Khảo sát đặc tính của tuyến MMW RoF trong mạng truy cập quang - vô tuyến.PDF

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA  TRẦN NGỌC PHÚ KHẢO SÁT ĐẶC TÍNH CỦA TUYẾN MMW/RoF TRONG MẠNG TRUY CẬP QUANG - VÔ TUYẾN Chuyên ngành: Kỹ thuật điện tử Mã số: 60.52.02.03 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ Đà Nẵng – Năm 2019 Cơng trình hồn thành TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS NGUYỄN VĂN TUẤN Phản biện 1: TS Nguyễn Tấn Hưng Phản biện 2: TS Trần Thế Sơn Luận văn bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ Kỹ thuật điện tử họp Trường Đại học Bách khoa vào ngày 12 tháng 05 năm 2019 Có thể tìm hiểu luận văn tại:  Trung tâm Học liệu, Đại học Đà Nẵng Trường Đại học Bách khoa  Thư viện Khoa Điện tử - Viễn thông, Trường Đại học Bách khoa ĐHĐN MỞ ĐẦU Lí lựa chọn đề tài Ngày nay, nhu cầu truyền thông ngày lớn với nhiều dịch vụ băng rộng/tốc độ cao đa phương tiện đời sống kinh tế – xã hội quốc gia kết nối toàn cầu Để đáp ứng vai trò động lực thúc đẩy phát triển kỷ ngun thơng tin, mạng truyền thơng cần phải có khả linh hoạt cao, tốc độ truyền dẫn lớn, băng thông rộng đa dịch vụ Các nhà khoa học, tổ chức viễn thông, hãng cung cấp thiết bị…đã nghiên cứu phát triển áp dụng giải pháp công nghệ băng rộng/tốc độ cao đa phương tiện để phát triển mạng viễn thơng Trong đó, giải pháp cơng nghệ mạng truy nhập quang - vô tuyến với ưu điểm tốc độ cao, băng thông rộng tập trung nghiên cứu, phát triển Xuất phát từ nhu cầu thực tế xu hướng nghiên cứu giới, tác giả thực đề tài: “Khảo sát đặc tính tuyến MMW/RoF mạng truy cập quang-vô tuyến” Mục tiêu nghiên cứu - Khảo sát đặc tính tuyến MMW/RoF đa truy cập quang-vô tuyến - Khảo sát kỹ thuật xử lý tín hiệu phần phát phần thu mạng truy cập MMW/RoF - Khảo sát phương pháp tăng khoảng cách truyền dẫn, dung lượng đảm bảo chất lượng tín hiệu đường truyền - Xây dựng mơ hình tính tốn viết chương trình mô Matlab nhằm đánh giá hiệu (BER, SNR) tuyến Đối tượng phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu - Kỹ thuật truyền dẫn tín hiệu vơ tuyến qua sợi quang (RoF) - Hệ thống truyền dẫn RoF sử dụng khuếch đại quang EDFA máy thu Coherence - Các thành phần kỹ thuật xử lý tín hiệu phần phát phần thu tuyến MMW/RoF đa truy cập quang vô tuyến - Các thành phần nhiễu ảnh hưởng đến chất lượng kênh truyền - Ứng dụng Matlab để mô Phạm vi nghiên cứu - Khảo sát cơng suất tín hiệu, cơng suất nhiễu BER tuyến MMW/RoF đa truy cập quang-vô tuyến - Mơ chương trình Matlab nhằm đánh giá hiệu tuyến Phương pháp nghiên cứu luận văn Phương pháp luận xuyên suốt luận văn kết hợp nghiên cứu lý thuyết mô để làm rõ nội dung đề tài Cụ thể sau: Thu thập, phân tích tài liệu thơng tin liên quan đến đề tài - Tìm hiểu phân tích tuyến MMW/RoF đa truy cập quang