Luận án Nghiên cứu giải pháp nâng cao hiệu năng hệ thống OFDM quang
BỘ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG
HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG
NGÔ THỊ THU TRANG
NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP NÂNG CAO
HIỆU NĂNG HỆ THỐNG OFDM QUANG
LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT
Hà Nội - 2021
BỘ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG
HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG
NGÔ THỊ THU TRANG
NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP NÂNG CAO
HIỆU NĂNG HỆ THỐNG OFDM QUANG
Chuyên ngành: Kỹ thuật Viễn thông
Mã số: 9.52.02.08
LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
1. PGS.TS. Bùi Trung Hiếu
2. TS. Nguyễn Đức Nhân
Hà Nội - 2021
i
LỜI CAM ĐOAN
Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả
trong luận án là trung thực và chưa từng được công bố trong bất cứ công trình của
người nào khác. Các kết quả được đăng tải dưới dạng bài viết chung nhiều tác giả
đều đã được các tác giả khác đồng ý cho đưa vào luận án. Tất cả các kế thừa từ
nghiên cứu của các tác giả khác đã được chú dẫn rõ ràng.
Nghiên cứu sinh
Ngô Thị Thu Trang
ii
LỜI CẢM ƠN
Sau thời gian tập trung nghiên cứu, Nghiên cứu sinh đã đạt được những kết
quả nhất định trong nghiên cứu của mình. Những kết quả đạt được đó không những
từ sự cố gắng, nỗ lực của nghiên cứu sinh, mà còn có sự hỗ trợ và giúp đỡ của các
Thầy hướng dẫn, các đồng nghiệp, của đơn vị công tác và gia đình. Nghiên cứu sinh
xin được bày tỏ tình cảm của mình trước những hỗ trợ và giúp đỡ này.
Đầu tiên, Nghiên cứu sinh gửi lời biết ơn sâu sắc tới các Thầy hướng dẫn,
PGS. TS. Bùi Trung Hiếu và TS. Nguyễn Đức Nhân, đã định hướng nghiên cứu và
hướng dẫn Nghiên cứu sinh thực hiện các nhiệm vụ nghiên cứu trong suốt quá trình
thực hiện luận án này.
Nghiên cứu sinh trân trọng cảm ơn các Thầy, Cô giáo trong Khoa Viễn thông
1, Khoa Quốc tế và Đào tạo sau đại học và Lãnh đạo Học viện Công nghệ Bưu
chính Viễn thông đã động viên và tạo điều kiện thuận lợi cho Nghiên cứu sinh trong
thời gian làm luận án.
Cuối cùng, Nghiên cứu sinh chân thành cảm ơn gia đình đã luôn là hậu
phương, hỗ trợ và động viên Nghiên cứu sinh trong những năm qua.
Hà Nội, tháng 2 năm 2021.
iii
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN................................................................................................................... i
LỜI CẢM ƠN ....................................................................................................................... ii
MỤC LỤC............................................................................................................................iii
BẢNG THUẬT NGỮ VIẾT TẮT ....................................................................................... vi
BẢNG DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU ................................................................................ xii
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ............................................................................................. xv
DANH MỤC CÁC BẢNG...............................................................................................xviii
PHẦN MỞ ĐẦU................................................................................................................... 1
1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA LUẬN ÁN........................................................................ 1
2. ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI NGHIÊN CỨU ................................................................ 4
3. MỤC TIÊU, NHIỆM VỤ VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............................ 5
