Nghiên cứu công nghệ thông tin quang COHERENT ghép kênh theo tần số thực giao

78 352 6
Nghiên cứu công nghệ thông tin quang COHERENT ghép kênh theo tần số thực giao

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Thông tin tài liệu

VIỆN ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ - THÔNG TIN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ THÔNG TIN QUANG COHERENT GHÉP KÊNH THEO TẦN SỐ TRỰC GIAO Giảng viên hướng dẫn: TS HOÀNG VĂN VÕ Sinh viên thực : NGUYỄN THỊ CHÂM Lớp : K16 Khóa : 2013-2017 Hệ : CHÍNH QUY Hà Nội, tháng năm 2017 VIỆN ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ - THÔNG TIN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ THÔNG TIN QUANG COHERENT GHÉP KÊNH THEO TẦN SỐ TRỰC GIAO Giảng viên hướng dẫn: TS HOÀNG VĂN VÕ Sinh viên thực : NGUYỄN THỊ CHÂM Lớp : K16 Khóa : 2013-2017 Hệ : CHÍNH QUY Hà Nội, tháng năm 2017 VIỆN ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA CN ĐIỆN TỬ - THÔNG TIN Độc lập - Tự – Hạnh phúc ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Họ tên sinh viên: Nguyễn Thị Châm Lớp: K16A Khoá:16 (2013-2017) Ngành đào tạo: Công nghệ Kỹ thuật điện tử, Truyền thông Hệ đào tạo: ĐHCQ 1/ Tên đề tài đồ án tốt nghiệp đại học: Nghiên cứu công nghệ thông tin quang coherent ghép kênh theo tần số trực giao 2/ Nội dung chính: Tổng quan cơng nghệ OFDM quang Công nghệ COHERENT OFDM quang hệ thống CO- OFDM dung lượng lớn Phân tích hiệu hệ thống CO- OFDM 3/ Cơ sở liệu ban đầu: Kiến thức môn Thông Tin Quang, Thông tin di động Hệ thống viễn thông Một số tài liệu tham khảo khác 4/ Ngày giao :13 /02/2016 5/ Ngày nộp: 19/5/2017 TRƯỞNG KHOA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN (Ký, ghi rõ họ tên) (Ký, ghi rõ họ tên) LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, nhu cầu truyền thông xã hội ngày lớn với nhiều dịch vụ băng rộng đa phương tiện Để đáp ứng yêu cầu đó, mạng truyền thơng cần phải có khả truyền tải tốc độ, dung lượng lớn Để đáp ứng nhu cầu đó, nhà khoa học, cơng nghệ, tổ chức viễn thông quốc tế, hãng cung cấp thiết bị, nhà khai thác,… ln ln tìm giải pháp công nghệ để phát triển hệ thống viễn thơng Chính thế, thập niên qua giải pháp cơng nghệ viễn thơng có thay đổi phát triển nhanh Một giải pháp công nghệ viễn thơng có khả truyền tải tốc độ siêu cao khả đáp ứng nhu cầu trao đổi thơng tin xã hội tại, công nghệ thông tin quang Coherent ghép kênh theo tần số trực giao (CO- OFDM) Trong đó, giải pháp cơng nghệ thông tin quang CO- OFDM kết hợp với ghép băng trực giao (CO-OFDM-WDM) khơng có khả truyền tải tốc độ cao, mà có dung lượng lớn Đó giải pháp cơng nghệ truyền tải thơng tin xã hội tương lai Chính vậy, nhà khoa học, hãng sản xuất thiết bị tập trung nghiên cứu chế tạo hệ thống thông tin quang CO- OFDM hệ thống thông tin quang CO-OFDM-WDM Tuy nhiên, giới chưa có sản phẩm thương mại Tất