vô tuyến băng rộng - Nghiên cứu thành phần, kỹ thuật xử lý tín hiệu phần phát phần thu mạng truy cập MMW/RoF - Sử dụng phần mềm (Matlab) để thực mô việc truyền liệu qua tuyến - Đánh giá kết thực dựa mô Ý nghĩa khoa học thực tiễn Chất lượng mạng truy cập quang-vô tuyến băng thông rộng bị ảnh hưởng loại nhiễu gây sợi quang mà bị ảnh hưởng loại nhiễu Fading thời tiết Fading nhiều tia truyền không gian tự đến máy thu người dùng Việc khảo sát đặc tính tuyến MMW/RoF đa truy cập quang-vô tuyến cho phép thiết lập giá trị thông số chủ yếu tuyến nhằm nâng cao chất lượng tín hiệu đến đầu vào máy thu Đề tài có ý nghĩa khoa học có khả ứng dụng vào thực tiễn Cấu trúc luận văn Luận văn trình bày gồm chương: Chương 1: Tổng quan hệ thống RoF Chương 2: Hệ thống RoF sử dụng khuếch đại quang máy thu Coherence Chương 3: Kênh truyền cà ảnh hưởng nhiễu đến tuyến truy nhập quang – Vơ tuyến Chương 4: Khảo sát đặc tính tuyến MMW/RoF mạng truy cập quang - Vô tuyến Matlab CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG RoF 1.1 Giới thiệu chương 1.2 Hệ thống thông tin sợi quang Các hệ thống thông tin quang với nhiều ưu điểm vượt trội hẳn so với hệ thống thông tin sử dụng cáp kim loại, ưu điểm kích thước, trọng lượng nhỏnên suy hao truyền dẫn thấp, băng tần truyền dẫn lớn, không bị ảnh hưởng nhiễuđiện từ, có tính bảo mật thơng tin cao, Nhờ ưu điểm mà hệ thống thông tin sợiquang áp dụng rộng rãi mạng lưới để truyền thơng tin dịch vụ Hình 1.1 Sơ đồ khối hệ thống thông tin quang WDM tiêu biểu Thông tin sợi quang phương thức dùng ánh sáng để truyền dẫn thông tin Hệ hống thông tin sợi quang bao gồm đầu phát dùng để mã hóa thơng tin thành tín hiệuánh sáng, kênh truyền dùng để truyền tín hiệu đến đích, đầu thu dùng để tái tạo lại thơng tintừ tín hiệu nhận Kênh truyền sử dụng cáp sợi quang môi trường truyền dẫn mangthông tin từ điểm đến điểm khác dạng ánh sáng 1.3 Kỹ thuật truyền sóng vơ tuyến qua sợi quang Mạng vơ tuyến chia làm loại vô tuyến di động (3G,4G…) cốđịnh (wifi) Bên cạnh loại người ta tập trung vào băng thơng tính diđộng Mạng quang có tốc độ cao, băng thơng rộng tính di động linh hoạtđem lại cho người dùng khơng cao, mạng di động đảm bảo tính di động tốcđộ lại thấp Để đảm bảo yếu tố trên, vừa di động lại có tốc độ cao Đó xu hướngcủa mạng vơ tuyến hướng tới phát triển điều Sự kết hợp tín hiệu sợi quang vơ tuyến giảm độ phức tạpcủa mạng dung lượng tầng lớp truyền dẫn ứng dụng Điều làdo tập hợp tầng đòi hỏi mạng bổ sung có khả báo hiệu quản lýmạng Vì thế, tích hợp liên kết quang vô tuyến đơn giản hóa thiết kế mạng Cơng nghệ liên kết sợi quang - khơng dây nhận khả triển khai nhanhcho kết nối tới mạng cáp quang có triển khai Cầu nối khơng dây nàycũng hữu ích cho mạng truy cập vơ tuyến cấu hình mạng tế bào cell nhỏ Một số RAUs mạng vô tuyến nhỏ kết nối dây cáp quang công suất cao Tuy nhiên, người khác khơng thể kết nối lý tốc độ xử lý thấp Trong trường hợpnày, RAUs thu thập tổng hợp tín hiệu từ RAU liên kết đường cáp quang - khơngdây Ngồi ra, xếp cell số BBP tăng cường khả kết nối Ở đây, tín hiệu chuyển qua cầu nối khơng dây Hình 1.3 Sơ đồ cầu nối khơng dây sợi quang mạng RAN Trong hình 1.3 chuyển đổi công nghệ dây dẫn quang vô tuyến (radio) cần thực Ở tần số có khả điều chỉnh linh hoạt vô tuyến yêu cầu mạng 5G để loại bỏ nhiễu sóng vơ tuyến Nhờ cơng nghệ RoF, RAU đơn giản hóa hơn, chúng chức chuyển đổi quang - điện khuếch đại Việc tập trung chức xử lý tín hiệu RF, cho phép chia sẻ thiết bị, phân bố động tài nguyên, đơn giản hóa vận hành, bảo dưỡng hệ thống đạt vùng phủ sóng rộng theo yêu cầu hệ thống Với ưu điểm giúp làm giảm chi phí lắp đặt vận hành hệ thống, đặc biệt hệ thống thông tin vô tuyến băng rộng cần mật độ BS cao 1.4 Ưu điểm, nhược điểm kỹ thuật RoF 1.4.1 Ưu điểm 1.4.2 Nhược điểm 1.5 Một số ứng dụng RoF 1.6 Kết luận chương CHƯƠNG HỆ THỐNG RoF SỬ DỤNG BỘ KHUẾCH ĐẠI QUANG VÀ MÁY THU COHERENCE 2.1 Giới thiệu chương 2.2 Kỹ thuật RoF sử dụng máy thu Coherence Máy thu quang Coherence với trộn quang đặt trước tách sóng kết hợp ánh sáng mang tín hiệu truyền dẫn với ánh sáng phát từ nguồn dao động nội dùng diode laser thành tín hiệu quang tổng hợp trước tiến hành tách sóng Bước sóng khoảng 1300nm 1600nm máy thu lý tưởng hoạt động khoảng cần lượng từ 10÷20 photon/bit Máy thu quang Coherence đạt BER tối ưu từ 10-14 đến 10-9, cải thiện tỉ số tín hiệu nhiễu SNR đầu mạch tiền khuếch đại, dẫn đến độ nhạy máy thu cao (lớn IM-DD khoảng 10÷20 dB), nâng cao khả truyền dẫn đến vài trăm km[2] 2.3 Cấu trúc hệ thống RoF sử dụng máy thu Coherence Hình 2.1 Sơ đồ hệ thống RoF truy cập quang-vô tuyến sử dụng khuếch đại quang EDFA máy thu quang Coherence 2.3.1 Nguyên lý hoạt động Hình 2.2 Sơ đồ nguyên lý hệ thống Ánh sáng phát từ laser có tần số S thay đổi theo quy luật tín hiệu điều chế theo phương thức làm ES hay S(t) thay đổi Tín hiệu truyền đến máy thu Tín hiệu quang truyền vào máy thu có biên độ ES, pha S, tần số góc S biểu diễn phương trình[1]: ] 2.3.2 Kỹ thuật điều chế máy phát Điều chế trực tiếp Điều chế Bộ điều chế hấp thụ electron: Bộ điều chế Mach – Zenhder: 2.3.3 Kỹ thuật tách sóng máy thu Coherence Tách sóng đồng tần (Homodyne Detection) Tách sóng đổi tần (Heterodyne Detection) 2.4 Photodiode PIN Cấu tạo nguyên lý hoạt động photodiode PIN 2.5 Bộ khuếch đại EDFA 2.5.1 Nguyên lý hoạt động khuếch đại EDFA 2.5.2 Hệ số khuếch đại EDFA 2.5.3 Ưu điểm nhược điểm EDFA Ưu điểm Nhược điểm 2.6 Kết luận chương (2.1) CHƯƠNG KÊNH TRUYỀN VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA NHIỄU ĐẾN TUYẾN TRUY NHẬP