ROF sử dụng tiền khuếch đại quang và máy thu Coherence

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (721.83 KB, 5 trang )

(1)<div class='page_container' data-page=1>

KHẢO SÁT HIỆU NĂNG CỦA HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG WDM

MMW/ROF SỬ DỤNG TIỀN KHUẾCH ĐẠI QUANG VÀ MÁY THU COHERENCE

INVESTIGATING PERFORMANCE OF WDM MMW/ROF SYSTEM USING OPTICAL

PREAMPLIFIER AND COHERENCE RECEIVER

Nguyễn Văn Tuấn, Nguyễn Văn Điền

Trường Đại học Bách khoa - Đại học Đà Nẵng; , 
Tóm tắt - Bài báo đề xuất một mơ hình tính tốn hiệu năng (SNR,

BER) của hệ thống truyền dẫn tín hiệu vơ tuyến sóng milimét qua
sợi quang ghép kênh theo bước sóng (WDM MMW/RoF) sử dụng
bộ tiền khuếch đại quang EDFA và máy thu Coherence. Tiến hành
khảo sát các loại nhiễu trội bao gồm nhiễu phát xạ tự phát (ASE)
tạo ra từ EDFA, nhiễu trộn bốn bước sóng (FWM) do hệ thống
ghép nhiều bước sóng quang và nhiễu từ máy thu Coherence để
xác định tỉ số tín hiệu trên nhiễu (SNR), tỉ lệ lỗi bit (BER) của hệ
thống. Tiếp đến, viết chương trình bằng Matlab, cho chạy chương
trình và vẽ các đồ thị biểu diễn các đặc tính của hệ thống, chẳng
hạn BER, SNR theo công suất máy phát, theo số kênh quang, theo
độ khuếch đại G của EDFA, theo công suất dao động nội của máy
thu Coherence, theo tốc độ bít từng kênh. Kết quả này có thể được
sử dụng hiệu quả trong tính tốn, thiết kế và khai thác hệ thống
nhằm nâng cao dung lượng mà vẫn đảm bảo chất lượng tín hiệu
truyền dẫn trong hệ thống.

Abstract - In this paper, a calculating model of Milimeter-Wave
(MMW) Radio-over-Fiber WDM Fiber Optic Communication
System (WDM MMW/RoF) using EDFA preamplifier and
Coherence receiver is proposed. We then investigate dominant

noises including Amplified Spontaneous Emission (ASE) noise
from EDFA, Four Wave Mixing (FWM) noise created by the WDM
and receiver’s noise to determine the SNR, BER of this system.
After that, we write MatLab-based program and make it run to draw
graphs that show system performance, such as BER, SNR versus
number of optical channels, transmitter’s power, EDFA’s Gain,
oscillator power of Coherence receiver, bit rate of each channel.
The results could be used effectively in calculating, designing and
exploting the WDM MMW/RoF system to improve the capacity so
that signal quality is still ensured in this system.

Từ khóa - WDM; RoF; Coherence; ASE; FWM; SNR; BER Key words - WDM; RoF; Coherence; ASE; FWM; SNR; BER
1.Đặt vấn đề

Mạng di động 5G và 5G thế hệ tiếp theo đòi hỏi sự cải
tiến đáng kể về hiệu suất, công suất, điện năng tiêu thụ, độ
trễ, và số người dùng [1]. Hệ thống truyền dẫn tín hiệu vơ
tuyến qua sợi quang (RoF) kết hợp tính di động của thông
tin di động và dung lượng cực lớn của thông tin sợi quang
trở thành một trong những giải pháp tiềm năng đáp ứng với
yêu cầu cao của mạng di động trong tương lai. Việc áp
dụng các công nghệ quang điện hiện đại để tạo, truyền và
chuyển đổi các tín hiệu vơ tuyến tần số cao (ví dụ dải tần
milimét) được coi là một trong những giải pháp đầy hứa
hẹn vì nó giúp tăng cơng suất hệ thống và giảm chi phí, độ
trễ, và độ phức tạp của các vị trí anten [2], [3]. RoF đã thu
hút sự chú ý của các nhà mạng cho các ứng dụng mạng truy
cập thế hệ tiếp theo bao gồm việc truyền thơng di động 5G
đến truyền tải tín hiệu cáp truyền hình (CATV) hoặc tín
hiệu vệ tinh [4]. Nhờ những đặc tính ưu việt của nó, RoF