dừng lại mức lí thuyết, thử nghiệm phòng thí nghiệm Chính vậy, em chọn đề tài luận văn tốt nghiệp là: “Nghiên cứu công nghệ thông tin quang Coherent ghép kênh theo tần số trực giao” để nắm bắt công nghệ nghiên cứu áp dụng tương lai Trong đó, luận văn tập trung cơng nghệ thơng tin quang Coherent ghép kênh theo tần số trực giao (CO- OFDM) công nghệ thông tin quang CO-OFDM kết hợp với ghép băng trực giao (CO-OFDMWDM) Trên sở đó,phân tích hiệu công nghệ thông tin quang Coherent-Ghép kênh theo tần số trực giao sở so sánh, đánh giá hệ thống CO-OFDM hệ thống DD-OFDM Để thực mục tiêu trên, đề tài luận văn gồm nội dung sau: Chương 1: Tìm hiểu tổng quan kỹ thuật OFDM quang với nội dung sau khái niệm OFDM, tính trực giao OFDM, mơ hình nguyên lý kỹ thuật OFDM, công nghệ OFDM quang: mơ hình hệ thống truyền dẫn OFDM quang, khối chức phân loại hệ thống OFDM quang:CO-OFDM, DDOFDM Chương 2: Nghiên cứu hệ thống Coherent OFDM (CO-OFDM) với nội dung: mơ hình hệ thống CO-OFDM, chức khối hệ thống, nguyên lý điều chế giải điều chế, nguyên lý ghép băng trực giao hệ thống COOFDM dung lượng lớn (OBM-OFDM) Chương 3: Phân tích hiệu hệ thống thơng tin quang Coherent-Ghép kênh theo tần số trực giao sở so sánh, đánh giá hệ thống CO-OFDM hệ thống DD-OFDM Do thời gian kiến thức hạn chế nên đồ án khơng tránh khỏi thiếu sót Em mong góp ý thầy bạn để đồ án hồn thiện Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, tháng năm 2017 Sinh viên thực Nguyễn Thị Châm LỜI CẢM ƠN Trên thực tế khơng có thành cơng mà không gắn liền với hỗ trợ, giúp đỡ dù hay nhiều, dù trực tiếp hay gián tiếp người khác Trong suốt thời gian từ bắt đầu học tập trường đến nay, em nhận nhiều quan tâm, giúp đỡ q Thầy Cơ, gia đình bạn bè Để hồn thành Đồ án này, em xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Thầy TS.Hồng Văn Võ, tận tình hướng dẫn bảo suốt trình làm Đồ án Tốt Nghiệp Em xin chân thành cảm ơn quý Thầy Cô khoa Điện Tử Thông Tin – Viện Đại Học Mở Hà Nội tận tình truyền đạt kiến thức năm em học tập Với vốn kiến thức tiếp thu q trình học khơng tảng cho trình nghiên cứu Đồ án mà hành trang quý báu để em bước vào đời cách vững tự tin Trong q trình nghiên cưú khó tránh khỏi sai sót, mong Thầy Cô thông cảm bỏ qua cho em Cuối em xin kính chúc q Thầy Cơ dồi sức khỏe thành công nghiệp cao quý Em xin chân thành cảm ơn!!! MỤC LỤC LỜI NĨI ĐẦU LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC KÍ HIỆU CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC HÌNH CHƯƠNG :TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ OFDM QUANG 1.1 CÔNG NGHệ OFDM 1.2.1 .Tổng quan OFDM 1.1.1.1 Khái niệm OFDM 1.1.1.2 Quá trình phát triển OFDM 1.2.2 Nguyên lý OFDM 1.2.3 Tính trực giao OFDM 1.2.4 Mơ tả tốn học tín hiệu OFDM 1.2.5 Mô hình hệ thống OFDM 1.2.6 Dung lượng hệ thống OFDM 1.2 CÔNG NGHệ OFDM QUANG 10 1.2.1 Sơ đồ hệ thống