Cải thiện hiệu năng hệ thống MMW-RoF sử dụng ghép kênh phân cực và phân tập không gian

Bài viết đề xuất một mô hình hệ thống truyền sóng milimet qua sợi quang có cải thiện hiệu năng về mặt dung lượng bằng cách kết hợp kỹ thuật ghép phân chia theo phân cực quang (PDM) và phân tập không gian đa đầu vào đa đầu ra (MIMO).

Phạm Anh Thư, Vũ Tuấn Lâm CẢI THIỆN HIỆU NĂNG HỆ THỐNG MMW-RoF SỬ DỤNG GHÉP KÊNH PHÂN CỰC VÀ PHÂN TẬP KHÔNG GIAN Pham Anh Thư (*), Vũ Tuấn Lâm Học viện Cơng nghệ Bưu Viễn thơng, Hà Nội, Việt Nam Tóm tắt: Trong báo này, chúng tơi đề xuất mơ hình hệ thống truyền sóng milimet qua sợi quang có cải thiện hiệu mặt dung lượng cách kết hợp kỹ thuật ghép phân chia theo phân cực quang (PDM) phân tập không gian đa đầu vào đa đầu (MIMO) Từ mơ hình đề xuất, dung lượng hệ thống phân tích ảnh hưởng loại tạp âm méo phi tuyến gây phần tử hệ thống ảnh hưởng fading đường truyền vơ tuyến Kết phân tích hiệu cho thấy dung lượng kênh hệ thống cải thiện đáng kể Tuy nhiên, giá trị tham số công suất phát số điều chế cần lựa chọn phù hợp để tránh ảnh hưởng méo phi tuyến làm suy giảm dung lượng hệ thống Từ khóa: truyền sóng vơ tuyến qua sợi quang (RoF); ghép phân chia theo phân cực quang; truyền dẫn đa đầu vào đa đầu (MIMO) I GIỚI THIỆU Trong năm gần đây, lưu lượng liệu di động tăng lên theo hàm số mũ gia tăng nhanh chóng thuê bao di động với khả dụng dịch vụ liệu tốc độ cao cho thiết bị di động Chính gia tăng lưu lượng liệu di động làm cho nhà cung cấp dịch vụ di động phải đối mặt với nhiều thách thức phải cung cấp tốc độ liệu cao hơn, hiệu phổ tần cao, hiệu sử dụng lượng cao [1]-[4] Phổ tần vô tuyến truyền thống dải từ 300 MHz tới GHz đáp ứng nhu cầu thuê bao tại, dải tần milimet (30-300 GHz) cung cấp thông lượng gấp 1000 lần dải tần vơ tuyến truyền thống Hơn nữa, dải tần milimet có nhiều ưu điểm khác không cần xin cấp phép, dễ dàng triển khai Tuy nhiên, sử dụng dải tần milimet này, khoảng cách vô tuyến vùng phục vụ BS bị hạn chế suy hao môi trường vô tuyến lớn Kết là, công nghệ truyền sóng vơ tuyến qua sợi quang (RoF) lựa chọn hấp dẫn cho việc mở rộng khoảng cách truyền dẫn vùng phục vụ hệ thống truy nhập vô tuyến sử dụng băng tần milimet Đối với kênh vơ tuyến hệ thống truyền sóng vô tuyến băng tần milimet qua sợi quang (MMW/RoF), sử dụng đa anten hai đầu liên kết vô tuyến (công nghệ MIMO) gần quan tâm cách đặc biệt khơng có khả làm tăng hiệu sử dụng phổ tần mà cung cấp tốc độ liệu lớn Hình minh họa khái niệm hệ thống MMW/RoF sử dụng MIMO 2x2 [5] Như hình vẽ, hai tín hiệu tần số vơ tuyến (RF) cung cấp cho anten Tx1 Tx2 chuyển đổi thành tín hiệu quang, ghép truyền qua sợi quang Các kỹ thuật ghép kênh sử dụng ghép kênh phân chia theo bước sóng WDM hay ghép kênh phân chia theo sóng mang phụ SCM Trong báo này, sử dụng kỹ thuật ghép kênh phân chia theo phân cực quang (PDM), việc truyền tải số liệu thực hai mode phân cực trực giao dải tần Hai anten sau phát, sau tiếp nhận tín hiệu từ phân hệ trung tâm thông qua tách sóng quang (PDs), xạ tín hiệu vơ tuyến khơng gian