Download miễn phí Kỹ thuật OFDM trong hệ thống thông tin quang
Để tăng chất lƣợng hệ thống thông tin quang thì việc thiết kế bộ thu quang với độ
lợi lớn, độ nhạy cao là cần thiết và quan trọng. Trong các bộ thu quang, việc tách sóng
mang quang để thu lại đƣợc tín hiệu điện bên phía phát dựa vào hai kỹ thuật chính đó là
kỹ thuật tách sóng trực tiếp (DD – Direct Detector) và kỹ thuật tách sóng hết hợp (CO –
Coherrent Detector) [5] tr.264. Tách sóng trực tiếp tín hiệu quang đã điều chế cƣờng độ
cơ bản là quá trình đếm số lƣợng hạt photon đến bộ thu. Quá trình này bỏ qua pha và sự
phân cực của sóng mang đƣợc tạo ra từ linh kiện quang. Các hệ thống nhƣ vậy có nhƣợc
điểm là nhiễu tạo ra từ bộ tách sóng quang và bộ tiền khuếch đại cao, độ nhạy của tách
sóng trực tiếp thấp. Do đó, khi sử dụng kỹ thuật tách sóng trực tiếp thì công suất phóng
vào sợi quang phải lớn, điều này dẫn đến ảnh hƣởng của các hiệu ứng phi tuyến càng
trầm trọng hơn. Để tăng độ nhạy của bộ thu quang ta có thể sử dụng kỹ thuật tách quang
coherent (bao gồm tách sóng heterodyne và homodyne). Trong kỹ thuật tách sóng
coherent, trƣớc tiên bộ thu quang sẽ cộng tín hiệu quang tới với tín hiệu quang đƣợc tạo
ra tại chỗ, sau đó tách tín hiệu quang tổng này thành tín hiệu điện. Nhƣ vậy, dòng điện
kết quả này là sự dịch tần từ miền quang sang miền vô tuyến, và ta có thể áp dụng các
kỹ thuật xử lý tín hiệu và giải điều chế lên tín hiệu này ngay trong miền điện. Bộ thu
coherent lý tƣởng hoạt động trong vùng bƣớc sóng 1,3μm đến 1,6μm cần năng lƣợng
của tín hiệu chỉ từ 10 đến 20 photon/bit cũng có thể đạt BER = 10
-9
[4]. Tuy nhiên, so
với các bộ tách sóng trực tiếp thì tách sóng kết hợp phức tạp hơn và nhạy với độ lệch
pha [1].
Kỹ thuật OFDM trong hệ thống thông tin quang
SVTH: Nguyễn Thanh Tú – 0620111 Trang 47
Các dạng điều chế trong hệ thống thông tin quang coherent cũng giống nhƣ trong
hệ thống vô tuyến. Chẳng hạn trong truyền dẫn số có thể áp dụng kỹ thuật điều chế
ASK, FSK hay PSK [1].

http://s1.luanvan.co/qYjQuXJz1boKCeiU9qAb3in9SJBEGxos/swf/2013/06/23/ky_thuat_ofdm_trong_he_thong_thong_tin_quang.hDYG9rpFpJ.swf luanvanco /luan-van/de-tai-ung-dung-tren-liketly-30929/
Để tải bản Đầy Đủ của tài liệu, xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.
Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí

Tóm tắt nội dung tài liệu:

mô tả sơ đồ tín hiệu biến đổi tại mạch quyết định bit ở đầu thu. Trong
đó tD là thời điểm lấy mẫu để quyết định bit. Giá trị này không cố định mà giao động
xung quanh giá trị trung bình I0 đối với bit 0 và I1 đối với bit 1. Sau đó các giá trị này
đƣợc so sánh với mức ngƣỡng ID để quyết định giá trị nhận đƣợc là bit „0‟ hay „1‟. Nếu
I>ID thì quyết định bit „1‟ và nếu I<ID thì là mức „0‟. Lỗi xảy ra khi I<ID trong trƣờng
hợp bit „1‟ và I>ID trong trƣờng hợp bit „0‟. Và giả sử trong hệ thống xác suất nhận bit
„1‟ và bít „0‟ là bằng nhau, khi đó BER đƣợc tính nhƣ sau [4] tr.164:
BER = p(1)P(0/1) + p(1)P(1/0) = ½[P(0/1) + P(1/0)] (3. 24)
Trong đó: p(0), p(1) là xác suất nhận bit „0‟ và „1‟. P(0/1) là xác suất quyết định
bit „0‟ khi nhận đƣợc bit „1‟. P(1/0) là xác suất quyết định bit „1‟ khi nhận đƣợc bit „0‟.
