Đồ án tốt nghiệp Đại Học Lời mở
đầu
LỜI MỞ ĐẦU
Các hệ thống thông tin vô tuyến băng rộng hiện đang phát triển rất mạnh mẽ.
Yêu cầu về khả năng truyền tải các dịch vụ băng rộng tích hợp (kết hợp các loại dịch
vụ thoại, số liệu, hình ảnh, dịch vụ đa phương tiện và các dịch vụ gia tăng khác)
khiến cho dung lượng truyền dẫn của các hệ thống thông tin vô tuyến ngày càng tăng.
Sự gia tăng về dung lượng truyền dẫn sẽ dẫn tới phải sử dụng tần số hoạt động cao
hơn và các tế bào vô tuyến nhỏ hơn. Nhưng các tế bào nhỏ hơn đồng nghĩa với việc
cần một số lượng lớn các trạm gốc và các điểm truy nhập vô tuyến để đạt được vùng
phủ sóng rộng theo yêu cầu của hệ thống.
Bên cạnh đó, truyền thông sợi quang đã và đang được trở nên phổ biến hơn
bởi nhiều ưu điểm mà nó mang lại như băng thông cực rộng, không bị ảnh hưởng bởi
nhiễu điện từ. Tuy rằng phương thức này vẫn có những nhược điểm nhất định trong
lắp đặt, bảo dưỡng cũng như giá thành so với việc triển khai cáp đồng, nhưng đặc
điểm về băng thông rộng của sợi quang thì không có một môi trường nào có thể so
sánh được. Chính vì vậy, sợi quang từ lâu đã được xem là cơ sở để triển khai các
mạng băng thông rộng một cách hiệu quả.
Một trong những phương pháp để xây dựng hệ thống mạng truy nhập vô tuyến
băng thông rộng là kết hợp với kỹ thuật truy nhập bằng sợi quang. Kỹ thuật truyền
sóng vô tuyến qua sợi quang (RoF) đã ra đời và được xem là một kỹ thuật nền tảng
cho mạng truy nhập không dây băng thông rộng của tương lai. Mặt khác, chúng ta
đều biết kỹ thuật OFDM là một kỹ thuật phổ biến trong vô tuyến với rất nhiều ưu
điểm. Do đó việc kết hợp OFDM và RoF được xem là một giải pháp mang lại hiệu
quả cao cho truyền dẫn vô tuyến băng rộng. Đây cũng chính là lý do để em lựa chọn
OFDM-RoF làm đề tài cho đồ án tốt nghiệp.
Nội dung đồ án bao gồm 4 chương:
• Chương I - Tổng quan về RoF
• Chương II - Hệ thống truyền dẫn RoF
• Chương III - Kỹ thuật OFDM
• Chương IV - Ứng dụng kỹ thuật OFDM trong RoF

GVHD: TS. Nguyễn Đức Nhân SVTH: Phạm Phúc Thịnh – D08VT1
Đồ án tốt nghiệp Đại Học Danh mục bảng, hình vẽ
DANH MỤC BẢNG, HÌNH VẼ
GVHD: TS. Nguyễn Đức Nhân SVTH: Phạm Phúc Thịnh – D08VT1
Đồ án tốt nghiệp Đại Học Thuật ngữ viết
tắt
THUẬT NGỮ VIẾT TẮT
Từ viết tắt Nghĩa tiếng Anh Nghĩa tiếng Việt
ASK
Amplitude Shift Keying Khóa dịch biên
BB
Base Band Băng cơ sở
BER
Bit Error Ratio Tỉ số lỗi bit
BS
Base Station Trạm gốc
CNR
Carrier Noise Ratio Tỉ lệ sóng mang trên tạp âm
CS
Central Station Trạm trung tâm
DFB
Distributed Feedback Laser Laser phản hồi phân bố
EAM
Electroabsorption Modulator Bộ điều chế hấp thụ điện tử
EOM
External Optical Modulator Bộ điều chế quang ngoài
FFBI
Fibre Fabry-Perot Interferometer Giao thoa kế Fabri Perot sợi
FSK
Frequency Shift Keying Khóa dịch tần