Các tín hiệu sau nhận hai anten thu Rx1 Rx2 Tín nhiệu nhận tổng hai tín hiệu phát với hệ số kênh khác tuyến đường truyền khác Cho đến nay, có số nghiên cứu quan tâm đến hệ thống MMW/RoF sử dụng MIMO [59] Một số nghiên cứu đưa khái niệm hệ thống MIMO RoF sử dụng sợi quang tách biệt cho trạm gốc BTS [6] Việc truyền tải tín hiệu ghép kênh phân chia theo tần số trực giao OFDM cho hệ thống đa anten MIMO mạng quang thụ động PON sử dụng kỹ thuật WDM thực [7,8] Hệ thống MMW/RoF sử dụng PDM MIMO để truyền số liệu tốc độ Gb/s đề xuất [9] Tuy nhiên, hệ thống sử dụng sơ đồ điều chế OOK với hiệu sử dụng phổ tần thấp Năm 2012, Lei Deng tác giả đưa mô hình hệ thống truyền sóng vơ tuyến 22 MIMOOFDM qua mạng WDM-PON dựa kỹ thuật ghép phân chia theo phân cực kỹ thuật đa anten MIMO [10] Ngoài ra, hệ thống 60 GHz PDM-OFDM Tác giả liên hệ: Phạm Anh Thư Email: thupa@ptit.edu.vn Đến tòa soạn: 11/2017 , chỉnh sửa:1/2018/, chấp nhận đăng: 4/2018 SỐ 01 & 02 (CS.01) 2018 TẠP CHÍ KHOA HỌC CƠNG NGHỆ THƠNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG 10 CẢI THIỆN HIỆU NĂNG HỆ THỐNG MMW RoF SỬ DỤNG GHÉP KÊNH PHÂN CỰC KẾT HỢP MIMO nghiên cứu thử nghiệm thành công 10 km sợi quang m kênh vô tuyến MIMO [10] Tuy nhiên, nghiên cứu [10-11] nghiên cứu nêu thực dựa mơ hình thực nghiệm mà chưa có phân tích lý thuyết khoảng cách vơ tuyến xét cự ly ngắn Do đó, kết đánh giá hiệu bị hạn chế điều kiện thử nghiệm tốc độ, cự ly truyền dẫn Hơn nữa, điều kiện thử nghiệm, khó để đánh giá riêng biệt ảnh hưởng tham số hệ thống Hình 1: Hệ thống MMW/RoF sử dụng MIMO [5] với sóng mang MMW (fmm) Tín hiệu từ đầu điều chế OFDM điều chế với hai sóng phân cực hai điều chế MZMs hình Sau đó, hai tín hiệu điều chế ghép lại kết hợp sóng phân cực (PBC) truyền sợi quang Tín hiệu sau ghép phân cực truyền qua sợi quang tới RAU đưa qua tách sóng phân cực PBS đưa tới hai tách sóng quang (PDs) tương ứng Các tín hiệu sau tách sóng quang khuếch đại đưa hai anten Tx1 Tx2 tương ứng để xạ tín hiệu vơ tuyến khơng gian Các tín hiệu sau nhận anten thu Rx1 Rx2 Các tín hiệu nhận tổng hai tín hiệu truyền với hệ số kênh khác tuyến đường truyền khác Trong báo này, sử dụng MIMO 22 đặc trưng ma trận H Tín hiệu nhận phía thu đưa qua khuếch đại tạp âm thấp LNA, sau đến trộn để trộn tín hiệu thu với nguồn dao động nội, qua lọc để tín hiệu ban đầu Để đánh giá tương đối toàn diện mức độ Tx1 OFDM PD MZM PBC PBS OFDM LNA Tx2 BPF OFDM BPF OFDM Rx2 LO PD MZM CS PA PBS LD Rx1 BS/RAU PA LNA RECEIVER LO Hình 2: Kiến trúc đường xuống hệ thống MMW/RoF sử dụng MIMO PDM khả thi hệ thống MMW/RoF sử dụng kỹ thuật PDM MIMO nhằm cung cấp thơng tin hữu ích thiết kế hệ thống, đề xuất mơ hình đường xuống cho hệ thống phân tích hiệu dung lượng hệ thống ảnh hưởng số tham số hệ thống tạp âm, méo phi tuyến fading Phần lại báo cấu trúc sau Phần II đề xuất cấu trúc đường xuống hệ thống MMW/RoF sử dụng kỹ thuật MIMO PDM Hiệu hệ thống phân tích phần III Phần IV trình bày kết phân tích đánh giá kết Cuối cùng, kết luận đưa phần V II KIẾN TRÚC ĐƯỜNG XUỐNG CỦA HỆ THỐNG MIMO MMW/ROF Mơ hình đường xuống hệ thống OFDM MMW/RoF sử dụng MIMO 22 minh họa hình Tại phân hệ trung tâm, tín hiệu có bước sóng λ từ laser đưa tới tách sóng phân cực (PBS) để tách thành hai sóng có phân cực ngang (X) phân cực đứng (Y) Tại khối OFDM, liệu ánh xạ vào kí hiệu PSK M-QAM (Quadrature Amplitude Modulation), kí hiệu sau biến đổi thành N luồng song song biến đổi nối tiếp sang song song Tại nhánh, kí hiệu OFDM với độ dài Tos mang sóng mang khác Tín hiệu OFDM thêm tiền tố chu kỳ (Cyclic Prefix - CP) vào trước điều chế SỐ 01 & 02 (CS.01) 2018 III PHÂN TÍCH HIỆU NĂNG CỦA HỆ THỐNG Trong phần này, hiệu hệ thống phân tích thu (hình 2) Trước tiên, chúng tơi tính tốn tỉ số tín hiệu tạp âm méo (SNDR) hệ thống Tiếp theo, dung lượng kênh hệ thống tính dựa SNDR A Tỉ số tín hiệu tạp âm SNR Trong kiến trúc đề xuất hình 2, sóng mang quang từ LD mô tả  E (t )  E exp j ( t   ) ,  đó, E ,  ,  tương ứng biên độ, tần số góc, pha tín hiệu từ LD Giả thiết E  Ps , Ps cơng suất laser Sóng mang quang tách biệt thành hai sóng phân cực, có cơng suất tín hiệu cực nửa so với cơng suất tín hiệu ban đầu, sau:  Ex (t )  Ps exp j (t  1 ),    E y (t )  Ps exp j (t   )   Hai tín hiệu OFDM biểu diễn TẠP CHÍ KHOA HỌC CƠNG NGHỆ THƠNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG 11 Phạm Anh Thư, Vũ Tuấn Lâm N 1 S1 (t )   X 1n exp[ j (n  RF )t ],0  t  Ts ,   I1'  t    Pr  2mS1 (t )  m S12 (t )  ,  4   I 2'  t    Pr  2mS2 (t )  m S 22 (t )     n0 N 1 S (t )   X n exp[ j (n  RF )t ],  t  Ts ,  n0 đó, N số sóng mang, n tần số góc sóng mang thứ n Ts chu kỳ ký hiệu X 1n ký hiệu số liệu phức sóng mang thứ n ký hiệu S1 (t ) X 2n ký hiệu số liệu phức sóng mang thứ n ký hiệu S (t )  RF tần số sóng mang vơ tuyến Sau đó, tín hiệu khuếch đại đưa đến hai anten tương ứng để xạ kênh vơ tuyến để truyền đến phía thu Hai tín hiệu hai anten phát mơ tả sau:  I1BS  t    Pr GA Hai tín hiệu S1 (t ) S (t ) điều chế với hai sóng mang quang E x (t ) E y (t ) tương ứng, hai điều chế MZMs Các tín hiệu sau hai điều chế MZM có dạng  I 2BS  t    Pr GA  Excs (t )  Ps cos(t )[1  mS1 (t )],    E ycs (t )  Ps cos(t )[1  mS2 (t )] ,  đó, m số điều chế điều chế MZM Sau đó, hai tín hiệu ghép phân cực PBC truyền sợi quang đưa đến trạm gốc BS hay khối anten đầu xa RAU Tại RAU, tín hiệu tách thành hai sóng phân cực khác cách sử dụng PBS Với giả thiết xét đến suy hao sợi quang mà bỏ qua ảnh hưởng khác sợi quang tán sắc, tính phi tuyến sợi quang (do khoảng cách sợi quang ngắn), tín hiệu nhánh sau qua PBS RAU có dạng [12]  E  Pr cos(t )[1  mS1 (t )],   E yBS  Pr cos(t )[1  mS2 (t )],  BS x   đó, Pr cơng suất quang nhận RAU Trong trường hợp này, Pr  Ps exp(  L) ,  hệ số suy hao sợi quang, L độ dài sợi quang CS RAU Do vậy, tín hiệu tách sóng PDs có dạng [12] I1 (t )   ExBS (t ) Pr P  r  cos (t ) 1  mS1 (t )    1  cos(2t )  2   1  2mS1 (t )  m S1 (t )  ,   P 1  cos(2t )  2 I (t )   r   1  2mS (t )  m S (t )     đó,  đáp ứng PD Từ cơng thức (10) (11), phần tín hiệu mong muốn tách cách sử dụng lọc thơng dải Do đó, dòng