đã và đang sử dụng các tuyến quang có độ tuyến tính cao,
góp phần làm giảm số trạm lặp trên đường truyền và phân
phối tín hiệu vơ tuyến từ trạm trung tâm (CS) tới các trạm
gốc (BS) và ngược lại, như được biểu diễn trong Hình 1.

Hình 1. Mơ hình hệ thống RoF tiêu biểu

Bài báo khảo sát sự kết hợp RoF với kỹ thuật ghép kênh
quang phân chia theo bước sóng (WDM) để nâng cao hiệu
quả sử dụng băng thông, tăng dung lượng, cung cấp số kênh
truyền dẫn đa dạng với các bước sóng khác nhau được truyền
trên một sợi quang. Khi hệ thống khảo sát có khoảng cách
truyền dẫn dài (chẳng hạn hệ thống RoF truyền dẫn tín hiệu
giữa đất liền và các đảo) thì suy hao trên đường truyền rất
lớn. Trường hợp này, việc sử dụng máy thu quang
Coherence kết hợp bộ khuếch đại EDFA là giải pháp thích
hợp với ưu điểm vượt trội so với máy thu tách sóng trực tiếp
(DD). Máy thu quang Coherence với bộ dao động nội đặt tại
máy thu (cấu hình tiền khuếch đại quang) cho phép tăng
cơng suất tín hiệu đến đầu vào máy thu, bù đắp những tổn
hao trên đường truyền, cải thiện độ nhạy máy thu, tăng tốc
độ thông tin, đặc biệt là sự linh hoạt trong việc lựa chọn kênh
quang trong môi trường đa kênh dựa trên sự thay đổi tần số
dao động nội nhằm khơi phục tín hiệu ban đầu [5].

Hệ thống WDM RoF sử dụng bộ khuếch đại EDFA
cùng chủ điểm của bài báo đã được khảo sát trong những
năm gần đây, chẳng hạn [10], tuy nhiên các tác giả mới chỉ
khảo sát khoảng cách truyền dẫn đến 100 km và chưa đề
cập máy thu Coherence trong hệ thống, đồng thời chỉ sử

dụng phần mềm Optisystem mô phỏng chứ chưa xây dựng
mơ hình tính tốn SNR và BER. Bài báo [11] khảo sát ảnh
hưởng của một số loại khuếch đại quang như SOA, EDFA,
Raman đến đặc tính của hệ thống WDM/SCM RoF và tìm
độ khuếch đại phù hợp để nâng cao đặc tính của hệ thống.
Tuy nhiên, các tác giả cũng chưa đề cập và chưa khảo sát
máy thu Coherence để nâng cao khoảng cách truyền dẫn.

</div>
(2)<div class='page_container' data-page=2>

MMW/RoF sử dụng EDFA và máy thu Coherence.
2.Mơ hình tính tốn và tỉ số cơng suất tín hiệu trên 
nhiễu SNR, tỉ lệ lỗi bit BER

Mơ hình tính tốn của hệ thống truyền dẫn tín hiệu vơ
tuyến qua sợi quang ghép kênh theo bước sóng (WDM
MMW/RoF) sử dụng bộ tiền khuếch đại quang EDFA và
máy thu Coherence được biểu diễn như Hình 2.

Hình 2. Mơ hình tính tốn hệ thống WDM MMW/RoF 
Sóng vơ tuyến tần số



được điều chế ASK bởi luồng
tín hiệu số NRZ và được biểu diễn bởi biểu thức:

t

cos

A

)

t

(

E

)

t

(

s

=

i



(1)
Trong đó, Ei(t) là bit 0 hoặc bit 1. Sóng s(t) này được

đưa vào bộ điều chế quang để chuyển đổi thành tín hiệu
quang và truyền qua sợi quang đến máy thu.

