Tài liệu Kỹ thuật ofdm ứng dụng trong hệ thống thông tin quang

  • Số trang: 23 |
  • Loại file: PDF |
  • Lượt xem: 158 |
  • Lượt tải: 0
nganguyen

Đã đăng 34345 tài liệu

Mô tả:

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG --------------------------------------- Bùi Thị Phượng KỸ THUẬT OFDM ỨNG DỤNG TRONG HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG Chuyênngành: KỸ THUẬT VIỄN THÔNG Mãsố: 60.52.02.08 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ HÀ NỘI – NĂM 2014 Luận văn được hoàn thành tại: HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG Người hướng dẫn khoa học: TS. VŨ TUẤN LÂM Phản biện 1: TS. Vũ Văn San Phản biện 2: TS. Hoàng Văn Võ Luận văn sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận văn thạc sĩ tại Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông Vào lúc: 9 giờ 30 ngày 09 tháng 08 năm 2014 Có thể tìm hiểu luận văn tại: - Thư viện của Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông 1 LỜI MỞ ĐẦU Xã hội ngày càng phát triển thì nhu cầu của con người về trao đổi thông tin ngày càng lớn. Để đáp ứng những nhu cầu đó, đòi hỏi mạng lưới viễn thông phải có tốc độ cao, dung lượng lớn. Các hệ thống truyền dẫn điện đã rơi vào trạng thái bão hòa, hay nói cách khác tốc độ cho phép của môi trường truyền dẫn điện chỉ nằm trong một giới hạn cho phép (hàng chục Gb/s). Trong khi đó, yêu cầu truyền dẫn của các mạng lưới viễn thông ngày nay đã lên tới hàng Tb/s và thậm chí hơn. Việc ra đời mạng truyền dẫn quang với băng thông gần như vô hạn đã phần nào đáp ứng được nhu cầu đó.Ta thấy, chỉ trong một thời gian rất ngắn, khi mà công nghệ sợi quang phát triển mạnh mẽ kèm theo các công nghệ khuếch đại tín hiệu quang tiên tiến ra đời thì các hệ thống truyền thông quang mới thật sự thể hiện được những khả năng vượt trội của nó. Khi khả năng truyền dẫn đã tạm được giải quyết nhờ sự ra đời của công nghệ truyền dẫn sợi quang thì tốc độ chuyển mạch của các thiết bị điện tử để thích ứng với công nghệ truyền thông tốc độ cao của sợi quang là điều cần thiết. Môi trường truyền dẫn là cáp sợi quang với băng thông cực lớn, còn tín hiệu vẫn được xử lý, thực hiện ở trên nền điện tử đã có sẵn. Các kỹ thuật ghép kênh vẫn được dùng cả trong miền điện lẫn miền quang nhằm sử dụng tốt hơn nữa tài nguyên sẵn có và nâng cao tốc độ cho cả hệ thống. Đề tài tiếp cận một kỹ thuật ghép kênh theo tần số tiên tiến để điều chế tín hiệu trong miền điện trước khi đưa vào kênh truyền quang để truyền đi. Đó là kỹ thuật ghép kênh phân chia theo tần số trực giao OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing). Đây là kỹ thuật ghép kênh cho phép sử dụng hiệu quả phổ tần số, có thể giải quyết vấn đề tán sắc do kênh truyền sợi quang gây ra. Tán sắc là hiện tượng gây ra 2 giãn xung tín hiệu khi truyền trên kênh truyền quang làm giảm đáng kể chất lượng truyền dẫn tín hiệu quang. Tán sắc không những làm giới hạn khoảng cách truyền dẫn mà còn làm giảm tốc độ của hệ thống. Kỹ thuật OFDM để điều chế tín hiệu điện trước khi chuyển thành tín hiệu quang. Mục tiêu của đề tài là ứng dụng kỹ thuật OFDM trên kênh truyền quang. Đây là sự kết hợp những ưu điểm của cả kỹ thuật OFDM và hệ thống thông tin quang. Và phần cuối của luận văn đưa ra kết quả mô phỏng hệ thống OFDM quang long-haul. Luận văn gồm có 3 chương: Chương I: Giới thiệu chung về OFDM. Chương II: Xử lý tín hiệu trong OFDM. Chương III: Các hệ thống OFDM quang. 