1

MỞ ĐẦU
Luận văn được trình bày thành 3 chương:
Chương 1 Giới thiệu về cấu trúc và nguyên lý hoạt động của
các hệ thống CDMA quang (OCDMA), đặc biệt là hệ thống 2D
 - t OCDMA. Giới thiệu về loại mã được sử dụng trong hệ
thống 2D  - t OCDMA.
Chương 2 Trình bầy về các loại nhiễu trong hệ thống 2D  -
t OCDMA như nhiễu nhiệt, nhiễu lượng tử, nhiễu đa truy nhập
(MAI), nhiễu giao thoa tín hiệu quang (OBI). Tán sắc và các
ảnh hưởng của tán sắc trong hệ thống 2D  - t OCDMA.
Chương 3 Đề xuất giải pháp làm giảm đồng thời ảnh hưởng
của nhiễu và tán sắc thông qua việc cải tiến cấu trúc bộ thu và
sử dụng các kỹ thuật điều chế mới. Xây dựng mô hình toán học
đánh giá hiệu năng của hệ thống được đề xuất. So sánh hiệu
năng của hệ thống được đề xuất trong luận văn với các hệ thống
trước đây.
2
Chương 1
TỔNG QUAN CÁC HỆ THỐNG CDMA QUANG
1.1 CÁC KỸ THUẬT ĐA TRUY NHẬP
1.1.1 Đa truy cập phân chia theo thời gian

Hình 1.1 Chia sẻ tài nguyên dựa trên kỹ thuật CDMA

Ngư
ời sử dụng 2

Ngư
ời sử dụng 3

Thời gian, t
Bước sóng, λ
ONU được phép gửi. Để EPONS một cửa sổ truyền tối đa trong
byte có thể được cấp thay vào đó, kể từ khi các khung Ethernet
có thể có độ dài khác nhau.
1.1.2 Đa truy nhập phân chia theo bước sóng
Trong hệ thống WDMA, mỗi kênh chiếm một băng thông
xung quanh một bước sóng trung tâm như trong hình 1.2. Bước
sóng có thể được sử dụng cho các dịch vụ riêng. Trong các dịch
vụ quảng bá, WDM sẽ chỉ cần thiết trong đường xuống trong
khi đó nó cũng sẽ được yêu cầu cho các đường lên nếu nó được
sử dụng cho người dùng riêng. Nếu một bước sóng riêng được
sử dụng để cung cấp các dịch vụ khác, chẳng hạn như phát
thanh truyền hình, sự thay đổi trong mạng Hình 1.2: Chia sẻ tài nguyên dựa trên kỹ thuật WDMA
có thể được giới hạn mỗi người gửi mới tại OLT và thu tại

như TDMA hoặc bước sóng như WDMA. Sau đó, người dùng
có khả năng tiếp cận các tài nguyên sử dụng cùng một kênh
cùng một lúc, như thể hiện trong hình 1.3. OCDMA có thể thực
hiện ghép kênh chuyển mạch và thêm / bỏ các tín hiệu đa kênh
qua mạng xương sống và MAN riêng, hoặc kết hợp của TDM
và WDM thông qua mã hóa và giải mã tín hiệu quang trực tiếp.
OCDMA có thể sử dụng làm phương thức đa truy cập mạng
giữa nhiều người sử dụng qua mạng LAN và các mạng truy cập
và nó là một công nghệ lý tưởng cho mạng FTTH với tốc độ
~Gbit/s. 5
1.2 PHÂN LOẠI CÁC HỆ THỐNG OCDMA
Nếu chúng ta phân loại chúng tùy thuộc vào sự khác biệt của
phương pháp mã hóa cho các tín hiệu quang, có ba loại hệ
thống OCDMA:
- Hệ thống OCDMA mã hóa thời gian, trong đó bao
gồm hệ thống mã hóa biên độ theo thời gian và mã hóa
pha theo thời gian.
- Hệ thống OCDMA mã hóa tần số, bao gồm bước mã
hóa biên độ phổ (SEA) và hệ thống mã hóa pha phổ
(SPE).
- Hệ thống OCDMA mã hóa lai ghép, trong đó sử dụng
một sự kết hợp của các phương pháp mã hóa nói trên.
Chúng ta có thể có được mã hóa 2-D, chẳng hạn như,
mã hóa bước sóng – thời gian (WH/TS).
Nếu chúng ta sắp xếp chúng theo số lượng tài nguyên sử
dụng, chúng có thể được chia thành các hệ thống một chiều, các
hệ thống hai chiều và hệ thống ba chiều. Nếu sự phân cực này

trận Hadamard (N × N) bao gồm các số 1 và các số 0 có đặc
.
.
.

