP Chương 1: Tổng quan hệ thống FSO 0,64 – 0,68 0,8 – 0,9 1,0 – 1,3 0,9 – 1,7 Bảng 1.1 đưa danh sách hệ thống loại vật liệu bán dẫn khoảng độ dải bước sóng hoạt động tương ứng Với ứng dụng FSO LED chế tạo từ AlGaAs ưa dùng bước sóng phát xạ rơi vào khoảng 850nm Ở dải bước sóng 850nm độ rộng phổ phát xạ toàn phần nửa đỉnh (FWHM) thông thường LED 20 – 50nm Băng thông điều chế LED thường vào khoảng 1MHz 100MHz LED sử dụng ứng dụng có yêu cầu băng thông điều chế cao có mức công suất phát xạ cao Một LED có công suất phát 1mW coi có công suất lớn hoạt động tốc độ điều chế cao Hình 1.3 Cấu trúc SLED Sau thời gian, hoạt động công suất LED giá trị dòng điều khiển không đổi giảm Vấn đề liên quan đến tuổi thọ LED Tuy nhiên, tuổi thọ LED (khoảng thời gian tính tới lúc công suất giảm nửa so với giá trị ban đầu) dài (10 - khoảng 11 năm) Có loại LED sử dụng phổ biến hệ thống quang là: LED phát xạ mặt LED phát xạ cạnh Trong LED phát xạ mặt có góc chiếu sáng lớn không gian phát xạ hình cầu LED phát xạ cạnh lại có không gian phát xạ bất đối xứng hình elip 1.2.1.b Laser Hiện nay, hệ thống FSO thương mại hóa chủ yếu sử dụng laser bán dẫn ưu điểm kích thước nhỏ, công suất cao giá 10 SVTH: Tạ Văn Bách_D10VT6 Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương 2: Triển khai OFDM hệ thống FSO Lúc số lấp lánh diễn tả theo sau: (2-52) Phân phối Gamma – Gamma mô hình tổng quát mô hình logarit chuẩn tắc bao gồm kết mô hình phân phối K (nghĩa ) 2.7 Kết luận Chương nêu trình triển khai OFDM hệ thống FSO Bắt đầu việc trình bày nguyên lý OFDM Sau tạo tín hiêu OFDM miền điện, tín hiệu OFDM điều chế cường độ với tần số sóng mang quang để truyền xa qua kênh truyền không khí Chương nêu yếu tố ảnh hưởng đến hiệu hệ thống FSO-OFDM trình truyền tín hiệu qua kênh truyền, là: nhiễu Gauss, tán xạ, hấp thụ,… đặc biệt xem xét yếu tố nhiễu loạn không khí để đưa mô hình kênh truyền truyền hợp nhiễu loạn không khí: mô hình kênh logarit chuẩn tắc mô hình kênh Gamma-Gamma 42 SVTH: Tạ Văn Bách_D10VT6 Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương 3: Đánh giá hiệu hệ thống FSO-OFDM Chương Đánh giá hiệu hệ thống FSO-OFDM 3.1 Giới thiệu Trong chương 3, đánh giá hiệu hệ thống FSO-OFDM điều kiện thời tiết khác để thấy hệ thống hoạt động tốt điều kiện thời tiết hoạt động kiện thời tiết Ngoài chương thực so sánh hiệu hệ thống FSO-OFDM với số hệ thống khác, thực mô hệ thống FSO-OFDM truyền qua kênh awgn phần mềm mô Mathlab 3.2 Hiệu hệ thống điều kiện thời tiết khác Điều kiện thời tiết ảnh hưởng lớn đến hệ thống FSO Hình 3.1 xác suất lỗi kênh truyền FSO kiểu thời tiết trong, mưa trung bình, sương mù nhẹ sương mù dày Ta thấy thời tiết ảnh hưởng lớn đến