Tín hiệu quang từ Laser phát quang được cho bởi:



s s



o

Laser

(

t

)

E

cos

t

E

=



+



(2)

Trong đó,

E

o,



s,



slần lượt là biên độ, tần số và
pha của tín hiệu quang từ laser. Sau khi qua điều chế, tín
hiệu quang được biểu diễn như sau:











m

cos

t



cos(

t

)

E

t

cos

t

cos

E

A

)

t

(

E

)

t

cos(

)

t

(

s

E

)

t

(

E

s
s
o

i
o

s
s
o

phat



+

=



+













+

=



+

=



1

(3)

Với

o
i

E

A

t

E

m

=

(

)

là hệ số điều chế. Phổ của tín hiệu
quang sau khi điều chế được biểu diễn như Hình 3. Đây là
kiểu điều chế AM hai biên (DSB) có tần số sóng mang là
tần số ánh sáng của laser phát quang



s, 2 biên tần tương
ứng với 2 tần số

 +

s



và



s

−



Hình 3. Phổ của tín hiệu sau khi điều chế quang

phat

E

và

P

phat (công suất quang đưa vào sợi quang sau
khi qua bộ ghép quang) được biểu diễn như sau:

LASER
phat
phat

Z

E

K

P

2

2
1

=

(4)

Trong đó,

Z

LASER

 



là trở kháng ra của laser, K1 là hệ
số tổn hao trong bộ ghép quang.

P

phatsau khi qua bộ ghép
quang sẽ được đưa vào sợi quang để truyền đến máy thu.
Tại máy thu Coherence, tín hiệu quang đến máy thu và tín
hiệu quang từ laser dao động nội cùng tác động lên
photodiode trong mạch giải điều chế quang, chuyển đổi
thành dịng điện tín hiệu, được biểu diễn như sau [5], [6]:

)

t

(

cos

)]

t

(

t

)

cos[(

P

R

)

t

(

I

P S LO S LO







+

−

=

2

(5)

PS[W], PLO[W] lần lượt là công suất quang đến máy thu

và công suất quang từ laser dao động nội. Thông thường,
người ta chọn PLO >> PS.



LOlà tần số của tín hiệu quang

của laser dao động nội. (t) là độ lệch pha giữa 2 sóng
quang. R là hệ số chuyển đổi quang điện, cosθ(t) thể hiện
độ lệch phân cực giữa hai sóng quang.

Giả thiết (t)=0 nhờ sử dụng vịng khóa pha OPLL. Khi
sử dụng phương pháp điều chế và giải điều chế ASK đổi
tần, cơng suất tín hiệu điện tại đầu ra của photodiode được
biểu diễn như sau [5]:

)
(
cos

))
(

cos
2

(
4
1
4

1
2
2

2
2

t
P

P
R
R

t
P
P
R
R
I
R
P

LO
S
L

LO
S
L
p
L
signal


=

(6)
RL [Ω] là điện trở tải của photodiode.

Tổng công suất nhiễu tại máy thu bao gồm công suất
nhiễu do EDFA và máy thu Coherence tạo ra (PEDFA-CO) và

công suất nhiễu trộn bốn bước sóng (PFWM) sinh ra do hệ

</div>
(3)<div class='page_container' data-page=3>

TH



, nhiễu phách 2

ASE



được biểu diễn như sau [6], [7]:

o
e
sp
LO
e
phat
e
ASE
_
SH
LO
_
SH
S
_
SH
SH
B
B
)
G
(

n
e
P
B
hf
e
GP
B
hf
e
1
4
2
2 2
2
2
2
2
2
2
−
+
+
=
+
+
=









(7)
L
e
TH
R
KTB
4
2 =

 (8)

o
e
sp
e
sp
LO
e
sp
phat
ASE
_
ASE
LO
_

ASE
S
_
ASE
ASE
B
B
)]
G
(
n
[
)
e
(
B
)
G
(
n
P
hf
)
e
(
B
)
G
(
G

n
P
hf
)
e
(
2
2
2
2
2
2
2
2
1
4
1
4
1
4
−
+
−
+
−
=
+
+
=









(9)
L
TH
ASE
SH
L
CO

EDFA R ( )R

P =2 = 2 +2 +2



− (10)

