Trong q trình truyền tín hiệu qua sợi quang, sợi quang khơng tạo ra nhiễu nhưng làm giảm cơng suất tín hiệu do suy hao. Các bộ khuếch đại quang được sử dụng làm tăng cơng suất tín hiệu nhưng lại làm giảm tỉ số SNR đi ít nhất 3dB [128]. Tất cả các bộ khuếch đại quang sẽ tạo ra nhiễu do các phát xạ tự phát được khuếch đại (Amplified Spontaneous Emission - ASE). Ảnh hưởng của các phát xạ tự phát là tạo ra thăng giáng cơng suất tín hiệu quang và sau này sẽ là thăng giáng dòng quang điện sau PD.
Nhiễu ở bộ thu quang (tại BS cho đường xuống hoặc CO cho đường lên) bao gồm nhiễu nổ, nhiễu dòng tối PD và nhiễu nhiệt. Nhiễu nổ là do dòng photon, bao
gồm các hạt mang điện được tạo ra một cách ngẫu nhiên theo thời gian. Tính thống kê của q trình ngẫu nhiên này tuân theo luật phân bố Poisson. Nhiễu nhiệt sinh ra do chuyển động nhiệt ngẫu nhiên của các điện tử bên trong điện trở tải gây nên sự thăng giáng dòng điện. Nhiễu này còn được gọi là nhiễu Nyquist hay nhiễu Johnson. Nhiễu này có thể được giảm bớt bằng cách tăng điện trở tải.
Ngoài các nguồn nhiễu trên, nhiễu gây ra bởi hiệu ứng phi tuyến của các phần tử trong các bộ thu phát. Đặc tính phi tuyến của nguồn quang, bộ điều chế ngồi và bộ tách sóng quang chỉ nằm trong một giới hạn nhất định, khi tín hiệu đưa đến các phần tử này có giá trị biên độ lớn, các phần tử đó sẽ hoạt động trong vùng phi tuyến và gây ra nhiễu do phi tuyến.
b) Ảnh hưởng của kênh quang
Khi sóng vơ tuyến được truyền trên sợi quang, nó cũng sẽ chịu các ảnh hưởng của sợi quang như suy hao, tán sắc và các hiệu ứng phi tuyến.
Suy hao trong sợi quang là hiện tượng công suất ánh sáng bị suy giảm khi lan
truyền trên sợi quang. Suy hao là một trong những đặc tính quan trọng của sợi quang ảnh hưởng đến thiết kế hệ thống thơng tin quang vì nó xác định khoảng cách truyền dẫn tối đa giữa bộ phát quang và bộ thu quang hoặc bộ khuếch đại quang trên đường truyền. Có nhiều nguyên nhân gây suy hao tín hiệu trong sợi quang, trong đó bao gồm các ngun nhân chính như suy hao do hấp thụ, suy hao do tán xạ và suy hao do uốn cong.
Tán sắc là hiện tượng méo dạng tín hiệu quang khi lan truyền trong sợi quang.
Khi một xung quang lan truyền trong sợi, xung quang sẽ bị dãn rộng trong quá trình lan truyền. Sự mở rộng xung là do sự khác nhau về vận tốc lan truyền của các thành phần trong xung quang. Sự khác biệt về vận tốc lan truyền làm cho các thành phần trong xung quang có độ trễ khác nhau tại đầu cuối sợi quang nên xung quang đầu ra tổ hợp từ các thành phần này sẽ bị dãn rộng.
Trong hệ thống truyền dẫn tín hiệu tương tự, tán sắc làm cho tín hiệu quang tại đầu thu bị méo dạng so với tín hiệu ban đầu. Cịn đối với truyền dẫn số, khi tín hiệu
quang ở dạng xung quang thì sự dãn rộng xung do tán sắc gây ra giao thoa giữa các ký hiệu (Inter Symbol Interference - ISI), điều này có thể dẫn đến lỗi bit tại bộ thu. Các hệ thống hoạt động ở tốc độ càng cao thì ảnh hưởng của tán sắc càng nghiêm trọng.
Các hiệu ứng quang phi tuyến
Đáp ứng của bất cứ chất điện môi nào với ánh sáng sẽ là phi tuyến nếu cường độ trường điện từ mạnh và sợi quang cũng có tính chất như vậy. Khi cường độ trường điện từ mạnh, vector phân cực điện của vật liệu khơng cịn quan hệ tuyến tính với vector cường độ điện trường. Có hai loại hiệu ứng phi tuyến chính có thể xảy ra trong sợi quang là hiệu ứng tán xạ kích thích và hiệu ứng phi tuyến Kerr. Tán xạ kích thích bao gồm tán xạ Brillouin kích thích và tán xạ Raman kích thích. Cả hai loại tán xạ đều trở nên quan trọng ở mức công suất cao. Hiệu ứng phi tuyến Kerr liên quan đến chiết suất phi tuyến bao gồm hiệu ứng tự điều chế pha, điều chế pha chéo và trộn bốn sóng. Các hiệu ứng này sinh ra do sự phụ thuộc của chiết suất vào cường độ tín hiệu quang.
c) Ảnh hưởng của kênh vơ tuyến
Trong các hệ thống thơng tin vơ tuyến sử dụng sóng microwave, suy hao truyền dẫn chủ yếu là do suy hao môi trường tự do (free space loss) gây ra. Tuy nhiên, trong các hệ thống sử dụng MMW, suy hao truyền dẫn còn do rất nhiều các yếu tố khác như suy hao do các phân tử khí như oxy, hơi nước và do mây mưa gây ra. Ngồi ra, kênh truyền vơ tuyến này còn chịu ảnh hưởng của fading do truyền dẫn đa đường.
1.4 CÁC THÁCH THỨC TRONG VIỆC NÂNG CAO HIỆU NĂNG CỦA HỆ THỐNG MMW-RoF
Các thách thức trong việc nâng cao hiệu năng hệ thống MMW-RoF được chỉ ra trong hình 1.7, trong đó các thách thức chủ yếu xuất phát từ các ảnh hưởng lớp vật lý của kênh truyền quang, kênh truyền vô tuyến và các bộ thu phát.
Mạng truy nhập vơ tuyến đóng vai trị cung cấp kết nối giữa các trạm thu phát gốc và mạng lõi, do đó một trong các yêu cầu quan trọng với mạng mạng truy nhập vô tuyến thế hệ tiếp theo (5G) là truyền tải một khối lượng khổng lồ lưu lượng số liệu từ các thiết bị di động tới mạng lõi và ngược lại. Kết quả là có ba mục tiêu/yêu cầu đặt ra cho các giải pháp nâng cao hiệu năng hệ thống MMW-RoF trong mạng truy nhập vô tuyến thế hệ tiếp theo: (1) Hệ thống cần đảm bảo yêu cầu về dung lượng/thông lượng; (2) Hệ thống cần đảm bảo yêu cầu về hiệu năng BER; và (3) hệ thống cần có khả năng mở rộng, cấu trúc đơn giản, linh hoạt và chi phí hiệu quả. Nhằm đạt được các mục tiêu nêu trên, rất nhiều các cơng trình nghiên cứu liên quan đã được thực hiện theo các hướng khác nhau như nghiên cứu kiến trúc hệ thống, đánh giá hiệu năng hệ thống, cải thiện hiệu năng hệ thống. Chi tiết về các nghiên cứu này sẽ được phân tích trong mục 1.5.