Đang tải... (xem toàn văn)
LỜI MỞ ĐẦU Trong kỷ nguyên công nghệ thông tin và truyền thông hiện nay sự đòi hỏi ngày càng cao về hệ thống truyền tải thông tin đã thúc đẩy sự phát triển không ngừng về tốc độ và dung lượng
Thiết kế điều chế giải điều chế 16QAM ứng dụng vào hệ thống CO-OFDM LỜI CÁM ƠN Lời đầu tiên, em xin chân thành cám ơn quý thầy cô khoa Điện Tử - Viễn Thông – Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên dạy dỗ cung cấp đầy đủ kiến thức cần thiết để chúng em tự tin bước vào đời Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy GS TS Lê Nguyên Bình, người định hướng nội dung cung cấp cho em kiến thức cần thiết để hoàn thành đề tài Em xin gửi lời cám ơn sâu sắc đến thầy ThS Đặng Lê Khoa, người trực tiếp hướng dẫn giúp đỡ em suốt trình xây dựng hệ thống mô đề tài Con xin cám ơn cha mẹ, người tạo điều kiện thuận lợi cho trình học tập trình thực đồ án tốt nghiệp Tôi xin chân thành cám ơn tất bạn bè, người bên cạnh cổ vũ, động viên giúp đỡ tơi lúc khó khăn Mặc dù có nhiều cố gắng đồ án cịn nhiều thiếu sót, em mong nhận bảo, góp ý Q Thầy Cơ bạn Tp Hồ Chí Minh, ngày 16 tháng năm 2011 Sinh viên thực Nguyễn Vũ Linh SVTN: Nguyễn Vũ Linh Trang ii Thiết kế điều chế giải điều chế 16QAM ứng dụng vào hệ thống CO-OFDM MỤC LỤC Trang LỜI CÁM ƠN ii MỤC LỤC .iii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỬ VIẾT TẮT vi DANH MỤC HÌNH VẼ ix LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Q TRÌNH PHÁT TRIỂN CỦA HỆ THỐNG THƠNG TIN QUANG 1.2 KỸ THUẬT GHÉP KÊNH PHÂN CHIA THEO TẦN SỐ TRỰC GIAO OFDM 1.3 Ý TƯỞNG ĐỀ TÀI CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHẾ QAM 2.1 Định nghĩa QAM: 2.2 Điều chế QAM 2.3 Giải điều chế tách tín hiệu QAM 10 2.4 Đặc điểm tín hiệu QAM 12 2.5 Xác suất xác định sai tín hiệu QAM 12 2.6 Thiết kế 16-QAM 4R 15 CHƯƠNG 3: HỆ THỐNG CO-OFDM 20 SVTN: Nguyễn Vũ Linh Trang iii Thiết kế điều chế giải điều chế 16QAM ứng dụng vào hệ thống CO-OFDM 3.1 Giới thiệu hệ thống CO- OFDM 20 3.2 Kỹ thuật OFDM 21 3.2.1 Nguyên lý kỹ thuật OFDM 21 3.2.2 Tính trực giao OFDM 22 3.2.3 Mô hình hệ thống sử dụng kỹ thuật OFDM 23 3.2.4 Ưu nhược điểm kỹ thuật OFDM 25 3.3 Bộ phát quang 26 3.3.1 Nguồn phát quang 27 3.3.2 Bộ điều chế quang 29 3.4 Bộ thu quang 32 3.4.1 Photo- detector 33 3.4.2 Bộ giải điều chế 35 3.5 Kênh truyền quang 35 3.5.1 Giới thiệu sợi quang 35 3.5.2 Suy hao sợi quang 37 3.5.3 Tán sắc sợi quang đơn mode 38 3.5.4 Các hiệu ứng phi tuyến 40 SVTN: Nguyễn Vũ Linh Trang iv Thiết kế điều chế giải điều chế 16QAM ứng dụng vào hệ thống CO-OFDM CHƯƠNG 4: 4.1 MÔ PHỎNG VÀ KẾT QUẢ 41 MƠ HÌNH HỆ THỐNG CO-OFDM 42 4.1.1 Bộ phát 42 4.1.2 Mô kênh truyền sợi quang 47 4.1.3 Bộ thu quang coherrent 49 4.2 Kết mô 52 4.2.1 Hệ thống CO-OFDM sử dụng phương pháp điều chế 16QAM 4R tốc độ 100Gb/s 52 4.2.2 Khảo sát tỷ lệ lỗi BER hệ thống theo công suất đầu vào tốc độ 100Gb/s sử dụng điều chế 16QAM 54 4.2.3 Kết khảo sát tỷ lệ lỗi BER hệ thống tốc độ 100Gb/s theo khoảng cách truyền dẫn 55 