4. CÁC ĐÓNG GÓP CỦA LUẬN ÁN ......................................................................... 6
5. BỐ CỤC CỦA LUẬN ÁN ........................................................................................ 6
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU................................................. 9
1.1 KĨ THUẬT GHÉP KÊNH PHÂN CHIA THEO TẦN SỐ TRỰC GIAO - OFDM... 9
1.2 OFDM TRONG TRUYỀN DẪN QUANG.............................................................. 10
1.3 HỆ THỐNG IM-DD O-OFDM ................................................................................ 11
1.3.1 Điều chế cường độ trong các hệ thống OFDM quang ............................12
1.3.2 Tạo tín hiệu OFDM cho điều chế cường độ ...........................................14
1.3.3 Tách sóng trực tiếp..................................................................................20
1.4 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN HIỆU NĂNG CỦA HỆ THỐNG OFDM
QUANG.......................................................................................................................... 21
1.4.1 Tỉ số công suất đỉnh trên trung bình (PAPR)..........................................21
1.4.2 Nhiễu pha................................................................................................21
1.4.3 Suy hao ...................................................................................................22
1.4.4 Tán sắc ....................................................................................................22
iv
1.4.5 Ảnh hưởng phi tuyến ..............................................................................22
1.4.6 Nhiễu phách tại bộ thu............................................................................32
1.5 CÁC CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN.................... 34
1.5.1 Các công trình nghiên cứu tại Việt Nam ................................................34
1.5.2 Các công trình nghiên cứu trên thế giới..................................................34
1.5.3 Nhận xét về các công trình nghiên cứu...................................................41
1.6 ĐỀ XUẤT HƯỚNG NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN ÁN........................................... 44
1.7 KẾT LUẬN CHƯƠNG 1......................................................................................... 44
CHƯƠNG 2: ĐÁNH GIÁ HIỆU NĂNG HỆ THỐNG OFDM QUANG .......................... 45
2.1 ĐẶT VẤN ĐỀ.......................................................................................................... 45
2.2 HỆ THỐNG O-OFDM WDM ĐIỀU BIẾN CƯỜNG ĐỘ TÁCH SÓNG TRỰC
TIẾP................................................................................................................................ 47
2.3 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG LÊN HIỆU NĂNG HỆ THỐNG IM-DD O-OFDM
WDM.............................................................................................................................. 48
2.3.1 Các ảnh hưởng tuyến tính .......................................................................48
2.3.2 Các ảnh hưởng phi tuyến ........................................................................51
2.4 ĐÁNH GIÁ HIỆU NĂNG CỦA HỆ THỐNG OFDM QUANG............................. 56
2.4.1 Biểu thức hiệu năng ................................................................................56
2.3.3 Kết quả đánh giá hiệu năng hệ thống OFDM quang ..............................57
2.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG 2......................................................................................... 64
CHƯƠNG 3: CẢI THIỆN HIỆU NĂNG HỆ THỐNG OFDM QUANG SỬ DỤNG BỘ