Network
Mạng điện thoại chuyển mạch công
cộng
QAM
Quadrature Amplifier Modulation Điều chế biên độ cầu phương
RAU
Remote Anten Unit Khối anten đầu xa
RF
Radio Frequency Tần số vô tuyến
RHD
Remote Heterodyne Detector Tách sóng Heterodyne đầu xa
RIN
Relatine Intensity Noise Nhiễu cường độ tương đối
RoF
Radio over Fiber truyền sóng vô truyến qua sợi quang
RVC
Road Vehicle Communication
Truyền thông giữa các phương tiện
giao thông
SCM
Sub-Carrier Multiplexing Ghép kênh sóng mang con
UMTS
Universal Mobile
Telecommunications System Hệ thống thông tin di động toàn cầu
WLAN
Wireless LAN Mạng LAN không dây
GVHD: TS. Nguyễn Đức Nhân SVTH: Phạm Phúc Thịnh – D08VT1
Đồ án tốt nghiệp Đại Học Chương I: Tổng quan về
RoF
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ ROF

lại. Các đặc điểm chính của một mạng RoF bao gồm:
• Các chức năng điều khiển như ấn định kênh, điều chế, giải điều chế được tập
trung ở CS nhằm đơn giản hóa cấu trúc của BS. Các BS có chức năng chính
đó là chuyển đổi quang/điện, khuếch đại RF và chuyển đổi điện quang.
• Kiến trúc mạng tập trung cho phép khả năng cấu hình tài nguyên và cấp băng
thông động (thành phần này có thể sử dụng băng thông thành phần khác nếu
băng thông đó thực sự rỗi) cho phép sử dụng băng thông hiệu quả hơn. Hơn
nữa nhờ tính tập trung nên khả năng nâng cấp và quản lý mạng đơn giản hơn.
• Do cấu trúc các BS đơn giản nên sẽ có sự ổn định cao hơn, việc quản lý cũng
trở nên đơn giản, ngoại trừ số lượng lớn.
• Đặc biệt là kỹ thuật RoF trong suốt với các giao diện vô tuyến (điều chế, tốc
độ bit,…) và các giao thức vô tuyến nên mạng có khả năng triển khai đa dịch
vụ trong cùng thời điểm.
• Nếu khắc phục các nhược điểm trong RoF thì một CS có thể phục vụ được các
BS ở rất xa, tăng bán kính phục vụ của CS.
Từ khi công nghệ RoF lần đầu tiên được áp dụng cho dịch vụ điện thoại không
dây vào năm 1990, đã có rất nhiều nghiên cứu để tìm hiểu các hạn chế của nó cũng
như tìm các hướng phát triển mới để nâng cao hiệu năng cho công nghệ RoF. Các
ứng dụng của RoF được tập trung chủ yếu vào mạng di động tế bào, mạng WLAN ở
băng tần milimet, mạng truy nhập vô tuyến băng rộng và mạng giao thông thông
minh. Với cấu trúc BS đơn giản, giá thành triển khai hệ thống không lớn, công nghệ
RoF được kì vọng sẽ trở thành một giải pháp tối ưu cho truyền thông vô tuyến băng
rộng trong tương lai.
1.2. Giới thiệu kỹ thuật truyền sóng vô tuyến qua sợi quang.
1.2.1. Khái niệm.
Truyền sóng vô tuyến trên sợi quang, Radio over Fiber hay gọi tắt là RoF là
phương pháp truyền tín hiệu vô tuyến đã được điều chế trên sợi quang. Hay nói cách
khác RoF sử dụng các tuyến quang có độ tuyến tính cao để truyền dẫn các tín hiệu
RF (analog) đến các trạm thu phát.
SVTH: Phạm Phúc Thịnh – D08VT1 Trang 8

Các thành phần MH, BS, CS được biểu diễn như sau:
Hình 1. 3: CS-BS-MH trong một tuyến RoF.
1.3. Ưu nhược điểm của RoF
1.3.1. Ưu điểm
 Suy hao thấp
Sự phân phối những tín hiệu điện tần số cao trong không gian tự do hoặc qua
đường truyền dẫn kim loại là vấn đề khó giải quyết và đòi hỏi chi phí lớn. Trong khi
đó với sợi quang có suy hao rất thấp, công nghệ RoF cùng lúc có thể có được cả sự
phân phối sóng mm suy hao thấp và đơn giản hóa RAU. Các sợi đơn mode (SMF)
làm từ thủy tinh có suy hao dưới 0,2 dB/km và 0,5 dB/km tại các cửa sổ 1550 nm và
1300 nm. Sợi quang chất dẻo (POF) công bố gần đây có suy hao từ 10-40 dB/km
trong vùng 500-1300 nm. Những suy hao này thấp hơn nhiều so với cáp đồng trục.
Ví dụ , suy hao của cáp đồng trục ½ inch (RG-214) là hơn 500 dB/km cho các tần số
trên 5 GHz. Vì vậy nhờ truyền sóng siêu cao tần trên sợi quang, khoảng cách truyền
dẫn tăng nhiều lần và yêu cầu về công suất phát giảm đi đáng kể.
 Băng thông rộng
Sợi quang có băng thông khổng lồ. Có ba cửa sổ truyền dẫn chính, suy hao
thấp, cụ thể là các bước sóng 850nm, 1310 nm, 1500 nm. Với một sợi quang đơn
mode, băng thông tổng của 3 cửa sổ này vượt quá 50 THz. Tuy nhiên các hệ thống
thương mại hiện nay mới chỉ tận dụng được một phần nhỏ dung lượng này (1,6 THz).
SVTH: Phạm Phúc Thịnh – D08VT1 Trang
10
Đồ án tốt nghiệp Đại Học Chương I: Tổng quan về
RoF
Băng thông khổng lồ của sợi quang còn có nhiều ưu điểm khác ngoài dung
lượng cao để truyền dẫn tín hiệu siêu cao tần. Băng tần quang lớn cho phép xử lí tín
hiệu tốc độ cao, công việc rất khó hoặc không thể thực hiện trong các hệ thống điện
tử. Nói cách khác một số chức năng như lọc, trộn, nâng, hạ tần có thể được thực hiện
trong miền quang.
 Không chịu ảnh hưởng của nhiễu tần số vô tuyến.

RoF
1.3.2. Nhược điểm.
Vì RoF liên quan tới điều chế tương tự và tách sóng ánh sáng nên về cơ bản
đây là một hệ thống truyền dẫn tương tự. Do đó tín hiệu bị ảnh hưởng bởi nhiễu và
méo, đây là hạn chế trong các hệ thống thông tin tương tự cũng như hệ thống RoF.
Những ảnh hưởng này có xu hướng giới hạn là hệ số nhiễu (NF) và dải động (DR)
của các tuyến RoF.
Nguồn tạp âm trong đường truyền sợi quang tương tự bao gồm tạp âm cường
độ tương đối của laser (RIN), nhiễu pha laser, nhiễu nổ của bộ tách sóng quang,
nhiễu nhiệt của bộ khuếch đại, tán sắc của sợi. Trong hệ thống RoF sử dụng sợi đơn
mode, tán sắc màu giới hạn chiều dài tuyến và cũng là nguyên nhân làm tăng nhiễu
pha sóng mang RF. Trong hệ thống RoF sử dụng sợi đa mode, tán sắc mode giới hạn
nghiêm trọng băng tần và khoảng cách tuyến truyền dẫn.
1.4. Ứng dụng của RoF.
a) Mạng tế bào
Một trong những ứng dụng quan trọng của kỹ thuật RoF là ứng dụng trong
mạng di động. Với số lượng thuê bao di động ngừng tăng nhanh cùng với nhu cầu
ngày càng lớn các dịch vụ băng rộng đã gây áp lực đòi hói các mạng di động phải
tăng thêm dung lượng. Bởi vậy, lưu lượng di động (GSM hay UMTS) có thể được
truyền dẫn một cách hiệu quả giữa các CS và BS bằng cách tận dụng những lợi ích
của sợi quang. Các chức năng RoF khác như phân bổ dung lượng động cũng đem lại
những ích lợi hoạt động đáng kể trong các mạng tế bào.
b) Thông tin vệ tinh
Thông tin vệ tinh là một trong ứng dụng thực tiễn của kỹ thuật RoF. Một trong
các ứng dụng này liên quan đến đầu xa của antenna của các trạm mặt đất. Trong
trường hợp này, hệ thống sử dụng các tuyến sợi quang ngắn có chiều dài nhỏ hơn
1km và hoạt động tại tần số từ 1GHz đến 15GHz. Bằng cách đó, các thiết bị tần số
cao có thể được lắp đặt một cách tập trung.
Với việc sử dụng của kỹ thuật RoF, các anten sẽ không cần đặt trong vùng
điều khiển (ví dụ chuyển mạch trung tâm) mà chúng có thể đặt cách xa nhiều km với