.
.
.

Dữ liệu
nh
ị phân

Bộ mã hóa
OCDMA

Máy phát
#1

Máy phát
# K

Dữ liệu
nh
ị phân

Bộ mã hóa
OCDMA

Bộ phục










1001
0011
0101
1111
4
M

















=

(
s
i,
0

, s
i,
1
,

,

s
i,j
,

,

s
i,
(
p
−
1)
)
,


(mod

p
)

S
i,j
, i và j là các phần tử trong trường Galois
GF
(
p
)

=

{
0
,

1
,

,

p

−

1
}


,

p
s

−

1
,

p
s
là một số nguyên tố, và [.] ký hiệu modulo p
s
hoạt động.
Thuật toán xác định vị trí của xung trong vòng một khối có độ
dài p
s
. Một mô hình mã bao gồm p
s
các khối như vậy. Tương tự
như vậy, WH là một mô hình tạo ra từ một số nguyên tố p
h

(
p
s

≤

đến tạp nhiễu hạt là một quá trình đứng im ngẫu nhiên với số
liệu thống kê Poisson, thường được tính xấp xỉ bằng số liệu
thống kê Gaussian. Các sai nhiễu lượng tử có thể được thể hiện
như sau
Nhiễu nhiệt được tạo ra bởi các biến động ngẫu nhiên của
nhiệt điện kích thích mang bên trong mọi phương tiện truyền
dẫn, bao gồm các dây dẫn và chất bán dẫn, ở nhiệt độ Tn> 0 K.
Dòng quang điện được tạo ra trong quá trình tách sóng quang
được chuyển đổi thành điện áp thông qua tải.
2.1.2 Nhiễu Đa truy nhập
Nhiễu đa truy nhập (MAI) là nguồn gốc của tiếng ồn trong
OCDMA và là yếu tố hạn chế đến hiệu năng hệ thống. MAI là
một loại nhiễu gây ra bởi nhiều người dùng đang sử dụng giao
cùng một tần số cùng một lúc. Do đó, MAI được quy định bởi
số lượng người dùng đồng thời và tương quan chéo giữa hai mã
10
khác nhau. Để giảm bớt ảnh hưởng của MAI, mã với tài sản tối
thiểu tương quan qua lại được yêu cầu.
2.1.3 Nhiễu giao thao tin hiêu quang
Hạn chế chính của hệ thống OCDMA nghiên cứu trong luận
án này là OBI (nhiễu giao thao tín hiệu quang), xảy ra khi tín
hiệu quang khác nhau được kết hợp. Mạch tách sóng bậc hai tại
tách sóng quang (PD) sẽ có sự dao động giữa các xung tại cùng
một bước sóng dẫn đến giao thoa.
2.2 TÁN SẮC VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA TÁN SẮC TRONG
HỆ THỐNG 2D  - t OCDMA
2.2.1 Các đặc điểm của truyền dẫn quang
Trong tất cả các sóng điện từ, cho dù bằng phẳng hay không,
có nhiều điểm giai đoạn không đổi. Đối với các sóng phẳng,
những điểm trạng thái không đổi tạo thành sóng phẳng được gọi

g


Hình 2.1: Các đường bao của gói sóng hoặc nhóm của sóng
di chuyển với vận tốc nhóm V
g
Toán học
2.2.2 Tán sắc vận tốc nhóm
Tán sắc vận tốc nhóm (GVD) là hiện tượng trong đó vận tốc
pha của sóng phụ thuộc vào tần số của nó hay cách khác khi vận
tốc nhóm phụ thuộc vào tần số. GVD là đôi khi gọi là tán sắc để
nhấn mạnh bản chất của nó phụ thuộc bước sóng. Sự phụ thuộc
tần số của vận tốc nhóm dẫn đến xung mở rộng chỉ đơn giản bởi
vì các thành phần khác nhau quang phổ của các phân tán xung
trong quá trình truyền và không đến cùng một lúc ở đầu ra cáp.
2.3 ẢNH HƯỞNG CỦA TÁN SẮC TRONG HỆ THỐNG
2D  - t OCDMA
2.3.1 Mô tả hệ thống
Sơ đồ mạch của hệ thống 2-D OCDMA được thể hiện trong
hình 2.3. Có K đôi máy phát và máy thu tương ứng với K
người dùng. 1 bộ ghép quang được sử dụng để phân bố tín hiệu
12
quang từ 1 máy phát tới các máy thu. Khi tín hiệu quang được
truyền từ máy phát tới máy thu bởi vì sợi cáp bị mỏng đi và bộ

