CHƯƠNG 2 : CÔNG NGHỆ CO-OFDM-WDM QUANG
2.2. CÔNG NGHỆ COHERENT OFDM QUANG
2.2.3.4. TÁCH SÓNG COHERENT CHO CHUYỂN ĐỔI ĐƯỜNG XUỐNG VÀ TRIỆT PHA
Có hai kỹ thuật tách sóng Coherent: Tách sóng heterodyne và tách sóng homodyne. Sơ đồ khối tách sóng heterodyne và tách sóng homodyne đã chỉ ra trong phần 1.2.1.2.
Trong kỹ thuật tách sóng heterodyne, tín hiệu OFDM băng gốc trước tiên được đưa lên tần số trung tần fLO1 ở miền điện, sau đó tín hiệu OFDM trung tần được điều chế trên sóng mang quang nhờ một bộ MZM. Ở phía thu tín hiệu quang OFDM trước tiên được chuyển về tín hiệu điện OFDM ở trung tần fLO2. Sau đó việc tách ra các đường I-Q được thực hiện ở miền điện.
Trong tách sóng homodyne, sóng mang quang sử dụng một bộ điều chế điện – quang bao gồm hai bộ MZM riêng biệt được sử dụng để điều chế hai thành phần I-
Q của tín hiệu OFDM. Ở phía thu, tín hiệu quang OFDM được tách làm hai phần I- Q ngay trong miền quang nhờ sử dụng hai bộ thu cân bằng (gồm 4 photo-detector
ghép thành 2 bộ) và một bộ ghép lai 0
90 . Bộ thu RF OFDM xử lý tín hiệu OFDM ở băng gốc để khôi phục lại dữ liệu ban đầu.
Trong kỹ thuật tách sóng coherent của CO-OFDM, người ta còn sử dụng các bộ ghép lai và tách sóng photo cân bằng. Hình 2.12 là một ví dụ về tách sóng coherent sử dụng bộ ghép lai quang 0
90 có 6 cổng ( gồm 2 đầu vào và 4 đầu ra) và một cặp tách sóng cân bằng (balanced photo-detectors) [1].
52
Hình 2.12. Tách sóng coherent sử dụng bộ ghép lai và tách sóng photo cân bằng. Mục đích chính của tách sóng coherent là:
1. Khơi phục tính tuyến tính cho thành phần I và Q của tín hiệu đến, 2. Tối thiểu hoặc loại bỏ nhiễu mode chung.
Sử dụng 6 cổng ghép lai 0
90 cho tín hiệu tách sóng và thực hiện phân tích trên miền RF, và ứng dụng của nó tới hệ thống quang coherent đơn sóng mang được thực hiện bởi Ly-Gagnon và Savory [1].
Mục đích của 4 cổng đầu ra của bộ ghép lai 0
90 là để tạo ra một sự lệch pha
0
90 cho các thành phần I và Q, và lệch pha 0
180 cho tách sóng cân bằng. Bỏ qua sự khơng cân bằng và tổn thất của ghép lai quang, các tín hiệu đầu ra E1 4 có thể được biểu diễn như sau:
1 2 3 4 1 1 , 2 2 1 1 , , 2 2 S LO S LO S LO S LO E E E E E E E E jE E E jE (2.11)
ES : Tín hiệu vào ELO : Tín hiệu dao động nội PD : Photo-tách sóng Ĩ (t) : Dòng photo tổng
Bộ lai ghép 900
53
Với ES và ELO tương ứng là tín hiệu đến và tín hiệu do bộ dao động nội LO tạo ra. Phân tích tín hiệu đến làm hai thành phần: (i) tín hiệu thu được khi khơng có nhiễu ASE, E tr( ) và (ii) nhiễu ASE, n to( ) như sau:
S r o
E E n (2.12)
Đầu tiên nghiên cứu làm cách nào mà thành phần I của photo tách sóng được sinh ra, và thành phần Q có thể được nhận. Thành phần I đạt được bằng cách sử
dụng một cặp photo-detector, PD1 và PD2 trong hình 2.12. I1 2 có thể được biểu diễn như sau:
2 2 2 * 1 1 1 2 Re{ E } 2 S LO S LO I E E E E (2.13) 2 2 2 * 2 2 1 2 Re{ E } 2 S LO S LO I E E E E (2.14) 2 2 2 * 2 r o 2 Re{ r o} E E n E n (2.15) 2 (1 ( )) LO LO RIN E I I t (2.16)
Với ILo và IRIN( )t là cơng suất trung bình và nhiễu cường độ tương đối (RIN) của laser LO, “Re” hoặc “Im” là biểu diễn phần thực và phần ảo của tín hiệu. Bởi vì tách sóng cân bằng, từ các công thức (2.21), (2.22), thành phần I của dòng quang
điện trở: * 1 2 ( ) 2 Re{E E } I S LO I t I I (2.17)
Nhận thấy nhờ tách sóng cân bằng, kỹ thuật loại nhiễu thực hiện một cách triệt để vì ba thành phần nhiễu trong cơng thức (2.15) được xóa bỏ hồn tồn. Tuy nhiên, nó cho thấy rằng tách sóng coherent có thể thực hiện bằng cách sử dụng một bộ tách sóng đơn, nhưng sẽ bị giảm phạm vi hoạt động.
Thành phần Q từ cặp bộ tách sóng cân bằng khác có thể được suy ra như sau: *
3 4
( ) 2 Im{E E }
Q S LO
54
Từ các cơng thức (2.17) và (2.18), dịng quang điện I t~( ) tổng cộng bao gồm cả thành phần I và Q tại ngõ ra:
~
*
( ) I( ) Q( ) 2 S LO
I t I t jI t E E (2.19)