Một cách tiếp cận gần đúng để ƣớc lƣợng BER là giả sử hàm mật độ xác suất của
bit „1‟ và bit „0‟ tuân theo phân bố Gaussian nhƣ Hình 3.19. Phần gạch chéo chính là xác
suất bit sai.
Gọi I1, I0 lần lƣợt là dòng điện trung bình của bit „1‟ và bit „0‟. là phƣơng
sai của hàm phân bố xác suất nhiễu tƣơng ứng với bit „1‟ và bit „0‟.
Từ n mẫu thu đƣợc, ta tính đƣợc các giá trị I1, I0, từ công thức (3.25) và
(3.26). Từ đó suy ra BER nhờ áp dụng (3.27) và (3.28)
Kỹ thuật OFDM trong hệ thống thông tin quang
SVTH: Nguyễn Thanh Tú – 0620111 Trang 45
√
∑ ( ̅)
(3. 25)
̅
(∑
) (3. 26)
.
√
/ (3. 27)
Trong đó Q là hệ số chất lƣợng (quality factor) và
(3. 28)
Với erfc là hàm lỗi bù đƣợc định nghĩa [4]:
( )
√
∫ ( )
(3. 29)
Độ nhạy của bộ thu là ngƣỡng công suất trung bình tối thiểu tại đầu thu sao cho
BER đạt 10-9 trở xuống. Chi tiết cụ thể đã đƣợc trình bày ở phần 3.2.2 bộ thu quang.
Kỹ thuật OFDM trong hệ thống thông tin quang
SVTH: Nguyễn Thanh Tú – 0620111 Trang 46
CHƯƠNG 4: KỸ THUẬT OFDM TRÊN KÊNH TRUYỀN SỢI QUANG
Trong những năm gần đây, rất nhiều những mô hình sử dụng kỹ thuật điều chế
OFDM truyền trên kênh truyền quang đƣợc đƣa ra, mô phỏng và chứng minh bằng thực
nghiệm. Mô hình hệ thống coherrent OFDM trên kênh truyền quang (CO-OFDM) hiện
đƣợc coi là một mô hình đầy tiềm năng cho công nghệ 100Gb/s [5][20][21]. Chƣơng
này đề tài trình bày mô hình hệ thống CO-OFDM. Mô tả tín hiệu OFDM trong miền
điện, các bộ chuyển đổi điện sang quang và ngƣợc lại-quang sang điện tƣơng ứng.
4.1 KHÁI NIỆM HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG COHERRENT
Để tăng chất lƣợng hệ thống thông tin quang thì việc thiết kế bộ thu quang với độ
lợi lớn, độ nhạy cao là cần thiết và quan trọng. Trong các bộ thu quang, việc tách sóng
mang quang để thu lại đƣợc tín hiệu điện bên phía phát dựa vào hai kỹ thuật chính đó là
kỹ thuật tách sóng trực tiếp (DD – Direct Detector) và kỹ thuật tách sóng hết hợp (CO –
Coherrent Detector) [5] tr.264. Tách sóng trực tiếp tín hiệu quang đã điều chế cƣờng độ
cơ bản là quá trình đếm số lƣợng hạt photon đến bộ thu. Quá trình này bỏ qua pha và sự
phân cực của sóng mang đƣợc tạo ra từ linh kiện quang. Các hệ thống nhƣ vậy có nhƣợc
điểm là nhiễu tạo ra từ bộ tách sóng quang và bộ tiền khuếch đại cao, độ nhạy của tách
sóng trực tiếp thấp. Do đó, khi sử dụng kỹ thuật tách sóng trực tiếp thì công suất phóng
vào sợi quang phải lớn, điều này dẫn đến ảnh hƣởng của các hiệu ứng phi tuyến càng
trầm trọng hơn. Để tăng độ nhạy của bộ thu quang ta có thể sử dụng kỹ thuật tách quang
coherent (bao gồm tách sóng heterodyne và homodyne). Trong kỹ thuật tách sóng
coherent, trƣớc tiên bộ thu quang sẽ cộng tín hiệu quang tới với tín hiệu quang đƣợc tạo
ra tại chỗ, sau đó tách tín hiệu quang tổng này thành tín hiệu điện. Nhƣ vậy, dòng điện
kết quả này là sự dịch tần từ miền quang sang miền vô tuyến, và ta có thể áp dụng các
kỹ thuật xử lý tín hiệu và giải điều chế lên tín hiệu này ngay trong miền điện. Bộ thu
coherent lý tƣởng hoạt động trong vùng bƣớc sóng 1,3μm đến 1,6μm cần năng lƣợng
của tín hiệu chỉ từ 10 đến 20 photon/bit cũng có thể đạt BER = 10-9 [4]. Tuy nhiên, so
với các bộ tách sóng trực tiếp thì tách sóng kết hợp phức tạp hơn và nhạy với độ lệch
pha [1].