truyền dẫn OFDM quang 10 1.2.2 Các khối chức hệ thống truyền dẫn OFDM quang 11 1.2.2.1 Khối phát RF OFDM 11 1.2.2 Khối chuyển RF sang quang khối chuyển quang sang RF 12 1.2.3 Khối thu RF OFDM 12 1.2.4 Phương pháp điều chế dùng cho O-OFDM 13 1.2.5 Tách sóng quang OFDM quang 16 1.3 PHÂN LOạI OFDM QUANG 17 CHƯƠNG :CÔNG NGHỆ COHERENT OFDM QUANG VÀ HỆ THỐNG CO OFDM DUNG LƯỢNG LỚN 20 2.1 CÔNG NGHệ COHERENT OFDM QUANG 20 2.1.1 Tổng quan công nghệ Coherent OFDM quang 20 2.1.2 Mô hình hệ thống Coherent OFDM quang 21 2.1.3 Các khối chức hệ thống Coherent OFDM quang 22 2.1.3.1 Các khối phát thu RF OFDM 22 2.1.3.2 Bộ chuyển đồi điên-quang đường lên chuyển đồi quang-điện đường xuống 22 2.1.3.3 Bộ điều chế I/Q quang cho biến đổi RF sang quang đường lên biến đổi quang sang RF đường xuống 23 2.1.3.4 Tách sóng coherent cho chuyển đổi đường xuống triệt pha 24 2.1.3.5 Độ nhạy máy thu CO-OFDM 27 2.2 Hệ THốNG OFDM COHERENT DUNG LƯợNG LớN 27 2.2.1 Nguyên lý ghép băng trực giao hệ thống OBM-OFDM 28 2.2.2 Nguyên lý OBM-OFDM 29 2.2.3 Phổ hiệu dụng OFDM quang 31 2.2.4 Giải pháp thực thi ghép băng trực giao hệ thống OBM-OFDM 32 2.2.4.1 Thực OBM-OFDM miền điện 32 2.2.4.2 Thưc OBM-OFDM miền quang 35 CHƯƠNG :PHÂN TÍCH HIỆU NĂNG HỆ THỐNG CO-OFDM 36 3.1 TổNG QUAN Về CÁC Hệ THốNG OFDM QUANG 36 3.2 TổNG QUAN Về Hệ THốNG DDO-OFDM QUANG 40 3.2.1 Sơ đồ hệ thống DDO-OFDM quang 40 3.2.2 Các khối chức hệ thống truyền dẫn OFDM quang 40 3.3 PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ GIữA Hệ THốNG DDO-OFDM VÀ Hệ THốNG COOFDM 42 3.3.1 Đặt vấn đề 42 3.3.2 Phân tích, đánh giá cấu tạo của tách sóng trực tiếp tách sóng coherent 43 3.3.3 Phân tích, đánh giá chất lượng tryền dẫn tách sóng trực tiếp tách sóng coherent 43 3.3.3.1 Phân tích, đánh giá độ nhạy thu 44 3.3.3.2 Phân tích, đánh giá đặc tính tần số tách sóng 45 3.3.3.3 Phân tích, đánh giá chất lượng truyền dẫn 50 KẾT LUẬN 63 TÀI LIỆU THAM KHẢO 65 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH HIỆU NĂNG HỆ THỐNG CO-OFDM IT0 = HT-PIN PT0 thành phần khơng đổi dòng PINPhotodiode ITn= HT-PIN PT biên độ xungn dòng PIN-Photodiode Đối với APD: IT0 = M HT-APD PT0 thành phần khơng đổi dòng APD ITn= M HT-APD PT biên độ xung n dòng APD Nhận xét: Từ công thức (3-17) (3-18) (3-20), (3-21), ta nhận thấy truyền dẫn digital tốc độ truyền dẫn thấp (tương đương với tần số thấp) dòng APD PIN-Photodiode có dạng giống công suất ánh chiếu vào APD PINPhotodiode, khơng bị méo Đối với tách sóng trực tiếp Đối với tách sóng trực tiếp, người ta sử dụng trực tiếp diode quang thác APD PIN-Photodiode để biến đổi trực tiếp tín hiệu ánh sáng từ phía phát qua sợi quang tới thu quang thành tín hiệu điện Do đó, hệ thống truyền dẫn tốc độ cao APD PIN-Photodiode hoạt động tốc độ cao tần số hoạt động phần tử ảnh hưởng lớn đến trình biến đổi quang điện chúng Từ sơ đồ điện tương đương