Luận văn thạc sĩ nghiên cứu đặc tính của hệ thống truy cập quang vô tuyến sử dụng băng tần cao SCM MMW rof cho thông tin di động thế hệ mới
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (6.61 MB, 121 trang )
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
-----
-----
ĐÔNG HẢI NAM
NGHIÊN CỨU ĐẶC TÍNH CỦA HỆ THỐNG TRUY CẬP
QUANG –VƠ T
YẾN SỬ DỤNG BĂNG TẦN CAO
SCM/MMW/RoF CHO
THÔNG TIN DI ĐỘNG THẾ HỆ MỚI
LUẬN VĂN THẠC SĨ
KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ
Đà Nẵng - Năm 2020
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
-----
-----
ĐÔNG HẢI NAM
NGHIÊN CỨU ĐẶC TÍNH CỦA HỆ THỐNG TRUY CẬP
QUANG –VƠ TUYẾN SỬ DỤNG BĂNG TẦN CAO
SCM/MMW/RoF CHO
THÔNG TIN DI ĐỘNG THẾ HỆ MỚI
CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ
MÃ SỐ: 8520203
LUẬN VĂN THẠC SĨ
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS. NGUYỄN VĂN TUẤN
Đà Nẵng – Năm 2020
i
LỜI CAM ĐOAN
Tôiư xin cam đoan nội dung của luận văn “Nghiên cứu đặc tính của hệ thống truy
cập quang - vô tuyến sử dụng băng tần cao SCM/MMW/RoF cho thông tin di động thế
hệ mới” không phải là bản sao chép của bất cứ luận văn hoặc cơng trình đã có từ
trước. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai cơng
bố trong bất kỳ cơng trình nào khác.
Đà Nẵng, ngày 01 tháng 12 năm 2020
Học viên thực hiện
Đông Hải Nam
ii
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN _____________________________________________________ i
MỤC LỤC __________________________________________________________ ii
TÓM TẮT LUẬN VĂN ______________________________________________ viii
CÁC TỪ VIẾT TẮT ________________________________________________ viiii
DANH MỤC CÁC BẢNG ____________________________________________ xiii
DANH MỤC CÁC HÌNH ___________________________________________ xiiii
MỞ ĐẦU ___________________________________________________________ 1
1. Tính cấp thiết của đề tài ___________________________________________ 1
2. Mục tiêu nghiên cứu ______________________________________________ 2
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ___________________________________ 2
3.1. Đối tượng nghiên cứu _________________________________________ 2
3.2. Phạm vi nghiên cứu ___________________________________________ 3
4. Phương pháp nghiên cứu __________________________________________ 3
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài _____________________________ 3
6. Kết cấu luận văn _________________________________________________ 4
CHƯƠNG 1 _________________________________________________________ 5
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG SCM/MMW/RoF TRUY CẬP QUANG – VÔ
TUYẾN ____________________________________________________________ 5
1.1. Giới thiệu chương ______________________________________________ 5
1.2. Khái niệm về kỹ thuật truyền sóng vơ tuyến qua sợi quang (RoF) ______ 5
1.3. Các thành phần cơ bản của tuyến RoF _____________________________ 8
1.4. Kỹ thuật truyền dẫn RoF ________________________________________ 9
1.4.1. Các kỹ thuật điều chế tại đầu phát ______________________________ 9
1.4.1.1. Kỹ thuật điều chế trực tiếp (Direct Modulation – DM) ___________ 9
1.4.1.2. Kỹ thuật điều chế ngoài (External Modulation) ________________ 10
iii
1.4.2. Các kỹ thuật tách sóng tại đầu thu _____________________________ 12
1.4.2.1. Kỹ thuật tách sóng trực tiếp _______________________________ 12
1.4.2.2. Kỹ thuật tách sóng Coherence ______________________________ 12
1.5. Những ưu - khuyết điểm của RoF ________________________________ 13
1.5.1. Ưu điểm __________________________________________________ 13
1.5.2. Khuyết điểm _______________________________________________ 15