chất lượng kênh truyền Như hình, giá trị SNR tỷ lệ lỗi bit điều kiện sương mù dày lớn so với so với kiểu thời tiết lại để đạt tỷ lệ lỗi bit yêu cầu cần có giá trị SNR lớn (60dB so với 25dB kiểu thời tiết sương mù nhẹ) Hình 3.1 Xác suất lỗi điều kiện thời tiết khác Điều kiện thời tiết ảnh hưởng lớn đến khoảng cách truyền dẫn hệ thống Như bảng 3.1 ta thấy điều kiện thời tiết mà tầm nhìn bị hạn chế nhiều sương mù dày đặc suy hao gây cho hệ thống lớn khoảng cách 43 SVTH: Tạ Văn Bách_D10VT6 Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương 3: Đánh giá hiệu hệ thống FSO-OFDM truyền liệu nhỏ Vì vậy, xem xét lắp đặt hệ thống FSO ta phải tìm hiểu đặc điểm thời tiết địa điểm lắp đặt để từ đưa phương án lắp đặt hợp lý Ngoài ra, việc tăng công suất hay dùng thấu kính có đường kính lớn với hệ thống theo dõi không thực tăng hiệu hoạt động hệ thống FSO điều kiện thời tiết mà tầm nhìn bị hạn chế lớn nên ta sử dụng kết hợp truyền dẫn RF làm đường dự phòng cần thiết truyền dẫn RF không bị ảnh hưởng điều kiện thời tiết hạn chế tầm nhìn Và để tận dụng ưu điểm đăng ký phổ FSO hệ thống dự phòng RF nên có dải phổ miễn phí Việc dùng hệ thống lai FSO/RF giúp cho độ khả thi hệ thống lên tới 99,9999% nhiều khoảng cách khác hẳn hệ thống FSO đơn lẻ Bảng 3.1 Bảng tham chiếu điều kiện thời tiết tới tầm nhìn, suy hao khoảng cách truyền dẫn Điều Kết tủa kiện thời tiết Mm/ hr Sương mù dày đặc Sương mù dày Sương mù vừa Sương Mưa dội mù nhẹ Sương mù mỏng Mưa hạt 0m 50m Tổn hao Khoảng dB/km cách hệ (785nm) thống FSO 0m -339.6 140 m 200m -84.9 140 m 500m -34.0 890 m 770m km 1.9 km -20.0 -14.2 -7.1 1.32 km 1.67 km 2.59 km km 2.8 km km -6.7 -4.6 -3.0 2.68 km 3.30 km 4.07 km 2.5 5.9 km 10 km -1.8 -1.1 5.04 km 6.08 km 0.5 18.1 km 20 km 23 km 50 km -0.6 -0.53 -0.46 -0.21 7.08 7.23 7.42 8.22 100 nặng 25 Có Mưa vừa sương mù Có Mưa nhẹ sương mù Quang Mưa phùn đãng Lý tưởng 12.5 Tầm nhìn km km km km 44 SVTH: Tạ Văn Bách_D10VT6 Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương 3: Đánh giá hiệu hệ thống FSO-OFDM Sự ổn định môi trường truyền dẫn (khí quyển) ảnh hưởng lớn đến chất lượng kênh truyền hệ thống FSO Hình 3.2 mô tả giá trị BEP với công suất quang thu cho dạng điều chế khác tham số α β ((4,1) (4,4)) khác Ảnh hưởng hỗn loạn không khí lên giá trị BEP thu rõ ràng Hiệu hệ thống bị giảm đáng kể số lấp lánh cao Ở giá trị BEP = 10 -2 hệ thống sử dụng điều chế QPSK truyền môi trường ổn định có công suất tốt so với hệ thống sử dụng điều chế QPSK với (α, β) = (4,4) (α, β) = (4,1) 5dB 15dB Nếu xét công suất thu, hệ thống truyền môi trường ổn định có xác suất lỗi bit thấp so với hệ thống truyền môi trường bất ổn Như hình, công suất thu -15dBm, hệ thống