APD PIN-Photodiode (hình 3.6) cơng thức (3-4) (3-6), dòng APD PIN-Photodiodesẽ xác định sau: - Trong truyền dẫn analog Đối với PIN- Photodiode: IT −PIN ( jω) = HT −PIN ( jω).PT −PIN ( jω) = HT 1+ j ω PT − PIN ( jω ) (3-22) (3-23) ω g − PIN GVHD: TS HOÀNG VĂN VÕ 52 SVTH: NGUYỄN THỊ CHÂM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH HIỆU NĂNG HỆ THỐNG CO-OFDM Trong đó, HT-PIN (jω): hàm truyền dẫn PIN- Photodiode, PT-PIN (jω): phổ dòng ánh sáng tới PIN- Photodiode Đối với APD: IT − APD ( jω ) = H T − APD ( jω ).PT − APD ( jω ) H T M = 1+ j PT − APD ( jω ) ω (3-24) (3-24) ω g − APD Trong đó, HT-APD (jω): hàm truyền dẫn APD, PT-APD (jω): phổ dòng ánh sáng tới APD Khi truyền dẫn analog tín hiệu truyền dẫn liên tục Giả thiết tín hiệu ánh sáng tới photodiode có dạng hình sin có dạng: (3-21) pT(t) = PTO + PT cosωt đó, PTO thành phần chiều ánh sáng tới, dòng APD PINPhotodiodesẽ là: iT ( t ) = I T + I T (ω ) cos[ ω ( t ) + ϕ T (ω )] (3-25) Trong đó: - Đối với PIN- Photodiode: (3-27) I T 0− PIN = H T ⋅ PT H T PT I T − PIN (ω ) = + ϕT − PIN (ω ) = −arctg ω2 (3-28) ωg2− PIN ω (3-29) ωg − PIN - Đối với APD: GVHD: TS HOÀNG VĂN VÕ 53 SVTH: NGUYỄN THỊ CHÂM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH HIỆU NĂNG HỆ THỐNG CO-OFDM (3-26) I T − APD = H T ⋅ M ⋅ PT I T − APD (ω ) = H T MPT + (3-30) ω2 ωg2− APD ϕT − APD (ω ) = −arctg (3-31) ω ωg − APD Nhận xét: Từ công thức (3-25)-(3-32) ta nhận thấy, tần số truyền dẫn cao dòng APD PIN-Photodiodexuất méo biên độ méo pha Các méo phụ thuộc tần số Tần số cao méo pha méo biên độ APD PIN-Photodiodecàng lớn - Truyền dẫn digital Giả sử tín hiệu ánh sáng tới APD PIN-Photodiodelà chuỗi xung có dạng: pT (t ) = PTO + pT ~ (t ) (3-32) , ∞ (3-33) pT ~ (t ) = ∑ bn PT X (t − nT ) n =0 Trong đó: 1 X (t − nT ) =  0 nT ≤ t ≤ nT + Td t ∉ [nT ; nT + Td ] (3-34) PT: biên độ chuỗi xung; Td: độ rộng xung; T: chu kỳ chuỗi xung, bn = { 0,1 } tuỳ theo xung truyền dẫn bit “0” hay bit “1” Khi đó, tín hiệu APD PIN-Photodiodeđước xác định theo công thức [9]: iT (t ) = ITO + iT ~ (t ) GVHD: TS HOÀNG VĂN VÕ (3-35) 54 SVTH: NGUYỄN THỊ CHÂM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH HIỆU NĂNG HỆ THỐNG CO-OFDM ∞ iT ~ (t ) = ∑ bn iTn (t − nT ) (3-36) n =0 Trong đó: IT0 = M H TPT0 thành phần chiều dòng APDvà PIN-Photodiode iTn (t-nT) đáp ứng xung thứ n củaAPDvà PIN-Photodiodevà xác định theo công thức: - Đối với PIN- Photodiode: 0 t < nT  iTn−PIN (t − nT ) = HT PT {1 − exp[− ωg −PIN (t − nT )] } nT ≤ t ≤ nT + Td H P [exp(ω g −PINTd ) − 1]exp[− ωg −PIN (t − nT )] t > nT + Td  T T (3-38) - Đối với APD: 0  iTn − APD (t − nT ) =  H T MPT {1 − exp − ω g − APD (t − nT ) }   H T MPT exp(ω g − APDTd ) − exp − ω g − APD (t − nT ) [ [ ] ] [ ] t < nT nT ≤ t ≤ nT + Td t > nT + Td (3-37) Nhận xét: Từ công thức (3-36)-(3-39), ta nhận thấy, tốc độ truyền dẫn tốc độ cao xung dòng APD PIN-Photodiodexuất méo sườn trước méo sườn sau.Méo sườn sau gây xuyên nhiễu kênh Các méo phụ thuộc tốc độ bit Tốc độ bit cao méo sườn trước méo sườn sau xung tín hiệu APD PIN-Photodiodecàng lớn.Méo sườn sau xung tín hiệu phía trước gây méo xun nhiễu xung tín hiệu APDvà PIN-Photodiode b) Phân tích, đánh giá tỷ số tín hiệu nhiễu BER tách sóng Đối với tách sóng coherent GVHD: TS HOÀNG VĂN VÕ 55 SVTH: NGUYỄN THỊ CHÂM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH HIỆU NĂNG HỆ THỐNG CO-OFDM Đối với tách sóng coherent, diode quang thác APD PIN-Photodiodesẽ ln hoạt động tần số thấp Khi đó,tỷ số tín hiệu nhiễu APD PINPhotodiodeđược xác định công thức [9]: - Trong truyền dẫn analog S a PT2 = N b PT + c (3-39) Trong đó: - Đối với PIN- Photodiode: a= H T − PIN (3-41) (3-42) b = 2e H T − PIN BR − PIN (3-43) c = 2e ( I T + I r ) + 4kT (Gc + (GT ) BR − PIN BR tần tạp âm PIN-Photodiode xác định theo công thức: ∞ B R − PIN = ∫ (3-44) H T∗ − PIN ( jf ) df với H T∗ − PIN ( jf ) hàm truyền dẫn chuẩn hóa PIN - Đối với APD: a= H T − APD (3-45) b = 2e M 2+ x H T − APD BR − APD (3-46) c = 2e ( I T + I r ) + 4kT (Gc + (GT ) BR − APD (3-47) BR tần tạp âm APD xác định theo công thức: ∞ B R − APD = ∫ H T∗ − APD ( jf ) df (3-48) GVHD: TS HOÀNG VĂN VÕ 56 SVTH: NGUYỄN THỊ CHÂM (3-4 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH HIỆU NĂNG HỆ THỐNG CO-OFDM với H T∗ − APD ( jf ) hàm truyền dẫn chuẩn hóa APD - Trong truyền dẫn digital S = N aPT bPT + c + b( P0T + PT ) + c (4-36) Trong đó: - Đối với PIN- Photodiode: a = H T − PIN (3-50) (3-51) b = 2e H T − PIN BR − PIN c = 2e ( I T + I r ) + 4kT (Gc + (GT ) BR − PIN (3-52) - Đối với APD: (3-53) a = MH T − APD b = e M + x H T − APD B R − APD (3-54) c = 2e ( I T + I r ) + 4kT (Gc + (GT ) BR − APD (3-55) Và BER xác theo công thức:  1 BER = − erf 2   S   N      (3-49) Đối với tách sóng trực tiếp Đối với tách sóng trực tiếp, người ta sử dụng trực tiếp diode quang thác APD PIN-Photodiodeđể biến đổi trực tiếp tín hiệu ánh sáng từ phía phát qua sợi quang tới thu quang thành tín hiệu điện Do đó, hệ thống truyền dẫn tốc độ cao GVHD: TS HOÀNG VĂN VÕ 57 SVTH: NGUYỄN THỊ CHÂM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH HIỆU NĂNG HỆ THỐNG CO-OFDM APD PIN-Photodiodesẽ hoạt động tốc độ cao tần số hoạt động phần tử lớn Khi đó, tỷ số tín hiệu nhiễu APD PIN-Photodiode xác định công thức [9]: - Trong truyền dẫn analog Đối với PIN- Photodiode: S   =  N  PIN  ω 1 +  ω g − PIN  a PT2 (3-57) PT  P +  b1  0T    ω   +    2ω  g − PIN             + c          Trong đó, a, b c xác định công thức (3-45)- (3-47) Khi m = PT gọi hệ số điều chế hay độ sâu điều chế, tỷ số tín hiệu nhiễu P0T PIN- Photodiodetheo công thức (3-57) biểu diễn dạng: S   =  N  PIN  1 + ω  ω2 g − PIN  a m P02T m    b1P0T 1 +    ω  +      2ωg − PIN            + c          (3-58) Đối với APD: a PT2 S =    N  APD  PT   1 + 2ω  b1  P0T +  ω   ω  g − APD      1+     2ω   g − APD      GVHD: TS HOÀNG VĂN VÕ 58 (3-56)    + c          SVTH: NGUYỄN THỊ CHÂM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH HIỆU NĂNG HỆ THỐNG CO-OFDM Trong đó, a, b c xác định công thức (3-53)- (3-55) Khi m = PT gọi hệ số điều chế hay độ sâu điều chế, tỷ số tín hiệu nhiễu P0T APD theo công thức (3-59) biểu diễn dạng: a m P02T S =    N  APD  m   1 + 2ω  b1P0T 1 +  ω    ω  g − APD     +     ω   g − APD      (3-60)    + c          Nhận xét: Từ công thức (3-57)-(3-60), ta có nhận xét: tần số cao, tỷ số tín hiệu nhiễu APD PIN-Photodiodekhơng phụ thuộc vào tham số cấu trúc (a, b, c, ωg) APDvà PIN-Photodiode, phụ thuộc vào thành phần chiều PT0, độ sâu điều chế; mà phụ thuộc vào tần số f=ω/2π Khi tần số lớn, thành phần công suất ánh sáng chiều lớn, độ sâu điều chế nhỏ (tức biên độ tín hiệu hữu ích nhỏ) tỷ số tín hiệu nhiễu nhỏ ngược lại - Truyền dẫn digital Đối với PIN- Photodiode S   =  N PIN [ −ωg − PIN ( tQ−n −nT ) a1 PT − e b1[P0T + PT D(tQ−n − nT )] + c + ] b1[P0T + PT L(tQ−n − nT )] + c Trong đó, a, b c xác định công thức (3.25)- (3.27), [ D (tQ −n − nT ) = − e GVHD: TS HOÀNG VĂN VÕ − 2ω g − PIN ( t Q − n− nT ) ] + L( t Q −n 59 − nT ) SVTH: NGUYỄN THỊ CHÂM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC ( L(tQ −n − nT ) = e CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH HIỆU NĂNG HỆ THỐNG CO-OFDM 2ω g − PIN Td ) n −1 − ∑ bi e − 2ω g − PIN ( t Q − n−iT ) i =0 (3-59) Khi gọi hệ số điều chế hay độ sâu điều chế, tỷ số tín hiệu PT P0T + PT m= S   =  N PIN [    b1PT  −1 + D(tQ−n − nT) + c +  m   Đối với APD: S = N −ωg −PIN (tQ−n −nT) a1 PT 1− e [ a1 PT − e    b1PT  −1 + L(tQ−n − nT) + c  m   −ωg − APD ( tQ − n −nT ) b1 [P0T + PT D(tQ −n − nT )] + c + ] ] b1 [P0T + PT L(tQ −n − nT )] + c Trong đó, a, b c xác định công thức (3.25)- (3.27), [ D (tQ −n − nT ) = − e ( L(tQ −n − nT ) = e − 2ω g 2ω g − APD( t Q − n− nT ) ] + L( t Q −n − APD Td ) n −1 − ∑ bi e − nT ) − 2ω g − APD ( t Q − n−iT ) (3-29) (3.30) i =0 (3.31) Khigọi hệ số điều chế hay độ sâu điều chế, tỷ số tín hiệu m= PT P0T + PT GVHD: TS HOÀNG VĂN VÕ 60 SVTH: NGUYỄN THỊ CHÂM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC S = N [ CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH HIỆU NĂNG HỆ THỐNG CO-OFDM −ωg − APD (tQ−n −nT ) a1 PT 1− e    b1PT  −1 + D (tQ−n − nT ) + c +  m   ]    b1PT  −1 + L(tQ−n − nT ) + c  m   Nhận xét: Từ công thức (3-57)-(3-60), ta có nhận xét:Khi APDvà PIN-Photodiodehoạt động tốc độ bit cao (tương ứng với tần số cao), tỷ số tín hiệu tạp âm (hay BER) Photodiode không phụ thuộc vào tham số cấu trúc (a1, b1, c, ωg) APDvà PIN-Photodiode, phụ thuộc vào thành phần chiều PT0, độ sâu điều chế m; mà phụ thuộc vào chu kỳ T, thời gian có xung Td , tứclà phụ thuộc vào tốc