cho đường xuống và tần số từ 65-66GHz được phân bố cho truyền dẫn đường lên.
Với tần số hoạt động này, đường kính tế bào là vài trăm mét (micro-cell). Như vậy
cần phải có mật độ tế bào vô tuyến cao để đạt được vùng phủ sóng mong muốn. Các
micro-cell có thể được kết nối với các mạng B-ISDN cố định bằng tuyến sợi quang.
Nếu công nghệ RoF được sử dụng để tạo ra các sóng mm thì các trạm gốc có thể đơn
giản hơn và giảm chi phí, bằng cách đó làm cho sự triển khai trên quy mô lớn các
mạng MBS khá thi về mặt kinh tế.
e) Mạng cục bộ không dây (WLAN)
Khi thiết bị di động và máy tính ngày càng trở nên mạnh mẽ, nhu cầu truy
nhập băng rộng di động tới các mạng WLAN cũng tăng lên. Điều này dẫn đến tần số
SVTH: Phạm Phúc Thịnh – D08VT1 Trang
13
Đồ án tốt nghiệp Đại Học Chương I: Tổng quan về
RoF
sóng mang phải cao hơn để đáp ứng nhu cầu về dung lượng. Ví dụ các mạng WLAN
hiện tại hoạt động tại băng tần ISM tần số 2,4GHz và yêu cầu tốc độ cực đại 11Mbps
trên mỗi sóng mang (IEEE 802.11b). Các mạng WLAN băng rộng thế hệ sau cơ bản
yêu cầu đến 54Mbps trên mỗi sóng mang và cũng sẽ yêu cầu tần số sóng mang cao
hơn tại băng tần 5 GHz (IEEE 802.11a).
Các tần số sóng mang cao hơn dẫn đến các tế bào micro, pico và tất cả những
khó khăn liên quan đến sự phủ sóng. Cách đầu tư hiệu quả cho vấn đề này là triển
khai kỹ thuật RoF. Trước tiên, mạng WLAN băng tần 60GHz thực hiện truyền từ BS
(trạm trung tâm), tần số bộ dao động ổn định tại IF cùng với dữ liệu truyền qua sợi
quang. Sau đó, tần số bộ dao động được sử dụng để chuyển đổi dữ liệu lên sóng mm
tại bộ chuyển tiếp (RS-trạm đầu xa). Điều này dẫn đến đơn giản hóa đáng kể các bộ
chuyển tiếp đầu xa và qua đó đem lại hiệu quả thiết kế các trạm gốc.
f) Mạng cho các phương tiện giao thông.
Đây là lĩnh vực có tiềm năng ứng dụng kỹ thuật RoF. Tần số từ 63-64GHz và
76-77GHz đã được phân bố cho dịch vụ này ở Châu Âu. Mục đích là để cung cấp sự
liên lạc di dộng liên tục trên các tuyến đường chính hỗ trợ các hệ thống giao thông