sử dụng điều chế QPSK có BEP tăng từ 7.10-6 (α, β) = (4,4) lên tới 8.10-3 (α, β) = (4,1) Hình 3.2 BEP cho QPSK, 16-QAM, 64-QAM với công suất quang thu 3.3 So sánh hiệu FSO-OFDM RF-OFDM Hiện nay, RF công nghệ truyền dẫn chủ yếu hệ thống thông tin truyền thông không dây Tuy nhiên, với ưu điểm mình, FSO giải pháp cho nhà cung cấp dịch vụ Hình 3.3 đưa hai thông số BER SNR hệ thống sử dụng công nghệ FSO-OFDM công nghệ RF-OFDM 45 SVTH: Tạ Văn Bách_D10VT6 Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương 3: Đánh giá hiệu hệ thống FSO-OFDM Hình 3.3 BER SNR với điều chế pha số M-PSK Từ hình ta thấy rằng, giá trị SNR thấp hiệu hệ thống FSO – OFDM RF – OFDM gần Sự chênh lệch bắt đầu thể rõ từ giá trị 0dB Lúc này, hệ thống FSO – OFDM quan sát thấy có hiệu tốt so với hệ thống RF – OFDM 3.4 Hiệu hệ thống FSO – OFDM mô hình kênh nhiễu loạn không khí Sơ đồ khối mô Kênh truyền 46 SVTH: Tạ Văn Bách_D10VT6 Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương 3: Đánh giá hiệu hệ thống FSO-OFDM Hình 3.4 Sơ đồ khối mô hệ thống FSO - OFDM Xét mô hình hệ thống sử dụng kỹ thuật điều chế OFDM Giải sử điều chế OFDM sử dụng điều chế 16 QAM, 128 kênh truyền khối IFFT/FFT với kích thước 256 điểm, cp=1/16 phan thuc 30 ky hieu thong tin dau tien -2 -4 10 15 20 25 30 25 30 phan ao 30 ky hieu thong tin dau tien -2 -4 10 15 20 47 SVTH: Tạ Văn Bách_D10VT6 Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương 3: Đánh giá hiệu hệ thống FSO-OFDM Hình 3.5: 30 ký hiệu tin phan thuc tin hieu dau tien sau di qua khoi IFFT 0.5 -0.5 -1 50 100 150 200 250 300 phan ao tin hieu dau tien sau di qua khoi IFFT 0.5 -0.5 -1 50 100 150 200 250 300 Hình 3.6 Phần thực phần ảo tín hiệu sau qua khối IFFT Sau qua khối IFFT, tín hiệu tín hiệu dạng thực, lưỡng cực Còn phần ảo tinh ie us a uk h ic h e nc p c h e nc p tinh ie u 0 0 0 0 Hình 3.7 Tin hieu sau chen CP 48 SVTH: Tạ Văn Bách_D10VT6 Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương 3: Đánh giá hiệu hệ thống FSO-OFDM nua khung duong cua tin hieu 0.8 chen cp tin hieu 0.6 0.4 0.2 0 50 100 150 200 250 300 nua khung am cua tin hieu 0.8 chen cp tin hieu 0.6 0.4 0.2 0 50 100 150 200 250 300 Hình 3.8 Tín hiệu tách nửa khung âm nửa khung dương to a nb ok yh ie ud a utie nO -O F D M n u ak h u n gd u o n g n u ak h u n ga m 0 0 0 0 0 0 0 Hình 3.9 Nửa khung dương truyền trước nửa khung âm đường truyền Xét mô hình kênh truyền quang với tác động nhiễu trắng AWGN lên tín hiệu Ta có mối quan hệ BER SNR sau: 49 SVTH: Tạ Văn Bách_D10VT6 Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương 3: Đánh giá hiệu hệ thống FSO-OFDM 10 theo ly thuyet theo mo phong -1 10 -2 BER 10 -3 10 -4 10 -5 10 -6 10 10 15 