1.6. Phương pháp ghép kênh sóng mang phụ __________________________ 15
1.6.1. Hệ thống SCM tín hiệu tương tự ______________________________ 18
1.6.2. Hệ thống SCM tín hiệu số ____________________________________ 19
1.6.3. Hệ thống SCM đa sóng mang _________________________________ 20
1.7. Kết luận chương _______________________________________________ 22
CHƯƠNG 2 ________________________________________________________ 24
CÁC THÀNH PHẦN CỦA HỆ THỐNG Ở PHẦN QUANG ________________ 24
2.1. Giới thiệu chương _____________________________________________ 24
2.2. Khái niệm kỹ thuật RoF sử dụng khuếch đại quang và máy thu Coherence
________________________________________________________________ 24
2.2.1. Giới thiệu _________________________________________________ 24
2.2.2. Đặc điểm__________________________________________________ 24
2.3. Máy thu Coherence ____________________________________________ 26
2.4. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động bộ khuếch đại EDFA _______________ 29
2.4.1. Khuếch đại quang EDFA ____________________________________ 29
2.4.2. Nguyên lý hoạt động của bộ khuếch đại EDFA __________________ 30
2.5. Hệ số khuếch đại của EDFA _____________________________________ 31
2.6. Ưu điểm và nhược điểm của EDFA _______________________________ 32
2.6.1. Ưu điểm __________________________________________________ 32
2.6.2. Nhược điểm _______________________________________________ 32
2.7. Các loại nhiễu trong máy thu quang Coherence trong hệ thống sử dụng bộ
khuếch đại EDFA _________________________________________________ 32
iv
2.7.1. Nhiễu bắn _________________________________________________ 32
2.7.2. Nhiễu nhiệt _______________________________________________ 33
2.7.3. Nhiễu phách giữa ASE và tín hiệu quang _______________________ 34
2.8. Những ưu điểm và nhược điểm của hệ thống quang sử dụng máy thu
Coherence _______________________________________________________ 35
2.8.1. Ưu điểm __________________________________________________ 35
2.8.2. Nhược điểm _______________________________________________ 35
2.9. Kết luận chương _______________________________________________ 35
CHƯƠNG 3 ________________________________________________________ 37
THIẾT LẬP CÁC BIỂU THỨC BIỂU DIỄN ĐẶC TÍNH CỦA HỆ THỐNG _ 37
3.1. Giới thiệu chương _____________________________________________ 37
3.2. Giới thiệu kênh truyền sóng trong mơi trường khơng gian tự do ______ 37
3.3. Các hiện tượng xảy ra trong lan truyền sóng _______________________ 37
3.3.1. Phản xạ __________________________________________________ 37
3.3.2. Khúc xạ __________________________________________________ 38
3.3.3. Nhiễu xạ __________________________________________________ 38
3.3.4. Pha đinh __________________________________________________ 38
3.4. Các hiện tượng ảnh hưởng đến chất lượng lan truyền sóng trong khơng gian
tự do ________________________________________________________ 39
3.4.1. Hiện tượng truyền sóng đa đường _____________________________ 40
3.4.2. Suy hao trên đường truyền ___________________________________ 41
3.4.3. Hiệu ứng bóng râm (Shadowing) ______________________________ 41
3.5. Kênh truyền theo phân bố Rayleigh ______________________________ 41
3.6. Các khối trong Mobile Host _____________________________________ 42
3.6.1. Bộ khuếch đại nhiễu thấp (LNA) ______________________________ 43
3.6.2. Bộ trộn tần (MIX) __________________________________________ 43
3.6.3. Bộ khuếch đại trung gian (MPA) ______________________________ 43
v
3.7. Thiết lập các biểu thức tính tốn SNR và BER trong hệ thống
SCM/MMW/RoF truy cập quang vô tuyến ____________________________ 43