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 57 5.1 Kết luận 57 5.2 Hướng phát triển 57 SVTN: Nguyễn Vũ Linh Trang v Thiết kế điều chế giải điều chế 16QAM ứng dụng vào hệ thống CO-OFDM DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỬ VIẾT TẮT ADC Analog Digital Converter ADSL Asymmetric Digital Subscriber Line APD Avalanche-Photo-Diode ASE Amplified Spontaneous Emission noise BER Bit Error Ratio BPSK Binary Phase Shift Keying BW BandWidth CD Chromatic Dispersion CO-OFDM Coherent Optical Orthogonal Frequency Division Mutilplexing CP Cyclic Prefix DAB Digital Audio Broadcasting DAC Digital to Analog Converter DCF Dispersion-Compensating Fibers DD Direct Detector DFB Distributed Feedback Lasers DFT/IDFT Discrete Fourier Transform/ Invert Discrete Fourier Transform DGD Differential Group Delay DM Direct Modulator DWDM Dense Wavelength Division Multiplexing EDFA Erbium-Doped Fiber Amplifier SVTN: Nguyễn Vũ Linh Trang vi Thiết kế điều chế giải điều chế 16QAM ứng dụng vào hệ thống CO-OFDM FEC Forward Error Correction FFT/IFFT Fast Fourier Transform/ Invert FFT FWM Four-Wave Mixing GI Graded-Index Fibers GI Guard Interval GVD Group Velocity Dispersion I Inphase ICI Inter-Carrier Interference IM Intensity Modulator ISI Inter-Symbol Interference LAZER Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation LED Light Emitting Diode MCM Multi-carrier Modulator MZM Mach-Zehnder Modulator NLSE Non Linear Schrödinger Equation OFA Optical Fiber Amplifier OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing P/S Parallel to Serial converter PAPR Peak-to-Average Power Ratio PMD Polarization Mode Dispersion PSK Phase-Shift Keying SVTN: Nguyễn Vũ Linh Trang vii Thiết kế điều chế giải điều chế 16QAM ứng dụng vào hệ thống CO-OFDM Q Quadrature QAM Quadrature Amplitude Modulation R Responsivity RCP Remove Cyclic Prefix RF Radio Frequency Rx Receiver S Sensitivity S/P Serial to Parallel converter SBS Stimulated Brillouin Scattering SCM Single-Carrier Modulator SI Step-Index Fibers SNR Signal to Noise Ratio SOA Optical Semiconductor Amplifier SOA Optical Semiconductor Amplifier SPM Self-Phase Modulation SRS Stimulated Raman Scattering Tx Transmitter WDM Wavelength Division Multiplexing XPM Cross-Phase Modulation SVTN: Nguyễn Vũ Linh Trang viii Thiết kế điều chế giải điều chế 16QAM ứng dụng vào hệ thống CO-OFDM DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Sự phát triển tốc độ hệ thống truyền dẫn quang Hình 2.1 : Các loại giản đồ chòm QAM Hình 2.2: Sơ đồ khối chức điều chế QAM 10 Hình 2.3 Giải điều chế tách tín hiệu QAM 11 Hình 2.4 Hai tập hợp bốn điểm tín hiệu 13 Hình 2.5 Bốn tập hợp tín hiệu QAM tám điểm (M=8) 14 Hình 2.6 Giản đồ 16-QAM Rectangular 16–QAM 4R 15 Hình 2.7 Khoảng cách điểm 16 Hình 2.8 Bố trí điểm vào giản đồ 16-QAM 4R 18 Hình 3.1 Mơ hình hệ thống CO- OFDM 21 Hình 3.2 So sánh kỹ thuật sóng mang khơng chồng xung (a) kỹ thuật sóng mang chồng xung (b) 22 Hình 3.3 Phổ tần sóng mang trực giao miền tần số 23 Hình 3.4 Sơ đồ hệ thống OFDM 24 Hình 3.5 Chèn chuổi bảo vệ vào symbol OFDM 25 Hình 3.6 Mơ hình điều chế quang kết hợp sử dụng MZN 26 Hình 3.7 Các chế chuyển đổi mức lượng 28 Hình 3.8 Cấu trúc Lazer DFB 29 SVTN: Nguyễn Vũ Linh Trang ix Thiết kế điều chế giải điều chế 16QAM ứng dụng vào hệ thống CO-OFDM Hình 3.9 Cấu trúc Mach – Zehnder modulator 30 Hình 3.10 Cấu trúc MZM phân cực đơn 31 Hình 3.11 Cấu trúc MZM phân cực đôi 31 Hình 3.12 Mơ hình thu quang kết hợp 32 Hình 3.13 Tách sóng Coherrent Homodyne 34 Hình 3.14 Cấu trúc sợi quang 36 Hình 3.15 Các loại sợi quang phân loại theo chiết suất lõi 36 Hình 3.16 Sự phụ thuộc suy hao vào bước sóng quang 38 Hình 3.17 Tán sắc sợi quang 38 Hình 3.18 Tán sắc sắc thể hàm theo bước sóng 40 Hình 3.19 Phân loại hiệu ứng phi tuyến 41 Hình 4.1 Mơ hình mơ hệ thống CO-OFDM 42 Hình 4.2: Mơ hình phát quang 43 Hình 4.3: Khối điều chế tín hiệu OFDM 43 Hình 4.4 Khối tạo tín hiệu ngẫu nhiên Bernoulli 44 Hình 4.5 Khối điều chế 16QAM 4R 44 Hình 4.6 Khối thêm khoảng bảo vệ CP 45 Hình 4.7 Cấu trúc điều chế quang Mach – Zehnder Modulator MZM 46 SVTN: Nguyễn Vũ Linh Trang x Thiết kế điều chế giải điều chế 16QAM ứng dụng vào hệ thống CO-OFDM Hình 4.8 Bộ điều chế pha – phase modulator 46 Hình 4.9 Bộ dịch pha – phase shift block 46 Hình 4.10 Mơ hình truyền dẫn sợi quang 47 Hình 4.11 Mơ hình hóa tác động sợi SMF Matlab Simulink 48 Hình 4.13 Mơ hình khuếch đại EDFA 48 Hình 4.14 Mơ hình thu – Receiver coherrent RX 49 Hình 4.15 Bộ chuyển đổi quang điện – optical coherrent receiver 50 Hình 4.16 Bộ nhận cân – Balanced Receiver 50 Hình 4.17 Bộ xử lý tín hiệu OFDM – OFDM Rx 51 Hình 4.18 Phần thực phần ảo ngõ vào giải điều chế tín hiệu OFDM 51 Hình 4.19 Phần thực ảo tín hiệu ngõ giải điều chế tín hiệu OFDM 52 Hình 4.20 Giản đồ chịm tương ứng với phía phát phía thu 52 Hình 4.21 Giản đồ chịm phía đầu thu 53 Hình 4.22 Giản đồ mắt phía thu 54 Hình 4.23 Khảo sát BER dựa công suất đầu vào sợi quang 55 Hình 4.24 Khảo sát BER theo khoảng cách hai phương pháp điều chế 4QAM 16QAM 56 SVTN: Nguyễn Vũ Linh Trang xi ... thống CO-OFDM Ngồi ra, chương cịn trình bày số kết khảo sát việc sử dụng điều chế khác vào hệ thống SVTN: Nguyễn Vũ Linh Trang Thiết kế điều chế giải điều chế 16QAM ứng dụng vào hệ thống CO-OFDM. .. hiệu ứng phi tuyến 40 SVTN: Nguyễn Vũ Linh Trang iv Thiết kế điều chế giải điều chế 16QAM ứng dụng vào hệ thống CO-OFDM CHƯƠNG 4: 4.1 MÔ PHỎNG VÀ KẾT QUẢ 41 MƠ HÌNH HỆ THỐNG CO-OFDM. .. tán sắc lên hệ thống SVTN: Nguyễn Vũ Linh Trang Thiết kế điều chế giải điều chế 16QAM ứng dụng vào hệ thống CO-OFDM CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHẾ QAM 2.1 Định nghĩa QAM: QAM dạng điều chế số mà
![Hình 3.11 mơ tả bộ MZM phân cực đơi[11]. Trong cách phân cực này, cả hai nhánh của MZM đều được phân cực với điện thế đối xứng (V1(t) = V 2(t)) - Thiết kế bộ điều chế và giải điều chế 16QAM và ứng dụng vào hệ thống CO-OFDM](https://media.store123doc.com/figures/001/142/hinh-phan-cuc-nhanh-phan-dien-doi-xung-1142246.png)