20 SNR dB Hình 3.10 Biểu đồ mối quan hệ SNR BER Hình 3.10 tỷ lệ lỗi bit hệ thống FSO-OFDM kênh Gauss nhiễu cộng Mô hình kênh thường sử dụng để mô với điều kiện không khí nhiễu loạn nhỏ Hình 3.11 Chòm tín hiệu với SNR = 20 dB Tham số đặc trưng cho độ nhiễu loạn không khí, lớn không khí nhiễu loạn mạnh Nhìn vào hình 3.11 ta thấy Để có tỷ lệ lỗi bít với điều kiện không khí nhiễu loạn nhỏ 50 SVTH: Tạ Văn Bách_D10VT6 Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương 3: Đánh giá hiệu hệ thống FSO-OFDM cần cấp công suất truyền bít -2.75 dBm với điều kiện không khí nhiễu loạn mạnh phải có công suất truyền dBm Hình 3.12 BER hệ thống FSO-OFDM điều kiện nhiễu loạn không khí khác 3.5 Kết luận Hệ thống FSO-OFDM chịu ảnh hưởng mạnh điều kiện thời tiết sương mù điều kiện không khí nhiễu loạn mạnh Tuy nhiên, điều kiện thời tiết tốt không khí nhiễu loạn không mạnh, hệ thống FSO-OFDM lại thể ưu thê rõ rệt Ví dụ điều kiện có sương mù, tổn hao -1.1 dB/km triển khai hệ thống khoảng cách km 51 SVTH: Tạ Văn Bách_D10VT6 Đồ án tốt nghiệp Đại học Kết luận KẾT LUẬN Với nội dung đưa tìm hiểu “Đánh giá hiệu hệ thống FSOOFDM”, đồ án đưa cách khái quát điểm hệ thống FSO từ đưa mô hình kênh cho hệ thống FSO sử dụng công nghệ OFDM đánh giá hiệu hệ thống Để hoàn thành mục tiêu đặt ra, đề tài thực nội dung sau: Tìm hiểu tổng quan FSO để hiểu cách công nghệ bước sóng sử dụng, thu, phát Từ thấy ưu điểm công nghệ FSO tốc độ băng thông, bảo mật, khả triển khai, giá thành… Kỹ thuật ghép kênh phân chia theo tần số trực giao OFDM kỹ thuật chủ yếu cho công nghệ truyền dẫn không dây Vì chương II đồ án giới thiệu khái quát kỹ thuật OFDM từ tìm hiểu hệ thống FSO – OFDM có mô hình kênh xem xét với yếu tố ảnh hưởng đến hiệu hệ thống suy hao hình học, suy hao hỗn loạn khí Thực mô phỏng, đánh giá hiệu hệ thống FSO-OFDM, xem xét chất lượng hệ thống điều kiện thời tiết Qua tìm hiểu đề tài, ta thấy FSO công nghệ có tính ứng dụng cao thực tiễn nhờ ưu điểm tốc độ băng thông, dễ dàng triển khai lắp đặt, bảo mật, không bị ảnh hưởng nhiễu điện từ…vì sinh viên đề nghị cần có quan tâm nghiên cứu để áp dụng triển khai Việt Nam tương lai gần Vì công nghệ truyền dẫn quang qua không gian tự FSO công nghệ mẻ, chưa áp dụng rộng rãi nên đề tài đưa vấn đề cấu trúc phương thức hoạt động FSO Do thời gian kiến thức hạn chế nên không tránh thiếu sót thực đề tài Vì mong nhận góp ý thầy cô, bạn để hoàn thiện nội dung đề tài Em xin chân thành cảm ơn! 52 SVTH: Tạ Văn Bách_D10VT6 Đồ án tốt nghiệp Đại học Phụ lục PHỤ LỤC Code mathlab clear all close all clc c0=[0 0 0]'; c1=[1 0 0]'; c2=[1 0]'; c3=[0 0]'; c4=[0 0 1]'; c5=[1 0 1]'; c6=[1 1]'; c7=[0 1]'; c8=[0 1]'; c9=[1 1]'; c10=[1 