3.8. Kết luận chương _______________________________________________ 48
CHƯƠNG 4 ________________________________________________________ 50
KHẢO SÁT ĐẶC TÍNH CỦA HỆ THỐNG VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ _____ 50
4.1. Giới thiệu chương _____________________________________________ 50
4.2. Mơ hình hệ thống SCM/MMW/RoF truy cập quang - vô tuyến sử dụng bộ
khuếch đại quang EDFA và máy thu Coherence _______________________ 50
4.3. Kết quả khảo sát đặc tính hệ thống, phân tích và nhận xét ___________ 52
4.3.1. Khảo sát tỉ lệ lỗi bit BER theo công suất phát, số kênh và vị trí đặt bộ
khuếch đại quang EDFA _________________________________________ 53
4.3.2. Khảo sát tỉ lệ lỗi bit BER theo số kênh, hệ số bộ khuếch đại quang
EDFA và vị trí đặt bộ khuếch đại quang EDFA _______________________ 57
4.3.3. Khảo sát tỉ lệ lỗi bit BER theo khoảng cách vô tuyến từ trạm BTS đến điện
thoại di động và vị trí đặt bộ khuếch đại quang EDFA ______________ 60
4.3.4. Khảo sát tỉ lệ lỗi bit BER theo tần số vơ tuyến có băng tần cao (MMW),
khoảng cách truyền dẫn vơ tuyến và vị trí đặt bộ khuếch đại quang EDFA _ 62
4.4. Kết luận chương _______________________________________________ 64
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ _________________________________________ 66
Kết luận _________________________________________________________ 66
Kiến nghị ________________________________________________________ 66
TÀI LIỆU THAM KHẢO ____________________________________________ 68
PHỤ LỤC _________________________________________________________ 69
QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN _____________________________ 79
vi
BẢN SAO KẾT LUẬN CỦA HỘI ĐỒNG VÀ NHẬN XÉT CỦA CÁC PHẢN
BIỆN______________________________________________________________80
vii
TĨM TẮT LUẬN VĂN
NGHIÊN CỨU ĐẶC TÍNH CỦA HỆ THỐNG TRUY CẬP QUANG –VÔ TUYẾN SỬ
DỤNG BĂNG TẦN CAO SCM/MMW/RoF CHO THƠNG TIN DI ĐỘNG THẾ HỆ MỚI
Học viên: Đơng Hải Nam Chuyên ngành: Kỹ thuật điện tử
Mã số: 8520203 Khóa: 38 Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN
Tóm tắt – Trong thời đại công nghệ 4.0, việc trao đổi và truyền tải thông tin, dữ liệu là một trong
những nhu cầu thiết yếu của mỗi cá nhân, tổ chức cũng như các quốc gia. Trên toàn cầu, lưu lượng dữ liệu
di động sẽ tăng gấp 7 lần từ năm 2017 đến năm 2022, với tốc độ tăng trưởng là 46% đạt 77,5 exabyte mỗi
tháng vào năm 2022 (một exabyte bằng một tỉ gigabyte). Lưu lượng truy cập từ thiết bị không dây và thiết
bị di động sẽ chiếm 71% tổng lưu lượng IP vào năm 2022 [9]. Trong bối cảnh đó, hệ thống thơng tin cáp
quang truyền trực tiếp tín hiệu tần số vơ tuyến từ hàng chục đến hàng trăm GHz, được đặt tên là sóng
Millimeter Wave Radio-Over-Fiber (MMW / RoF) đã trở thành một giải pháp đầy hứa hẹn và tiềm năng để
tăng dung lượng lên gấp hàng trăm lần so với ngày nay để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng nhanh chóng
của 5G và hơn thế nữa là 5G.Trong đề tài này sẽ nghiên cứu một giải pháp có thể kết hợp hệ thống truy cập
quang- vô tuyến sử dụng băng tần cao SCM/MMW/RoF cho thông tin di động thế hệ mới. Chất lượng hệ
thống truy cập quang - vô tuyến băng thông rộng không những bị ảnh hưởng bởi các loại nhiễu gây ra
trong sợi quang, bộ khuếch đại quang, máy thu quang mà còn bị ảnh hưởng bởi các loại nhiễu pha đinh do
thời tiết và pha đinh nhiều tia khi truyền trong không gian đến máy thu của người dùng. Luận văn sẽ xây
dựng mơ hình hệ thống S M/MMW/RoF truy cập quang
- vơ tuyến, tính tốn và viết chương trình mơ phỏng bằng Matlab nhằm đánh giá hiệu năng (BER,
SNR) của hệ thống. Từ đó tìm biện pháp nâng cao chất lượng của hệ thống.