Đa bước sóng
xung

Xung MAI
Xung mở rộng và
giảm năng lượng
cực đại
Lệch thời gian
Lệch thời
gian

Dữ liệu
nhị
phân

Tín hiệu tự
tương quan
WH/TS
Bộ mã
hóa

Bộ Tạo
mã
Nguồn
băng thông
r
ộng

Bộ thu #1
nhiễu giao động nội

F
Bộ tạo
mã
Bộ tách
sóng
ngư
ỡng

Phục hồi
dữ liệu
Chiều dài cáp
13
chuẩn, được chuyển sang tín hiệu điện bằng 1 PD. Ở đó OBI sẽ
đc diễn ra nhờ vào các nhịp giữa các xung với các bước sóng
gần như nhau. Dòng quang điện được chuyển qua 1 bộ lọc lấy
dải (BPF) để loại bỏ hoàn toàn giao tiếp chéo, được chuyển
thành 1 dải tần.
cơ sở nhờ 1 mạch tách sóng, và được theo sau bởi bộ lọc
thông thấp (LPF). Cuối cùng, dữ liệu nhị phân được phục hồi
bởi 1 bộ dò ngưỡng. Sự tách sóng được tiến hành cả đồng bộ
và không đồng bộ. Tuy nhiên, để đơn giản cho việc tính toán,
chúng ta chỉ quan tâm đến trường hợp đồng bộ.
Cần lưu ý rằng khi truyền dọc trục cáp quang, xung chip
quang, kể cả xung chuẩn và MAI, sẽ bị méo bởi ảnh hưởng của
GVD. Vì vậy, sự méo này sẽ ảnh hưởng đến hoạt động của hệ
thống. Vì lí do đó, sự méo tín hiệu này cần được xem xét để
phân tích 1 cách toàn diện hoạt động của hệ thống.
2.3.2 Phân tích hiệu năng của hệ thống
Trong phần này, chúng ta phân tích theo lý thuyết hoạt động
của hệ thống 2-D OCDMA sử dụng tách sóng heterodyne và

Hình 2.3
Tín hiệu tự tương quan, Ad(t), cho trường hợp sử
dụng SMF, dãy ban đầu có p
s
= 7. Không có GVD
có GVD, L=0,3 km
có GVD, L=1 km
Biên độ
15
Chương 3
GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU NĂNG CỦA
HỆ THỐNG 2D  - t OCDMA

3.1. ĐIỀU CHẾ ĐA MÃ (MCM)
Trong phương pháp điều chế này, chúng tôi cũng sử dụng
các từ mã M-ary như trong PPM, sẽ giúp giảm thiểu các tác
động của MAI và OBI. Tuy nhiên, thay vì sử dụng nhiều vị trí
cho các ký hiệu M-ary, mỗi mã MW-OCDMA duy nhất cho
mỗi biểu tượng. Khi chu kì kí hiệu (Ts) trong biểu tượng MCM
rộng hơn so với chu kì bit (Tb) log2 M lần, chu kì chip được
tăng lên bởi cùng yếu tố. Điều này cho phép sử dụng xung rộng
do đó làm giảm ảnh hưởng của tán sắc ánh sáng. Để giảm hơn
nữa tác động của MAI và OBI, chúng tôi cũng sử dụng bộ lọc
tín hiệu theo tiêu chuẩn tối đa (ML) với bộ hạn chế quang cứng