QUANG – VÔ TUYẾN 3.1 Giới thiệu chương 3.2 Kênh truyền tượng xảy lan truyền sóng mơi trường khơng gian tự Chất lượng hệ thống thông tin phụ thuộc nhiều vào kênh truyền, nơi mà tín hiệu truyền từ máy phát đến máy thu Không giống kênh truyền hữu tuyến ổn định dự đốn được, kênh truyền vơ tuyến hồn tồn ngẫu nhiên không dễ dàng việc phân tích Tín hiệu phát đi, qua kênh truyền vơ tuyến, bị cản trở nhà, núi non, cối …, bị phản xạ, tán xạ, nhiễu xạ 3.2.1 Phản xạ 3.2.2 Khúc xạ 3.2.3 Nhiễu xạ Nhiễu xạ uốn cong sóng xung quanh vật thể Lượng uốn cong tăng lên độ dày vật thể giảm xuống lượng tăng lên bước sóng tăng Do lượng uốn cong nhiễu xạ sóng vơ tuyến lớn nhiều so với nhiễu xạ ánh sáng xung quanh vật kích thước Là tượng quan sát sóng lan truyền qua khe nhỏ mép vật cản, sóng bị lệch hướng lan truyền, lan toả phía từ vị trí vật cản, tự giao thoa với sóng khác lan từ vật cản 3.2.4 Fading 3.3 Các tượng ảnh hưởng đến chất lượng lan truyền sóng 3.3.1 Hiện tượng đa đường (Multipath) 10 Tổng nhiễu bắn máy thu coherence là:  SH   SH _ S   SH _ LO   SH _ ASE (3.4) 3.4.2 Nhiễu nhiệt Dưới tác động nhiệt độ, electron chuyển động cách ngẫu nhiên bên vật dẫn Ngay khơng có điện áp đặt vào, chuyển động nhiệt electron bên điện trở dòng dao động Dòng điện trở tải đầu vào máy thu quang cộng thêm vào dòng dao động sinh từ photodiode sinh nhiễu Như vậy, dòng nhiễu nhiệt phát từ điện trở tải tách sóng chính, gọi nhiễu Johnson nhiễu Nyquist [3]  T2  KTB e RL (3.5) 3.4.3 Nhiễu ASE Trong EDFA, photon xạ cưỡng có photon xạ tự phát khơng pha với tín hiệu vào, gây nhiễu phát xạ tự phát ASE Sự phát xạ electron khuếch đại qua EDFA tạo nên nhiễu hệ thống Khi tín hiệu đến trộn với tín hiệu dao động nội LO trộn tần số nằm băng thơng điện tách sóng gây ảnh hưởng đến dòng tín hiệu, nhiễu ASE qua trộn tạo nên thành phần nhiễu gồm nhiễu tín hiệu-ASE, nhiễu LO-ASE nhiễu ASE-ASE - Nhiễu tạp âm phách quang phổ ASE tín hiệu sinh giao thoa tín hiệu quang xạ tự phát khuếch đại ASE gây dao động cường độ tránh khỏi nhiễu hệ thống sử dụng EDFA (3.6) 11 - Nhiễu phách dao động nội tự phát sinh trình trộn hai tín hiệu từ dao động nội xạ tự phát khuếch đại ASE (3.7) - Nhiễu phách tự phát - tự phát phách thành phần phổ khác xạ tự phát ASE dẫn đến nhiễu cường độ Toàn phổ ASE đóng góp vào nhiễu phách cường độ tự phát Nếu ASE không phân cực, ASE hai phân cực trực giao đóng góp vào nhiễu phách tự phát - tự phát tổng  ASE _ ASE  2(e)2 mt [2nsp (G  1)]2 Be Bo (3.8) Từ có cơng thức biểu diễn nhiễu phách sau:  ASE   ASE _ S   ASE _ LO   ASE _ ASE (3.9) 3.5 Kênh truyền theo phân bố Rayleigh Xét cho đường truyền MMW NLOS, kênh truyền vơ tuyến mơ hình hóa theo phân bố Rayleigh mà đặc trưng cho tượng fading mơi trường truyền sóng RF mà tín hiệu khơng truyền thẳng