Nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật OFDM trong hệ thống truyền dẫn quang

..

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
-------------------o0o--------------------

Lê Xuân Hòa

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG KỸ THUẬT OFDM
TRONG HỆ THỐNG TRUYỀN DẪN QUANG
Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện tử - Viễn thông

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
Kỹ thuật Điện tử - Viễn thông

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS. Đào Ngọc Chiến

Hà Nội – 2010


LỜI CAM ĐOAN
Ngoài sự giúp đỡ và chỉ bảo tận tình của giảng viên TS. Đào Ngọc Chiến,
cuốn luận văn này là sản phẩm của q trình tìm tịi, nghiên cứu và trình bày của tác
giả về đề tài trong luận văn. Mọi số liệu, quan điểm, quan niệm, phân tích, kết luận
của các tài liệu và các nhà nghiên cứu khác đều được trích dẫn theo đúng quy định.
Vì vậy, tác giả xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng mình.
Hà Nội, tháng 10 năm 2010

Lê Xuân Hòa

i


MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ....................................................................................................... i
BẢNG DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT ......................................................... iv
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ................................................................................. viii
LỜI MỞ ĐẦU .............................................................................................................1
CHƯƠNG I. GIỚI THIỆU CHUNG ..........................................................................4
1.1. Lịch sử của thông tin quang ...........................................................................4
1.2. Xu hướng phát triển..........................................................................................6
1.2.1. Giải pháp cho mạng Ethernet 100 Gb/s.....................................................7
1.2.2. Sự xuất hiện của các mạng cấu hình lại linh động ....................................7
1.2.3. Truyền dẫn quang điều khiển bằng phần mềm..........................................9
1.3. Mục tiêu và nội dung nghiên cứu ...................................................................11
1.3.1. Mục tiêu nghiên cứu ................................................................................11
1.3.2. Nội dung nghiên cứu chính......................................................................12
Tài liệu tham khảo.....................................................................................................13
CHƯƠNG II. CƠ SỞ LÝ THUYẾT.........................................................................17
2.1. Nguyên lý truyền dẫn quang ..........................................................................17
2.1.1. Sơ lược về WDM và một số công nghệ WDM .......................................17
2.1.1.1. Sự ra đời của công nghệ truyền dẫn quang WDM............................17
2.1.1.2. Sơ lược về WDM ..............................................................................19
2.1.1.3. Một số công nghệ WDM...................................................................19
2.1.1.4. Ưu và nhược điểm của công nghệ WDM .........................................21
2.1.2. Sơ lược về mạng quang WDM ................................................................22
2.1.3. Cấu trúc mạng quang WDM....................................................................23
2.1.3.1. Kiến trúc mạng WDM kiểu lựa chọn và quảng bá ...........................23
2.1.3.2. Kiến trúc mạng WDM kiểu định tuyến bước sóng...........................26
2.1.3.3. Chuyển đổi bước sóng trong các mạng WDM ...............................29

2.1.4. Những hạn chế truyền dẫn trong mạng WDM ........................................32
2.1.4.1. Ảnh hưởng do xuyên nhiễu...............................................................32
2.1.4.2. Ảnh hưởng do tích lũy tạp âm ........................................................34
2.1.4.3. Ảnh hưởng do tán sắc......................................................................35
2.1.4.4. Ảnh hưởng do hiệu ứng phi tuyến ..................................................36
2.1.5. Ứng dụng của WDM đối với các mạng viễn thông hiện nay ..................37
2.2. Kỹ thuật OFDM..............................................................................................38
2.2.1. Khái niệm trực giao .................................................................................38
2.2.2. Phương pháp điều chế đa sóng mang trực giao OFDM ..........................39
2.2.3. Lý thuyết điều chế OFDM.......................................................................42
2.2.3.1. Bộ điều chế OFDM ...........................................................................42

ii


2.2.3.2. Chuỗi bảo vệ trong OFDM ...............................................................45
2.2.4. Điều chế OFDM bằng phép IFFT............................................................47
2.2.4.1. Biến đổi Fourier nhanh .....................................................................47
2.2.4.2. Thực hiện điều chế OFDM nhờ IFFT ...............................................49
2.2.5. Lý thuyết giải điều chế OFDM..............................................................51
2.2.6. PAPR .......................................................................................................56
2.3. Khả năng ứng dụng OFDM trong thông tin quang ........................................60
Tài liệu tham khảo.....................................................................................................60
CHƯƠNG III. ...........................................................................................................62
KỸ THUẬT OFDM TRONG THÔNG TIN QUANG.............................................62
3.1. Giới thiệu chung .............................................................................................62
3.2. Kỹ thuật OFDM quang kết hợp......................................................................63
3.2.1. Giới thiệu .................................................................................................63
3.2.2. Nguyên lý của phương pháp OFDM quang kết hợp ...............................63
3.2.3. Hiệu suất phổ quang của CO-OFDM ......................................................64

3.2.4. OFDM xuyên kênh XC-OFDM...............................................................65
3.2.5. Mô hình kênh cho CO-OFDM...............................................................66
3.2.6. Thiết kế bộ phát quang cho CO-OFDM ..................................................69
3.2.6.1. Lựa chọn thiết kế bộ chuyển đổi lên/xuống trong CO-OFDM.........69
3.2.6.2. Phân tích méo giữa hai lần điều chế của hai sóng mang con............71
3.2.6.3. Thảo luận về điểm phân cực 0 của khối MZM trong CO-OFDM ....73
3.2.7. Sự bù phi tuyến của bộ thu xử lý tín hiệu số trong CO-OFDM ..............75
3.2.7.1. Nguyên tắc của bộ thu trong việc giảm thiểu nhiễu pha cơ bản .......75
3.2.7.2. Kết quả mô phỏng của bộ thu dựa trên quá trình xử lý số................78
3.3. Kỹ thuật OFDM quang tách sóng trực tiếp ...................................................81
3.3.1. DDO-OFDM ánh xạ tuyến tính ...............................................................81
3.3.1.1. SSB-OFDM có bù.............................................................................83
3.3.1.2. SSB-OFDM quang băng cơ sở .........................................................86
3.3.1.3. OFDM có âm RF phụ trợ ..................................................................86
3.3.1.4. SSB-OFDM ảo..................................................................................89
3.3.2. DDO-OFDM ánh xạ phi tuyến ................................................................91
3.3.2.1. OFDM tương thích............................................................................92
3.3.2.2. OFDM cho ứng dụng cáp đơn mode cự li ngắn................................94
Tài liệu tham khảo.....................................................................................................97
KẾT LUẬN .............................................................................................................101