này chủ yếu là vì các hệ thống thông thường chỉ có thể hỗ trợ
16
vài người sử dụng khi chịu tác động của sự suy yếu vật lý,
chẳng hạn như tạp âm, nhiễu, và tán sắc. Trong hệ thống đề
xuất của chúng tôi, chúng tôi có thể lợi dụng các mã không sử
dụng để cải thiện hiệu năng hệ thống.
3.2. MÔ TẢ HỆ THỐNG
Một sơ đồ của hệ thống OCDMA 2-D sử dụng MCM và
OHLs được thể hiện trong hình. 3.1. Tín hiệu từ K máy phát
được kết hợp bởi bộ kết hợp và phát sóng cho tất cả các máy
thu bởi một bộ chia. Để minh họa, máy phát và thu được mô tả
chi tiết trong hình.
Hình 3.1: Hệ thống 2-D OCDMA sử dụng MCM và
OHLs
3.2.1. Máy phát MCM
Ở máy phát, mỗi khối log
2
M-bit được chuyển đổi thành các
M ký hiệu được biểu thị là Su (u=0,….,M-1) bằng một công cụ
chuyển đổi kí hiệu. Mỗi biểu tượng sau đó được mã hóa bởi
một trong các mã M 2-D tại một bộ điều biến đa mã. Các tín
hiệu mã hóa, được minh họa trong hình. 3.2, là một chuỗi các
chip chip "1s" và "0s" Chip "1s" tương ứng với một xung quang
trong khi một chip "0" có nghĩa là không có xung được truyền.

bit bi
ểu
Mã phát Phục hồi
d
ữ liệu

B
ộ thu #1

Từ các máy
phát K-1
tới máy thu
K-1
17
Trong một chuỗi chip, vị trí của các chip "1s" và "0s" được xác
định bởi các mô hình TS trong khi các bước sóng của chip "1s"
được xác định bởi các mô hình WH. Cuối cùng, tín hiệu mã hóa
được kết hợp với các tín hiệu từ máy phát khác và được gửi đến
máy thu qua một sợi quang.
3.2.2 kênh tuyến tính phân tán quang
Trong quá trình truyền tín hiệu qua sợi, xung quang bị ảnh
hưởng bởi tính suy hao quang và sự tán sắc.Để phân tích tác
động của chúng, mỗi xung quang được mô hình hóa như một
xung Gaussian và cáp quang được coi là một kênh phân tán
tuyến tính. Biên độ của xung Gaussian được truyền đi, G
0
(t).
3.2.3.Máy thu MCM
Ở máy thu, các tín hiệu nhận được bao gồm MAI được đưa
vào một bộ giải điều chế đa-mã, trong đó bao gồm các nhánh

sóng quang (PD). Bởi vì 1 xung tối đa có thể nhìn thấy tại một
bước sóng nhờ vào OHL, OBIs được giảm bớt bởi vì không có
sự nhiễu nhịp giữa các xung quang có cùng bước sóng. Tiếp
theo, ở máy dò biểu tượng, các dòng quang điện ở M đầu vào
được so sánh song song để xác định biểu tượng được tìm ra ứng
với giá trị lớn nhất. Cuối cùng biểu tượng được tìm ra được
chuyển thành dữ liệu nhị phân.
3.3 Kết luận chương
Chúng tôi đã đề xuất một hệ thống MW-OCDMA bằng cách
sử dụng tín hiệu MCM. Hiệu suất của hệ thống được đề xuất đã
được phân tích và so sánh với của những người thông thường sử
dụng OOK và PPM. Những lợi thế chính của hệ thống đề xuất
là khả năng đồng thời giảm thiểu sự tán sắc màu, MAI, và OBI.
Kết quả số cho thấy rằng hệ thống đề xuất tốt hơn những hệ
thống trước về số lượng người sử dụng, tốc độ bit của người sử
dụng, và công suất cần có.

19

KẾT LUẬN
Trong luận văn này, trong chương 2 tôi có giới thiệu, trình
bày các loại nhiễu, tán sắc gây ảnh hưởng lên chất lượng của hệ
thống. mô hình sửa đổi của xung Gaussian truyền trên một sợi
quang đã được đề xuất trong chương 3 Ưu điểm của mô hình
thay đổi trên thông thường là khả năng thể hiện làm lệch thời
gian một hiệu ứng GVD gây ra trong hệ thống MW-OCDMA,
bên cạnh những tác động thông thường bao gồm cả xung mở
rộng và giảm công suất đỉnh
Trong chương 3 cũng đề xuất mô hình tuyên truyền xung
được áp dụng để đánh giá tác động của GVD về việc thực hiện