1 1]'; c11=[0 1 1]'; c12=[0 0]'; c13=[1 0]'; c14=[1 1 0]'; c15=[0 1 0]'; C=[c0 c1 c2 c3 c4 c5 c6 c7 c8 c9 c10 c11 c12 c13 c14 c15]; N= 10^6; % so ky hieu QAM x1=randi([0 15],1,N); x=C(:,(x1+1)); x=reshape(x,1,N*4); h = modem.qammod(16); y = modulate(h,x1);y_QAM=y; figure subplot(2,1,1); stem(real(y(1:30)));title('phan thuc 30 ky hieu thong tin dau tien'); subplot(2,1,2) stem(imag(y(1:30)));title('phan ao 30 ky hieu thong tin dau tien'); y=[y zeros(1,ceil(N/127)*127-N)]; row=length(y)/127; y=reshape(y,127,row); y=[zeros(1,row);y;zeros(1,row);conj(flipud(y))]; y=ifft(y,256,1); figure subplot(2,1,1) plot(real(y(:,1)));title('phan thuc tin hieu dau tien sau di qua khoi IFFT') subplot(2,1,2) plot(imag(y(:,1)));title('phan ao tin hieu dau tien sau di qua khoi IFFT') %chen CP 53 SVTH: Tạ Văn Bách_D10VT6 Đồ án tốt nghiệp Đại học Phụ lục cp=1/16*size(y,1);%cp=1/16 y=[y(size(y,1)-cp+1:size(y,1),:);y]; n=1:size(y,1); figure plot(n(1:cp),y(1:cp,1),':',n(cp+1:size(y,1)),y(cp+1:size(y,1),1)) legend('chen cp','tin hieu'); title('tin hieu sau chen cp'); yd=y.*(y>0);ya=(y.*(y=0) y_nhieu(row1/2+1:row1,:).*(y_nhieu(row1/2+1:row1,:)>=0); %loai bo cp y_nhieu(1:cp,:)=[]; %bien doi fft y_nhieu = fft(y_nhieu,256,1); y_nhieu = y_nhieu(2:128,:);[a b]=size(y_nhieu); %bien doi song song - noi tiep y_nhieu = reshape(y_nhieu,1,a*b); y_nhieu = y_nhieu(1:N); h1=modem.qamdemod(16); y1 = demodulate(h1,y_nhieu); z=C(:,(y1+1)); 54 SVTH: Tạ Văn Bách_D10VT6 Đồ án tốt nghiệp Đại học Phụ lục y2=reshape(z,1,N*4); snr1=10^(snr(i)/10); BER(i)=2/log2(16)*(1-1/sqrt(16))*erfc(sqrt(3*snr1/(2*16-2))); [no_of_error(i),ratio(i)]=biterr(x , y2) ; end figure semilogy(snr,ratio,' *r',snr,BER'linewidth',2);grid on; legend('theo mo phong','theo ly thuyet'); xlabel('SNR dB') ylabel('BER') h2=scatterplot(y_nhieu,1,0,'+');hold on; scatterplot(y_QAM,1,0,'or',h2) title('bieu chom tin hieu SNR=20 dB') 55 SVTH: Tạ Văn Bách_D10VT6 Đồ án tốt nghiệp Đại học Danh mục tài liệu tham khảo DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt: Giáo trình: Cơ sở kỹ thuật thông tin quang, Học viện Công nghệ Bưu Viễn thông Giáo trình: Cơ sở kỹ thuật thông tin vô tuyến, Học nghệ Bưu Viễn thông Giáo trình: Thông tin di đông, Học viện Công nghệ Viễn thông TS Nguyễn Phạm Anh Dũng, Học viện Công nghệ Viễn thông (2006) Lý thuyết trải phô đa truy nhập viện Công Bưu Bưu vô tuyến Tiếng Anh: Free-Space Optics Propagation and Communication Olivier Bouchet Hervé Sizun Christian Boisrobert Frédérique de Fornel Pierre-Noël Favennec, January 2010, Wiley-ISTE OFDM for Optical Communications William Shieh & Ivan Djordjevic (2010) Danh mục website tham khảo: Mathworks.com 56 SVTH: Tạ Văn Bách_D10VT6