CHƯƠNG 4: XÂY DỰNG KHỐI XỬ LÝ MÀO ĐẦU DỰA TRÊN KỸ THUẬT
4.2 MÔ HÌNH CẤU TRÚC KHỐI XỬ LÝ MÀO ĐẦU TOÀN QUANG DỰA TRÊN MPPM (MPPM-HP)
4.2.2 Các khối chức năng con trong MPPM-HP
4.2.2.2 Khối tách mào đầu điều chế vị trí xung sửa đổi (MPPM-HEM)
Đối với khối tách mào đầu điều chế vị trí xung sủa đổi (MPPM-HEM) có cấu trúc như trên hình 4.8. Trong sơ đồ khối của MPPM-HEM gồm có khối chuyển đổi nối tiếp- song song (SPC) và khối chuyển đổi địa chỉ MPPM (MPPM-ACM).
Điểm khác biệt giữa xủ lý mào đầu dựa trên PPM và MPPM là ở cấu trúc của khối chuyển đổi địa chỉ (ACM). Như đã trình bày cụ thể trong mục 3.1.2 (chương 2), đối với phương pháp PPM chiều dài của các mẫu địa chỉ là 2NTS còn đối với phương pháp MPPM chiều dài của các mẫu địa chỉ giảm xuống chỉ còn 2NCTS. Do đó, trong khối MPPM-ACM chỉ có (N-C) tầng chuyển mạch 12.
Hình 4.8: Khối tách mào đầu MPPM toàn quang.
SPC gồm có N chuyển mạch SMZ đơn với các cửa sổ chuyển mạch hẹp để tách các bít địa chỉ riêng biệt ai (1iN). Các bit địa chỉ song song được tách riêng bởi SPC: trong đó đầu ra a0, ..., aN-C được khuếch đại và làm trễ để sử dụng như các tín hiệu điều khiển công suất cao trong MPPM-ACM; đầu ra aN-C+1,..., aN-1 được sử dụng như các tín hiệu điều khiển tương ứng các chuyển mạch SWN-C+1,..., SWN-1.
MPPM-ACM được thực hiện nhờ truyền xung định thời x(t) qua (N-C) tầng chuyển mạch 12. Tầng chuyển mạch thứ i sẽ nhận ai (đã được khuếch đại và làm trễ) đóng vai trò như một xung điều khiển. Tại đầu vào của MPPM-ACM (tầng chuyển mạch đầu tiên) xung đơn x(t) được đưa sang phải sau khi tất cả các tầng chuyển mạch được kích thích ai.
Lưu ý rằng trễ thêm vào cho x(t) bằng tích của giá trị thập phân địa chỉ mào đầu với một chu kỳ khe MPPM (TS). Trễ được tạo ra bằng cách sử dụng một dãy các chuyển mạch quang 1×2 với tỉ số phân biệt đóng/mở cao dựa trên SMZ sử dụng SOA.
Ở chuyển mạch thứ n (n=0,1….N-1), một xung đầu vào được chuyển tới đầu ra 1 (OP1) hoặc đầu ra 2 (OP2) phụ thuộc tương ứng vào trạng thái “1” hoặc “0” của bit địa chỉ ai. Xung chuyển mạch tại OP1 sẽ bị trễ một khoảng 2i×Ts, ngược lại tại OP2 không bị trễ.
Đối với SPC, tất cả các chuyển mạch phải có tỉ lệ CRCH1 cao để đảm bảo giảm công suất dư ở ngoài SW với độ rộng TSW. Công suất dư có thể được loại bỏ nhờ sử dụng lược đồ xung điều khiển công suất không cân bằng với các gói đầu vào có mức công suất không đổi. Trong trường hợp các gói đến có các mức công suất thay đổi và Ts nhỏ (một vài ps), do ảnh hưởng của mẫu nên cả CP1 và CP2 có công suất bằng nhau, kết quả là một lượng nhỏ RXCT có mặt ở các cổng đầu ra SPC.