3 CHƢƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ OFDM 1.1Tiến trình phát triển của OFDM OFDM được giới thiệu đầu tiên bởi Chang trong buổi thuyết trình vào năm 1966 [4]. Thuật ngữ ‘OFDM” trong thực tế xuất hiện đầu tiên trong bằng sáng chế khác của ông ấy vào năm 1970. Các lĩnh vực trong OFDM có bước phát triển dài như một nét nổi bật trong hàng triệu ứng dụng bởi vì sự thiếu các ứng dụng băng rộng cho OFDM và các mạch điện tử được tích hợp năng lượng lớn để đáp ứng sự tính toán phức tạp được yêu cầu bởi OFDM. Tuy nhiên, sự xuất hiện của các ứng dụng số băng rộng và hoàn thiện việc tích hợp CMOS chip trong những năm 1990 và đưa OFDM vào một thời đại mới. Trong năm 1995, OFDM được ứng dụng trong chuẩn truyền hình số - DVB châu Âu. Điều này cho thấy OFDM là một công nghệ điều chế quan trọng và báo trước một kỉ nguyên mới cho sự thành công của OFDM trong rất nhiều ứng dụng. Ngoài DVB Châu Âu, OFDM còn được sử dụng trong mạng LAN không dây (Wi-Fi; IEEE 802.11a/g), mạng Metro không dây (WiMAX; 802.16e), đường dây thuê bao số bất đối xứng (ADSL;ITU G992.1), và LTE… 1.2 OFDM cơ bản 1.2.1 Các nguyên lý cơ bản của OFDM Nguyên lý cơ bản của OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) là chia một luồng dữ liệu tốc độ cao thành các luồng dữ liệu tốc độ thấp hơn và phát đồng thời trên một số các sóng mang con trực giao. Vì khoảng thời gian symbol tăng lên cho các sóng mang con song song tốc độ thấp hơn, cho nên lượng nhiễu gây ra do độ trải trễ đa đường được giảm xuống. Nhiễu xuyên ký tự ISI được hạn chế hầu như hoàn toàn do việc đưa vào một khoảng thời gian bảo vệ trong mỗi symbol OFDM. Trong khoảng thời gian bảo vệ, mỗi 4 symbol OFDM được bảo vệ theo chu kỳ để tránh nhiễu giữa các sóng mang ICI. Hình 1.1. So sánh kỹ thuật sóng mang không chồng xung (a) và kỹ thuật sóng mang chồng xung (b). Về bản chất, OFDM là một trường hợp đặc biệt của phương thức phát đa sóng mang theo nguyên lý chia dòng dữ liệu tốc độ cao thành tốc độ thấp hơn và phát đồng thời trên một số sóng mang được phân bổ một cách trực giao. Nhờ thực hiện biến đổi chuỗi dữ liệu từ nối tiếp sang song song nên thời gian symbol tăng lên. Do đó, sự phân tán theo thời gian gây bởi trải rộng trễ do truyền dẫn đa đường (multipath) giảm xuống. OFDM khác với FDM ở nhiều điểm. Trong phát thanh thông thường mỗi đài phát thanh truyền trên một tần số khác nhau, sử dụng hiệu quả FDM để duy trì sự ngăn cách giữa những đài. Tuy nhiên không có sự kết hợp đồng bộ giữa mỗi trạm với các trạm khác. Với cách truyền OFDM, những tín hiệu thông tin từ nhiều trạm được kết 5 hợp trong một dòng dữ liệu ghép kênh đơn. Sau đó dữ liệu này được truyền khi sử dụng khối OFDM được tạo ra từ gói dày đặc nhiều sóng mang. Tất cả các sóng mang thứ cấp trong tín hiệu OFDM được đồng bộ thời gian và tần số với nhau, cho phép kiểm soát can nhiễu giữa những sóng mang. Các sóng mang