iii


BẢNG DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT
AM

Amplitude Modulation

Điều chế biên độ

AMO-OFDM

Adaptively modulated
optical OFDM

Điều chế OFDM quang thích nghi

ASK

Amplitude Shift Keying

Khóa dịch biên độ

BER

Bit error ratio

Tỷ số lỗi bit

CO-OFDM

Coherent Optical OFDM

OFDM quang kết hợp

CompSSBOFDM

Compatible SSB-OFDM

SSB-OFDM tương thích

DPSK

Differential Phase-Shift
Keying

Khóa dịch pha vi sai

DAC/ADC

Digital-to-Analog/Analogto-Digital Converter

Bộ chuyển đổi số - tương tự/tương

DSP

Digital Signal Processing

Khối xử lý tín hiệu số

DFT

Discrete Fourier Transform

Chuyển đổi Fourier rời rạc

DDO-OFDM

Direct detection optical

OFDM

Tách sóng trực tiếp OFDM quang

EDFA

Erbiumdoped Fiber
Amplifier

Bộ khuếch đại quang pha tạp

EDC

Electronic Dispersion
Compensation

Sự bù phân tán điện tử

FDM

Frequency Division
Multiplexing

Ghép kênh phân chia theo tần số

FFE

Feed-Forward Equalizer

Bộ cân bằng chuyển tiếp feed

FFT

Fast Fourier Transform

Chuyển đổi Fourier nhanh

FM

Frequency Modulation

Điều chế tần số

FSK

Frequency Shift Keying

Điều chế dịch tần

IM

Intensity Modulation

Điều chế cường độ

ICI

Intercarrier Interference

Nhiễu liên sóng mang

ISI

Intersymbol Interference

Nhiễu liên ký tự

iv

tự - số


ITU

International
Telecommunication Union

Liên minh viễn thông quốc tế

IDFT

Inverse DFT

DFT ngược

IFFT

Inverse FFT

FFT ngược

IPTV

Internet Protocal Television Truyền hình Internet

LAN

Local Area Network

Mạng nội bộ

LM-DDOOFDM

Linearly mapped DDOOFDM

DDO-OFDM ánh xạ tuyến tính

MZM

Mach-Zehnder Modulator

Bộ chuyển đổi tuyến tính giữa tín
hiệu RF và tín hiệu quang

NRZ

Non-Return-to-Zero

Mã hóa khơng trở về 0

NDSF

Nondispersion-Shifted
Fiber

Sợi cáp không tán sắc dịch

NLM-DDOOFDM

Nonlinearly mapped DDOOFDM

DDO-OFDM ánh xạ phi tuyến

OA

Optical Amplifier

Bộ khuếch đại quang

OTR

Optical – to – RF

Khối chuyển đổi từ tín hiệu quang
xuống tín hiệu RF

OADM

Optical Add/Drop
Modulator

Bộ thêm bớt quang

OCDM

Optical Code Division
Multiplexing

Ghép kênh phân chia theo mã

Orthogonal Frequency
Division Multiplexing

Ghép kênh phân chia tần số trực

OMUX

Optical Multiplex

Ghép kênh quang

OSNR

Optical signal-to-noise
ratio

Tỷ số tín hiệu/nhiễu quang

OTDM

Optical Time Division
Multiplexing

Ghép kênh phân chia theo thời gian

PC

Phase Conjugator

Khối kết nối pha

PM

Phase Modulation

Điều chế pha

OFDM

quang
giao

quang

v


PDL

Phần tử suy giảm phụ thuộc phân

Polarization Dependent
Loss

cực

PMD

Polarization Mode
Dispersion

Sự tán sắc phân cực mode

PSK

Phase Shift Keying

Khóa dịch pha

PAPR

Peak-to-Average Power
Ratio

Tỉ số công suất đỉnh trên công suất

QAM

Quadrature Amplitude
Modulation

Điều chế biên độ cầu phương

QPSK

Quaternary Phase-Shift
Keying

Khóa dịch pha vng góc

RZ

Return-to-Zero

Mã hóa trở về 0

RTO

RF – to – optical

Khối chuyển đổi tín hiệu RF lên tín

trung bình

hiệu quang
Reconfigurable optical
add–drop multiplexer

Bộ ghép kênh thêm, bớt quang có

SCM

Subcarrier Multiplexing

Ghép kênh đa sóng mang

SDR

Software-Defined Radio

Phát thanh điều khiển bằng phần

ROADM

thể cấu hình lại

mềm
SPM

Self phase modulation

Phương pháp điều chế đồng pha

SSB

Single Sideband

Điều chế đơn biên

SDOT

Software-Defined Optical
Transmission

Truyền dẫn quang điều khiển bằng
phần mềm

SSB-OFDM

Single-sideband OFDM

OFDM đơn biên

TDM

Time division multiplexing

Ghép kênh phân chia thời gian

VSB

Vestigial SideBand

Biên tần cụt

VSSB-OFDM Virtually SSB-OFDM

SSB-OFDM ảo

WDM

Ghép kênh phân chia theo bước

Wavelength-Division
Multiplexing

sóng

vi


WiMAX

Worldwide Interoperability
for Microwave Access

Mạng thông tin thành thị băng rộng

XC- OFDM

Cross-channel OFDM

OFDM xuyên kênh

vii


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1.1: Biểu diễn tốc độ dữ liệu/kênh và số lượng kênh...................................... 5
Hình 1.2: Biểu diễn sự tăng trưởng về lưu lượng truy cập Internet......................... 6

Hình 1.3: Sự kết hợp của các bộ ROADM trong mạng quang ................................ 8
Hình 1.4: Sơ đồ truyền dẫn quang điều khiển bằng phần mềm SDOT.................. 10
Hình 2.1: Hình vẽ biểu diễn khu vực suy hao thấp của một sợi quang ................. 17
Hình 2.2: Hình vẽ biểu diễn một sợi quang chứa đựng nhiều bước sóng ............. 19
Hình 2.3: Hệ thống DWDM và các bộ khuếch đại quang ..................................... 20
Hình 2.4: Hình vẽ mạng Broadcast-and-slect sử dụng kiểu star topology ............ 24
Hình 2.5: Hình vẽ mạng Broadcast-and-slect sử dụng kiểu Bus topology............ 25
Hình 2.6: Kiến trúc node trong mạng wavelength routed WDM . ........................ 27
Hình 2.7: Hình vẽ mạng WDM định tuyến bước sóng .......................................... 28
Hình 2.8: Hình vẽ thể hiện sự ràng buộc liên tục của bước sóng . ....................... 29
Hình 2.9: Kiến trúc node có trang bị chuyển đổi bước sóng ở đầu vào................. 30
Hình 2.10: Các loại chuyển đổi bước sóng. ........................................................... 31
Hình 2.11: Mật độ phổ năng lượng của tín hiệu điều chế đa sóng mang OFDM.. 39
Hình 2.12: Phổ tín hiệu OFDM.............................................................................. 40
Hình 2.13: So sánh kỹ thuật đa sóng mang FDM với OFDM. .............................. 42
Hình 2.14: Sơ đồ khối điều chế OFDM ................................................................. 43
Hình 2.15: Chèn chuỗi bảo vệ................................................................................ 45
Hình 2.16: Tác dụng chống nhiễu ISI của chuỗi bảo vệ ........................................ 46
Hình 2.17: Khối điều chế OFDM bằng IFFT......................................................... 50
Hình 2.18: Mơ hình hệ thống truyền tin................................................................. 51
Hình 2.19: Sơ đồ khối giải điều chế OFDM. ......................................................... 52
Hình 2.20: Mơ tả sự tách chuỗi bảo vệ ở bộ giải điều chế OFDM ........................ 53
Hình 2.21: Sơ đồ khối bộ giải điều chế OFDM dùng FFT .................................... 56
Hình 2.22: Phương pháp chọn các dãy truyền thành phần .................................. 59