anten phát thu Trong kênh truyền fading tỉ số SNDR bit tức thời biến ngẫu nhiên phân bố theo thời gian với hàmmật độ phân bố xác suất(PDF), P_γ(𝛾) định nghĩa sau[3]: (3.10) Với: γ SNDR trung bình bit Tỉ số bit lỗi trung bình kênh truyền Rayleigh tính theo cơng thức: 12 (3.11) Với: xác suất bit lỗi kênh truyền AWGN khơng có tượng fading ứng với kiểu điều chế b Đối với kiểu điều chế QPSK với M=4 (3.12) Với: (3.13) Từ xác suất bit lỗi kênh truyền Rayleigh có tượng fading tính theo cơng thức: (3.14) C 3.6 Các khối Mobile Host Hình 3.3 Khối receiver (Mobile Host) 3.6.1 Bộ khuếch đại nhiễu thấp (LNA) 3.6.2 Bộ trộn tần (MIX) 13 3.6.3 Bộ khuếch đại trung tần(MPA) 3.7 Biểu thức tính SNDR BER dùng đường truyền quang-vơ tuyến Tín hiệu QPSK điều chế đưa vào điều chế MZM với sóng mang quang tạo từ laser diode có tần số phát quang đưa vào truyền qua sợi quang có khuếch đại EDFA đặt đường truyền đến đầu vào máy thu Coherence Tín hiệu đầu máy thu Coherence có dạng: Với: cosθ(t)=0.8 (t) =0 ta được: Với: (3.15) C (3.16) C tín hiệu mang thơng tin điều chế Tín hiệu sau qua PA khuếch đại anten phát truyền đến anten thu sau đến trộn bị giới hạn thành phần 2( ) sau lọc thông dải ta thu tín hiệu: (3.17) C Từ ta có biểu thức tính SNR tồn tuyến [3]: (3.18) C Hiệu suất hệ thống tính tốn khối receiver Bởi tín hiệu bị ảnh hưởng nhiễu fading nên ta công thức [3]: (3.19) Trong đó: SNDR: tỉ số tín hiệu nhiễu méo SNR: tỉ số tín hiệu nhiễu SDR: tỉ số tín hiệu méo 14 - Vì BER hàm theo SNDR trường hợp tín hiệu điều chế QPSK kênh truyền theo phân bố Rayleigh sau [3]: BER=0.5erfc(√ ) (3.20) (3.21) Trong đó: (3.22) (3.23) (3.24) (3.25) (3.26) (3.27) (3.28) 3.8 Kết luận chương CHƯƠNG KHẢO SÁT ĐẶC TÍNH CỦA TUYẾN MMW/RoF TRONG MẠNG TRUY CẬP QUANG-VƠ TUYẾN BẰNG MATLAB 4.1 Giới thiệu chương 15 4.2 Xây dựng mơ hình tính tốn tuyến MMW/RoF truy cập quang-vơ tuyến Hình 4.1 Mơ hình tuyến MMW/RoF truy cập quang-vô tuyến Bảng 1.1 Các thông số thiết lập cho tuyến MMW/RoF Bước sóng hoạt động 𝜆 1550nm Chiều dài đường truyền L 150km Hệ số suy hao sợi quang 0,2dB/km Suy hao mối nối cuộn cáp 0,1dB/mối nối Suy hao mối hàn 0,5 dB/mối hàn Tổng suy hao mối nối, mối hàn toàn đường truyền L_mối nối (150/2-1)*0.1+4*0,5=9,4 dB Tần số vô tuyến 10GHz Tốc độ bit Rb 2Gb/s Công suất dao động nội PLo -5dBm - +5dBm P_Phát -5dBm -+5dBm Băng thông điện Be Be = 0,75*Rb Hệ số nhiễu Noise Figure: NF Hệ số nhiễu NF máy thu NF_RX = 6dB Hệ số nhiễu NF LNA 6dB Hệ số nhiễu NF MPA 3dB Hệ số nhiễu NF PA 3dB Thông số khuếch đại: 16 G_LNA 20dB G_MPA 20dB G_PA 15dB G_Tx 25dB G_Rx 20dB G_EDFA 30dB 4.3 Vẽ đồ thị phần mền Matlab nhận xét kết 4.3.1 Khảo sát tỉ lệ lỗi bít BER theo thơng số tán sắc Khảo sát BER, SNR trường hợp tầm nhìn thẳng tầm nhìn bị che chắn với loại sợi quang khác