Với Be [Hz] và Bo [Hz] lần lượtlà băng thông nhiễu điện

của máy thu và bộ lọc quang. Pphat [W] là công suất phát

đưa vào sợi quang. nsp là hệ số nhiễu phát xạ tự phát của

EDFA.



là hiệu suất lượng tử của photodiode, e là điện

tích electron.

hf

là năng lượng photon của ánh sáng đến.
α [1/lần] là tổn hao cơng suất do sợi gây ra trên tồn tuyến.
G là độ khuếch đại của EDFA. K [J/K] là hằng số
Boltzmann. T [°K] là nhiệt độ tại máy thu.

Cơng suất nhiễu trộn 4 bước sóng (tổng nhiễu tích lũy)
tại tần số fh được tính theo biểu thức [8]:

 

−
+
=

=

h
j
i

k f f f i j

f f f

h
pqr
h

FW M

(

f

)

P

(

f

)

P

(11)

Với fi, fj, fk là tần số của 3 kênh bất kỳ trong N kênh. Hệ

thống khảo sát gồm 2 phân đoạn ( ) ( )

L

1
2
1
1

=

+

và

)
(
)
(

L

2
2
2
1

=

+

thì cơng nhiễu từng thành phần

)
f
(

Ppqr h được biểu diễn như sau [8]:

















2
2
2
1
2
2
2
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
2
1
1
1
3
2
2

2
1
1
2
1
1
1
2
3
2
2
2
4
0
6
1
1
1024















−

+
−
−

+
−
+

−

+
−
−


+
+
−


+
+
+
−
=

















i
L
)
i
(
exp
L
)
i
(
exp
.
i
L
)

.
i
exp(
.
G
.
i
)
L
L
(
exp
.
G
)
L
L
L
L
(
exp
.
A
P
.
)
.
d
(
c

.
.
n
)
f
(
P
)
(
)
(
)
(
)
(
)
(
)
(
)
(
)
(
)
(
)
(
eff
phat
h

pqr
 (12)
1,2 [rad/m] là pha phối hợp của sợi 1 và 2 trên 1 phân

đoạn.










 − − + −


−
−
=








d
)
(
dD
c
)

f
f
(
)
f
f
(
)
(
D
c
)
f
f
)(
f
f
(
k
,
k
k
j
k
i
k
,
k
k
j

k
i
,
2
1
2
2
1
2
2
1
2
2
(13)
)
1
(
2
2
)
1
(
1
1
)
1
(
L
L 


 = +

 là pha phối hợp tích luỹ

trong phân đoạn 1;

2
1

L

=

+

là độ dài tuyến sợi quang.

)
(
)
(

L

1
2
1
1

=

+

và

)
(
)
(

L

2
2
2
1

=

+

tương ứng là 2 phân

đoạn (ở 2 bên bộ khuếch đại EDFA), trong mỗi phân đoạn
(chẳng hạn

L

1) sử dụng đoạn

L

(11) là sợi quang đơn mode
(SMF) và đoạn ( )

L

2 là sợi quang tán sắc dịch chuyển
(DSF) theo phương pháp bù tán sắc hoàn toàn:

0

1
2
2
1
1

+

=

)
(
)

(

L

D

L

D

trong đó D1 và D2 tương ứng là hệ số tán sắc của sợi SMF

và sợi DSF. c [m/s] là vận tốc ánh sáng. n0 là chiết suất của

sợi;  [m] là bước sóng; d là hệ số suy giảm (d = 3 nếu
i = j  k, d = 6 nếu i  j  k); [m3/W.s] là độ cảm ứng phi 
tuyến bậc 3; Aeff[m2] là diện tích hiệu dụng của lõi sợi. 1,

2 [1/m] lần lượt là suy hao của 2 loại sợi SMF và DSF.

