Bộ thu quang coherrent bao gồm hai thành phần cơ bản: (1) bộ tách sĩng quang kết hợp (coherent optical detector) và (2) bộ xử lý tín hiệu OFDM ở miền điện, thực hiện giải điều chế tín hiệu OFDM. Hình 5.18 mơ tả cấu trúc bộ thu quang đƣợc xây dựng trong mơ phỏng.
Nhìn vào mơ hình bộ thu, ta dễ dàng nhận ra khối chuyển đổi quang-điện (coherent Receiver), nhiệm vụ khối này là tách tín hiệu quang thu đƣợc thành hai phần tƣơng ứng I – Q, sau đĩ chuyển đổi hai thành phần này thành tín hiệu điện. Khối OFDM Rx cĩ chức năng giải điều chế tín hiệu OFDM. Khối Error calculator sử dụng phƣơng pháp đếm Mon-to-cac-lo để tính BER, thực tế số liệu BER tính ra ở khối này chỉ mang tính chất tham khảo vì nhƣ đã đề cập, hệ thống cĩ BER < 10-9 thì việc đánh giá BER dựa vào phƣơng pháp đếm là khơng khả thi. Ngƣời ta đánh giá các hệ thống cĩ BER thấp nhƣ vậy chủ yếu dựa trên nguyên tắc xác suất thống kê, cụ thể trong đề tài dùng eye diagram để ƣớc lƣợng BER.
SVTH: Nguyễn Thanh Tú – 0620111 Trang 71 Hình 5. 18 Mơ hình bộ thu – Receiver coherrent RX
Bộ chuyển đổi quang-điện
Mơ hình bộ chuyển đổi quang-điện Optical Coherent Receiver đƣợc xây dựng nhƣ Hình 5.19. Trong đĩ, bộ giao động nội LO đĩng vai trị tạo ra tần số giao động nội bằng với tần số Lazer bên phát. Phƣơng pháp tách sĩng kết hợp nhƣ thế này trong thực tế khĩ thực hiện đối với các hệ thống tốc độ cao (trên 10 Gb/s) bởi việc điều chỉnh tần số Lazer giao động nội một cách chính xác là điều khơng dễ dàng. Tuy nhiên, đây là phƣơng pháp tách sĩng cĩ nhiều ƣu diểm so với tách sĩng trực tiếp nhƣ đã đề cập trong phần lý thuyết, đặc biệt là độ nhạy cao hơn rất nhiều so với phƣơng pháp tách sĩng trực tiếp.
Tín hiệu quang đi tới đầu thu đƣợc tách làm hai thành phần I, Q nhờ dịch pha 1 gĩc 900 nhƣ trên hình. Sau đĩ, từng nhánh của tín hiệu thu đƣợc bao gồm nhánh thứ nhất là tín hiệu quang tới và nhánh thứ hai là tín hiệu quang tới nhƣng đã bị lệnh pha 900 đƣợc đƣa vào bộ nhận cân bằng (Balanced Receiver). Cấu trúc của bộ nhận cân bằng bao gồm 2 photo-detector đƣợc xây dựng nhƣ Hình 20. Việc tách sĩng cân bằng sử dụng 2 photo-detector sẽ làm tăng độ lợi 3 dB so với tách sĩng chỉ dùng 1 photo-detector [1].
SVTH: Nguyễn Thanh Tú – 0620111 Trang 72 Hình 5. 19 Bộ chuyển đổi quang điện – optical coherrent receiver
Hình 5. 20 Bộ nhận cân bằng – Balanced Receiver
Mơ hình giải điều chế tín hiệu OFDM trong miền RF
Sau khi đã tách ra đƣợc hai thành phần I/Q ở miền điện từ sĩng mang quang tới nhờ các photo-diode, tín hiệu phức nhận đƣợc sẽ đƣợc chuyển về dạng số tƣơng ứng nhờ bộ lọc cosine ở phía thu. Sau đĩ, tín hiệu số đƣợc chuyển đổi từ nối tiếp sang song song nhờ bộ buffer và mỗi symbol đƣợc buffer sẽ bao gồm 320 mẫu rời rạc. Từng symbol
SVTH: Nguyễn Thanh Tú – 0620111 Trang 73 nhƣ vậy sẽ đƣợc đƣa vào bộ giải điều chế tín hiệu OFDM ở miền điện. Hình 5.21 mơ tả bộ xử lý tín hiệu OFDM bao gồm bộ đệm buffer, bộ giải điều chế tín hiệu OFDM, bộ giải điều chế ánh xạ chịm sao.
Hình 5. 21 Bộ xử lý tín hiệu OFDM – OFDM Rx
Tín hiệu sau khi qua bộ buffer sẽ đƣợc giải điều chế OFDM. Bộ giải điều chế tín hiệu OFDM đƣợc mơ phỏng nhƣ Hình 5.22. Từng symbol 320 mẫu rời rạc sẽ đƣợc loại bỏ khoảng bảo vệ nhờ bộ remove cyclic prefix (RCP), symbol sau khi qua bộ RCP sẽ cịn 256 mẫu và đƣợc đƣa vào bộ biến đổi FFT. Ngõ ra bộ FFT chính là 256 điểm rời rạc trong miền tần số. Thực hiện thuật tốn cân bằng kênh để tím đáp ứng kênh truyền. Trong mơ phỏng một thuật tốn nội suy bậc một đơn giản đƣợc sử dụng nhằm tìm ra đáp ứng của kênh truyền nhờ các kí tự pilot. Tín hiệu tại ngõ ra của bộ giải điều chế OFDM là từng symbol 192 điểm tƣơng ứng với các vị trí trong giản đồ chịm sao.
Cuối cùng, các giá trị này đƣợc giải điều chế ánh xạ chịm sao nhờ bộ IQ demapper, trả về dữ liệu tƣơng ứng với bên phát. Hình 5.24 là chịm sao của bên phát và bên thu tƣơng ứng.
SVTH: Nguyễn Thanh Tú – 0620111 Trang 74 Hình 5. 22 Bộ giải điều chế tín hiệu OFDM
SVTH: Nguyễn Thanh Tú – 0620111 Trang 75 Hình 5. 24 Giản đồ chịm sao tƣơng ứng với phía phát và phía thu