NÉN GIÃN.......................................................................................................................... 65
3.1 ĐẶT VẤN ĐỀ.......................................................................................................... 65
3.2 NÉN GIÃN TÍN HIỆU............................................................................................. 67
3.2.1 Luật nén A ..............................................................................................68
3.2.2 Nén giãn dựa trên mô hình Rapp ............................................................71
3.2.2 Cấu trúc hệ thống IM-DD O-OFDM sử dụng bộ nén giãn.....................75
3.3 HIỆU NĂNG HỆ THỐNG OFDM QUANG SỬ DỤNG BỘ NÉN GIÃN TUÂN
THEO LUẬT A.............................................................................................................. 76
v
3.4 HIỆU NĂNG HỆ THỐNG OFDM QUANG SỬ DỤNG BỘ NÉN GIÃN DỰA
TRÊN MÔ HÌNH RAPP ................................................................................................ 82
3.5 KẾT LUẬN CHƯƠNG 3......................................................................................... 87
CHƯƠNG 4: CẢI THIỆN HIỆU NĂNG HỆ THỐNG OFDM QUANG DỰA TRÊN KĨ
THUẬT TRUYỀN NGƯỢC TRONG MIỀN QUANG ..................................................... 89
4.1 ĐẶT VẤN ĐỀ.......................................................................................................... 89
4.2 ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP GIẢM THIỂU ẢNH HƯỞNG PHI TUYẾN DỰA TRÊN
KĨ THUẬT TRUYỀN NGƯỢC TRONG MIỀN QUANG ........................................... 91
4.2.1 Bộ OBP đề xuất ......................................................................................91
4.2.2 Phương pháp tách bước trong miền quang .............................................93
4.2.3 Tính toán lý thuyết..................................................................................95
4.3 HIỆU NĂNG HỆ THỐNG OFDM QUANG ĐƠN KÊNH SỬ DỤNG BỘ OBP ĐỀ
XUẤT ........................................................................................................................... 100
4.4 HIỆU NĂNG HỆ THỐNG OFDM QUANG ĐA KÊNH SỬ DỤNG BỘ OBP ĐỀ
XUẤT ........................................................................................................................... 107
4.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG 4....................................................................................... 112
KẾT LUẬN ....................................................................................................................... 114
PHỤ LỤC A: PHƯƠNG PHÁP SỐ GIẢI PHƯƠNG TRÌNH SCHRODINGER PHI
TUYẾN ............................................................................................................................. 117
PHỤ LỤC B: CẤU TRÚC CHƯƠNG TRÌNH MÔ PHỎNG HỆ THỐNG IM-DD O-
OFDM ............................................................................................................................... 119
CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ.......................................................... 120
TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................................. 122
vi
BẢNG THUẬT NGỮ VIẾT TẮT
Từ viết
tắt
Tiếng Anh
Tiếng Việt
A
ACO-
OFDM quang xén không đối
xứng
Asymmetrically clipped optical - OFDM
OFDM
ACE
ADC
APD
AO-
Active Constellation Extension
Analog to Digital Converter
Avalanche Photodiode
Mở rộng chòm sao tích cực
Bộ chuyển đổi tương tự - số
Đi-ốt quang thác
All optical Orthogonal Frequency Division Ghép kênh phân chia theo tần số
OFDM Multiplexing
trực giao toàn quang
Nhiễu phát xạ tự phát được
khuếch đại
ASE
Amplified Spontaneous Emission
AWGN Additive White Gaussian Noise