D1,2(k) [s/m2] là tán sắc của 2 loại sợi tại bước sóng k.

dD1,2/d [s/m3] là độ biến thiên tán sắc của sợi.

Khi EDFA đặt ở cuối tuyến (đầu vào máy thu) theo
phương án tiền khuếch đại thì:

0

2
2
2
1

=

+

=

)
(
)
(

L

trong đó cả ( )

L

1 và

)
(

L

2 đều bằng 0:

0

2
2
2

=

)

(
)
(

L

. Khi

số kênh càng lớn, số tổ hợp các bước sóng mới tạo ra do
hiệu ứng trộn 4 bước sóng càng nhiều, lúc đó việc tính tổng
cơng suất nhiễu của tất cả số bước sóng mới trùng với bước
sóng của kênh sẵn có được thể hiện qua biểu thức (11).

Từ các biểu thức (6), (10) và (11), tỉ số cơng suất tín
hiệu và công suất nhiễu (SNR) ở đầu ra của máy thu
Coherence ở kênh h tương ứng với tần số fh trong N kênh

được biểu diễn như sau:

2 2

( )

( ) ( )

cos ( )

( )

signal h
h

EDFA CO h FWM h
L S LO

L FWM h

P f

SNR f

P f P f

R R P P t

R P f



−

=
+
=

+ (14)

Trong đó, Psignal(fh), PEDFA_CO(fh) và PFW M(fh) lần lượt là
các cơng suất tín hiệu, cơng suất nhiễu do EDFA và máy
thu Coherence tạo ra và cơng suất nhiễu trộn bốn bước sóng
tương ứng với tần số fh. Saukhi qua máy thu Coherence tín

hiệu trở về dạng sóng vơ tuyến điều chế ASK s(t) như biểu
thức (1). Sau đó tín hiệu này được đưa vào mạch giải điều
chế RF (Hình 1) để khơi phục lại tín hiệu số NRZ ban đầu.
Quan hệ giữa BER và SNR theo phương pháp giải điều chế
ASK được biểu diễn như biểu thức [5], [6]:

)
2
2
1
(
5
,

0 erfc SNR

BER = (15)

3.Kết quả tính tốn và thảo luận

Bảng 1. Các giá trị của hệ thống RoF sử dụng tiền khuếch đại 
EDFA và máy thu Coherence

Thông số Định nghĩa Giá trị và đơn vị

RL Trở tải của photodiode 50 Ω

Rb Tốc độ bit mỗi kênh 10 Gbit/s

L Chiều dài của sợi quang 150 km
)

(

L

1
1

Sợi quang đơn mode (SMF) 10 km
)

(

L

1
2

Sợi quang tán sắc dịch
chuyển (DSF)

</div>
(4)<div class='page_container' data-page=4>

fRF Tần số RF 60 GHz

G Độ khuếch đại EDFA 10 dB - 40 dB

nsp Hệ số nhiễu phát xạ tự phát
của EDFA

1,26

min-max Dải bước sóng quang 1.530 nm - 1.565 nm

PLO Công suất quang của laser dao động nội –5 dBm - +5 dBm

Pphat C. suất quang đưa vào sợi –5 dBm - +5 dBm

no Chiết suất lõi sợi quang 1,5

 Độ cảm ứng phi tuyến bậc 3 4.10-15 m3/W.s 
Aeff Diện tích hiệu dụng của lõi

sợi

50.10-12 m2

D1 Hệ số tán sắc của sợi mode
SMF

18 ps/nm.km

D2 Hệ số tán sắc của sợi tán sắc

dịch chuyển DSF –1,29 ps/nm.km

dD1,2() Độ biến thiên tán sắc của sợi 0,07 ps/nm.km

3.1. Quan hệ của SNR theo công suất phát (Pphat) và số

kênh N

Hình 4. Quan hệ giữa SNR và công suất phát tương ứng với số 
kênh khác nhau với G = 30 dB, PLO=5 dBm, Rb = 10 Gbit/s,

L = 150 km

Hình 4 biểu diễn mối quan hệ giữa SNR theo sự biến
thiên của công suất phát Pphat từ –5 dBm đến 5 dBm với số

kênh khác nhau (N = 1, 16, 24, 32, 40, 48 và 56) tương ứng
với G = 30 dB, PLO= 5 dBm, Rb= 10 Gbit/s, L = 150 km.