viii


Hình 3.1: Phổ quang của các kênh CO-OFDM, WDM, XC-OFDM .......................65
Hình 3.2: Hệ thống CO-OFDM ................................................................................67

Hình 3.3: Kiến trúc thống CO-OFDM .....................................................................70
Hình 3.4: Cơng suất đầu ra thứ nhất, thứ hai, thứ ba là hàm của chỉ số M(dB) .......73
Hình 3.5: Hàm chuyển đổi của cường độ quang và trường quang ...........................74
Hình 3.6: Hệ thống truyền dẫn với kết nối pha giữa các đoạn..................................76
Hình 3.7: Phương pháp Fourier chia nhỏ đối với sự truyền lan của tín hiệu............77
Hình 3.8: Hệ số phẩm chất Q là hàm của công suất đầu vào....................................79
Hình 3.9: Dải động OSNR là hàm của số bước .......................................................80
Hình 3.10: Hệ số phẩm chất Q là hàm của hệ số phi tuyến β với số bước 4 ...........80
Hình 3.11: Minh họa của LM-DDO-OFDM, phổ của OFDM quang.......................83
Hình 3.12: Hệ thống thơng tin quang cự li dài DDO-OFDM ...................................84
Hình 3.13: Hiệu suất của hệ thống theo độ nén sóng mang ở DDO-OFDM có bù ..85
Hình 3.14: Hệ số phẩm chất phụ thuộc vào cơng suất đưa vào ................................86
Hình 3.15: Phổ quang của SSB-OFDM quang băng cơ sở.......................................87
Hình 3.16: Nguyên lý của (a) SSB-OFDM băng cơ sở, (b) OFDM-A ....................88
Hình 3.17: Dạng phổ RF cho RFT-OFDM ở hai cấu hình OFDM-A và OFDM-B .88
Hình 3.18: Độ nhạy BER cho RFT-OFDM-A và OFDM-B ....................................89
Hình 3.19: Cấu trúc bộ phát của VSSB-OFDM........................................................89
Hình 3.20: Hiệu năng lỗi bít BER của VSSB-OFDM ..............................................90
Hình 3.21: So sánh phổ quang giữa NLM-DDO-OFDM và SSB-DDO-OFDM .....93
Hình 3.22: Phổ quang và phổ điện của offset SSB-OFDM và CompSSB-OFDM ..95
Hình 3.23: Độ nhạy OSNR phụ thuộc vào tán sắc....................................................95
Hình 3.24: Thử nghiệm IM-DDO-OFDM ................................................................96
Hình 3.25: Một ví dụ cho việc sử dụng các dạng điều chế khác nhau......................97

ix


LỜI MỞ ĐẦU
Trong trường điện từ tồn tại hai cửa sổ khá lớn dành cho truyền thông băng
rộng hiện đại. Chiều dài cửa sổ đầu tiên từ bước sóng dài đến bước sóng milimét

với tấn số từ 100 Khz đến 300 Ghz. Còn cửa sổ thứ 2 nằm trong vùng tia hồng
ngoại với tần số từ 30 Thz đến 300 Thz. Cửa sổ đầu tiên cung cấp các ứng dụng
trong cuộc sống hàng ngày của chúng ta như: phát thanh và truyền hình quảng bá,
mạng LAN và thơng tin di động. Các ứng dụng này cung cấp cho người dùng đầu
cuối khả năng truy cập các mạng thông tin với khoảng cách khơng xa hay tính di
động trong các hệ thống không dây. Tuy nhiên, tốc độ dữ liệu yêu cầu có thế lên tới
Gb/s, dẫn tới dải tần sóng vơ tuyến khơng có đủ băng thơng cung cấp cho nó.
Ngược lại, trong cửa sổ thứ 2, băng thơng lớn cỡ Thz, hệ thống sóng ánh sáng có
thể cung cấp dung lượng hơn 100Tb/s. Thực tế, các hệ thống thông tin quang hay hệ
thống cáp quang đã trở nên cần thiết như mạng đường trục của cơ sở hạ tầng thơng
tin hiện đại ngày nay. Có một chiến dịch rộng khắp trong thập kỷ qua là đưa sợi
quang đến gần hơn với từng hộ gia đình. Mặc dù, thực tế internet mới nổi lên vào
đầu những năm 2000, lưu lượng internet được tăng lên với tỷ lệ 75%/năm. Các ứng
dụng hình ảnh nổi lên mới nhất như IPTV sẽ tạo nên sức ép cho cơ sở hạ tầng mạng
thông tin bên dưới.
Kỹ thuật điều chế số có thể chia ra làm 2 loại: điều chế đơn sóng mang và
điều chế đa sóng mang. Điều chế đơn sóng mang là phương thức điều chế mà dữ
liệu được mang trên một sóng mang duy nhất. Đây là dạng điều chế rất quen thuộc
được áp dụng trong thông tin quang hơn 3 thập kỷ qua và đã đạt được rất nhiều
thuận lợi trong những năm gần đây, đồng thời cũng đã có sự thay đổi định dạng
thông thường NRZ (Non-Return-to-Zero), bao gồm RZ (Return-to-Zero), lưỡng cực
hai mức, DPSK (Differential Phase-Shift Keying) và QPSK (Quaternary PhaseShift Keying). Cịn phương thức điều chế đa sóng mang thì dữ liệu được mang trên
rất nhiều sóng mang con và kỹ thuật ghép kênh phân chia tần số trực giao (OFDM:
Orthogonal Frequency Division Multiplexing) là một trường hợp đặc biệt của hệ

1


thống đa sóng mang, và gần đây nó đã nhận được sự quan tâm của cộng đồng
truyền thông tin quang, đặc biệt sau khi nó được đề xuất như là các đường tryền tải

dài trong việc tách sóng trực tiếp và tách sóng kết hợp.
Các thí nghiệm trong truyền dẫn OFDM quang kết hợp (CO-OFDM) tốc độ
100 Gb/s bởi các nhóm khác nhau đã đưa OFDM quang vào cuộc đua cho các thế
hệ tiếp theo của truyền dẫn Ethernet 100 Gb/s.
OFDM đã trở thành kỹ thuật điều chế hàng đầu trong lĩnh vực vơ tuyến. Nó
đã thành cơng trong hầu hết các chuẩn truyền thống chính, bao gồm mạng LAN
khơng dây (IEEE 802.11 a/g, cũng được biết đến như Wi-Fi), tiêu chuẩn phát thanh
và truyền hình số (DAB / DVB), và đường truyền thuê bao số (DSL).
Không lấy làm ngạc nhiên khi kỹ thuật OFDM được áp dụng cho mạng di
động thế hệ 4G và mạng thông tin thành thị băng rộng không dây khoảng cách lớn
(WiMAX, hoặc IEEE 802.16). Mặc dù OFDM quang mới xuất hiện gần đây, nhưng
nó đã kế thừa được từ những cuộc tranh luận kéo dài hơn một thập kỷ qua trong
thông tin vô tuyến về kỹ thuật truyền đơn sóng mang và đa sóng mang. OFDM có
lợi thế khi sử dụng phép biến đổi Fourier nhanh (FFT), với sóng mang đơn kết hợp
tiền tố lặp có thể đạt được trong kỹ thuật này. Xét về bản chất của phương thức điều
chế đa sóng mang thì OFDM có 2 đặc tính kỹ thuật thuận lợi sau. Trước tiên so với
truyền dẫn đơn sóng mạng thì OFDM có sự phân chia phổ được mở rộng từ các
sóng mang con chia nhỏ tới một băng thơng con và tồn bộ phổ OFDM, nó cung
cấp khả năng linh động cao ở các thiết bị cũng như các hệ thống con hay các hệ
thống thiết kế theo mức. Thứ hai là sự thích ứng của các sóng mang con hoa tiêu
dẫn đường pilot đồng thời với các sóng mang dữ liệu có thế rất nhanh và các
phương pháp thích hợp cho ước lượng kênh và pha. OFDM quang có cả các điểm
tương đồng và khác biệt so với OFDM vơ tuyến RF. Hay nói cách khác, OFDM
quang chịu được hai vấn đề rất tốt, đó là tỉ số cơng suất đỉnh trên cơng suất trung
bình cao (PAPR) và nhạy với nhiểu pha/tần số. Một trong những khác biệt nổi bật là
sự tồn tại của kênh quang phi tuyến và sự tương tác phức tạp của nó với tán sắc sợi
quang, đó là những cái khơng tồn tại trong các hệ thống vô tuyến RF. Hơn thế nữa,

2

trong các hệ thống vơ tuyến RF, tính chất phi tuyến xảy ra ở bộ khuếch đại công
suất RF nơi mà một bộ lọc thông dải không thể loại bỏ được sự rò rỉ băng tần vượt
quá do suy hao bộ lọc không thể chấp nhận được. Tuy nhiên, trong hệ thống OFDM
quang, bộ khuếch đại quang pha tạp EDFA (là bộ khuếch đại quang phổ biến nhất
hiện nay) là hồn tồn tuyến tính bất kể mức độ bão hịa, và nó sử dụng với một bộ
ghép kênh đa bước sóng có thể loại bỏ được sự rị rỉ ngồi băng tần.
Luận văn được chia làm 3 chương bao gồm:
Chương 1: Giới thiệu chung về Lịch sử của thông tin quang, xu hướng phát triển
trong tương lai cũng như mục tiêu và nội dung nghiên cứu chính của đề tài.
Chương 2: Cơ sở lý thuyết về Nguyên lý truyền dẫn quang trong đó đi sâu tìm hiểu
kỹ thuật ghép kênh theo bước sóng WDM; kỹ thuật OFDM trong các hệ thống
thông tin vô tuyến.
Chương 3: Nghiên cứu các kỹ thuật OFDM quang bao gồm kỹ thuật OFDM quang
kết hợp và OFDM quang tách sóng trực tiếp, nhằm phân tích đánh giá những ưu
nhược điểm của từng phương pháp và kết quả đạt được của các phương pháp đó.
Qua đây, tơi xin trân trọng cảm ơn gia đình tơi, các thầy, cô giáo trong khoa
Điện tử -Viễn thông, trường Đại học Bách khoa Hà Nội, các bạn bè trong phịng thí
nghiệm Nghiên cứu và Phát triển Truyền Thông CRD, và đặc biệt là Tiến sĩ Đào
Ngọc Chiến - Thầy giáo trực tiếp giúp đỡ, hướng dẫn nhiệt tình để tơi hồn thành
luận văn tốt nghiệp này.
Hà Nội, tháng 10 năm 2010

Lê Xuân Hòa

3


CHƯƠNG I. GIỚI THIỆU CHUNG
1.1.

Lịch sử của thông tin quang
Việc sử dụng ánh sáng như một phương tiện truyền thông là rất tự nhiên

và có thể được tìm thấy từ nhiều nền văn minh. Ví dụ: dọc theo Vạn lý trường
thành của Trung Quốc là một hệ thống truyền thông tương đối tinh vi gồm các
tháp cảnh báo với rất nhiều cách thức giống như hệ thống thông tin quang hiện
đại. Sử dụng mầu của khói hay số lượng đèn để thơng báo kích cỡ của đối tượng
xâm nhập là một phương pháp thơ của tín hiệu đa mức. Tương tự với hệ thống
truyền thông của ngày nay, các tháp cảnh báo được định vị dọc theo Vạn lý
trường thành và các khoảng bảo vệ ở mỗi tháp, khi nhìn thấy tín hiệu từ tháp
phía trước, nó sẽ gửi mẫu tín hiệu tương tự đến tháp tiếp theo. Một bản tin có thể
sẽ bị trễ từ điểm này tới điểm kia của Vạn lý trường thành, với khoảng cách hơn
7300 km trong thời gian nhỏ hơn 1giờ.
Hệ thống truyền thông tin quang đã lấy lại được chỗ đứng rất nhanh sau khi
điện báo, điện thoại và các mạng vô tuyến ra đời vào nửa đầu thế kỷ 20. Tuy
nhiên, vào cuối thế kỷ 20, khi mà các hệ thống cơ bản về điện đã đạt đến một
điểm bão hòa về năng lực và hướng tiếp cận. Một hệ thống truyền dẫn đồng trục
đặc biệt hoạt động ở tốc độ 200 Mb/s cần phải được phát lặp lại tại mỗi km, điều
đó sẽ làm tăng chi phí vận hành. Xu hướng tất yếu là phải nghiên cứu các hệ
thống thông tin sóng ánh sáng, trong đó tốc độ dữ liệu có thể được tăng lên đáng
kể. Điều này có được sau khi sáng chế và hiện thực hóa được laser, nó sinh ra
nguồn kết hợp cho máy phát. Những trở ngại cịn lại là tìm ra một bước sóng ánh
sáng thích hợp cho môi trường truyền dẫn. Năm 1966, Kao và Hockman đã đề
xuất ý tưởng sử dụng sợi quang làm mơi trường truyền dẫn sóng ánh sáng mặc
dù thực tế lúc bây giờ sợi quang suy hao không thể chấp nhận được [10]. Họ cho
rằng sự tồn tại suy hao trong sợi quang ở thời điểm đó là do các tạp chất, có thể
được loại bỏ dễ dàng hơn bất kỳ một hiệu ứng vật lý cơ bản nào như tán xạ