Nhiễu Gauss trắng cộng
B
BER
Bit Error Rate
Tỉ lệ lỗi bit
C
Complementary Cumulative Distribution
Function
CCDF
Hàm phân bố tích luỹ bù
Kết hợp
CO
Coherent
CO-
Coherent - Orthogonal Frequency Division Ghép kênh phân chia theo tần số
OFDM Multiplexing
trực giao kết hợp
Tiền tố chu kỳ
Sóng liên tục
CP
Cyclic Prefix
CW
D
Continuous Wave
DAB
DAC
Digital Audio Broadcasting
Digital-to-Analog Converter
Phát thanh số
Bộ chuyển đổi số tương tự
vii
DBP
DCF
Digital Back Propagation
Truyền ngược trong miền số
Sợi bù tán sắc
Dispersion Compensated Fiber
DCO-
OFDM cộng đại lượng một
chiều
Direct Current Offset OFDM
OFDM
DD
Direct Detection
Tách sóng trực tiếp
Biến đổi Fourier rời rạc
Liên hợp pha số
DFT
DPC
DSB
DSL
DSP
DVB
DVF
E
Discrete Fourier Transform
Digital Phase Conjugation
Double Sideband
Hai dải biên
Digital Subscriber Line
Digital Signal Processing
Digital Video Broadcasting
Dispersion Varied Fiber
Đường dây thuê bao số
Xử lí tín hiệu số
Truyền hình số
Sợi quang tán sắc biến đổi
EAM
EAT
EB
Electro-absorption modulator
Electro-absorption transceiver
ExaBytes
Bộ điều chế hấp thụ điện
Bộ thu phát hấp thụ điện
1018 byte
Bộ khuếch đại quang pha
EDFA
Erbium-Doped Fiber Amplifier
Erbium
EM
External Modulator
Bộ điều chế ngoài
Bộ điều chế điện quang
Độ lớn véc tơ lỗi
EOM
EVM
F
Electro-optic modulator
Error Vector Magnitude
FBG
FFT
FM
Fiber Bragg Gratings
Fast Fourier Transform
Field Modulation
Cách tử Bragg sợi
Biến đổi Fourier nhanh
Điều chế trường
FTTC
FTTH
Fiber to the Curb/ Cabinet
Fiber to the Home
Sợi quang đến tủ thiết bị
Sợi quang đến tận nhà
viii
FWM
G
Four-Wave Mixing
Trộn bốn sóng
GVD
H
Group Velocity Dispersion
Tán sắc vận tốc nhóm
HNLF
HPA
I
High Nonlinear Fiber
High Power Amplifier
Sợi quang phi tuyến cao
Bộ khuếch đại công suất lớn
ICI
Inter-Channel Interference
Nhiễu liên kênh
Institute of Electrical and Electronics
Engineers
IEEE
Hội kĩ sư điện và điện tử
IF
Intermediate Frequency
Inverse Fast Fourier Transform
Interleaver
Tần số trung tần
IFFT
IL
Biến đổi Fourier nhanh ngược
Bộ xáo trộn
Điều chế cường độ - tách sóng
trực tiếp
IM-DD Intensity Modulation –Direct Detection
IoT
IP
Internet of Things
Internet kết nối vạn vật
Giao thức Internet
Nhiễu liên ký hiệu
Internet Protocol
ISI
Inter Symbol Interference
International Telecommunication Union – Liên minh Viễn thông quốc tế -
ITU-T
Telecommunication
Viễn thông
L
LAN
LD
Local Area Network
Laser Diode
Mạng nội bộ
Diode Laser
LED
LPF
Light Emitting Diode
Low Pass Filter
Diode phát quang
Bộ lọc thông thấp
LR-
Mạng quang thụ động khoảng
Long range – Passive Optical Network
PON
cách dài
ix
M
ML
Maximum-likelihood
Khả giống nhất
Bộ khuếch đại công suất trung
MPA
Medium Power Amplifier
bình
MSSI
MZM
N
Mid-Span Spectral Inversion
Mach–Zehnder Modulator
Đảo phổ giữa chặng
Bộ điều chế Mach–Zehnder
NF
Noise Figure
Hình ảnh nhiễu
NFT
Nonlinear Fourier Transform
Biến đổi Fourier phi tuyến
NG-
Mạng quang thu thụ động – thế
hệ kế tiếp 2
Next generation – Passive Optical Network 2
Nonlinear Schrodinger Equation
PON2
Phương trình Schrodinger phi
tuyến
NSE
NZDSF Non-zero Dispersion Shifted Fiber
Sợi dịch tán sắc khác không
O
OBP
Optical Back Propagation
Optical Coupler
Truyền ngược trong miền quang
Bộ ghép quang
OC
OCPR
ODN
ODSB
Optical Clipping Power Ratio
Optical Distribution Network
Optical Double Sideband
Tỉ số công suất xén quang
Mạng phân phối quang
Điều chế hai băng quang
Ghép kênh phân chia theo tần số
trực giao
OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing
O-
Optical - Orthogonal Frequency Division Ghép kênh phân chia theo tần số
OFDM Multiplexing
trực giao - quang
OLT
Optical Line Terminal
Optical Network Unit
Kết cuối đường quang
Khối mạng quang
ONU
x
OPC
Optical phase conjugation
Optical signal to noise ratio