với các yêu cầu của hệ thống truyền dẫn số.
Hình 2. 1: Mô hình tuyến quang vô tuyến điều chế cường độ tách sóng trực tiếp (IM-
DD)
Tuyến quang vô tuyến được phân loại dựa trên dạng băng tần ( băng gốc BB,
IF, RF) được truyền qua tuyến quang. Chúng ta giả sử rằng mỗi BS có một nguồn
quang riêng, tuy nhiên, BS có thể được cấu hình không có nguồn sáng đối với đường
lên. Trong mỗi cấu hình được giới thiệu, các BS không có bất kỳ thiết bị vào cho
điều chế và giải điều chế, chỉ có CS có các thiết bị đó.
Trong đường xuống từ CS đến các BS, tín hiệu thông tin từ mạng PSTN,
internet, hoặc từ các mạng khác được đưa tới modem trong CS. Tín hiệu ở đây là tín
SVTH: Phạm Phúc Thịnh – D08VT1 Trang
15
Đồ án tốt nghiệp Đại Học Chương II: Hệ thống truyền dẫn RoF
hiệu băng RF, IF hay BB dùng để điều chế tín hiệu quang từ LD. Nếu băng RF là
thấp thì chúng ta có thể điều chế tín hiệu LD bằng tín hiệu của băng RF một cách
trực tiếp. Nếu băng RF là cao, chẳng hạn như băng sóng milimet thì ta cần phải sử
dụng các bộ điều chế quang ngoài (EOM), như bộ điều chế Mach-Zehnder. Tín hiệu
quang đã điều chế được truyền tới các BS qua sợi quang. Tại các BS, tín hiệu băng
RF, IF, BB được khôi phục lại bằng cách tách tín hiệu quang đã điều chế bởi PD. Tín
hiệu sau khi khôi phục sẽ được truyền tới các MH qua các anten của các BS, nếu tín
hiệu sau khi khôi phục là tín hiệu băng IF hay BB thì cần phải được nâng tần số lên
băng RF trước khi truyền.
Dựa vào phương pháp điều chế và tín hiệu vô tuyến sử dụng để điều chế tín
hiệu ánh sáng từ LD tại CS, ta có thể phân chia cấu hình tuyến RoF thành các dạng
sau:
• Cấu hình tuyến RoF sử dụng bộ điều chế EOM và tín hiệu RF.
• Cấu hình tuyến RoF sử dụng bộ điều chế EOM và tín hiệu IF.
• Cấu hình tuyến RoF sử dụng bộ điều chế EOM và tín hiệu BB.
• Cấu hình tuyến RoF sử dụng điều chế trực tiếp.
2.1.1. Cấu hình tuyến RoF sử dụng bộ điều chế EOM và tín hiệu RF.

truyền tới các MH. Trong truyền dẫn băng gốc, ảnh hưởng của tán sắc sợi là không
đáng kể nhưng cấu hình BS là phức tạp nhất.
2.1.4. Cấu hình tuyến RoF sử dụng điều chế trực tiếp.
Hình 2. 5: Cấu hình tuyến RoF sử dụng điều chế trực tiếp.
Trong cấu hình trên, tín hiệu từ modem vô tuyến tại CS là tín hiệu băng gốc hay
băng IF được sử dụng để điều chế trực tiếp tín hiệu ánh sáng từ LD do đó không cần
sử dụng bộ điều chế ngoài EOM. Tín hiệu sau điều chế được truyền tới các BS. Tại
mỗi BS, tín hiệu đã điều chế được khôi phục bằng cách sử dụng PD để tách tín hiệu
quang, sau đó tín hiệu được chuyển đổi nâng tần tới băng tần RF và truyền tới các
MH. Cấu hình này hoàn toàn có thể thực hiện được với tần số tương đối thấp, nhỏ
hơn 10GHz.
Bằng cách giảm tần số sử dụng để tạo ra tín hiệu điều chế tại CS như trong cấu
hình IF-over-Fiber hay BB-over-Fiber, băng thông yêu cầu cho điều chế quang có thể
được giảm đi đáng kể. Điều này đặc biệt quan trọng khi RoF tại băng tần sóng mm
được kết hợp với ghép kênh phân chia theo bước sóng mật độ cao (DWDM). Tuy
nhiên, điều này làm tăng số lượng thiết bị tại các BS do phải bổ sung thêm các bộ
chuyển đổi nâng tần cho đường xuống và bộ chuyển đổi hạ tần cho đường lên. Trong
truyền dẫn sóng mang con RF, cấu hình BS chỉ có thể được đơn giản hóa nếu bộ điều
chế ngoài quang sóng mm và PD tần số cao lần lượt được ứng dụng trong các bộ
chuyển đối điện quang (E/O) và quang điện (O/E).
Đối với đường lên từ MH tới CS, quá trình xử lý ngược lại được thực hiện.
Trong cấu hình chỉ ra trong hình 2.2, tín hiệu được nhận tại BS được khuếch đại và
truyền trực tiếp tới CS bằng điều chế tín hiệu quang từ LD bằng cách sử dụng EOM.
Trong cấu hình 2.3 và 2.4, tín hiệu thu được tại BS được khuếch đại và chuyển đối về
tần số IF hoặc băng tần gốc và truyền tới CS bằng điều chế tín hiệu quang từ LD sử
SVTH: Phạm Phúc Thịnh – D08VT1 Trang
18
Đồ án tốt nghiệp Đại Học Chương II: Hệ thống truyền dẫn RoF
dụng EOM. Trong cấu hình 2.5, tín hiệu nhận từ BS được khuếch đại và chuyển đổi
hạ xuống tần số IF hoặc băng tần gốc và sau đó được truyền tới CS bằng cách điều