MPPM-ACM được thực hiện nhờ truyền xung định thời x(t) qua (N-C-1) tầng chuyển mạch 1×2. Tầng chuyển mạch thứ i sẽ nhận ai (đã được khuếch đại và làm trễ) như một xung điều khiển. Tại đầu vào của MPPM-ACM (tầng chuyển mạch đầu tiên) xung đơn x(t) được đưa sang phải sau khi tất cả các tầng chuyển mạch được ai
điều khiển. Trong MPPM-ACM, một chuyển mạch 1×2 được sử dụng có CRCHj và CROPij thấp nên xuyên nhiễu ở cổng đầu ra sẽ cao, dẫn đến các xung kết hợp với nhau
ở cổng đầu ra của MPPM-ACM với các trễ khác nhau thêm vào xung MPPM, XMPPM
(t) mong muốn. Dựa vào những khảo sát thực hiện đối với một chuyển mạch SMZ 1×2 đơn, CRCH1 đạt được là xấp xỉ 20dB tốt hơn nhiều so với CRCH2, do đó cần phải cải thiện CRCH2 và CROP12 để đảm bảo thỏa mãn hoạt động của MPPM-HEM. Các chuyển mạch TaMZ rất phù hợp cho ứng dụng này, tuy nhiên trong giới hạn của phân tán năng lượng và độ phức tạp (sử dụng thêm một AOFF), cần thiết phải phát triển một chuyển mạch 1×2 tỉ số nghịch đảo cao với hoạt động năng lượng thấp và giảm độ phức tạp.
Cấu trúc ở hình 4.9 là một chuyển mạch 1×2 dựa trên hai SMZ cho CR ở cả hai đầu ra cao hơn mà không cần tín hiệu định thiên.
Hình 4.9: Chuyển mạch dựa trên 2 SMZ 1×2 tỉ số nghịch đảo cao [41]:
(a) không có tín hiệu điều khiển, (b) có tín hiệu điều khiển.
Khi không có CP đưa vào SMZ-1 như hình 4.9(a), xung đầu vào được chuyển mạch đến OP2 của SMZ-1 và không kết hợp tín hiệu ở OP1 của chuyển mạch 1×2.
Xung chuyển mạch này được đưa vào cổng đầu vào của SMZ-2, trong khi một phiên bản của nó sau khi được làm suy hao sẽ được sử dụng như xung điều khiển CPSMZ1-
OP2 để chuyển mạch chính nó đến OP1 của SMZ-2, nghĩa là đến OP2 của chuyển mạch 1×2.
Khi có một xung điều khiển CPSMZ1 được đưa tới SMZ-1 như hình 4.9(b), xung đầu vào sẽ kết hợp tại OP1 của SMZ-1, nghĩa là tại OP1 của chuyển mạch 1×2.
Tuy nhiên tín hiệu dư cũng được kết hợp tại OP2 của SMZ-1. Để đảm bảo là không có tín hiệu kết hợp tại OP2 của chuyển mạch 1×2, thì một cổng của xung đầu ra tại OP1 của SMZ-1 phải được khuếch đại và sử dụng như một cặp xung điều khiển CPSMZ1-OP1 đồng thời được đưa tới SMZ-2. Khi CPSMZ1-OP1 >> CPSMZ1-OP2, chuyển mạch SMZ-2 sẽ ở trong trạng thái cân bằng nhờ có CPSMZ1-OP1, do đó sẽ không có tín hiệu kết hợp từ OP1 của SMZ-2 (nghĩa là OP2 của chuyển mạch 1×2).
Bộ suy hao (Att) trong hình 9(a) và (b) được sử dụng với hai mục đích: (i) làm giảm công suất cho CPSMZ1-OP2 khi CPSMZ1 không được đưa đến nhằm đảm bảo cho SMZ-2 ở trong chế độ tự chuyển mạch nhưng các SOA không bị quá bão hòa, và (ii) đảm bảo cho cường độ CPSMZ1-OP2 nhỏ hơn CPSMZ1-OP1.
Hình 4.10 chỉ rõ sự phụ thuộc của CRCH2 theo tỉ số công suất CPSMZ1-OP1
/CPSMZ1-OP2. Rõ ràng là CRCH2 được cải thiện đáng kể khi tăng tỉ số công suất CPSMZ1- OP1/CPSMZ1-OP2. Mặt khác khi tăng công suất PSMZ1 của CPSMZ1 thì CRCH2 cũng được cải thiện.
Hình 4.10: Sự phụ thuộc của CRCH2 theo CPSMZ1-OP1 và CPSMZ1-OP2.