độ truyền dẫn APD PIN-Photodiode (vì tốc độ truyền dẫn lớn T Td nhỏ ngược lại) Khi tốc độ truyền dẫn lớn, thành phần công suất ánh sáng chiều lớn, độ sâu điều chế nhỏ (tức biên độ tín hiệu hữu ích nhỏ) tỷ số tín hiệu tạp âm nhỏ ngược lại Kết luận chương Trong chương 3, luận văn tìm hiểu hệ thống DDO-OFDM, phân tích đánh giá ưu điểm hệ thống CO-OFDM so với hệ thống DDO-OFDM Bộ tách sóng trực tiếp sử dụng trực tiếp phần tử PIN-Photodidoe hay diode quang thác APD để biến đổi trực tiếp tín hiệu ánh sáng từ phía phát qua sợi quang tới thu quang thành tín hiệu điện Do đó, hệ thống truyền dẫn tốc độ cao phần tử PIN-Photodidoe hay diode quang thác APD hoạt động tốc độ cao tần số hoạt động phần tử lớn Đối với tách sóng coherent, phần tử PIN-Photodidoe hay diode quang thác APD biến đổi tín hiệu ánh sáng từ sau trộn ánh sáng dao động nội phía phát với tần số dao động nội phía thu (tức biến đổi tín hiệu ánh sáng có tần số thấp hiệu tần số dao động nội phía phát tần số dao động nội phía thu), thành tín hiệu điện Do đó, hệ thống truyền dẫn tốc độ cao phần tử PIN-Photodidoe GVHD: TS HỒNG VĂN VÕ 61 SVTH: NGUYỄN THỊ CHÂM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH HIỆU NĂNG HỆ THỐNG CO-OFDM hay diode quang thác APD hoạt động tần số thấp Do đó, tách sóng coherent thải thiện chất lượng truyền dẫn độ nhậy thu Tuy nhiên, tách sóng coherent có cấu tạo phức tạp GVHD: TS HOÀNG VĂN VÕ 62 SVTH: NGUYỄN THỊ CHÂM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC KẾT LUẬN Một giải pháp cơng nghệ viễn thơng có khả truyền tải tốc độ siêu cao khả đáp ứng nhu cầu trao đổi thông tin xã hội tại, cơng nghệ thơng tin quang Coherent ghép kênh theo tần số trực giao (CO-OFDM) Trong đó, giải pháp cơng nghệ thơng tin quang CO-OFDM kết hợp với ghép băng trực giao (COOFDM-WDM) khơng có khả truyền tải tốc độ cao, mà có dung lượng lớn.Đó giải pháp cơng nghệ truyền tải thông tin xã hội tương lai Chính vậy, em chọn đề tài đồ án tốt nghiệp là: “Nghiên cứu cơng nghệ thông tin quang Coherent ghép kênh theo tần số trực giao” để nắm bắt công nghệ nghiên cứu áp dụng tương lai Để thực mục tiêu trên, đề tài đồ ánđã thực nội dung sau: Chương 1: Tìm hiểu tổng quan kỹ thuật OFDM quang với nội dung sau khái niệm OFDM, tính trực giao OFDM, mơ hình ngun lý kỹ thuật OFDM, cơng nghệ OFDM quang: mơ hình hệ thống truyền dẫn OFDM quang, khối chức phân loại hệ thống OFDM quang:CO-OFDM, DD-OFDM Chương 2: Nghiên cứu hệ thống OFDM Coherent (CO-OFDM) với nội dung: mơ hình hệ thống CO-OFDM, chức khối hệ thống, nguyên lý điều chế giải điều chế, nguyên lý ghép băng trực giao hệ thống CO-OFDM dung lượng lớn (OBM-OFDM) Chương 3: Phân tích hiệu hệ thống thông tin quang Coherent-Ghép kênh theo tần số trực giao sở so sánh, đánh giá hệ thống CO-OFDM hệ thống DD-OFDM Đánh giá chung, em hoàn thành nội dung đề tài theo đề cương duyệt