Liên hợp pha quang
OSNR
Tỉ số tín hiệu trên nhiễu quang
P
Tỉ số công suất đỉnh trên công
suất trung bình
PAPR
Peak to Average Power Ratio
PCTW Phase Conjugated Twin Waves
Sóng sinh đôi phối hợp pha
PD
Photodiode
Diode quang
Ghép kênh phân chia theo phân
PDM
Polarization Division Multiplexing
cực
PIN
PM
PIN
Bộ tách sóng quang PIN
Bộ điều pha
Phase Modulator
Điều chế pha – điều chế cường
PM-IM Phase modulation – Intensity modulation
độ
PON
Passive Optical Network
Mạng quang thụ động
Lithium-Niobate phân cực tuần
PPNL
Periodically Poled Lithium-Niobate
hoàn
PSD
PSK
PRT
Q
Power Spectral Density
Phase Shift Keying
Phase Rotation
Mật độ phổ công suất
Khoá dịch pha
Quay pha
QAM
QPSK
R
Quadrature Amplitude Modulation
Quadrature Phase Shift Keying
Điều chế biên độ cầu phương
Khoá dịch pha cầu phương
RF-
Radio Frequency - Orthogonal Frequency Ghép kênh phân chia theo tần số
OFDM Division Multiplexing
trực giao - dải vô tuyến
Truyền sóng vô tuyến qua sợi
RoF
Radio over Fiber
quang
S
xi
SBS
Stimulated Brillouin Scattering
Tán xạ Brillouin kích thích
SDN
PON
Mạng quang thụ động định
nghĩa bằng phần mềm
Software - defined Passive Optical Network
SMF
SNR
SOA
S/P
Single Mode Fiber
Sợi quang đơn mode
Signal-to-Noise Ratio
Tỷ số tín hiệu trên nhiễu
Bộ khuếch đại quang bán dẫn
Nối tiếp / Song song
Semiconductor Optical Amplifier
Serial / Parallel
SPM
SRS
SSB
SSBI
SSFM
T
Self-Phase Modulation
Stimulated Raman Scattering
Single Sideband
Tự điều chế pha
Tán xạ Raman kích thích
Một dải băng
Signal – Signal Beat Interference
Split Step Fourier Method
Nhiễu phách tín hiệu – tín hiệu
Phương pháp Fourier tách bước
Ghép kênh phân chia theo thời
TDM
Time Division Multiplexing
gian
V
VLSI
X
Very Large Scale Integrated
Cross Phase Modulation
Vi mạch tích hợp rất lớn
Điều chế pha chéo
XPM
W
Ghép kênh phân chia theo bước
WDM
Wavelength Division Multiplexing
sóng
WLAN Wireless Local Area Network
Mạng cục bộ không dây
xii
BẢNG DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU
Ký hiệu
Ý nghĩa
Hằng số phân biệt mức đóng góp của FWM lên từng kênh bước sóng
Hệ số nén
adj
A
Aeff
BDC
Bo
Diện tích hiệu dụng
Điện áp một chiều
Băng thông quang
Be
Băng tần điện
c
Vận tốc ánh sáng trong chân không
Hàm nén
C(.)
C-1(.)
Hàm giải nén
Tham số walk-off
dji
D
Hệ số suy biến của FWM
Hệ số tán sắc
Dc
fj
Tần số sóng mang quang
Hệ số hình ảnh nhiễu của bộ khuếch đại
Hệ số khuếch đại của bộ khuếch đại quang EDFA
Trường quang
NF
G
E
Kỳ vọng
ꢀ .
Id
Dòng tối
kB
Hằng số Boltzmann
L
Chiều dài sợi quang
LNL
Leff
Lw
m
Chiều dài phi tuyến
Chiều dài hiệu dụng
Chiều dài walk-off
Chỉ số điều chế của bộ điều chế MZM
Số bậc điều chế
M
MFWM
n0
Số sóng FWM
Chỉ số chiết suất
xiii
n2
Chỉ số chiết suất phi tuyến
ꢀ!!"!
ꢀ!!"#
N
Nhiễu tuyến tính tăng thêm do nén
Nhiễu phi tuyến tăng thêm do nén
Số sóng mang con của tín hiệu OFDM
Kích thước bộ IFFT/FFT
Mật độ phổ công suất nhiễu trắng
Công suất nhiễu ASE
NIFFT/FFT
N0
PASE
POFDM
POC
q
Công suất tín hiệu OFDM
Công suất sóng mang quang
Điện tích điện tử
Q(.)
Rb
Hàm Q
Tốc độ bit
R
Hệ số đáp ứng của photodiode
Tín hiệu OFDM trong miền thời gian
Tín hiệu OFDM sau nén
sn
ꢀ!!
SASE
T0
Mật độ phổ công suất nhiễu ASE
Khoảng thời gian truyền một gói
Chu kỳ ký hiệu
Ts
vg
Vận tốc nhóm
Điện áp nửa sóng của MZM
Kí hiệu thứ l được gán trên sóng mang con thứ k của tín hiệu OFDM
Số lượng bước sóng của hệ thống WDM
Tham số độ mịn
ꢀ
!
ꢀ!(ꢀ)
ꢀ
α
asat
ꢀ!
Tham số mức bão hoà
Hệ số suy hao của sợi quang
Hằng số lan truyền
β
Hệ số phối hợp pha
Δβ
ε0
γ
Hằng số điện môi trong chân không
Hệ số phi tuyến
Hệ số không hoàn hảo của MZM
Γ
xiv
Bước sóng
λ
Khoảng cách kênh theo bước sóng
Hiệu suất hiệu ứng FWM
Tỉ số công suất xén quang
Hàm đa thức của ηOCPR
Độ lệch pha phi tuyến
Δλ
η
ηOCPR
ꢀ!