này chồng lấp nhau trong miền tần số, nhưng không gây can nhiễu giữa các sóng mang (ICI) do bản chất trực giao của điều chế. Với FDM những tín hiệu truyền cần có khoảng bảo vệ tần số lớn giữa những kênh để ngăn ngừa can nhiễu. Điều này làm giảm hiệu quả phổ. Tuy nhiên với OFDM sự đóng gói trực giao những sóng mang làm giảm đáng kể khoảng bảo vệ cải thiện hiệu quả phổ. Hình 1.2. Sơ đồ hệ thống OFDM 1.2.2. Đơn sóng mang 1.2.3 Đa sóng mang 1.2.4. Sự trực giao Sự trực giao - Orthogonal chỉ ra rằng có một mối quan hệ chính xác giữa các tần số của các sóng mang trong hệ thống OFDM. Trong hệ thống FDM thông thường, các sóng mang được cách nhau trong một khoảng phù hợp để tín hiệu thu có thể nhận lại bằng cách sử dụng các bộ lọc và các bộ giải điều chế thông thường. Trong các máy như vậy, các khoảng bảo vệ cần được dựliệu trước giữa các sóng mang khác nhau. 6 Việc đưa vào các khoảng bảo vệ, các sóng mang không có tính trực giao này làm giảm hiệu quả sử dụng phổ của hệ thống. Đối với hệ thống đa sóng mang phụ thuộc, đảm bảo cho các sóng mang được định vị chính xác tại điểm gốc trong phổ điều chế của mỗi sóng mang. Tuy nhiên, có thể sắp xếp các sóng mang trong OFDM sao cho các dải biên của chúng che phủ lên nhau mà các tín hiệu vẫn có thể thu được chính xác mà không có sự can nhiễu giữa các sóng mang. Để có được kết quả như vậy, các sóng mang phải trực giao về mặt toán học. Máy thu hoạt động gồm các bộ giải điều chế, dịch tần mỗi sóng mang xuống mức DC, tín hiệu nhận được lấy tích phân trên một chu kỳ của symbol để phục hồi dữ liệu gốc. Nếu mọi sóng mang đều dịch xuống tần số tích phân của sóng mang này, trong một chu kỳ , kết quả tính tích phân các sóng mang khác sẽ là zero. Do đó, các sóng mang độc lập tuyến tính với nhau (trực giao) nếu khoảng cách giữa các sóng là bội số của 1/. Bất kỳ sự phi tuyến nào gây ra bởi sự can nhiễu của các sóng mang ICI cũng làm mất đi tính trực giao. 1.2.4.1. Trực giao miền tần số 1.2.4.2. Mô tả toán học của OFDM Về mặt toán học, trực giao có nghĩa là các sóng mang được lấy ra từ nhóm trực chuẩn (Orthogonal basis).Phương pháp điều chế OFDM sử dụng rất nhiều sóng mang, vì vậy tín hiệu được thể hiện bởi công thức: 1 S s (t )  N N 1 A n0 c (t ).e j  n t   c ( t )  Trong đó,  = 0 + n.   (1.2) 7 1.3. Kết luận chƣơng 1 Kỹ thuật OFDM có nhiều lợi ích mà các kỹ thuật ghép kênh khác không có được. Nó làm cho thông tin truyền với tốc độ cao bằng cách chia kênh truyền fading chọn lọc tần số thành các kênh truyền con fading phẳng. Nhờ việc sử dụng tập tần số sóng mang trực giao nên các sóng mang nên hiện tượng nhiễu liên sóng mang ICI có thể được loại bỏ, do các sóng mang phụ trực giao nhau nên các sóng mang này có thể chồng lấn lên nhau mà phía thu vẫn có thể tách ra được dẫn đến hiệu quả sử dụng băng thông hệ thống rất hiệu quả. 8 CHƢƠNG II: XỬ LÍ TÍN HIỆU TRONG OFDM QUANG 2.1. Giới thiệu Muốn khai thác được ứng dụng của hệ thống OFDM quang ngoài việc chú ý đến việc điều chế sóng mang đơn,ta cần chú ý đến quá trình xử lí tín hiệu. Trong chương này, chúng ta xem xét các khía cạnh khác nhau của xử lí tín hiệu OFDM kết hợp với ba mức đồng bộ bao gồm đồng bộ cửa sổ, đồng bộ tần số, và đánh giá kênh; bộ chuyển đổi tương tự sang số, số sang tương tự ảnh hưởng đến hiệu năng hệ thống. 