tín hiệu truyền viết thành [11] SỐ 01 & 02 (CS.01) 2018 4  2mS1 (t )  m2 S12 (t )  ,    2mS2 (t )  m S22 (t )  ,  đó, GA hệ số khuếch đại khuếch đại PA Trong mơ hình đề xuất, tín hiệu truyền kênh vơ tuyến MIMO 22 Giả thiết tín hiệu qua kênh vơ tuyến chịu suy hao khơng khí cho liên kết thẳng tính sau (theo dB):  4 df RF PL  20log10   c       đó, d khoảng cách liên kết vơ tuyến, f RF tần số sóng mang vô tuyến băng tần milimet, c vận tốc ánh sáng chân khơng Các tín hiệu nhận đầu vào thu đưa đến khuếch đại tạp âm thấp LNA, sau trộn với tần số từ dao động nội để khôi phục tín hiệu ban đầu Bên cạnh đó, nhánh thu, mật độ phổ công suất tạp âm hệ thống đề xuất (hình 2) bao gồm nguồn tạp âm tạp âm cường độ tương đối (RIN từ LD, tạp âm nhiệt tạp âm nổ từ PD Do đó, tổng cơng suất tạp âm thu mơ tả sau:  N2   th2   2  RIN   shot  ,   đó, thành phần  RIN tạp âm cường độ tương đối từ LD Thành phần  th2  KTBn / RL mật độ phổ công suất tạp âm nhiệt; K số Boltzmann, T nhiệt độ Kelvin, RL điện trở tải Thành phần cuối cùng,  shot  2q(Pr  Id ) Bn mật độ phổ công suất tạp âm nổ, đó, I d dòng tối, q điện tích electron Do đó, tỉ số SNR tính sau: SNR  PRe c (mPr )2  2GAGLNA RL    PN 4 N PL NFLNA KTBn NFRx đó, GLNA hệ số khuếch đại LNA, NFLNA hệ số tạp âm khuếch đại LNA, KTBn tạp âm nhiệt thu tín hiệu RF, NFRx hệ số tạp âm anten thu,  công suất tín hiệu OFDM TẠP CHÍ KHOA HỌC CƠNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG 12 CẢI THIỆN HIỆU NĂNG HỆ THỐNG MMW RoF SỬ DỤNG GHÉP KÊNH PHÂN CỰC KẾT HỢP MIMO B Tỉ số tín hiệu méo SDR Giả sử tín hiệu OFDM có phân bố gần với phân bố Gauss mặt biên độ [13] tín hiệu OFDM bao gồm nhiều tín hiệu phân bố giống độc lập Sau lọc, méo có phân bố Gauss Vì vậy, phổ méo tín hiệu OFDM có phân bố xấp xỉ hình chữ nhật Giả sử hai tín hiệu OFDM chịu ảnh hưởng méo hai nhánh, chúng tơi phân tích ảnh hưởng méo lên tín hiệu OFDM S1 t  Theo cơng thức (12), cơng suất tín hiệu OFDM sau PD a12   (mPr )2  , nên tỉ số SDR tính sau: Ps a 2 8a12    Py 19 a 2 19a2 2 2 So sánh cơng thức (25) với (12), ta có:  Rs2      Rs      đó, Rs   hàm tự tương quan tín hiệu S1 t  ,  cơng suất phổ tín hiệu OFDM S1 t  ban đầu với f0  B  f  f0  B SS  f   F  RS    F    2SS  f  * S S  f    Giả sử tính phi tuyến hệ thống phân bổ chuỗi Taylor hài bậc hai xét đến Tín hiệu sau PD phụ thuộc vào tín hiệu OFDM S1 t  ban đầu biểu diễn sau y  t   f  s  t   a1S1 t   a S  2 t    Mật độ phổ công suất méo không tương quan với tín hiệu OFDM biểu diễn sau: S S  f    a2 2 ( f )   4 a2 [2 B  f  f ], 8B S S  f    a2 2 ( f )  f  f0  B   4B2 a2   8B a2 f  f     đó, δ(f) hàm Dirac Delta, B băng thông tín hiệu OFDM Từ mật độ phổ cơng suất méo cơng thức (23), cơng suất méo tính sau B   4 4 Py     a2 2 ( z )  a2  a2 z dz B B   0  19   a2 , đó, z  f  f dz  df SỐ 01 & 02 (CS.01) 2018 Do đó, SDR  8a12 32   2 19a2  19m2   Tỉ số SDR cơng thức (27) tỉ số tín hiệu tạp âm gây méo sau PD Tuy nhiên, bỏ qua ảnh hưởng liên kết vơ tuyến tính phi tuyến thiết bị phía thu, nên tỉ số tỉ số SDR sau lọc BPF phía thu