Từ khóa – hệ thống thơng tin cáp quang; Millimeter Wave Radio-Over-Fiber; thông tin di động
thế hệ mới; pha đinh; hệ thống truy cập quang- vô tuyến
RESEARCH THE CHARACTERISTICS OF OPTICAL- RADIO ACCESS SYSTEM
USING SCM / MMW / RoF HIGH FREQUENCY BANDS FOR NEW GENERATION
MOBILE COMMUNICATION
Abstract – In the era of technology 4.0, the communication of information data is one of the
essential needs of every individual, organization as well as other countries. Globally, mobile data traffic
will increase seven times from 2017 to 2022, with a 46% growth rate to reach 77.5 exabytes per month in
2022 (one exabyte equals one billion gigabytes). Traffic from wireless devices and mobile devices will
cover for 71% of total IP traffic in 2022. In that context, fiber optic communication systems transmit radio
frequency signals directly from tens to hundreds of GHz, called the Millimeter Wave Radio-Over-Fiber
(MMW/RoF) has become a promising and potential solution to increase capacity hundreds of times more
than today to meet demand rapidly growing of 5G and beyond 5G. This topic proposed a solution that can
combine optical-radio access with a system using SCM/MMW/RoF high frequency band for new
generation mobile communication. The quality of the broadband optical access system is not only affected
by the types of noises caused in optical fibers, optical amplifiers, and optical receivers, but also is affected
by weather-related fading and multipath propagation fading as it travels through space to the receiver of
users. The thesis will build a model of SCM /MMW/RoF system with optical - radio access, calculate and
build simulation program by Matlab to evaluate the performance (BER, SNR) of the system. Finally, find
measures to improve the quality of the system.
Keywords– fiber optic communication systems; Millimeter Wave Radio-Over-Fiber; new
generation mobile communication; fading; optical-radio access
viii
CÁC TỪ VIẾT TẮT
Kí hiệu
AGC
AM
ARoF
ASE
AWGN
BA
BB
BER
BS
BTS
CATV
CNR
CS
CW
DFB
DM
DRoF
ix
DSF
DWDM
EDF
EDFA
EM
EOM
FM
FSK
IF
IM-DD
IoT
LA
LAN
LD
LNA
LO
x
LoS
M-QAM
MAN
MH
MMF
MMW
MPA
MZM
NLoS
PA
PD
PLL
PoF
PSTN
QAM
QPSK
RAU
RF
RoF
RRH
SCM
SMF
SNDR
SNR
SRS
VSAT
WDM
XPM
Single
xii
DANH MỤC CÁC BẢNG
Số
hiệu
Trang
bảng
4.1
Các thông số thiết51lập cho hệ thống S
xiii
DANH MỤC CÁC HÌNH
Số
hiệu
Tên hình
hình
1.1
Mơ hình của một hệ thống RoF tiêu biểu.
1.2
Cấu hình trong tuyến RoF. (a) EOM, dùng tín hiệu
1.3
Cấu hình trong tuyến RoF. (b) EOM, dùng tín hiệ
1.4
Cấu hình trong tuyến RoF (c) EOM, dùng tín hiệu
1.5
Cấu hình trong tuyến RoF (d) dùng tín hiệu BB c
quang
1.6
Hệ thống RoF trong thực tế
1.7
Kỹ thuật điều chế trực tiếp
1.8
Kỹ thuật điều chế ngồi
1.9
Kỹ thuật tách sóng trực tiếp
1.10
Kỹ thuật tách sóng Coherence
1.11
Cấu hình cơ bản của hệ thống quang SCM
1.12
Máy phát của hệ thống SCM với một sóng mang
1.13
Máy thu của hệ thống SCM với một sóng mang q
1.14
Sơ đồ hệ thống SCM/WDM
1.15
Nhiễu xuyên kênh được ước tính và đo đạc thực
xiv
trung bình là 11mW trên quãng đường dài 25 km
2.1 Sơ đồ khối tổng quát của máy thu quang
2.2 Sơ đồ nguyên lý của hệ thống thông tin quang Co
2.3 Cấu tạo của bộ khuếch đại EDFA
2.4 Sơ đồ mức năng lượng của ion
+3
2.5 Hệ thống thông tin quang RoF với máy thu Cohe
3.1 Hiện tượng truyền sóng đa đường
3.2 Khối máy thu (Mobile Host)