2.2. Xử lí tín hiệu OFDM đầu cuối Nhìn chung, mô hình tryền dẫn tín hiệu OFDM mô tả quá trình biến đổi tín hiệu qua bộ phát, kênh truyền dẫn, và bộ thu phụ thuộc vào ứng dụng cụ thể. Ở đây chúng ta sử dụng hệ thống quang coherent (CO)-OFDM như một vi dụ để minh họa các thành phần cơ bản của quá trình xử lí tín hiệu OFDM. Trong bộ phát RF OFDM, dữ liệu số đầu vào được biến đổi lần đầu từ dãy các bit tới một khối các bit song song bao gồm ký hiệu thông tinNSC, mỗi khối bit có thể bao gồm nhiều bit cho mã hóa Gray. Ký hiệu thông tin này được ánh xạ với một tín hiệu phức tạp hai chiều c ki ví dụ sử dụng mã hóa Gray, c ki tạp được ánh xạ. Các kí hiệu của c ki là ký hiệu thông tin phức phù hợp với thứ tự các sóng mang con và các khối OFDM. Tín hiệu OFDM miền thời gian được kết hợp thông qua biến đổi Fourie ngược rời rạc IDFT cho c ki và một khoảng bảo vệ được chèn vào để tránh xuyên kênh. 2.3. Đồng bộ cửa sổ DFT Đồng bộ là một trong những chức năng quan trọng nhất đối với máy thu CO-OFDM. Như phần trước quá trình đồng bộ có thể được 9 chia làm ba mức: đồng bộ thời gian của sổ DFT, đồng bộ bù tần số sóng mang, và khôi phục sóng mang con. Hình 2.2. Cấu trúc miền thời gian của tín hiệu OFDM Hình 2.2 thể hiện cấu trúc miền thời gian của một tín hiệu OFDM bao gồm nhiều ký hiệu OFDM. Mỗi ký hiệu OFDM kết hợp một khoảng bảo vệ và một chu kì khảo sát. Điều bắt buộc là bắt đầu của cửa sổ DFT (tức là chu kì quan sát) phải được xác định đúng bởi vì một cửa sổ DFT sai lệch là kết quả của sự nhiễu giữa các ký hiệu và nhiễu giữa các sóng mang (ICI). 2.4. Đồng bộ bù tần số 2.4.1. Sự chọn tần số 2.4.2. Hiệu chỉnh tần số 2.5. Khôi phục sóng mang: đánh giá kênh và đánh giá pha Từ mô hình kênh công thức (2.8), có ba nhân tố dẫn đến sự quay của chòm sao kí tự thông tin bộ thu rki : (1) tán sắc kênh Hki , nó làm cho sự phụ thuộc tần số sang phổ OFDM; (2) bù thời gian lấy mẫu DFT tạo ra một tham số pha tuyến tính với tần số sóng mang con và (3) nhiễu pha từ laser phát và thu. Hằng số thời gian đối với ba nhân tốlà khác nhau. Nhân tố đầu tiên thay đổi trên khoảng thời gian (ms) do sự chuyển động cơ học của sợi. Cụ thể tán sắc thay đổi theo sự dao động nhiệt độ liên tục. Tán sắc phân cực mode biến đổi do sự dao động cơ học và nhiệt độ trong khoảng ms. Nhân tố thứ hai 10 được gây ra bởi bù tốc độ thời gian lấy mẫu và nó có thể cần để được điều chỉnh mỗi micro giây tới 10 micro giây. Nhân tố thứ ba đến từ nhiễu pha laser với dải phổ từ 100 KHz tới vài MHz. Hai nhân tố đầu tiên được giải quyết thông qua đánh giá kênh. Nhân tố thứ ba nhờ đánh giá pha và sự bù pha[16]. 