φj
χ(j)
Độ cảm phi tuyến bậc j
xv
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1.1: Phân loại hệ thống OFDM quang.............................................................11
Hình 1.2: Sơ đồ khối hệ thống IM-DD O-OFDM....................................................12
Hình 1.3: Phương pháp điều chế trực tiếp...............................................................13
Hình 1.4: Phương pháp điều chế gián tiếp sử dụng MZM .......................................13
Hình 1.5: Sơ đồ khối bộ phát DCO-OFDM [87]......................................................15
Hình1.6: Sơ đồ khối bộ phát ACO-OFDM ..............................................................17
Hình 1.7: Sơ đồ khối bộ phát Flip [94].....................................................................18
Hình 1.8: Khung con âm và khung con dương của tín hiệu Flip-OFDM.................18
Hình 1.9: Sơ đồ khối bộ thu Flip [94] ......................................................................18
Hình 1.10: Nguyên lý tách sóng trực tiếp tín hiệu OFDM quang [18].....................20
Hình 1.11. Hàm truyền đạt của bộ MZM: theo trường quang (a) và theo công suất
(b)..............................................................................................................................23
Hình 1.12: Phân loại các hiệu ứng phi tuyến trong sợi quang..................................25
Hình 1.13: Một số thành phần FWM của hệ thống O-OFDM WDM 3 kênh [118].31
Hình 1.14: Phân tích phổ của tín hiệu OFDM quang tại phía thu khi sử dụng giải
pháp tách sóng trực tiếp [4] ......................................................................................32
Hình 1.15. Hệ thống OFDM quang bù phi tuyến sử dụng OPC [81].......................35
Hình 1.16. Giải pháp bù phi tuyến sử dụng xung pilot [81].....................................39
Hình 1.17. Giải pháp bù phi tuyến sử dụng phương pháp quang điện [15] .............41
Hình 2.1: Mô hình hệ thống O-OFDM WDM điều chế cường độ tách sóng trực tiếp
..................................................................................................................................48
Hình 2.2: Ảnh hưởng của từng hiệu ứng phi tuyến lên hai loại sợi khác nhau ........58
Hình 2.3: BER phụ thuộc vào công suất quang của một kênh bước sóng ...............58
Hình 2.4: BER phụ thuộc vào chiều dài sợi quang...................................................60
Hình 2.5: BER phụ thuộc vào chỉ số điều chế..........................................................61
Hình 2.6: BER phụ thuộc vào độ lợi EDFA.............................................................63
Hình 3.1. Hàm truyền đạt của luật A và luật µ.........................................................69
xvi
Hình 3.2. Hàm phân bố tích luỹ bù (CCDF) theo PAPR của tín hiệu OFDM khi sử
dụng luật A. ..............................................................................................................70
Hình 3.3. Biểu đồ của các tín hiệu OFDM không nén và sau nén với 256-IFFT và
64-QAM....................................................................................................................70
Hình 3.4. Đặc tuyến truyền đạt của luật nén theo mô hình Rapp (chuẩn hoá theo đầu
ra)..............................................................................................................................71
Hình 3.5. Đặc tuyến truyền đạt của luật nén theo mô hình Rapp (chuẩn hoá theo đầu
vào). ..........................................................................................................................72
Hình 3.6. Dạng sóng của tín hiệu OFDM trước nén và sau nén...............................73
Hình 3.7. Hàm phân bố tích luỹ bù (CCDF) theo PAPR của tín hiệu OFDM khi sử
dụng luật nén theo mô hình Rapp.............................................................................74
Hình 3.8. Sơ đồ khối hệ thống IM-DD O-OFDM sử dụng bộ nén giãn...................76
Hình 3.9. BER phụ thuộc vào tham số nén của luật A và luật µ (chiều dài sợi L =
80km, công suất quang phát P0 = 13dBm)...............................................................78
Hình 3.10. Mật độ phổ công suất của tín hiệu OFDM không nén và có nén. ..........78
Hình 3.11. Giản đồ chòm sao của tín hiệu OFDM có nén với tham số nén A = 2 và
A = 5.........................................................................................................................79
Hình 3.12. BER phụ thuộc vào tham số chỉ số điều chế khi sử dụng luật A............80
Hình 3.13. BER phụ thuộc vào công suất thu quang khi sử dụng luật A.................81
Hình 3.14. BER phụ thuộc vào công suất quang đầu vào khi sử dụng luật A..........81
Hình 3.15. BER phụ thuộc vào tham số độ mịn α..................................................83
Hình 3.16. BER phụ thuộc vào tham số mức bão hoà..............................................83
Hình 3.17. BER phụ thuộc vào công suất quang đầu vào khi sử dụng mô hình Rapp
..................................................................................................................................84
Hình 3.18. BER phụ thuộc vào tham số chỉ số điều chế khi sử dụng mô hình Rapp
..................................................................................................................................85
Hình 3.19. BER phụ thuộc vào công suất thu quang trong trường hợp nối trực tiếp
..................................................................................................................................86
Hình 4.1. Sơ đồ bộ OBP đề xuất. .............................................................................92
xvii
Hình 4.2. Công suất FWM phụ thuộc vào hệ số K...................................................98
Hình 4.3. Công suất FWM phụ thuộc khoảng cách kênh.........................................99
Hình
4.4.