4

Rayleigh. Các nhà nghiên cứu đã dự đoán trước đối với sợi quang dùng cho viễn
thông kéo dài hơn 5 năm là 20 dB/km, và hiện tại các đặc tính kỹ thuật của sợi
quang đơn mode có suy hao là 0,2 dB/km.
Mặc dù suy hao của nó rất thấp so với các hệ thống vô tuyến RF, hệ thống quang
vẫn tái tạo lại tín hiệu ở khoảng cách nhỏ hơn 100 km. Cuối thập kỷ 80 và đầu
những năm 90 của thế kỷ 20, hệ thống truyền thơng tách sóng kết hợp đã được giới
thiệu để nâng cao khoảng cách truyền [11,12,19]. Tuy nhiên, nỗ lực đó đã bị phai
mờ sau khi phát minh ra bộ khuếch đại quang vào những năm 1990. Sự xuất hiện
của bộ khuếch đại quang báo hiệu một kỷ nguyên mới của truyền thông tin quang, ở
đó một số lượng lớn các tín hiệu ghép kênh phân chia theo bước sóng (WDM) có

Số lượng kênh truyền

thể được truyền qua hàng nghìn kilomet [7].

Tốc độ dữ liệu/kênh (Gb/s)

Hình 1.1: Biểu diễn tốc độ dữ liệu/kênh và số lượng kênh trong các hệ thống truyền dẫn quang

Tốc độ dữ liệu/kênh tăng dần biểu diễn trên trục x, số lượng kênh chiều dài
bước sóng trong một sợi quang được biểu diễn trên trục y. Vào đầu những năm
1990, khả năng của hệ thống kênh truyền đơn đã đạt đến 10 Gb/s. Hệ thống khuếch
đại được đưa vào sử dụng và ngay lập tức đã tăng công suất thông qua hệ thống
WDM. Năm 2003, hệ thống WDM được triển khai rộng rãi với tốc độ 40 Gb/s cho

5

mỗi kênh. Nghiên cứu gần đây đã chứng tỏ được ở tốc độ 21,7 Tb/s, và đã vượt qua
được rào cản quang 10 Tb/s [21,27]. Khả năng truyền với tốc độ 100 Tb/s đặt ra
một thách thức cho cộng đồng truyền thơng quang, địi hỏi sự đổi mới của khuếch
đại quang, dạng điều chế hay thiết kế sợi quang.
1.2.

Xu hướng phát triển
Sự xuất hiện của internet về cơ bản đã làm thay đổi cơ sở hạ tầng truyền

thông thông tin bên dưới. Tốc độ tăng trưởng băng thông đã dẫn đến việc xây dựng
truyền thơng tồn cầu vào cuối thập niên 1990 và đầu thập niên 2000, trùng hợp với
sự tiến bộ kỹ thuật cực kỳ nhanh trong thông tin quang được ấn định bởi các hệ
thống khuếch đại quang. Lưu lượng truy cập internet đã nhanh chóng tăng lên mặc
cho sự bùng nổ tiếp theo được gọi là “internet bong bóng”. Nhiều ứng dụng mới đã

Lưu lượng (PB/tháng)

nổi lên, như YouTube và IPTV với u cầu băng thơng rộng.

Năm
Hình 1. 2: Biểu diễn sự tăng trưởng về lưu lượng truy cập Internet

Hình 1.2 biểu diễn dự án của Cisco về lưu lượng truy cập Internet đến năm
2011 [4], trong đó cho thấy sự tăng trưởng băng thơng của một yếu tố gấp 2 lần mỗi
năm. Đây là sự tăng trưởng phi thường đã tạo áp lực rất lớn đối với cơ sở hạ tầng
thông tin ở mọi cấp độ, từ mạng lõi đến mạng metro và mạng truy cập. Trong phần
dưới đây, chúng tôi xác định một số xu hướng trong các mạng truyền thông quang
phát sinh từ sự gia tăng nhanh chóng ở lưu lượng IP và các ứng dụng kết hợp.

6

1.2.1. Giải pháp cho mạng Ethernet 100 Gb/s
Sự tiến hóa và phát triển của Ethernet (IEEE 802.3) trong suốt 30 năm qua
đã mở rộng từ môi trường chia sẻ gốc là kỹ thuật LAN, đến một tiêu chuẩn đáng tin
cậy trên tất cả các cấp mạng từ các mạng LAN đến các mạng MAN/WAN. Vì sự
sẵn có của một loạt các sản phẩm và ứng dụng phù hợp với tiêu chuẩn IEEE 802.3,
Ethernet đã trở thành công nghệ truyền thông hiệu quả cả về chi phí và độ tin cậy.
Có hai cách điều chỉnh để tăng tốc độ truyền dẫn Ethernet đạt 10 Gb/s (10 GbE).
Thứ nhất là lưu lượng của đường trục IP đã phát triển quá nhanh trong năm 2007,
một số nhà cung cấp dịch vụ internet lớn đã cung cấp kết nối trung kế từ bộ định
tuyến này tới bộ định tuyến khác đạt trên 100 Gb/s [15]. Các ứng dụng nổi lên rất
mới, như truyền hình internet, yêu cầu băng thông gấp 3 lần vào năm 2011 với khả
năng kết nối IP sẽ là 1 Tb/s [4]. Thứ 2, sự di chuyển của tốc độ đường truyền từ 10
GbE đến 100 GbE dự kiến sẽ đạt được với chi phí hoạt động và giá thành giảm.
Mong muốn của đường truyền 100 GbE sẽ hoạt động gấp 4, 5 lần 10 GbE với chi
phí giảm cho mỗi Gb/s. Việc tăng lên 100 GbE cũng dẫn tới đường truyền giữa các
bộ định tuyến IP có băng thơng lớn hơn một chút, và nó trơng đợi việc giảm kế
hoạch lưu lượng và chi phí vận hành.
1.2.2. Sự xuất hiện của các mạng cấu hình lại linh động
Sự tăng trưởng mạnh mẽ của các ứng dụng internet hình ảnh băng thông
rộng sẽ tạo sức ép lớn cho các mạng truyền thơng truyền thống. Mặc dù khả năng
liên kết có thể được tăng cường nhờ sự dịch chuyển tốc độ truyền dẫn lên 40 Gb
hoặc 100 Gb hoặc tăng nhiều kênh WDM, đơn giản như tăng thêm khả năng
truyền thông tin quang khi thông tin được phát giữa hai điểm đơn trong mạng
điểm tới điểm. Tuy nhiên, để thích ứng với mơ hình u cầu băng thơng thay đổi
lên, địi hỏi các mạng quang có thể thêm, bớt và định tuyến một cách linh hoạt
chiều dài bước sóng các kênh tại rất nhiều các nốt riêng lẻ. Điều này được thực
hiện rất tốt trong lĩnh vực quang để tiết kiện chi phí cho các bộ phát đáp khơng
cần thiết liên quan tới sự chuyển đổi từ quang sang điện và ngược lại từ điện