tương ứng với thông số tán sắc khác sợi đơn mode chuẩn SMF 19 ps/(nm.km), sợi tán sắc dịch chuyển NZDSF ps/(nm.km), sợi tán sắc dịch chuyển NZDSF ps/(nm.km) Hình 4.2 Quan hệ BER công suất phát với loại sợi khác nhau-(LoS) Đồ thị hình 4.2 biểu diễn mối quan hệ BER công suất máy phát tương ứng với giá trị tán sắc khác trường hợp tầm nhìn thẳng (LoS) Dựa vào đồ thị, ta thấy với công suất phát tăng giá trị tán sắc D từ ps/(nm.km) đến 19 ps/(nm.km) tỉ 17 lệ bit lỗi BER tăng D tăng làm cho độ rộng xung tín hiệu tăng làm cho nhiễu tăng theo dẫn đến tỉ số SNR giảm làm giảm chất lượng tín hiệu dẫn đến BER tăng Ta khảo sát loại sợi SMF với D=19ps/(nm.km), NZDSF với D=8 ps/(nm.km) NZDSF với D=4 ps/(nm.km) thực tế người ta thường dùng sợi quang đơn mode có D=19 ps/(nm.km) truyền đơn kênh quang Trường hợp ghép kênh theo bước sóng sử dụng phối hợp sợi quang đơn mode sợi quang tán sắc NZDSF để giảm ảnh hưởng nhiễu trộn bước sóng số nhiễu phi tuyến khác Hình 4.3 Quan hệ BER công suất phát với loại sợi khác nhau-(NLoS) Hình 4.3 biểu diễn mối quan hệ BER công suất máy phát tương ứng với giá trị tán sắc loại sợi quang khác trường hợp tầm nhìn bị che chắn (LoS) Dựa vào đồ thị ta nhận thấy đường đặc tính BER kênh truyền LoS thấp (chất lượng tốt hơn) nhiều so với kênh truyền NLoS kênh truyền NLoS chịu ảnh hưởng tượng méo, biến dạng tín hiệu gây tượng Fading (nếu LoS SNDR= SNR NLoS SNDR= Với SDR ảnh hưởng méo phi tuyến, lúc BER=0.5erfc(√ ) 18 4.3.2 Khảo sát tỉ lệ lỗi bít BER theo tần số MMW Hình 4.4 biểu diễn mối quan hệ BER công suất máy phát tương ứng với giá trị tần số sóng mang vơ tuyến khác trường hợp đường truyền khơng bị che chắn (LoS) Hình 4.4 Quan hệ BER công suất phát với tần số RF khác nhau-(LoS) Nhìn vào đồ thị ta thấy với giá trị tần số sóng mang vơ tuyến chọn cơng suất phát đầu điều chế MZM tăng tỉ số lỗi bit BER giảm Điều giải thích cơng suất phát tăng cơng suất tín hiệu đến đầu vào máy thu tăng, nhiễu nhiệt máy thu không phụ thuộc vào công suất tín hiệu nên tỉ số tín hiệu nhiều tăng lên, làm BER giảm xuống Ngoài ra, ứng với cơng suất phát, tăng dần tần số sóng mang vô tuyến từ fmm=10GHz, đến f = 24GHz, 28GHz 50GHz giá trị BER tăng lên (chất lượng hệ thống giảm xuống) Điều tần số tỉ lệ với công suất tổn hao không gian tự theo biểu thức: = + + =20log +( 𝛾 + 𝛾 + 𝛾 )d 19 Do tần số sóng mang vơ tuyến lớn tổn hao khơng gian lớn làm cơng suất tín hiệu đến máy thu giảm, tỉ số SNR giảm, dẫn đến BER tăng Tương tự trên, hình 4.5 biểu diễn mối quan hệ BER công suất máy phát tương ứng với giá trị tần số sóng mang vô tuyến khác trường hợp đường truyền bị che chắn (NLoS) Hình 4.5 Quan hệ BER công suất phát với tần số RF khác nhau-(NLoS) Để đáp ứng yêu cầu băng thông, dung lượng, độ trễ tính linh hoạt mạng truyền