Qua đó ta thấy trong trường hợp hệ thống chỉ truyền 1 kênh,
khi công suất phát Pphat tăng lên thì SNR tăng tuyến tính. Đối

với trường hợp đa kênh, khi tăng Pphat đến một ngưỡng nhất

định thì ảnh hưởng của hiệu ứng trộn 4 bước sóng (FWM)
của hệ thống tăng nhanh, dẫn đến tổng công suất nhiễu cao,
SNR của hệ thống giảm. Điều này được giải thích là khi Pphat

tăng thì cơng suất các kênh quang đưa vào sợi Pphattăng lên,

làm cho công suất nhiễu FWM Ppqr(fh) trongbiểu thức (12)

và công suất nhiễu FWM tổng

P

FW M

(

f

h

)

trong biểu thức
(11) cũng tăng lên. Do đó, dựa vào biểu thức (14), SNR của
hệ thống giảm. Hơn nữa số kênh truyền càng lớn, số bước

sóng mới tạo ra càng nhiều, cơng suất nhiễu FWM càng tăng
làm SNR càng giảm, điều này được thể hiện khi số kênh N
càng tăng lên thì SNR của hệ thống càng giảm và khi N = 56
thì SNR có giá trị thấp nhất.

3.2. Quan hệ của BER theo G của EDFA và số kênh N

Hình 5. Quan hệ giữa BER và G tương ứng với số kênh khác 
nhau tại Pphat = 5 dBm, PLO = 5 dBm, L = 150 km, Rb = 10 Gbit/s

Hình 5 biểu diễn mối tương quan của BER biến thiên
theo độ khuếch đại G từ 10 đến 40 dB với các số kênh khác
nhau (N = 1, 16, 24, 32, 40, 48 và 56) tương ứng Pphat =5

dBm, PLO= 5 dBm, L = 150 km, Rb= 10 Gbit/s. Ta nhận

thấy, khi G tăng lên và nằm trong khoảng từ 10 dB đến 25
dB thì BER giảm xuống. BER trong khoảng này không phụ
thuộc vào số kênh hệ thống, nghĩa là các đặc tuyến BER
tương ứng với các kênh khác nhau nhưng gần như trùng
nhau, do chúng ít phụ thuộc vào số kênh. Điều này được
giải thích là khi G cịn nhỏ (< 25 dB) thì nhiễu do EDFA
và máy thu Coherence tạo ra là nhiễu trội so với nhiễu trộn
4 bước sóng (FWM), mà loại nhiễu này không phụ thuộc
vào số kênh N. Tuy nhiên khi G > 25 dB thì nhiễu FWM
tăng nhanh, trở thành nhiễu trội trong hệ thống và làm cho
BER tăng lên đáng kể. Ảnh hưởng của số kênh càng tăng
cũng làm cho đặc tính BER càng xấu đi và các đặc tuyến
BER ngày càng tách riêng ra, số kênh càng nhiều thì BER
càng xấu, vì khi đó hiệu ứng trộn bốn bước sóng tạo ra càng

nhiều bước sóng mới càng tăng, tác động vào các bước
sóng của hệ thống làm chất lượng tín hiệu càng giảm. Cũng
từ Hình 5, ta thấy khi số kênh truyền và độ khuếch đại G
thay đổi, BER của hệ thống cũng thay đổi trong khoảng từ
10-19 đến 10-4. Đặc biệt, với số kênh xác định (chẳng hạn 
như N = 56 kênh) thì G thay đổi từ 30 dB đến 31 dB sẽ cho
giá trị BER tương ứng trong khoảng từ 10-12 đến 10-9.