7


sang quang. Hình thức quản lý băng thơng quang này có thể đạt được bởi bộ ghép
kênh thêm, bớt quang có thể cấu hình lại ROADM. Hình 1.3 cho thấy một cấu hình
tiêu biểu của bộ ROADM, xây dựng trên mạng lõi để có thể kết nối cùng nhau với
nhiều mạng phân phối. Trong quang, số lượng các nút ROADM có thể đạt được là
20 nút tương ứng với khoảng cách hơn 1000 km. Kể từ khi được giới thiệu vào năm
2003, các bộ ghép kênh ROADM đã trở nên quan trọng trong mạng lõi và là đặc
tính cần thiết trong việc triển khai DWDM (ghép kênh theo bước sóng mật độ cao).
Xu hướng cho các mạng có thể cấu hình được với tốc độ truyền dẫn có thể lên tới
100 Gb/s đặt ra hai thách thức chính trong thiết kế mạng. Trước hết, tín hiệu cực kỳ
nhạy cảm với sự tán sắc ánh sáng, sự tán sắc phân cực mode (PMD), các hiệu ứng
lọc ROADM và sự khơng hồn hảo của các thành phần quang điện. Ví dụ, dung sai
cho phép đối với sự tán sắc ánh sáng khi sử dụng điều chế NRZ thông thường là cần
phải giảm 100 lần khi tốc dộ đường truyền tăng từ 10 – 100 Gb/s. Như vậy, nó bắt
buộc sử dụng bù tán sắc quang cho mỗi kênh. Hơn nữa, để cung cấp đường truyền
dài khoảng cách 1000 km, ngay cả đường dẫn quang tốt nhất cũng yêu cầu bù tán
sắc quang PMD cho tốc độ hon 100 Gb/s. Việc bù quang cho PMD là tổn hao, cồng
kềnh và đắt tiền [22,25].

Hình 1.3: Sự kết hợp của các bộ ROADM trong mạng quang

8


Nghi ngờ rằng một sự thâm nhập tàn bạo tới 100 GbE có thể đạt được mục
tiêu đầu tiên là tiết kiệm chi phí. Thứ hai, mạng quang hiện tại thiếu linh động so
với mạng vơ tuyến, nó khó hơn trong việc cài đặt, bảo trì và quản trị, do đó để hoạt

động được sẽ khá tốn kém. Hay một hệ thống truyền dẫn quang thích ứng cho một
mạng quang nhanh nhẹn và có thể cấu hình lại là rất cần thiết để cung cấp lưu lượng
cao và luôn phát triển nhu cầu người dùng.
1.2.3. Truyền dẫn quang điều khiển bằng phần mềm
Để đáp ứng với sự nổi lên của một chuẩn vừa số vừa tương tự vào những
năm 1980, khái niệm về phát thanh điều khiển bằng phần mềm (SDR) được đề xuất
như một giải pháp thiết thực [1,16], gọi là phần mềm thực hiện chức năng thu phát
phát thanh, đó có thể là tính linh động thích nghi với mơi trường người dùng thay vì
dựa trên phần cứng chun dụng. SDR khơng có nghĩa là một kỹ thuật điều chế đặc
biệt, mà nó chỉ thúc đẩy xu hướng giảm xuống từ tương tự sang số trong truyền
thông không dây. Không lấy làm ngạc nhiên khi xuất hiện một thử thách tương tự
trong truyền thông tin quang hiện đại, trong đó nhiều loại điều chế tiên tiến
[6,18,26] đã được đề xuất cho các thế hệ tiếp theo của truyền đẫn Ethernet 100
Gb/s. Đây có thể là tín hiệu hướng tới truyền dẫn quang điều khiển bằng phần mềm
(SDOT), ở đó bộ thu phát tín hiệu có thể được thích nghi hoặc cấu hình lại cho các
chuẩn phức tạp hoặc nhiều dạng điều chế phức tạp [28]. Đặc biệt, chúng ta có thể
dự tính ra một SDOT thơng minh, một khái niệm tương tự như SDR, cái mà có thể:
1. Tự động thiết lập liên kết vật lý mà không có sự can thiệp của con người, ví dụ,
đo suy hao, tán sắc của đường truyền và thiết lập được các mô-đun bù tán sắc.
2. Thiết kế một tốc độ truyền quang cho đường truyền với số dư vừa đủ
3. Có thể hoạt động ở chế độ đa mode, lựa chọn để chạy ở chế độ đa sóng mang
hoặc đơn sóng mạng và
4. Báo cáo một cách chính xác các thông số điều kiện kênh, bao gồm OSNR, tán sắc
màu, PMD, và SNR điện, nó có thể xác định được lỗi hoặc dự đốn cảnh báo lỗi
trước khi nó xảy ra.

9


Chúng tơi dự đốn rằng xử lý tín hiệu số điện tử có thể sử dụng truyền dẫn

quang điều khiển bằng phần mềm SDOT, dẫn tới một mơ hình cơ bản chuyển dổi từ
mạng quang học linh hoạt ngày nay thành mạng quang học cực mạnh “plug-andplay” trong tương lai. Việc giới thiệu SDOT tập trung vào tính tự động và có thể
cấu hình được sẽ có chi phí thấp hơn việc duy trì và hoạt động, tất cả đều quan
trọng để đảm bảo tính bền vững của cơ sở hạ tầng thơng tin, có thể tăng thêm chi
phí - hiệu suất với u cầu băng thơng lớn.

Hình 1.4: Sơ đồ truyền dẫn quang điều khiển bằng phần mềm SDOT

Sơ đồ khái niệm của SDOT được thể hiện ở hình 1.4. Một sự khác biệt nổi
bật từ hệ thống quang học thơng thường là sự có mặt của bộ chuyển đổi số-tương
tự/tương tự-số (DAC/ADC) và khối xử lý tín hiệu số DSP trong kiến trúc của
SDOT. Toàn bộ hệ thống thông tin được phân vùng vào miền tương sự và số bởi hai
khối DAC/ADC. Với mục đích ứng dụng và tối ưu hóa, có các tương tác tốc độ thấp
giữa các DSP, DAC/ADC, và các thiết bị đầu cuối. Một lần nữa, SDOT thúc đẩy
việc di chuyển từ tương tự sang số để tăng cường truyền dẫn quang thích nghi linh
động với kênh truyền dẫn và cấu hình lại tới dạng điều chế thích hợp.
Chuyển đổi tương tự-số có thể được tốt hơn bởi một cuộc thảo luận về sự
phát triển của sự bù phân tán điện tử (EDC). Các phương pháp tiếp cận rất sớm của
EDC dựa trên phần cứng, bao gồm bộ cân bằng chuyển tiếp feed (FFE), bộ cân
bằng phản hồi (DFE), với các cải tiến hiệu quả hạn chế [2]. Tuy nhiên, tiếp theo

10


EDC qua DSP đã thể hiện nhiều hơn nữa sự cải tiến hiệu suất lên đáng kể [3].
SDOT về bản chất cũng cung cấp một kiến trúc chung cho các EDC thơng qua DSP.
Ví dụ, các thiết bị đầu cuối của hệ thống quang thông thường trong hệ thống điều
chế cường độ/tách sóng trực tiếp (IM/DD), sự ước lượng chuỗi hợp lệ lớn nhất
(MLSE) có thể được sử dụng [5,8]; Một bộ điều chế biên độ/pha quang (IQ) và tách
sóng trực tiếp, việc đền bù trước hết có thể được sử dụng [13,17]; cho một thiết bị

đầu cuối tách sóng kết hợp, sự ước lượng pha số có thể được sử dụng để thay thế
các vịng khóa pha quang thơng thường [14]; và tại đầu cuối cho một bộ điều chế IQ
quang và bộ tách sóng quang kết hợp, CO-OFDM có thể được nhận ra [9,23,24].
Các thiết bị đầu cuối trong các ví dụ này khá là khác biệt, nhưng tất cả đều tận dụng
lợi thế của DSP để nâng cao hiệu suất lên đáng kể của dung sai tán sắc, và chúng có
thể được mơ tả thơng qua các kiến trúc chung của SDOT thể hiện trong hình 1.4.
1.3 . Mục tiêu và nội dung nghiên cứu
1.3.1. Mục tiêu nghiên cứu
Do những ưu điểm hơn hẳn phương tiện truyền dẫn khác mà cáp quang ngày
càng được nhiều nước trên thế giới sử dụng làm phương tiện truyền dẫn thông tin
của mình, nó tốt hơn hẳn so với phương tiện truyền dẫn qua vệ tinh đồng thời nó
cịn là phương tiện truyền dẫn an toàn nhất trong mọi điều kiện. Nó đóng vai trị đa
năng trong truyền dẫn dịch vụ viễn thơng có chất lượng cao, đồng bộ và hiện đại
như truyền số liệu phục vụ hội nghị truyền hình, truy nhập dữ liệu từ xa...
Cáp quang sẽ dần dần thay thế cáp kim loại: cồng kềnh và tốt kém. Bằng
nhiều phương pháp như chôn dưới đất, treo và mắc theo các cột điện lực xâm nhập
đến từng gia đình, đến từng thơn, xã, phố, phường... Nó sẽ xun trái đất, vượt đại
dương kết nối vào mạng thông tin quốc tế, truyền dẫn đa dịch vụ viễn thông phục
vụ mọi yêu cầu của loài người trên con đường hội nhập và phát triển kinh tế thương
mại, nghiên cứu khoa học, giáo dục, văn hoá, đời sống ... trong thời đại thơng tin
hện nay. Do đó mà việc nghiên cứu các vấn đề liên quan đến thông tin quang luôn

11


được các nhà khoa học trên thế giới quan tâm. Một trong các vấn đề trên là kỹ thuật
ghép kênh trong truyền dẫn quang. Hiện tại hệ thống truyền dẫn quang đang áp
dụng kỹ thuật ghép kênh theo bước sóng WDM, do hạn chế về dung lượng và băng
thông cũng như các vấn đề về xuyên nhiễu, tích lũy tạp âm, tích lũy tán sắc, và các
hiệu ứng quang học phi tuyến nên vấn đề đặt ra là phải tìm một phương pháp mới

khắc phục được những hạn chế của phương pháp WDM. Trong luận văn này tơi xin
được trình bày về việc ứng dụng kỹ thuật OFDM trong hệ thống truyền dẫn quang.
Do OFDM vốn là kỹ thuật phát triển cho hệ thống thông tin vô tuyến nhằm tăng
hiệu suất phổ. Nó cũng đã được ứng dụng rộng rãi như: Phát thanh số DAB, Truyền
hình số mặt đất DVB-T, Wimax … Nhưng do môi trường truyền dẫn của hệ thống
thông tin vô tuyến là không gian tự do nên chịu sự tác động của thời tiết, địa hình,
thuộc tính kênh truyền thay đổi thường khơng biết trước ... Vì thế mà việc đưa
OFDM vào trong hệ thống quang đã làm tăng các loại hình dịch vụ do tốc độ cao,
băng thơng rộng…
1.3.2. Nội dung nghiên cứu chính
Một trong những thế mạnh chính của phương thức điều chế ghép kênh phân
chia tần số trực giao (OFDM) là sự thay đổi phong phú và dễ dàng thích ứng với
một loạt các ứng dụng. Trong hệ thống không dây, OFDM đã được kết hợp trong
mạng không dây LAN (IEEE 802.11a/g như Wi–Fi), WAN (IEEE 802.16e, như
WiMAX), và hệ thống phát thanh/truyền hình số (DAB/DVB) đă được triển khai ở
hầu hết các khu vực trên thế giới. Trong các hệ thống cáp RF, OFDM đã được kết
hợp trong truy cập băng rộng ADSL, và VDSL thông qua đường dây đồng điện
thoại hoặc đường dây điện. Các kết quả phong phú này có được là do chính lợi thế
của phương thức điều chế OFDM, bao gồm chống lại sự tán xạ, dễ dàng ước lượng
và giảm thiểu nhiễu trong kênh động, hiệu suất phổ cao… Sự phát triển của OFDM
quang được kế thừa những lợi thế phong phú đó. Chúng ta đã được chứng kiến rất
nhiều các đề xuất lý thuyết và mô phỏng cho các hệ thống OFDM quang với rất
nhiều các ứng dụng khác nhau, mục đích tận dụng các ưu thế của OFDM nói trên.
Mặc dù thực tế OFDM đã được nghiên cứu và ứng dụng trong lĩnh vực RF, nhưng