Kỹ thuật OFDM trong hệ thống thông tin quang
SVTH: Nguyễn Thanh Tú – 0620111 Trang 47
Các dạng điều chế trong hệ thống thông tin quang coherent cũng giống nhƣ trong
hệ thống vô tuyến. Chẳng hạn trong truyền dẫn số có thể áp dụng kỹ thuật điều chế
ASK, FSK hay PSK [1].
4.2 ĐIỀU CHẾ VÀ GIẢI ĐIỀU CHẾ TÍN HIỆU OFDM TRONG MIỀN RF
Cấu trúc các bộ điều chế và giải điều chế tín hiệu OFDM đã đƣợc trình bày trong
chƣơng 2. Ở đây, đề tài hệ thống lại những đặc điểm, tính chất chủ yếu. Hình 4.1 và
Hình 4.2 tƣơng ứng là sơ đồ bộ điều chế và giải điều chế tín hiệu OFDM [2].
Hình 4. 1 Mô hình bộ điều chế tín hiệu OFDM trong miền RF tại đầu phát
Hình 4.1 miêu tả bộ điều chế tín hiệu OFDM. Tại đây, đầu vào là dòng dữ liệu
{dl} đƣợc chia thành dòng dữ liệu song song với tốc độ dữ liệu giảm đi N lần thông qua
bộ chuyển đổi nối tiếp/song song. Dòng bit trên mỗi luồng dữ liệu {di,k} đƣợc ánh xạ
thành tín hiệu phức {ci,k}, với k là chỉ số song mang con. Các tín hiệu phức này đƣợc
đƣa vào ngõ vào của bộ IFFT. Ngõ ra bộ IFFT chính là tín hiệu OFDM trong miền thời
gian, tín hiệu này sau đó đƣợc chuyển đổi từ song song sang nối tiếp, chèn khoảng bảo
vệ CP. Phần thực và phần ảo của tín hiệu phức đƣợc chuyển thành tín hiệu tƣơng tự
thông qua bộ DAC, sau cùng mỗi phần thực và phần ảo đƣợc đƣa vào hai bộ điều chế
quang MZM để chuyển thành tín hiệu quang.
Hình 4.2 là bộ giải điều chế tín hiệu OFDM. Trong bộ giải điều chế tín hiệu
OFDM, quá trình thực hiện ngƣợc lại so với phía điều chế tín hiệu OFDM. Các thành
Kỹ thuật OFDM trong hệ thống thông tin quang
SVTH: Nguyễn Thanh Tú – 0620111 Trang 48
phần I/Q sau khi đƣợc dò bởi photo-detector, sẽ đƣợc chuyển về dạng số nhờ các bộ
chuyển đổi tƣơng tự sang số ADC. Hai thành phần thực và ảo này đƣợc ghép lại thành
một số phức duy nhất. Dòng tín hiệu sau đó đƣợc chuyển từ nối tiếp sang song song nhờ
sử dụng bộ đệm (buffer). Tín hiệu đƣợc bỏ khoảng bảo vệ, đƣa vào ngõ vào bộ FFT. Tín
hiệu sau bộ FFT là tín hiệu rời rạc ở miền tần số, đƣợc giải điều chế ở băng tần cơ sở và
chuyển chuỗi bít nhận đƣợc về dạng nối tiếp nhờ bộ chuyển đổi song song sang nối tiếp.
Chuỗi bít nhận đƣợc ở dạng nối tiếp này chính là chuỗi bít ở phía phát (dữ liệu).
Hình 4. 2 Mô hình bộ giải điều chế tín hiệu OFDM trong miền RF tại đầu thu
4.3 BỘ PHÁT QUANG
Sơ đồ bộ phát quang trong hệ thống quang coherrent đƣợc mô tả nhƣ Hình 4.3.
Thành phần thực và ảo (I/Q) từ hai ngõ ra của bộ điều chế tín hiệu OFDM đƣợc
chuyển đổi từ miền điện sang miền quang nhờ hai bộ điều chế ngoài MZM nhƣ mô tả
trên Hình 4.3. Sau đó, tín hiệu quang tại đầu ra của hai bộ MZM đƣợc điều chế cầu
phƣơng (vuông góc) cộng lại và đƣa vào sợi quang ...

---