3.3. Quan hệ của SNR theo tốc độ bít và số kênh N

</div>
(5)<div class='page_container' data-page=5>

Hình 6 biểu diễn mối quan hệ giữa SNR và tốc độ bít
Rb tương ứng với số kênh khác nhau (N = 1, 16, 24, 32, 40,
48 và 56) ứng với trường hợp Pphat = 1 dBm, PLO = 5 dBm,
L = 150 km, G = 30 dB. Qua đó, ta thấy khi tốc độ bít Rb
tăng lên thì SNR giảm. Điều này được giải thích là vì khi
Rb tăng thì băng thơng bộ lọc quang Bo và băng thông nhiễu
điện của máy thu Be đều tăng lên (Be = 0,75 Rb), làm cho
các loại nhiễu nhiệt, nhiễu bắn và nhiễu liên quan với phát
xạ tự phát (ASE) do EDFA tạo ra cũng tăng lên, như thể
hiện trong các biểu thức nhiễu (7), (8) và (9). Do đó, nhiễu
tổng

P

EDFA−CO tăng lên dẫn đến SNR giảm. Ngoài ra, hệ
thống càng nhiều kênh, SNR càng giảm do ngoài tác dụng
của các nhiễu kể trên cịn có thêm ảnh hưởng của nhiễu
trộn bốn bước sóng FWM, mà nhiễu FWM này tăng tỉ lệ
với số kênh như thể hiện trong biểu thức (11), (12). Kết quả
là khi số kênh càng tăng thì SNR càng giảm. Chẳng hạn
với cùng một giá trị tốc độ bít Rb = 5 Gb/s, SNR của hệ
thống lần lượt khoảng 29 dB, 28 dB, 27 dB, 25,5 dB và
23,8 dB tương ứng với số kênh là 24, 32, 40, 48 và 56 kênh.

3.4. Quan hệ của BER theo công suất dao động nội và số 
kênh N

Hình 7. Quan hệ giữa BER và công suất dao động nội ứng với 
các số kênh khác nhau với Pphat = 3 dBm, L = 150 km, G =30 dB

Hình 7 biểu diễn đặc tuyến của BER thay đổi theo công
suất dao động nội (PLO) tương ứng với số kênh khác nhau (N

= 1, 16, 24, 32, 40, 48 và 56) ứng với trường hợp Pphat= 3

dBm, L = 150 km, G = 30 dB, Rb= 10 Gbit/s. Từ đồ thị này

ta nhận thấy rằng, công suất dao động nội càng tăng lên thì
giá trị BER càng giảm. Điều này được giải thích là khi PLO

tăng lên thì cơng suất tín hiệu Psignaltrong biểu thức (6) và

(14) tăng lên, làm SNR tăng, dẫn đến BER giảm xuống.
Ngoài ra, tương ứng cùng một PLO,khi số kênh truyền càng

nhiều thì BER càng tăng lên (chất lượng tín hiệu càng giảm).
Chẳng hạn, tương ứng với PLO= 5 dBm, hệ thống có số kênh

N = 32, 40, 48 thì BER có giá trị tương ứng là khoảng 10-30,

10-19 và 10-12. Điều này được giải thích là khi hệ thống càng 
nhiều kênh, cơng suất nhiễu trộn bốn bước sóng FWM càng
tăng, như thể hiện trong biểu thức (11). Điều này làm SNR
giảm và BER tăng lên vì chúng biến thiên theo chiều ngược

nhau, thể hiện trong biểu thức (14).