3.3
4.1
4.2
4.3
4.4
4.5
4.6
Sơ đồ khối của kênh truyền sóng vơ tuyến t
SCM/MMW/RoF
Mơ hình hệ thống SCM/MMW/RoF sử dụng bộ k
EDFA và máy thu Coherence
Đồ thị BER theo công suất phát, số kênh SCM và
quang EDFA ở vị trí giữa tuyến quang (LA)
Đồ thị BER theo công suất phát, số kênh SCM và
quang EDFA ở vị trí đầu tuyến quang (BA)
Đồ thị BER theo công suất phát, số kênh SCM và
quang EDFA ở vị trí cuối tuyến quang (PA)
Đồ thị BER theo số kênh, độ khuếch đại quang c
trường hợp bộ khuếch đại quang EDFA ở vị trí giữ
Đồ thị BER theo số kênh, độ khuếch đại quang c
trường hợp bộ khuếch đại quang EDFA ở vị trí đầ
xv
4.7
Đồ thị BER theo số kênh, độ khuếch đại quang c
trường hợp bộ khuếch đại quang EDFA ở vị trí cuố
Đồ thị BER theo khoảng cách truyền vô tuyến th
4.8
chắn (NLoS) tương ứng với các vị trí đặt bộ khuếc
đầu, giữa và cuối tuyến quang
Đồ thị BER theo các tần số vơ tuyến có băng tần
4.9
nhau khi đường truyền vơ tuyến tầm nhìn thẳng (
(NLoS) với EDFA đặt ở vị trí giữa tuyến quang (
Đồ thị BER theo các tần số vơ tuyến có băng tần
4.10
nhau khi đường truyền vơ tuyến tầm nhìn thẳng (
(NLoS) với EDFA đặt ở vị trí đầu tuyến quang (B
Đồ thị BER theo các tần số vơ tuyến có băng tần
4.11
nhau khi đường truyền vơ tuyến tầm nhìn thẳng (
(NLoS) với EDFA đặt ở vị trí cuối tuyến quang (
1
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Ngày nay, sự khởi đầu của thời đại công nghệ 4.0 cùng với sự phát triển không
ngừng của khoa học công nghệ, nhu cầu các dịch vụ viễn thông cũng ngày càng phát
triển đa dạng và phong phú. Các dịch vụ viễn thông như thoại, internet, các trị chơi
trực tuyến, truyền hình hội nghị, các cuộc họp trực tiếp, kênh thuê riêng, mạng riêng
ảo, dịch vụ FTTx, IoT…cùng với các thế hệ công nghệ mạng 2G, 3G, 4G, 5G… đã
dẫn tới nhu cầu phát triển các đường truyền băng rộng để đáp tương ứng được sự tăng
trưởng dung lượng truyền tải trong hệ thống thông tin [3,9].
Công nghệ IoT và thông tin di động thế hệ mới cần cơ sở hạ tầng mạng cung cấp
băng thông rất rộng để đáp ứng với nhu cầu thơng tin tích hợp đồng thời nhiều loại hình
dịch vụ băng rộng từ các thiết bị thông tin liên lạc khác nhau. Đặc biệt vài năm gần đây,
nhu cầu thông tin di động băng tần rộng tăng lên nhanh chóng. Trên tồn cầu, lưu lượng
dữ liệu di động sẽ tăng gấp 7 lần từ năm 2017 đến năm 2022, với tốc độ tăng trưởng là
46% đạt 77,5 exabyte mỗi tháng vào năm 2022 (một exabyte bằng một tỉ gigabyte). Lưu
lượng truy cập từ thiết bị không dây và thiết bị di động sẽ chiếm 71% tổng lưu lượng IP
vào năm 2022 [9].Trong bối cảnh đó, hệ thống thơng tin quang - vơ tuyến
SCM/MMW/RoF (Subcarrier Multiplexing Millimeter Wave Radio-over-Fiber) cịn được
gọi là hệ thống truyền dẫn fronthaul di động (Mobile Fronthaul) được tập trung nghiên
cứu để truyền tín hiệu di động giữa các trạm trung tâm CS (Central Station) và các đầu
cuối vô tuyến ở xa RRH (Remote Radio Head) của mạng thông tin di động. Với ưu điểm
vượt trội là băng thông rất rộng của công nghệ quang tử và sợi quang việc xử lý và truyền
tín hiệu hệ thống SCM/MMW/RoF cho phép tăng đáng kể dung lượng, giảm trễ tín hiệu,
năng lượng tiêu thụ, chi phí và độ phức tạp của mạng thơng tin di động. Do đó nó là xu
thế ứng dụng tất yếu trong hệ thống thông tin di động thế hệ mới (5G và sau 5G). Đặc
biệt, tiềm năng ứng dụng vào hệ thống SCM/MMW/RoF khoảng cách truyền dẫn lớn là