2.6. Đánh giá kênh Đánh giá kênh là một phần của khôi phục sóng mang con. Tuy nhiên, do tầm quan trọng của nó đối với toàn bộ hiệu năng hệ thống và liên kết chặt chẽ của nó với các vấn đề khác ví dụ như hiệu chỉnh tốc độ và sửa lỗi, nó là một trong những chuyên đề được nghiên cứu sâu rộng nhất trong lĩnh vực về OFDM [6]. - Tại sao đánh giá kênh là cần thiết Mặc dù chúng ta đã chỉ ra trước đó rằng việc đánh giá kênh là cần thiết để định hướng chùm tín hiệu tại bộ thu, nó không thể luôn được yêu cầu cho điều chế rời rạc. Mã hóa khác nhau có thể được nhận ra thông qua hai phương pháp: (1) Sử dụng hai symbol OFDM liên tiếp nhau và (2) sử dụng hai sóng mang con liên tiếp nhau. Mã hóa khác nhau loại bỏ yêu cầu đối với hoặc là liên quan hoàn toàn đến các đặc điểm kênh truyền hoặc pha symbol và do đó đánh giá kênhkhông cần thiết. Tuy nhiên, có một bất lợi là SNR khác nhau với các loại mã hóa khác nhau. 2.7. Kết luận chƣơng 2 Quá trình xử lý tín hiệu trong OFDM quang là rất quang trọng, nó đảm cho việc xây dựng các hệ thống OFDM quang hoạt động ổn định với các thông số cho phép. Việc xử lý tín hiệu phải đảm bảo đồng bộ cửa sổ, đồng bộ tần số, đánh giá kênh. Bộ chuyển đổi tương tự sang số, số sang tương tự ảnh hưởng đến hiệu năng của hệ thống. 11 CHƢƠNG III:CÁC HỆ THỐNG OFDM QUANG 3.1. Giới thiệu Một trong những điểm mạnh của OFDM là sự đa dạng của nó và tương thích với nhiều ứng dụng. Để tăng chất lượng 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 được 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) [16]. 3.2. OFDM quang coherent OFDM quang coherent (CO-OFDM) có hiệu năng của độ nhạy máy thu, hiệu suất sử dụng phổ, và chống lại sự phân cự, nhưng nó yêu cầu sự linh hoạt cao nhất trong thiết kế máy thu. CO-OFDM được đề xuất đầu tiên bởi Shieh và Athaudage[13], và khái niệm OFDM quang coherent đa đầu vào và đầu ra được chính thức hóa bởi Shieh. CO-OFDM được tiến hành đầu tiên bởi Shieh cho sợi đơn mode chuẩn 1000km (SSMF) truyền dẫn ở 8Gb/s và bởi Jansen đối với SSMF 4160km ở 20Gb/s. Tuy nhiên, nguyên tắc cơ bản của COOFDM như sau: thực hiện hiệu quả sử dụng phổ bởi phổ sóng mang chồng lấn lên nhau trong khi tránh xuyên nhiễu bởi sử dụng tách sóng nhất quán và sự trực giao giữa các tín hiệu. 3.2.1. Nguyên lí của CO-OFDM. OFDM mang lại hiệu quả tính toán các hệ thống coherent, dễ dàng đánh giá pha và kênh. Các hệ thống coherent mang OFDM tuyến tính được yêu cầu trong bộ chuyển đổi RF thành tín hiệu quang (RTO) và bộ chuyển đổi quang thành RF. Do đó, một biến đổi tuyến tính là mục tiêu chính đối với việc thực hiện OFDM. Một hệ thống 12 OFDM thông thường như hình 3.1 có thể chia thành 5 khối chức năng: bộ phát RF OFDM, bộ chuyển đổi RTO, kênh quang, bộ chuyển đổi OTR và bộ thu RF OFDM. Giả sử kênh quang tuyến tính,rõ ràng rằng những khó khăn đối với việc thực thi CO-OFDM là để có một bộ chuyển đổi RTO tuyến tính và bộ chuyển đổi OTR tuyến tính. Nó đã được đề xuất và phân tích xu hướng bộ điều chế Mach-Zehnder tại điểm không, sự chuyển đổi tuyến tính giữa tín hiệu RF và tín hiệu trường quang có thể được thực hiện[16]. Hình 3.1. a) Hệ thống CO-OFDM trong mô hình chuyển đổi đƣờng lên/xuống trực tiếpb) mô hình tần số trung gian 3.2.2. Thiết kế bộ phát quang cho CO-OFDM 3.2.3. Chức năng của các khối trong các hệ thống CO-OFDM. 3.2.4. Điều chế quang I/Q cho chuyển đổi đường lên RF sang quang tuyến tính Trong phần này, chúng ta sử dụng việc phân tích các loại điều chế (Intermodulation Tone)tương tự nhau để nghiên cứu điều chế phi tuyến I/Q trên chuyển đổi RF sang quang đối với bộ phát CO-OFDM. Kết