Công
suất
FWM
phụ
thuộc
hệ
số
tán
sắc
khi khoảng cách kênh là: a) 12,5 GHz, b) 25 GHz.................................................100
Hình 4.5. Sơ đồ khối hệ thống IM-DD O-OFDM sử dụng OBP............................101
Hình 4.6. BER phụ thuộc vào công suất quang đầu vào đoạn SMF tại các giá trị
công suất bơm khác nhau. ......................................................................................103
Hình 4.7. a) Phổ tín hiệu liên hợp phức tại đầu ra OPC và giản đồ chòm sao tín hiệu
OFDM tại phía thu khi công suất đầu vào OPC là -6 dB .......................................104
Hình 4.7. b) Phổ tín hiệu liên hợp phức tại đầu ra OPC và giản đồ chòm sao tín hiệu
OFDM tại phía thu khi công suất đầu vào OPC là 10 dB ......................................104
Hình 4.7. c) Phổ tín hiệu liên hợp phức tại đầu ra OPC và giản đồ chòm sao tín hiệu
OFDM tại phía thu khi công suất đầu vào OPC là 30 dB ......................................105
Hình 4.8. BER phụ thuộc công suất quang đầu vào đoạn SMF ứng với công suất tại
OBP khác nhau. ......................................................................................................106
Hình 4.9. BER phụ thuộc công suất quang đầu vào đoạn SMF ở hệ thống không có
OBP, chỉ bù tán sắc và có OBP. .............................................................................106
Hình 4.10. Sơ đồ khối hệ thống IM-DD O-OFDM WDM có sử dụng OBP..........108
Hình 4.11. BER phụ thuộc vào công suất của mỗi kênh WDM tại đầu vào SMF với
các khoảng cách kênh khác nhau............................................................................109
Hình 4.12. a) BER phụ thuộc tán sắc sợi SMF trong trường hợp có OBP tại các
khoảng cách kênh khác nhau..................................................................................110
Hình 4.12. b) BER phụ thuộc tán sắc sợi SMF truong trường hợp sử dụng và không
sử dụng OBP với khoảng cách kênh 25 GHz.........................................................111
Hình 4.12. c) BER phụ thuộc tán sắc sợi SMF trong trường hợp sử dụng và không
sử dụng OBP với khoảng cách kênh 50 GHz.........................................................111
Hình A.1: Sơ đồ các bước của phương pháp SSFM đối xứng ...............................118
Hình B.1. Diễn giải chương trình mô phỏng hệ thống IM-DD O-OFDM. ............119
xviii
DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1: So sánh các phương pháp tạo tín hiệu OFDM cho điều chế cường độ....19
Bảng 1.2. Các giải pháp bù ảnh hưởng phi tuyến....................................................43
Bảng 2.1. Hằng số ad, j............................................................................................55
Bảng 2.2. Tham số hệ thống.....................................................................................57
Bảng 3.1. Tham số hệ thống IM-DD O-OFDM mô phỏng sử dụng bộ nén giãn.....77
Bảng 3.2. So sánh kết quả nghiên cứu......................................................................87
Bảng 4.1. Tham số hệ thống IM-DD O-OFDM mô phỏng sử dụng bộ OBP đề xuất .
................................................................................................................................101
Tải về để xem bản đầy đủ
154 trang
20080
Free
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Luận án Nghiên cứu giải pháp nâng cao hiệu năng hệ thống OFDM quang", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- luan_an_nghien_cuu_giai_phap_nang_cao_hieu_nang_he_thong_ofd.pdf