rất lớn để thông tin di động liên lạc giữa các quần đảo của các nước có nhiều đảo hoặc
giữa đất liền và các đảo. Tại Việt Nam có hơn 3.000 hịn đảo lớn, nhỏ trong đó có các
quần đảo, đảo lớn là Hồng Sa, Trường Sa, Phú Quốc, Côn Đảo... Đảo của Việt Nam
được chia thành hệ thống các đảo ven bờ và hệ thống các đảo
2
xa bờ. Hệ thống đảo ven bờ có khoảng 2.800 đảo. Các đảo cách đất liền của nước ta từ
vài km đến vài trăm km. Những năm gần đây việc thông tin liên lạc của dân cư trên các
đảo với đất liền khơng thuận lợi, có thể sử dụng dịch vụ VSAT truyền dẫn IP từ 2 vệ tinh
VINASAT1 và VINASAT2 của Việt Nam, chủ yếu là dịch vụ truyền hình và truyền số
liệu một chiều. Bài tốn đặt ra là làm thế nào tăng cường thông tin liên lạc cũng như cung
cấp nhiều dịch vụ băng rộng cho dân cư trên các đảo bằng thông tin di động thế hệ mới
như trong đất liền. Giải pháp hữu hiệu trong trường hợp này là xây dựng các trạm thu
phát gốc BTS trong đất liền và trên các đảo, sau đó liên lạc chúng bằng cáp quang thả
dưới biển. Để tăng khoảng cách truyền dẫn lên đến vài trăm km, chúng ta lắp đặt các bộ
khuếch đại quang trên đường truyền. Kỹ thuật RoF ở đây cho phép truyền trực tiếp tín
hiệu sóng mang thơng tin di động 3G, 4G ở dải tần vô tuyến vài GHz hoặc thông tin di
động thế hệ mới ở dải tần vô tuyến băng tần cao (vài chục GHz đến vài trăm GHz) qua
sợi quang xuyên biển, lên đảo để đến các trạm BTS và phát trực tiếp cho các điện thoại di
động của người dân trên đảo và theo hướng ngược lại [1, 9].
Xuất phát từ nhu cầu thực tế và xu hướng nghiên cứu của thế giới và Việt Nam,
tác giả thực hiện đề tài “Nghiên cứu đặc tính của hệ thống truy cập quang - vô tuyến
sử dụng băng tần cao SCM/MMW/RoF cho thông tin di động thế hệ mới”.
2. Mục tiêu nghiên cứu
- Nghiên cứu đặc tính của hệ thống SCM/MMW/RoF truy cập quang - vô tuyến.
- Nghiên cứu các kỹ thuật xử lý tín hiệu ở phần phát và phần thu của hệ thống
truy cập SCM/MMW/RoF.
- Xây dựng mơ hình tính tốn và viết chương trình mơ phỏng bằng Matlab nhằm
đánh giá hiệu năng (BER, SNR) của hệ thống. Từ đó tìm biện pháp nâng cao chất
lượng của hệ thống.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
3.1. Đối tượng nghiên cứu
- Kỹ thuật truyền dẫn tín hiệu vơ tuyến qua sợi quang (RoF).
3
- Hệ thống truyền dẫn RoF sử dụng bộ khuếch đại quang EDFA và máy thu
Coherence.
- Các thành phần và kỹ thuật xử lý tín hiệu ở phần phát và phần thu của hệ thống
SCM/MMW/RoF truy cập quang - vô tuyến.
- Các thành phần nhiễu ảnh hưởng đến chất lượng của kênh truyền.
- Ứng dụng Matlab để nghiên cứu đặc tính.
3.2. Phạm vi nghiên cứu
- Khảo sát cơng suất tín hiệu, công suất nhiễu và BER của hệ thống MMW/RoF
truy cập quang - vô tuyến.
- Nghiên cứu bằng phần mềm Matlab nhằm đánh giá hiệu năng của hệ thống.
4. Phương pháp nghiên cứu
Phương pháp luận xuyên suốt của luận văn là kết hợp nghiên cứu lý thuyết và sử
dụng phần mềm Matlab để làm rõ nội dung đề tài. Cụ thể như sau:
- Thu thập, phân tích các tài liệu và thơng tin liên quan đến đề tài.
- Tìm hiểu và phân tích hệ thống SCM/MMW/RoF truy cập quang - vô tuyến băng
rộng.
- Nghiên cứu thành phần, kỹ thuật xử lý tín hiệu ở phần phát và phần thu của
mạng truy cập SCM/MMW/RoF.
- Sử dụng Matlab để thực hiện nghiên cứu việc truyền dữ liệu qua hệ thống.
- Đánh giá kết quả thực hiện.