tải cho hệ thống 5G, nhà mạng sử dụng dải băng tần (2575 – 2615) MHz, (3700 – 3800) MHz (26500 – 27500) MHz để triển khai thử nghiệm theo quy hoạch phổ tần số vô tuyến điện quốc gia quy định quản lý tần số vô tuyến điện 4.3.3 Khảo sát tỉ lệ lỗi bít BER theo khoảng cách truyền khơng dây(vơ tuyến) 20 Hình 4.6 Đồ thị BER theo khoảng cách truyền khơng gian kênh truyền LoS Hình 4.6 biểu diễn mối quan hệ BER khoảng cách truyền không gian kênh truyền LoS tương ứng với tần số sóng mang vơ tuyến khác Nhìn vào đồ thị ta thấy với khoảng cách truyền dẫn, tăng tần số sóng mang vô tuyến từ fmm=10GHz, đến f = 24GHz, 28GHz 50GHz BER tăng lên, chất lượng tín hiệu truyền hệ thống giảm Điều giải thích tổn hao khơng gian tự sóng vơ tuyến tỉ lệ thuận với tần số sóng mang theo biểu thức: Lspo(dB)= 92.5 + 20lgf(GHz) + 20lgd(km) [dB] Do sóng có tần số cao tổn hao lớn làm cơng suất tín hiệu đến máy thu giảm dẫn đến tỉ lệ lỗi bít (BER) tăng lên Hình 4.7 Đồ thị BER theo khoảng cách truyền không gian kênh truyền NloS 21 Hình 4.7 biểu diễn mối quan hệ BER khoảng cách truyền không gian kênh truyền bị che chắn NLoS tương ứng với tần số sóng mang vơ tuyến khác Các đường đặc tính BER trường hợp xấu so với trường hợp kênh tuyền khơng bị che chắn, tầm nhìn thẳng (LoS) Lý kênh truyền NLoS có sóng phản xạ sinh nhiễu đa đường, xuyên ký tự làm chất lượng tín hiệu thu giảm 4.3.4 Khảo sát tỉ lệ lỗi bit BER theo công suất da động nội P Hình 4.8 biểu diễn mối quan hệ BER công suất dao động nội máy thu Coherence tương ứng với giá trị công suất phát khác trường hợp kênh truyền khơng bị che chắn (LoS) Hình 4.8 Đồ thị BER công suất da động nội PLO tương ứng với công suất phát khác nhau, kênh truyền LoS Dựa vào đồ thị ta thấy theo chiều tăng công suất dao động nội máy thu Coherence tỉ số BER giảm dần SNR tăng Giá trị BER kênh truyền LoS ln có giá trị nhỏ so với BER tương ứng với kênh truyền NLoS không chịu ảnh hưởng tượng 22 Fading phản xạ nhiều đường làm cho tín hiệu bị méo dạng Các đặc tuyến cho thấy ảnh hưởng công suất dao dộng nội đến BER, công suất tăng với công suất phát đầu MZM giá trị SNR tăng (được minh họa theo biểu thức), làm BER giảm Hình 4.9 Đồ thị BER cơng suất da động nội PLO tương ứng với công suất phát khác nhau, kênh truyền NloS 4.4 Kết luận chương Nội dung chương vận dụng kiến thức trình bày chương trước, để khảo sát đặc tuyến chất lượng tuyến MMW/RoF truy cập quang vô tuyến băng tần cao, kết hợp khuếch đại quang EDFA máy thu sử dụng kỹ thuật tách sóng Coherence Chương tập trung vào việc khảo sát tỉ lệ lỗi bit BER theo thông số như: công suất máy phát đưa vào sợi, loại tán sắc khác sợi quang, tần số sóng mang vô tuyến băng tần cao (Milimeter Wave), khoảng cách truyền sóng khơng gian tự cơng suất dao 23 động nội máy thu