Hình 2. 6: Truyền tín hiệu RF bằng điều chế cường độ ( a. Điều chế trực tiếp; b.
Điều chế ngoài )
Sau khi truyền qua sợi quang và tách sóng trực tiếp tại bộ tách sóng quang
PIN, dòng quang điện sẽ là bản sao của tín hiệu RF đã được điều chế ở phía phát.
Dòng quang điện phải đi qua khuếch đại trở kháng để sinh ra điện áp đủ lớn dùng để
kích thích anten. Nếu tín hiệu RF dùng để điều chế tại phía phát được điều chế với dữ
liệu thì tín hiệu RF được tách tại phía thu sẽ mang cùng một dữ liệu. Dạng điều chế
của dữ liệu được bảo đảm.
Điều chế trực tiếp đơn giản nhưng có nhược điểm là băng thông bị hạn chế bởi
tần số của laser diode, hiện tượng chirp gây lên sự trải rộng của xung ánh sáng gây ra
giới hạn về tốc độ truyền tín hiệu. Vì thế đối với các tần số cao trên 10 GHz, điều chế
ngoài được sử dụng nhiều hơn điều chế trực tiếp. Ngày nay, có 2 loại điều chế ngoài
được sử dụng một cách rộng rãi đó là bộ điều chế ngoài Mach-Zehnder và bộ điều
chế ngoài hấp thụ điện tử (EAM). Tuy nhiên trong khuôn khổ đồ án, ta sẽ chỉ đi sâu
vào nghiên cứu bộ điều chế ngoài Mach-Zehnder.
2.2.1.1. Bộ điều chế ngoài Mach-Zender.
Hình 2. 7: Cấu trúc bộ điều chế ngoài Mach-Zehnder.
SVTH: Phạm Phúc Thịnh – D08VT1 Trang
20
Đồ án tốt nghiệp Đại Học Chương II: Hệ thống truyền dẫn RoF
Cấu trúc chung nhất của bộ MZM được mô tả như Hình 2.7. Bộ điều chế giao
thoa MZM bao gồm một bộ chia tại ngõ vào, hai nhánh dẫn sóng ánh sáng, và một bộ
ghép tại ngõ ra. Hoạt động của bộ MZM dựa vào hiện tượng giao thoa ánh sáng và
hiện tượng thay đổi chiết suất của vật liệu (LiNbO3) theo cường độ dòng phân cực
hay nói cách khác là tuân theo hiệu ứng Pockels (là hiệu ứng mà ở đó chiết suất ánh
sáng của môi trựờng biến đổi theo điện trường áp dụng lên môi trường đó. Khi chiết
suất ánh sáng thay đổi theo điện thế, thì pha của sóng truyền qua cũng bị thay đổi
theo điện thế đó). Một cách vắn tắt, độ lệch pha của một sóng truyền qua tỉ lệ thuận
với điện thế áp dụng và đựợc cho bởi công thức:
V

E e e
π
π
π
π
= + = +
(2.2)
Trong đó: E
in
là cường độ ánh sáng ngõ vào, E
out
là cường độ ánh sáng ngõ ra,
V
π
là điện thế phân cực để pha nhánh đó dịch π , V
in
là điện thế phân cực cho MZM.
SVTH: Phạm Phúc Thịnh – D08VT1 Trang
21
Đồ án tốt nghiệp Đại Học Chương II: Hệ thống truyền dẫn RoF
Hình 2. 8: Cấu trúc bộ MZM phân cực đơn.
Ta thấy, khi V
in
= 0 suy ra E
out
= E
in
, khi V
in
= V