quả thu được ở đây nên áp dụng với các hệ thống đa sóng mang 13 tương tự coherent. Đối với mô hình chuyển đổi đường lên/xuống trực tiếp, hai tốc độ của sóng mang con v1  ve j1t và v 2  ve j 2 t được áp dụng với đầu vào của bộ điều chế quang I/Q. Vì mục đích đơn giản hóa, chúng ta chỉ đưa ra các phân tích hiệu năng phi tuyến đối với mô hình chuyển đổi . Tín hiệu quang ở đầu ra của bộ điều chế quang I/Q là:   VI  VDC   exp( jLD1t  j LD1 ) E( t )  A cos 2 V      VQ  VDC    exp( jLD1t   j LD1 )  A cos V 2 2  (3.1) Với A không đổi. Tất cả các hằng số sẽ được bỏ qua trong phần này. Miền quang E(t) được thể hiện ở dạng phức tạp- một dạng chung trong miền điện từ- nhưng miền điện nên được xem như phần thực của E(t). VI và VQ là phần thực là phần ảo của RF đưa tín hiệu tới mỗi MZM, biểu diễn theo: V1  v  cos1t  cos2 t  , VQ  v  sin 1t  sin 2 t  VDC là điện thế dịch DC của bộ điều chế; V là điện thế chuyển dịch nửa sóng; và LD1 / LD1 là tần số/ pha của máy phát. 14 3.2.5. Mô tả điểm dịch không cho các hệ thống CO-OFDM 3.2.6. Sự tách sóng coherent đối với chuyển đổi đường xuống tuyến tính và sự hạn chế nhiễu Như hình 3.4, tách sóng coherent sử dụng một sự lai ghép quang 90 độ với 6 cổng và hai bộ tách sóng hình ảnh cân bằng (với 4 photodiode). Mục đích chính của tách sóng coherent là để khôi phục tuyến tính các thành phần I và Q của tín hiệu đầu vào, và để khử nhiễu hoặc loại bỏ nhiễu mode. Sử dụng lai ghép 90 độ với 6 cổng đối với tách tín hiệu và phân tích tín hiệu đã thực hiện trong miền RF và ứng dụng của nó với các hệ thống quang coherent sóng mang đơn có thể được tìm thấy ở Ly-Gagnon và Savory[6]. Để minh chứng nguyên lí làm việc của nó chúng ta thực hiện phân tích chuyển đổi luồng xuống qua tách sóng coherent giả sử điều kiện lí tưởng đối với mỗi thành phần trong hình 3.4. Hình 3.4. Tách sóng coherent sử dụng một bộ tách photo cân bằng và lai ghép quang Mục đích của 4 cổng ra của lai ghép quang 90 độ là để tạo ra một sự thay đổi pha 90 độ đối với các thành phần I và Q, và thay đổi pha 180 độ đối với tách sóng cân bằng. 15 3.2.7. Độ nhạy bộ thu đối với CO-OFDM 3.3. OFDM quang tách sóng trực tiếp 3.3.1. DDO-OFDM được ánh xạ tuyến tính Như hình 3.4 phổ quang của tín hiệu LM-DDO-OFDM tại đầu ra của bộ phát O-OFDM là một ản sao tuyến tính của phổ RF OFDM cùng với một sóng mang quang thường là 50% năng lượng tổng. Hình 3.5. Minh họa LM-DDO-OFDM với phổ OFDM quang là tƣơng tự với phổ OFDM dải cơ sở 3.3.1.1. SSB-OFDM bù OFDM bù được đề xuất bởi Lowery [9].Chúng chỉ ra rằng DDOOFDM có thể giảm số sự phân cực nhiều lên tới 5000km sợi SSMF. Nó được chứng minh bởi Schmidt từ cùng nhóm đối với truyền dẫn 400km ở 20Gb/s. Hình 3.6 chỉ ra hệ thống dược đề xuất của OFDM bù trong mô phỏng của chúng. Hệ thống được giả lập là 10Gb/s với điều chế 4-QAM với băng thông xấp xỉ 5GHz. Trong bộ phát OFDM điện, tín hiệu OFDM được chuyển đổi đường lên sang sóng mang ở 7.5 GHz, tạo một dải OFDM khoảng cách từ 5 tới 10GHz. Tín hiệu RF OFDM được đưa vào một bộ điều chế quang. Phổ quang đầu ra có hai dải OFDM biên đối xứng qua sóng mang con chính. 