Coherence Máy thu sử dụng phương pháp tách sóng Coherence cho ưu điểm vượt trội so với máy thu tách sóng trực tiếp khả nâng cao độ nhạy thu kéo dài khoảng cách truyền dẫn Với việc sử dụng tuyến MMW/RoF đáp ứng yêu cầu băng thơng, dung lượng, độ trễ tính linh hoạt mạng truyền tải để vận dụng vào mạng thông tin di động hệ (5G sau 5G) tương lai KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI Kết luận Luận văn tìm hiểu thành phần tuyến MMW/RoF truy cập quang - vô tuyến băng tần cao, kết hợp khuếch đại quang EDFA máy thu sử dụng kỹ thuật tách sóng Coherence Sơ đồ tuyến xây dựng phân tích mơ hình tính tốn Ngoài ra, kết khảo sát tỉ lệ tín hiệu nhiễu (SNR) tỉ lệ lỗi bit (BER) ứng với nhiều trường hợp thay đổi khác Tán sắc, Tần số, Công suất phát, Công suất dao động nội máy thu Coherence khoảng cách truyền không gian tự kênh truyền khơng bị che chắn, tầm nhìn thẳng (LoS) kênh truyền bị che chắn NLoS Với nội dung đó, số kết luận từ luận văn cần lưu ý sau:  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  Với hệ thống MMW/RoF sử dụng tách sóng Coherence kết hợp khuếch đại EDFA, mơ hình mạng hình thành với khả đủ sức đáp ứng nhu cầu tương lai  Với ưu điểm kết hợp từ kỹ thuật thông tin vô tuyến thông tin sợi quang, hệ thống MMW/RoF ứng dụng rộng rãi 24 vào thực tiễn sở để xây dựng nên hệ mạng di động thứ 5(5G) Hướng phát triển đề tài Do thời gian hạn hẹp kiến thức chuyên sâu tác giả lĩnh vực chưa nhiều nên đề tài chưa thể trình bày hết nội dung hệ thốngMMW/ROF mô phần mềm Matlab chưa đưa vào mô thực tế Một số hướng nghiên cứu sau đề xuất để tiếp tục phát triển để tài sau: - Nghiên cứu giải pháp nhằm nâng cao chất lượng tuyến để dùng tần số cao chưa khai thác thực tiễn - Khảo sát vị trí đặt khuếch đại EDFA để mang lại độ lợi tốt nhằm tăng khoảng cách truyền dẫn đảm bảo tỉ lệ lỗi bit BER nằm khoảng cho phép - Khảo sát tăng số lượng anten phát thu để tăng khoảng cách truyền sóng nhằm nâng cao vùng phủ để thiết bị di động xem sử dụng nội dung số chất lượng cao theo thời gian thực Cuối cùng, tác giả mong nhận giúp đỡ đóng góp ý kiến tất thầy côtrong hội đồng bảo vệ bạn quan tâm để luận văn hoàn thiện ... tác giả thực đề tài: Khảo sát đặc tính tuyến MMW/ RoF mạng truy cập quang- vô tuyến Mục tiêu nghiên cứu - Khảo sát đặc tính tuyến MMW/ RoF đa truy cập quang- vô tuyến - Khảo sát kỹ thuật xử lý tín... 4.2 Xây dựng mơ hình tính tốn tuyến MMW/ RoF truy cập quang- vơ tuyến Hình 4.1 Mơ hình tuyến MMW/ RoF truy cập quang- vơ tuyến Bảng 1.1 Các thông số thiết lập cho tuyến MMW/ RoF Bước sóng hoạt động... BER=0.5erfc(√ ) (3.20) (3.21) Trong đó: (3.22) (3.23) (3.24) (3.25) (3.26) (3.27) (3.28) 3.8 Kết luận chương CHƯƠNG KHẢO SÁT ĐẶC TÍNH CỦA TUYẾN MMW/ RoF TRONG MẠNG TRUY CẬP QUANG- VÔ TUYẾN BẰNG MATLAB 4.1