4.Kết luận

Bài báo đã đề xuất được mô hình và xây dựng được các
biểu thức tính tốn hiệu năng của hệ thống WDM
MMW/RoF sử dụng máy thu Coherence kết hợp bộ tiền
khuếch đại EDFA. Trên cơ sở đó, bài báo đã tiến hành khảo
sát, so sánh, đánh giá hệ thống khi sử dụng nhiều kênh
truyền khác nhau và tốc độ bít khác nhau. Sự phụ thuộc của
chất lượng tín hiệu vào số kênh, công suất phát, độ khuếch
đại cũng như sự thay đổi tốc độ bít đã được phân tích, so
sánh và đánh giá. Qua kết quả tính tốn cho thấy, khi sử
dụng hệ thống truyền dẫn đa kênh mặc dù chịu ảnh hưởng
của các nhiễu khơng mong muốn nhưng có thể đảm bảo về
SNR, BER trong khoảng số kênh truyền nhất định.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] P. Rost et al., “Mobile Network Architecture Evolution Toward 5G”,
IEEE Communications Magazine, Vol. 54, No. 5, May 2016, pp. 84-91.
[2] T. S. Rappaport et al., “Millimeter Wave Mobile Communications for
5G Cellular: It Will Work!”, IEEE Access, Vol. 1, 2013, pp. 335-349.
[3] P. T. Dat, A. Kanno, N. Yamamoto and T. Kawanishi, “5G Transport
Networks: The Need for New Technologies and Standards”, IEEE 
Communications Magazine, Vol. 54, No. 9, September 2016, pp. 18-26.
[4] D. Novak et al., “Radio-Over-Fiber Technologies for Emerging
Wireless Systems”, IEEE Journal of Quantum Electronics, Vol. 52,
No. 1, Jan. 2016, pp. 1-11.

[5] K. Kikuchi, “Fundamentals of Coherent Optical Fiber
Communications”, Journal of Lightwave Technology, Vol. 34, No.
1, Jan.1, 1 2016, pp. 157-179.

[6] Govind P. Agrawal, Fiber-Optic Communication Systems, John
Wiley & Sons, Inc., NewYork, Third Edition, 2002.

[7] G. Keiser, Optical Fiber Communications, 3rd ed., McGraw-Hill,
Inc., 2000.

[8] W. Zeiler, F. D. Pasquale, P. Bayel, J. Midwinter, “Modeling of
Four-Wave Mixing and Gain Peaking in Amplified WDM Optical
Communication Systems and Networks”, Journal of Lightwave 
Technology, Vol. 14, No. 9, September 1996, pp. 1933-1942.
[9] A. Stohr et al., Coherent Radio-over-Fiber THz Communication

Link for High Data-Rate 59 Gbit/s 64-QAM-OFDM and Real-Time 
HDTV Transmission, Optical Fiber Communication Conference,
January 2017.

[10]Mukesh Kumar, Sandeep Singh, Jay Singh, Rohini Saxena,
“Performance Analysis of WDM/SCM System Using EDFA”,
International Journal of Advanced Research in Computer Science 
and Software Engineering, Vol. 2, Issue 6, June 2012.

</div>

ROF sử dụng tiền khuếch đại quang và máy thu Coherence

<b>KHẢO SÁT HIỆU NĂNG CỦA HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG WDM </b>

<b>MMW/ROF SỬ DỤNG TIỀN KHUẾCH ĐẠI QUANG VÀ MÁY THU COHERENCE </b>

INVESTIGATING PERFORMANCE OF WDM MMW/ROF SYSTEM USING OPTICAL

PREAMPLIFIER AND COHERENCE RECEIVER



<i>t</i>

<i>cos</i>

<i>A</i>

<i>)</i>

<i>t</i>

<i>(</i>

<i>E</i>

<i>)</i>

<i>t</i>

<i>(</i>

<i>s</i>

=







<i>(</i>

<i>t</i>

<i>)</i>

<i>E</i>

<i>cos</i>

<i>t</i>

<i>E</i>

=



+



<i>E</i>















<i>m</i>

<i>cos</i>

<i>t</i>



<i>cos(</i>

<i>t</i>

<i>)</i>

<i>E</i>

<i>t</i>

<i>cos</i>

<i>t</i>

<i>cos</i>

<i>E</i>

<i>A</i>

<i>)</i>

<i>t</i>

<i>(</i>

<i>E</i>

<i>E</i>

<i>)</i>

<i>t</i>

<i>cos(</i>

<i>)</i>

<i>t</i>

<i>(</i>

<i>s</i>

<i>E</i>

<i>)</i>

<i>t</i>

<i>(</i>

<i>E</i>



+

+

=



+