Cả méo tạp âm ảnh hưởng đến hiệu hệ thống Tỉ số tín hiệu tạp âm méo SNDR định nghĩa [15]: 1      SNDR SNR SDR Như vậy, hiệu tối ưu nhờ tối ưu hóa tham số ảnh hưởng đến hệ thống, ví dụ số điều chế m điều chế MZM, hay đáp ứng  PD D Dung lượng kênh Đối với mơ hình hệ thống MIMO có anten phát anten thu đề xuất (hình 2), kênh vơ tuyến mơ hình hóa ma trận ngẫu nhiên H có kích thước 2x2, tín hiệu thu phụ thuộc vào tín hiệu phát ma trận H sau [16]: f  f0  2B Hay  a2  Pr m  C Tỉ số SNDR Mật độ phổ công suất PSD biến đổi Fourier hàm tự tương quan biểu diễn sau:  a1  Pr m / 2,  Dạng méo phổ biến dạng hài, thành phần hài xuất điểm bội số nguyên tần số đầu vào [13] Trong báo này, hài bậc hai xem xét Đối với hài bậc hai y t   S12 t  hàm tự tương quan Ry ( )  R s2   tính sau [14]: SDR    y Ex Hx  n,   đó, n vector tạp âm, Ex lượng tín hiệu phát Ma trận H có phân chia giá trị đơn (SVD) biểu diễn [16]:  H  UDV H ,   H đó, U V hai ma trận đơn (UU =INr VVH=INt) có kích thước 2x2 (.)H chuyển vị Hermitian D ma trận đường chéo kích thước 2x2, có đường chéo số thực khơng âm, phần tử lại Từ đó, ta có:  HH H  UDD H U H  QQ H ,   đó, Q=U QQ H  I ma trận đơn vị có kích thước 2x2)  ma trận đường chéo với giá trị đường chéo i với i=1,2) TẠP CHÍ KHOA HỌC CƠNG NGHỆ THƠNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG 13 Phạm Anh Thư, Vũ Tuấn Lâm Trong báo này, xét dung lượng kênh hệ thống trường hợp trạng thái kênh, dung lượng kênh tính theo cơng thức [16]  log det( I Nr    log det( I Nr  r   log (1   Nt  Nt  Nt 30 HH H ) Q Q H )   ) 20 15 10  i ), Nt đó, r hạng ma trận H có kích thước N r  N t , I Nr ma trận đơn vị có kích thước N r i 1 -5 Etol Etol Bn SNDR.Bn , với Etol tổng   N0 PN Rs lượng phát, Bn băng tần tạp âm hiệu dụng, Rs tốc độ ký hiệu         C  E log det  I Nr  HH H    Nt                E log det  I Nr      , Nt       đó, E kỳ vọng thực theo phân bố ma trận kênh ngẫu nhiên H IV CÁC KẾT QUẢ TÍNH TỐN SỐ VÀ NHẬN XÉT Trong phần này, dựa phân tích phần 3, dung lượng kênh hệ thống phân tích hàm cơng suất phát, số điều chế điều chế MZM, tương quan anten Các tham số giá trị tham số sử dụng phân tích đưa bảng Trước tiên, dung lượng kênh hệ thống MMW RoF sử dụng MIMO đánh giá phụ thuộc vào công suất đầu laser, cho hai trường hợp có ảnh hưởng méo khơng có ảnh hưởng méo minh họa hình Dung lượng kênh tính tốn với trường hợp sử dụng kênh MIMO kênh SISO (một anten phát, anten thu) Trong trường hợp không xét đến ảnh hưởng méo (nghĩa có tạp âm xét đến), dung lượng kênh cải thiện cách tăng công suất phát sử dụng MIMO Tuy nhiên, méo làm giảm dung lượng kênh công suất tăng lên mức đó, chí cơng suất tăng, méo làm cho dung lượng kênh kênh MIMO nhỏ dung lượng kênh kênh SỐ 01 & 02 (CS.01) 2018 10 Transmit power (dBm) 15 20 Hình 1: Dung lượng kênh phụ thuộc vào công suất phát 18 SISO without Distortion SISO with Distortion MIMO without Distortion MIMO with Distortion 16 14 Capacity (bps/Hz) Tuy nhiên, kênh MIMO thường ngẫu nhiên, nên H ma trận ngẫu nhiên dung lượng kênh biến thiên theo