3.3.1.2. SSB-OFDM quang băng tần cơ sở SSB-OFDM quang băng tần sở được đề xuất bởi Hewitt[16] để phát triển hiệu suất phổ quang và điện. Thiết lập bộ phát là giống với 16 hình 3.6. Sự khác nhau là đối với SSB-OFDM băng tần cơ sở, không có nhu cầu đối với chuyển đổi tần số RF. Đối với SSB-OFDM băng tần cơ sở, chỉ dải phía dương được sử dụng và sóng mang con DC có một tham số lớn để phục vụ như sóng mang con chính. Hình 3.9 cho thấy phổ quang của SSB-OFDM quang băng tần cơ sở. Như chúng ta phân tích trong công thức (3.3.1), cách tiếp cận này được giới hạn bởi sự phi tuyến điều kiện hai. Hình 3.9. Phổ quang của SSB-OFDM quang băng tần cơ sở 3.3.1.3. Tín hiệu RF kết hợp với OFDM 3.3.1.4. SSB-OFDM ảo 3.3.2 DDO-OFDM được ánh xạ phi tuyến Lớp thứ hai của DDO-OFDM là OFDM được ánh xạ phi tuyến (NLM-DDO-OFDM), nó nghĩ là không có việc ánh xạ tuyến tính giữa trường điện từ (OFDM dải cơ sở) và trường quang. Thay vào 17 đó, NLM-DD-OFDM có xu hướng thực hiện ánh xạ tuyến tính giữa OFDM dải cơ sở và cường độ quang. Để đơn giản hóa, chúng ta giả sử NLM-DDO-OFDM sử dụng điều chế trực tiếp của một laser DFB; 3.3.2.1 OFDM tương thích Tương tự VSSB-OFDM, SSB-OFDM tương thích được đề xuất bởi Schuster để đạt được hiệu quả phổ cao hơn SSB-OFDM bù. Ý tưởng bên cạnh CompSSB-OFDM là để ứng dụng tín hiệu OFDM đối với cường độ tín hiệu. Bỏ qua chuyển đổi tần số đường lên đối với sóng mang quang chính, tín hiệu CompSSB-OFDM quang E(t) được biểu diễn như sau: E(t)  a(t)e j(t ) (3.37) Với a(t) là một bản sao của tín hiệu OFDM giá trị thực. Tín hiệu OFDM giá trị thực a(t) bị cắt bỏ để tránh không rõ ràng. (t) trong công thức (3.37) là không độc lập và phụ thuộc vào a(t) 3.3.2.2 OFDM đối với việc giảm thiểu xuyên nhiễu đa đường trong sợi đa mode Vào năm 2001, Dixon đề xuất dử dụng OFDM để giảm xuyên nhiễu đa đường trong sợi đa mode. Mục tiêu của việc này là để nghiên cứu tính linh hoạt của việc sử dụng sợi đa mode. Nhận thấy rằng ngoài ra đối với khả năng của nó để giảm thiểu môi trường đa đường chọn lọc tần số trong miền không dây RF, OFDM có thể chống lại việc chọn lọc tần số của một sợi đa mode phân cực. Họ cũng kết luận rằng các tốc độ vượt quá 100Mb/s qua kênh sợi đa mode là có thể so với 20-30Mb/s sử dụng điều chế ASK thông thường. 3.3.2.3 OFDM đối với ứng dụng sợi đơn mode short-haul 18 3.4 Mô phỏng hệ thống OFDM quang đƣờng dài. Ở phần này ta sẽ đưa ra kết quả mô phỏng của hệ thống OFDM Long-Haul bằng phần mềm Virtual Photonics Integrated (VPI), phần mềm dùng để thiết kế các hệ thống thông tin quang. Các chương trình OFDM coder và decoder được viết bởi phần mềm Matlab. Sau đây là sơ đồ mô phỏng của hệ thống OFDM quang tách sóng trực tiếp (DD) với đường truyền 1000km sợi quang. Hình 3.23. Sơ đồ mô phỏng hệ thống OFDM quang đƣờng dài. Sau đây là thông số được sử dụng cho mô phỏng này:  Tốc độ bít mặc định: 109b/s  Cửa sổ thời gian: 8*1024/ Tốc độ bít mặc định (s)  Tốc độ lấy mẫu: 4* Tốc độ bít mặc định/s  Số bít cho mỗi ký hiệu QAM: 2  Số sóng mang con: 64  Tần số sóng mang: 7,5GHz  Tần số tham chiếu: 193,1THz + tần số sóng mang. Phổ của tín hiệu quang được lấy ra ngay sau liên kết sợi quang, trước khi tín hiệu được tách bởi photodiode.
- Xem thêm -