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Chất lượng của mạng truy cập quang - vô tuyến băng thông rộng không những bị
ảnh hưởng bởi các loại nhiễu gây ra trong sợi quang, bộ khuếch đại quang, máy thu
quang mà còn bị ảnh hưởng bởi các loại nhiễu pha đinh do thời tiết và pha đinh nhiều
tia khi truyền trong không gian đến máy thu của người dùng. Việc khảo sát đặc tính hệ
thống SCM/MMW/RoF truy cập quang - vô tuyến cho phép thiết lập giá trị của các
4
thông số chủ yếu của hệ thống nhằm nâng cao chất lượng tín hiệu đến đầu vào máy thu.
Đề tài có ý nghĩa khoa học và có khả năng ứng dụng vào thực tiễn cuộc sống.
6. Kết cấu luận văn
Luận văn gồm 4 chương và có nội dung như sau:
- Chương 1: Tổng quan về hệ thống SCM/MMW/RoF truy cập quang - vô tuyến,
chương này nhằm giới thiệu về tổng quan hệ thống truy cập quang-vô tuyến (gọi tắt là
RoF) sử dụng phương pháp điều chế sóng mang phụ đồng thời phân tích chi tiết các kỹ
thuật điều chế và tách sóng trong RoF.
- Chương 2: Các thành phần hệ thống ở phần quang, chương này giới thiệu các
thành phần của hệ thống ở phần quang.
- Chương 3: Thiết lập các biểu thức biểu diễn đặc tính của hệ thống, trình bày về
kênh truyền sóng, các hiện tượng ảnh hưởng đến chất lượng lan truyền sóng và tập
trung thiết lập các biểu thức biểu diễn đặc tính của hệ thống SCM/MMW/RoF.
- Chương 4: Khảo sát đặc tính của hệ thống và đánh giá kết quả, chương cuối tập
trung khảo sát đặc tính của tuyến SCM/MMW/RoF trong mạng truy cập quang - vô
tuyến sử dụng bộ khuếch đại EDFA và máy thu quang Coherence bằng phần mềm
Matlab.
Để hoàn thành được Luận văn, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến PGS.TS.
Nguyễn Văn Tuấn vì sự hướng dẫn tận tình, chu đáo của quý Thầy. Trong thời gian
thực hiện, mặc dù đã có nhiều cố gắng, nhưng luận văn cũng khơng tránh khỏi những
thiếu sót. Kính mong q Thầy, Cơ và các bạn góp ý chân thành để luận văn hồn
thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!
5
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG SCM/MMW/RoF TRUY CẬP
QUANG – VÔ TUYẾN
1.1. Giới thiệu chương
Nội dung của chương này nhằm giới thiệu về tổng quan hệ thống truy cập
quang-vô tuyến (gọi tắt là RoF) sử dụng phương pháp điều chế sóng mang phụ đồng
thời phân tích chi tiết các kỹ thuật điều chế và tách sóng trong RoF. Chương gồm các
phần chính sau:
+ Khái niệm về kỹ thuật truyền sóng vô tuyến qua sợi quang (RoF).
+ Các thành phần cơ bản RoF truy cập quang - vô tuyến: sợi quang, trạm trung
tâm (central station), trạm phát sóng vơ tuyến (base station), máy thu di động (Mobile
host).
+ Kỹ thuật truyền dẫn RoF gồm có các kỹ thuật điều chế tại đầu phát và tách
sóng tại đầu thu.
+ Ưu điểm và khuyết điểm của RoF.
+ Giới thiệu về phương pháp ghép kênh sóng mang phụ SCM.
1.2. Khái niệm về kỹ thuật truyền sóng vơ tuyến qua sợi quang (RoF)
Kỹ thuật truyền sóng vô tuyến trên sợi quang, thường được viết tắt là RoF, là kỹ
thuật truyền tải tín hiệu vơ tuyến sử dụng đường truyền là sợi quang nhằm phân phối
tín hiệu vô tuyến từ trạm trung tâm (central station) tới các trạm gốc (base station) và
ngược lại. Trong đó, ánh sáng được điều chế bởi bởi tín hiệu vơ tuyến và truyền xuyên
suốt qua đường truyền là sợi quang.
Mặc dù việc truyền tín hiệu vơ tuyến qua sợi quang đã được ứng dụng trong
nhiều mục đích , như mạng truyền hình cáp và trạm gốc truyền hình vệ tinh, nhưng
tên gọi RoF thường được sử dụng cho các ứng dụng truy cập không dây.