12


nó đã gây ngạc nhiên khi lần đầu tiên OFDM quang được nhắc đến ở một tạp chí
mở rộng vào năm 1996, Pan và Green [20] đã trình bày những phân tích rất sâu về

hệ thống sợi quang với kỹ thuật ghép kênh đa sóng mang lai AM/OFDM. Sự thiếu
quan tâm tới OFDM trong quá khứ chủ yếu là do thực tế lúc bây giờ nguồn xử lý tín
hiệu Silicon chưa đạt được độ tinh vi như việc xử lý tín hiệu OFDM có thể thực
hiện trong một mạch tích hợp CMOS (IC).
Nội dung của Luận văn xin được trình bày về nguyên lý truyền dẫn quang,
kỹ thuật điều chế OFDM trong thông tin vô tuyến, nhưng chủ yếu giới thiệu và
phân tích các phương pháp tách sóng quang. Có hai phương pháp tách sóng quang
là OFDM quang tách sóng kết hợp (Coherent Optical OFDM) và OFDM quang tách
sóng trực tiếp (Direct Ditection Optical OFDM). Mặc dù phương pháp OFDM
quang tách sóng trực tiếp là phương pháp chính của truyền thông quang trong hai
thập kỷ qua, nhưng tương lai phương pháp OFDM quang kết hợp sẽ được ứng dụng
nhiều hơn.
Tài liệu tham khảo
[1]. Abidi A. The path to the software-defined radio receiver. IEEE J Solid-State
Circuits 2007;42:954–66.
[2]. Buchali F, Bulow H. Adaptive PMD compensation by electrical and optical
techniques. J Lightwave Technol 2004;22:1116–26.
[3]. Bulow H. Electronic dispersion compensation. In: Opt. Fiber Commun. Conf.,
paper no. OMG5. Anaheim, CA; 2007.
[4]. Cisco Inc. Approaching the zettabyte era. Information available at
/>white_paper_c11-481374_ns827_Networking_Solutions_White_Paper.html
[5]. Faărbert A. Application of digital equalization in optical transmission systems.
In: Opt. Fiber Commun. Conf., paper no. OTuE5. Anaheim, CA; 2006.

13


[6]. Fludger CRS, Duthel T, Van Den Borne D, et al. Coherent equalization and
POLMUX-RZ-DQPSK for robust 100-GE transmission. J Lightwave Technol
2008;26:64–72.

[7]. Gnauck AH, Tkach RW, Chraplyvy AR, Li T. High-capacity optical
transmission systems. J Lightwave Technol 2008;26:1032–45.
[8]. Haunstein HF, Schorr T, Zottmann A, Sauer-Greff W, Urbansky R.
Performance comparison of MLSE and iterative equalization in FEC systems for
PMD channels with respect to implementation complexity. J Lightwave Technol
2006;24(11):4047–54.
[9]. Jansen SL, Morita I, Takeda N, Tanaka H. 20-Gb/s OFDM transmission over
4160-km SSMF enabled by RF-Pilot tone phase noise compensation. In: Opt. Fiber
Comm. Conf., paper no. PDP15. Anaheim, CA; 2007.
[10]. Kao KC, Hockman GA. Dielectric-fiber surface waveguides for optical
frequencies. Proc IEEE 1966;113:1151–8.
[11]. Kazovsky L. Multichannel coherent optical communications systems. J
Lightwave Technol 1987;5:1095–102.
[12]. Kahn JM, Habbab IMI, Giles CR. 1Gbit/s zero-IF DPSK coherent optical
system using a single photodetector. IET Elect Lett 1988;24:1455–7.
[13]. Killey RI, Watts PM, Mikhailov V, Glick M, Bayvel P. Electronic dispersion
compensation by signal predistortion using digital processing and a dual-drive
Mach–Zehnder modulator. IEEE Photon Technol Lett 2005;17:714–6.
[14]. Ly-Gagnon DS, Tsukamoto S, Katoh K, Kikuchi K. Coherent detection of
optical quadrature phase-shift keying signals with carrier phase estimation. J
Lightwave Technol 2006;24:12–21.
[15]. Melle S, Jaeger J, Perkins D, Vusirikala V. Market drivers and implementation
options for 100-gbe transport over the WAN. IEEE Applications Practice
2007;45:18–24.
[16]. Mitola J. The software radio architecture. IEEE Commun Magazine
1995;33(5):26–38.

14

[17]. McGhan D, Laperle C, Savchenko A, Li C, O’Sullivan. 5120-km RZ-DPSK
transmission over G.652 fiber at 10 Gb/s without optical dispersion compensation.
IEEE Photon Technol Lett 2006;18:400–2.
[18]. Noe´ R. Phase noise tolerant synchronous QPSK/BPSK baseband type
intradyne receiver concept with feedforward carrier recovery. J Lightwave Technol
2005;23:802–8.
[19]. Okoshi T. Heterodyne and coherent optical fiber communications: Recent
progress. IEEE Trans Microwave Techniques 1982;82:1138–49.
[20]. Pan Q, Green RJ. Bit-error-rate performance of lightwave hybrid AM/OFDM
systems with comparison withAM/QAM systems in the presence of clipping impulse
noise. IEEE Photon Technol Lett 1996;8:278–80.
[21]. Sano A, Yamada E, Masuda H, et al. 13.4-Tb/s (134 _ 111-Gb/s/ch) no-guardinterval coherent OFDM transmission over 3600 km of SMF with 19-ps average
PMD. In: Eur. Conf. Opt. Commun., paper no. Th.3.E.1. Brussels, Belgium; 2008.
[22]. Sunnerud H, Xie C, Karlsson M, Samuelsson R, Andrekson PA. A comparison
between different PMD compensation techniques. J Lightwave Technol
2002;20:368–78.
[23]. Shieh W, Athaudage C. Coherent optical orthogonal frequency division
multiplexing. Electron Lett 2006;42:587–9.
[24]. Shieh W, Yi X, Tang Y. Transmission experiment of multi-gigabit coherent
optical OFDM systems over 1000 km SSMF fiber. Elect Lett 2007;43:183–4.
[25]. Takahashi T, Imai T, Aiki M. Automatic compensation technique for timewise
fluctuating polarisation mode dispersion in in-line amplifier systems. IET Elect Lett
1994;30:348–9.
[26]. Winzer PJ, Raybon G, Duelk M. 107-Gb/s optical ETDM transmitter for 100
G Ethernet transport. In: Eur. Conf. Opt. Commun., paper no. Th4.1.1. Glasgow,
Scotland; 2005.
[27]. Yu J, Zhou X, Huang M, et al. 21.7 Tb/s (161 _ 114 Gb/s) polmux-RZ-8PSK
transmission over 662 km of ultra-low loss fiber using C-band EDFA amplification

15