= +
(2.3)
Với việc sử dụng bộ điều chế ngoài, tín hiệu ánh sáng đầu ra sẽ ở hai trạng
thái: sáng – ON và tắt – OFF, trong khi laser vẫn có thể hoạt động ở chế độ phát liên
tục, do đó sẽ khi điều chế ở tốc độ cao sẽ tránh được hiện tượng giãn xung tần số ánh
SVTH: Phạm Phúc Thịnh – D08VT1 Trang
22
Tín hiệu thu (Opcal)
Bộ kết hợp
Dao động nội
ωLO
Chuyển đổi quang/điện
Tín hiệu điện
Chuỗi bít
Đồ án tốt nghiệp Đại Học Chương II: Hệ thống truyền dẫn RoF
sáng (frequency chirp). Đây cũng chính là ưu điểm của việc sử dụng bộ điều chế
ngoài so với việc sử dụng điều chế trực tiếp.
2.2.2. Kỹ thuật tách sóng Heterodyne đầu xa (RHD).
Hầu hết các kỹ thuật RoF đều dựa vào nguyên lý trộn coherent trong diode
phát quang để tạo ra tín hiệu RF. Các kỹ thuật này được gọi chung là các kỹ thuật
tách sóng Heterdyne đầu xa (RHD). Trong khi sử dụng chuyển đối O/E. Diode quang
cũng hoạt động như là một bộ trộn, nó đóng vai trò là một phần tử chính trong các hệ
thống RoF dựa trên RHD.
Trong kỹ thuật optical heterodyne, hai hay nhiều tín hiệu quang được truyền
đồng thời và chúng có tính quan hệ với nhau tới đầu thu. Và một trong số chúng kết
hợp với nhau (được gọi là tích với nhau) sẽ tạo ra được tín hiệu vô tuyến ban đầu. Ví
dụ 2 tín hiệu quang được phát ở băng tần ở chung quanh bước sóng 1550nm có
khoảng cách rất nhỏ 0.5nm. Tại đầu thu, sự kết hợp 2 sóng quang này bằng kỹ thuật
heterodyne và tạo ra một tín hiệu điện ở tần số 60GHz ban đầu mà ta cần truyền đi.
Sơ đồ khối phía thu của kỹ thuật được mô tả trong hình 2.10.

( 2.5)
với A
ref
, ω
ref
, φ
ref
lần lượt là biên độ, tần số và pha của tín hiệu tham chiếu.
Trong trường hợp này ta giả sử rằng cả tín hiệu gốc và tín hiệu tham chiếu phân cực
giống nhau để chúng có thể kết hợp tại PD ở đầu thu. Như ta biết rằng, công suất thu
được ở PD có dạng
2
refs
EEKP
+=
trong đó K được gọi là hằng số tỷ lệ của PD.
Như vậy ta có:
( )
( ) ( )
( ) ( )
2
sincos
sincos
refrefrefrêfrefs
ssssss
tiAtA
tiAtA
KtP
ϕωϕω
ϕωϕω

tPPPP
ϕϕω
−+++=
0
cos2
( 2.6)
Trong đó: P
s
=KA
s
2
, P
ref
=KA
ref
2
, ω
0
=ω
s
-ω
ref.
Đôi khi người ta ký hiệu ω
0
là ω
IF
được gọi là tần số (góc) trung tần. Lý do nó được gọi là tần số trung tần bởi vì thông
thường ω
s
và ω

( ) ( )
refsref
PPRItRPtI 2+==
với φ
s
= φ
ref
. ( 2.8)
Do I
ref
thường cố định nên người ta dễ dàng tách ra được thành phần tín hiệu
homodyne bằng một mạch so sánh quyết định ngưỡng:
( )
refs
PPRtI 2
ho m
=
( 2.9)
Từ công thức (2.9) ta thấy ưu điểm của phương pháp tách sóng homodyne đó
là: thứ nhất dòng điện ngõ ra lớn nhất nếu ta triệt bỏ pha của sóng tới và sóng tham
chiếu, nên cho tỉ số SNR cao. Thứ hai là thành phần thu được không mang thông tin
tần số và pha, chỉ phụ thuộc vào biên độ, nên nó rất phù hợp với phương pháp tách
sóng trực tiếp thường không mang thông tin về tần số và pha.
Tuy nhiên nhược điểm của nó là phải đồng bộ về pha lẫn tần số cho cả sóng
tín hiệu lẫn sóng tham chiếu. Điều này được thực hiện bằng một vòng khóa pha
quang.
• Nếu ω
s
≠ 0 thì đây được gọi là kỹ thuật heterodyne:
( ) ( ) ( )