thời gian Như vậy, dung lượng kênh tính giá trị trung bình trường hợp Giả thiết kênh ngẫu nhiên trình Ergodic, dung lượng kênh hệ thống phụ thuộc vào tỉ số SNR sau:  SISO without Distortion SISO with Distortion MIMO without Distortion MIMO with Distortion 25 Capacity (bps/Hz) C  log det( I Nr  SISO Do vậy, khảo sát ảnh hưởng méo đến dung lượng kênh vấn đề cần xem xét 12 10 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 Modulation index 0.7 0.8 0.9 Hình 2: Dung lượng kênh phụ thuộc vào số điều chế Tiếp theo, dung lượng kênh hệ thống xem xét ảnh hưởng số điều chế với hai trường hợp có xét đến méo khơng xét đến méo Như hình 4, trường hợp không xét đến ảnh hưởng méo, dung lượng kênh tăng lên số điều chế tăng lên cho hai kênh MIMO SISO Tuy nhiên, xét đến ảnh hưởng méo, dung lượng kênh giảm số điều chế vượt giá trị tối ưu Do vậy, lựa chọn giá trị tối ưu cho số điều chế để đạt dung lượng kênh tối đa hay làm cho ảnh hưởng méo nhỏ Khi số điều chế lớn giá trị tối ưu đó, ảnh hưởng méo lớn nhiều so với ảnh hưởng tạp âm dung lượng kênh giảm nhanh BẢNG THAM SỐ HỆ THỐNG VÀ HẰNG SỐ TẠP CHÍ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG 14 CẢI THIỆN HIỆU NĂNG HỆ THỐNG MMW RoF SỬ DỤNG GHÉP KÊNH PHÂN CỰC KẾT HỢP MIMO Tên Ký hiệu Giá trị Hệ số suy hao sợi quang α 0.2 dB/km Khoảng cách CS BS L 20 km Điện trở tải RL 50 Ω Độ nhạy PD ℜ 0.6 A/W Khoảng cách vô tuyến d 100 m Tốc độ ký hiệu Rs 1e8 bps Băng tần tạp âm hiệu dụng Bn 100 MHz Hệ số khuếch đại PA GA 10 dB Hệ số khuếch đại LNA GLNA dB Hệ số tạp âm máy thu NFRx 10 dB Hệ số tạp âm khuếch đại NFLNA, dB Hằng số Boltzmann K 1.38e-23 loại tạp âm lại làm ảnh hưởng méo phi tuyến lớn Do đó, giá trị cơng suất phát số điều chế cần lựa chọn phù hợp để đạt hiệu tốt Sự phụ thuộc dung lượng kênh vào mức độ tương quan kênh MIMO khảo sát báo TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] [2] [3] [4] [5] 30 i.i.d channel medium correlation channel high correlation channel 25 Channel Capacity (bps/Hz) without distortion 20 [6] 15 [7] 10 with distortion [8] -5 10 Transmitted power, P s (dBm) 15 Hình 5: Dung lượng kênh trường hợp anten có tương quan Cuối cùng, hình đưa so sánh dung lượng kênh kênh MIMO khơng tương quan, có tương quan trung bình, có tương quan cao Các tham số kênh tương quan tham chiếu từ tài liệu ETSI TS 136 101 [17] Như hình 5, dung lượng kênh bị giảm xuống cho trường hợp có xét ảnh hưởng méo không xét ảnh hưởng méo anten phát anten thu có tương quan Đặc biệt trường hợp kênh MIMO có tương quan cao, dung lượng hệ thống giảm khoảng bps/Hz cho hai trường hợp có méo khơng méo so với trường hợp kênh MIMO khơng có tương quan V KẾT LUẬN Trong báo này, đề xuất kiến trúc đường xuống cho hệ thống OFDM MMW-RoF sử dụng ghép kênh phân cực kết hợp kỹ thuật MIMO cho kênh vơ tuyến phân tích dung lượng kênh hệ thống ảnh hưởng loại tạp âm méo phi tuyến gây phần tử hệ thống Kết phân tích cho thấy dung lượng kênh hệ thống phụ thuộc vào công suất phát số điều chế điều chế MZM Công suất phát số điều chế có giá trị lớn giúp làm giảm ảnh hưởng SỐ 01 & 02 (CS.01) 2018 20 [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] M Sauer, A Kobyakov, and J George, “Radio over fiber for picocellular network architectures,” J Lightw Technol., vol 25, no 11, pp.3301–3320, Nov 2007 Y.