Tuy nhiên, với lực thời gian hạn chế nên đồ án tốt nghiệp em tránh khỏi khiếm khuyết Em mong muốn nhận bảo, góp ý chân thành Thầy Cô giáo bạn để hồn thiện GVHD: TS HỒNG VĂN VÕ 63 SVTH: NGUYỄN THỊ CHÂM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Một lần em xin chân thành cảm ơn thầy TS Hồng Văn Võ thầy khoa Điện tử - Thông tin Viện Đại học Mở Hà Nội, giúp đỡ, bảo tận tình cho em giúp em hoàn thành tốt luận văn này! Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, tháng năm 2017 Học viên Nguyễn Thị Châm GVHD: TS HOÀNG VĂN VÕ 64 SVTH: NGUYỄN THỊ CHÂM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] William Shieh, Ivan Djordjevic: Orthogonal Frequency Division Multiplexing for Optical Communications,Elsevier Technology Books, USA.2009 [2] Arthur James Lowery and Jean Armstrong Orthogonal-frequency-division dispersion compensation of Science & multiplexing for long-haul optical systems”Department of Electrical & Computer Systems Engineering, Monash University, Clayton, 3800, Australia, 2006 [3] Markus Mayrock, OFDM in Optical Long-Haul Transmission, 2007 Herbert Haunstein [4] Đỗ Việt Em Kỹ thuật thông tin quang 2, Học viện CN BC VT, 2007 [5] Prasad R OFDM for wireless communications systems Boston: Artech House; 2004 [6] Dixon BJ, Pollard RD, Iezekiel S Orthogonal frequency-division multiplexing in wireless communication systems with multimode fiber feeds IEEE Trans Microwave Theory Tech 2001;49(8):1404–9 [7] Shieh W Coherent optical MIMO-OFDM for optical fibre communication systems Berlin, Germany In: Eur Conf Opt Commun., Berlin, Germany; 2007 [8] Ma Y, Shieh W, Yang Q 100 Gb/s Coherent Optical OFDM Reception Using Orthogonal Band Multiflexing, Opt Fiber Commun Conf 16, pp 6378-86 2008 [9] Hồng Văn Võ Bài giảng ” Thơng tin quang nâng cao”, Học viện GVHD: TS HOÀNG VĂN VÕ 65 SVTH: NGUYỄN THỊ CHÂM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Công nghệ BCVT [10] Fasshauer, H : Optische Nachrichtensysteme: Eigenschaften und Projektierung Dr Alfred Verlag Heidelberg, 1984 GVHD: TS HOÀNG VĂN VÕ 66 SVTH: NGUYỄN THỊ CHÂM ... tốt nghiệp đại học: Nghiên cứu công nghệ thông tin quang coherent ghép kênh theo tần số trực giao 2/ Nội dung chính: Tổng quan cơng nghệ OFDM quang Công nghệ COHERENT OFDM quang hệ thống CO- OFDM... là: Nghiên cứu cơng nghệ thơng tin quang Coherent ghép kênh theo tần số trực giao để nắm bắt công nghệ nghiên cứu áp dụng tương lai Trong đó, luận văn tập trung cơng nghệ thơng tin quang Coherent. .. KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ - THÔNG TIN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ THÔNG TIN QUANG COHERENT GHÉP KÊNH THEO TẦN SỐ TRỰC GIAO Giảng viên hướng dẫn: TS HOÀNG VĂN VÕ Sinh viên thực

Ngày đăng: 22/03/2018, 18:58

Từ khóa liên quan

Tài liệu cùng người dùng

  • Đang cập nhật ...

Tài liệu liên quan