-T Hsueh, M.-F Huang, S.-H Fan, and G.-K Chang, “A novel lightwave centralized bidirectional hybrid access network: seamless integration of RoF with WDM-OFDMPON,” IEEE Photon Technol Lett., vol 23, no 15, p 1085, 1087, Aug 1, 2011 N Ghazisaidi and M Maier, “Fiber-wireless (FiWi) access networks: Challenges and opportunities,” IEEE Netw., vol 25, no 1, pp 36–42, Jan./Feb 2011 D Cedric, L G Jose, D D Antonio, K Dimitri, and D Laurent, “Millimeter-wave access and backhauling: the solution to the exponential data traffic increase in 5G mobile communications systems?” IEEE Communications Magazine, vol 52, pp 88-95, 2014 Chun-Ting Lin, Anthony Ng’oma, Wei-Yuan Lee, ChiaChien Wei, Chih-Yun Wang, Tsung-Hung Lu, Jyehong Chen, Wen-Jr Jiang, and Chun-Hung Ho,” × MIMO radio-overfiber system at 60 GHz employing frequency domain equalization,” Optics Express, Vol 20, Issue 1, pp 562-567, 2012 A Kobyakov, M Sauer, A Ng’oma, and J H Winters, “Effect of optical loss and antenna separation in 2x2 MIMO fiber-radio systems,” IEEE Trans Antenn Propag 58(1), 187–194 (2010) M B Othman, L Deng, X Pang, J Caminos, W Kozuch, K Prince, J B Jensen, and I T Monroy, “Directlymodulated VCSELs for 2x2 MIMO-OFDM radio over fiber in WDMPON,” in 37th European Conference and Exhibition on Optical Communication (ECOC), 2011 M B Othman, L Deng, X Pang, J Caminos, W Kozuch, K Prince, X Yu, J B Jensen, and I T Monroy, “MIMOOFDM WDM PON with DM-VCSEL for femtocells application,” Opt Express, 2011 S.-H Fan, H.-C Chien, A Chowdhury, C Liu, W Jian, Y.-T Hsueh, and G.-K Chang, “A novel radio-overfiber system using the xy-MIMO wireless technique for enhanced radio spectral efficiency,” in 36th European Conference and Exhibition on Optical Communication (ECOC), 2010 Lei Deng, Xiaodan Pang, Ying Zhao, M B Othman, Jesper Bevensee Jensen, Darko Zibar, Xianbin Yu, Deming Liu, and Idelfonso Tafur Monroy, “2x2 MIMO-OFDM Gigabit fiberwireless access system based on polarization division multiplexed WDM-PON,” Optics Express, Vol 20, Issue 4, pp 4369-4375, 2012 Hou-Tzu Huang; Chung-Shin Sun; Chun-Ting Lin; ChiaChien Wei; Wei-Siang Zeng; Hsi-Yu Chang; Boris Shih; Anthony Ng'oma, Direct-detection PDM-OFDM RoF system for 60-GHz wireless MIMO transmission without polarization tracking, 2015 Optical Fiber Communications Conference and Exhibition (OFC), 2015 Pham, Thu A ; Pham, Hien T.T ; Vu, Lam T ; Dang, Ngoc T., “Effects of noise and distortion on performance of OFDM millimeter-wave RoF systems,” Information and Computer Science (NICS), 2015 2nd National Foundation for Science and Technology Development Conference on, pp 153-157, 2015 Tam Hoang Thi, and Mitsuji Matsumoto, “Transmission analysis of OFDM millimeter-wave radio-over-fiber system”, IEEE Fifth International Conference, 2013 Chris van den Bos, Michiel H.L Kouwenhoven and Wouter A Serdijn, “The influence of non-linear distortion on OFDM bit error rate,” IEEE, pp 1125-1129, 2000 Chris van den Bos, Michiel H.L Kouwenhoven and Wouter A Serdijn, “Effect of Smooth Nonlinear Distortion on OFDM symbol error rate,” IEEE Transactions on TẠP CHÍ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG 15 Phạm Anh Thư, Vũ Tuấn Lâm Communications, Vol 49, No 9, pp 1510-1514, September 2001 [16] Yong Soo Cho, Jaekwon Kim, Won Young Yang, Chung G Kang, “MIMO-OFDM Wireless Communications with MATLAB,” John Wiley & Sons (Asia) Pte Ltd, Singapore, October 2010 [17] ETSI TS 136 101 V12.5.0, “Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); User Equipment (UE) radio transmission and reception,” 2014 PERFORMANCE IMPROVEMENT OF MMWROF SYSTEM USING POLARIZATION DIVISION MULTIPLEXING AND MIMO Abstract: In this paper, we propose a millimeter wave radio over fiber system that improves the system performance in terms of capacity by combining Polarization division multiplexing (PDM) and Multiinput Multi-Input (MIMO) Based on the proposed model, the capacity of the system is analyzed under the influence of noise sources and nonlinear distortion caused by the elements in the system as well as the influence of fading from radio link The results of the performance analysis show that the channel capacity of the system can be significantly improved However, the transmitted power and modulation index parameters need to be properly selected in order to avoid the effect of nonlinear distortion which reduces the capacity of the system SỐ 01 & 02 (CS.01) 2018 Thu A Pham received B.E degree of Telecommunication engineering from Posts and Telecommunications Institute of Technology (PTIT), Viet Nam, in 2003, and M.E degree of Telecommunication engineering from Royal Melbourne Institute of Technology, Australia, in 2008 Now, she is a lecturer and PhD student in Telecommunication faculty of PTIT Her research interests include networking, radio over fiber, and broadband networks Lam T Vu received the Ph.D degree from the University of Ha Noi, in 1993 He is currently the vice presedent of Posts and Telecommunications Institute of Technology His current research interests include optical technologies, RoF, and future network technologies TẠP CHÍ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG 16 ... THƠNG 12 CẢI THIỆN HIỆU NĂNG HỆ THỐNG MMW RoF SỬ DỤNG GHÉP KÊNH PHÂN CỰC KẾT HỢP MIMO B Tỉ số tín hiệu méo SDR Giả sử tín hiệu OFDM có phân bố gần với phân bố Gauss mặt biên độ [13] tín hiệu OFDM... HẰNG SỐ TẠP CHÍ KHOA HỌC CƠNG NGHỆ THƠNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG 14 CẢI THIỆN HIỆU NĂNG HỆ THỐNG MMW RoF SỬ DỤNG GHÉP KÊNH PHÂN CỰC KẾT HỢP MIMO Tên Ký hiệu Giá trị Hệ số suy hao sợi quang α 0.2 dB/km...CẢI THIỆN HIỆU NĂNG HỆ THỐNG MMW RoF SỬ DỤNG GHÉP KÊNH PHÂN CỰC KẾT HỢP MIMO nghiên cứu thử nghiệm thành công 10 km sợi quang m kênh vô tuyến MIMO [10] Tuy nhiên,