Đang tải... (xem toàn văn)
Nghiên cứu giải pháp cải thiện hiệu năng hệ thống truyền thông quang không dây (Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu giải pháp cải thiện hiệu năng hệ thống truyền thông quang không dây (Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu giải pháp cải thiện hiệu năng hệ thống truyền thông quang không dây (Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu giải pháp cải thiện hiệu năng hệ thống truyền thông quang không dây (Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu giải pháp cải thiện hiệu năng hệ thống truyền thông quang không dây (Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu giải pháp cải thiện hiệu năng hệ thống truyền thông quang không dây (Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu giải pháp cải thiện hiệu năng hệ thống truyền thông quang không dây (Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu giải pháp cải thiện hiệu năng hệ thống truyền thông quang không dây (Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu giải pháp cải thiện hiệu năng hệ thống truyền thông quang không dây (Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu giải pháp cải thiện hiệu năng hệ thống truyền thông quang không dây (Luận án tiến sĩ)
BỘ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG PHẠM THỊ THÚY HIỀN NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP CẢI THIỆN HIỆU NĂNG HỆ THỐNG TRUYỀN THÔNG QUANG KHÔNG DÂY LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT Hà Nội - 2016 HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNHTHƠNG VIỄN THÔNG BỘ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG PHẠM THỊ THÚY HIỀN PHẠM THỊ THÚY HIỀN NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP THIỆN HIỆU NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP CẢICẢI THIỆN HIỆU NĂNG HỆ THỐNGTHÔNG TRUYỀN THÔNG QUANG HỆ NĂNG THỐNG TRUYỀN QUANG KHÔNG DÂY KHÔNG DÂY Chuyên ngành: Kỹ thuật Viễn thông Mã số:Kỹ 62.52.70.05 Chuyên ngành: thuật Viễn thông Mã số: 62.52.02.08 LUẬN ÁN TIẾN SỸ KỸ THUẬT (DỰ THẢO) LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS Bùi Trung Hiếu HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA 2.1.TS Vũ Tuấn PGS.TS BùiLâm Trung Hiếu TS Vũ Tuấn Lâm Hà Nội - 10/2015 Hà Nội - 2016 i LỜI CAM ĐOAN Nghiên cứu sinh xin cam đoan cơng trình nghiên cứu Các số liệu, kết luận án trung thực chưa cơng bố cơng trình tác giả khác Tất kế thừa tác giả khác trích dẫn Người cam đoan Phạm Thị Thúy Hiền ii LỜI CẢM ƠN Nghiên cứu sinh xin bày tỏ biết ơn sâu sắc tới Thầy hướng dẫn, PGS.TS Bùi Trung Hiếu TS Vũ Tuấn Lâm, định hướng nghiên cứu liên tục hướng dẫn nghiên cứu sinh thực nhiệm vụ nghiên cứu suốt trình thực luận án Đặc biệt, hướng dẫn tận tình ý kiến quý báu từ PGS.TS Bùi Trung Hiếu giúp nghiên cứu sinh nhiều việc hoàn thiện luận án Nghiên cứu sinh xin bày tỏ biết ơn GS.TS Phạm Tuấn Anh nhà khoa học thành viên Phịng thí nghiệm truyền thơng máy tính, Đại học Aizu (Nhật Bản) hợp tác hỗ trợ nghiên cứu sinh trình nghiên cứu công bố kết nghiên cứu Nghiên cứu sinh bày tỏ lòng biết ơn Lãnh đạo Học viện, thầy cô Khoa Quốc tế Đào tạo sau đại học, Khoa Viễn thông Học viện Cơng nghệ Bưu Viễn thơng Những hỗ trợ, động viên nghiên cứu cộng xin chân thành ghi nhận Tác giả chân thành bày tỏ lịng cảm ơn tới gia đình kiên trì chia sẻ động viên nghiên cứu sinh suốt trình thực nội dung luận án Hà Nội, tháng 09 năm 2016 iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii THUẬT NGỮ VIẾT TẮT vii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU x DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ xiv DANH MỤC CÁC BẢNG xvii MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 HỆ THỐNG TRUYỀN THÔNG QUANG KHÔNG DÂY 1.1.1 Bộ phát 1.1.2 Kênh truyền dẫn khí .8 1.1.3 Bộ thu 10 1.2 CÁC THAM SỐ ĐÁNH GIÁ HIỆU NĂNG HỆ THỐNG FSO 12 1.3 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG LÊN HIỆU NĂNG HỆ THỐNG FSO 13 1.4 CÁC CƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI LUẬN ÁN 15 1.4.1 Các cơng trình nghiên cứu nước 15 1.4.2 Các công trình nghiên cứu giới 16 1.4.2.1 Các nghiên cứu mơ hình hóa kênh FSO 16 1.4.2.2 Các nghiên cứu đánh giá hiệu hệ thống FSO 18 1.4.2.3 Các nghiên cứu giải pháp cải thiện hiệu hệ thống FSO 18 1.5 NHẬN XÉT VỀ CƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU CỦA CÁC TÁC GIẢ KHÁC VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN ÁN 26 1.5.1 Nhận xét công trình nghiên cứu tác giả khác 26 1.5.2 Hướng nghiên cứu luận án .27 iv 1.6 KẾT LUẬN CHƯƠNG 28 CHƯƠNG 2: MƠ HÌNH KÊNH TRUYỀN THƠNG QUANG KHÔNG DÂY 30 2.1 MỞ ĐẦU 30 2.2 SUY HAO ĐƯỜNG TRUYỀN 31 2.3 NHIỄU LOẠN KHÍ QUYỂN 34 2.3.1 Mơ hình nhiễu loạn Log-chuẩn 37 2.3.2 Mơ hình nhiễu loạn Gamma-Gamma .42 2.4 MƠ HÌNH PHA-ĐINH DO LỆCH HƯỚNG 46 2.5 MƠ HÌNH ẢNH HƯỞNG CỦA DÃN XUNG 48 2.6 MƠ HÌNH KÊNH KẾT HỢP BỔ SUNG THAM SỐ 50 2.7 KẾT LUẬN CHƯƠNG 52 CHƯƠNG 3: CÁC GIẢI PHÁP CẢI THIỆN HIỆU NĂNG HỆ THỐNG FSO ĐIỂMĐIỂM 53 3.1 HỆ THỐNG FSO ĐIỂM-ĐIỂM SỬ DỤNG CHUYỂN TIẾP 53 3.2 KHẢO SÁT HIỆU NĂNG HỆ THỐNG FSO CHUYỂN TIẾP ĐIỆN 55 3.2.1 Mơ hình hệ thống FSO chuyển tiếp điện 57 3.2.2 Tỉ số tín hiệu nhiễu SNR 59 3.2.3 Tỉ lệ lỗi bit BER 59 3.2.4 Kết khảo sát hiệu hệ thống FSO chuyển tiếp điện 61 3.3 KHẢO SÁT HIỆU NĂNG HỆ THỐNG FSO CHUYỂN TIẾP QUANG 66 3.3.1 Hệ thống FSO hai chặng chuyển tiếp quang sử dụng OAF 67 3.3.2 Tỉ số tín hiệu nhiễu SNR 68 3.3.3 Tỉ lệ lỗi bit BER 69 3.3.4 Kết khảo sát hiệu hệ thống FSO chuyển tiếp quang .71 3.4 CẢI THIỆN HIỆU NĂNG HỆ THỐNG FSO ĐIỂM-ĐIỂM SỬ DỤNG GIẢI PHÁP KẾT HỢP 75 3.4.1 Mơ hình hệ thống FSO chuyển tiếp sử dụng M-PPM SIMO 77 3.4.2 Hiệu hệ thống FSO chuyển tiếp sử dụng M-PPM SIMO 77 v 3.4.2.1 Xác suất lỗi ký hiệu trường hợp sử dụng kết hợp EGC 77 3.4.2.2 Xác suất lỗi ký hiệu trường hợp sử dụng kết hợp MRC 79 3.4.2.3 Tỷ lệ lỗi bit BER 80 3.4.3 Kết khảo sát hiệu hệ thống FSO chuyển tiếp M-PPM SIMO .81 3.5 KẾT LUẬN CHƯƠNG 84 CHƯƠNG 4: ĐỀ XUẤT MÔ HÌNH VÀ GIẢI PHÁP CẢI THIỆN HIỆU NĂNG HỆ THỐNG FSO ĐIỂM-ĐA ĐIỂM 85 4.1 HỆ THỐNG FSO ĐIỂM-ĐA ĐIỂM 85 4.2 CẢI THIỆN HIỆU NĂNG HỆ THỐNG FSO/CDMA SỬ DỤNG MWPPM 87 4.2.1 Kỹ thuật điều chế MWPPM 88 4.2.2 Mơ hình hệ thống FSO/CDMA sử dụng MWPPM 89 4.2.3 Hiệu hệ thống FSO/CDMA sử dụng MWPPM .90 4.2.4 Kết khảo sát hiệu hệ thống FSO/CDMA sử dụng MWPPM 93 4.3 CẢI THIỆN HIỆU NĂNG HỆ THỐNG FSO/CDMA SỬ DỤNG CHUYỂN TIẾP 97 4.3.1 Mơ hình hệ thống FSO/CDMA chuyển tiếp 98 4.3.2 Mã nguyên tố 100 4.3.3 Hiệu BER hệ thống FSO/CDMA chuyển tiếp .101 4.3.3.1 Tỉ lệ lỗi bit BER 101 4.3.3.2 Xác suất lỗi chip cho chặng chuyển tiếp 102 4.3.3.3 Xác suất lỗi chip chặng thứ m (m = 2,3,…, Kr + 1) 105 4.3.3.4 Xác suất lỗi chip nguồn-đích 105 4.3.3.5 Kết khảo sát hiệu BER 106 4.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG 110 KẾT LUẬN 111 vi CÁC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CƠNG BỐ 113 TÀI LIỆU THAM KHẢO 115 PHỤ LỤC 132 vii THUẬT NGỮ VIẾT TẮT Từ viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt A AF Amplify-and-Forward Khuếch đại chuyển tiếp APD Avalanche Photodiode Đi-ốt quang thác ASE Amplified Spontaneous Emission Nhiễu phát xạ tự phát khuếch đại AWGN Additive White Gaussian Noise Nhiễu Gauss trắng cộng BDF Bit Detect-and-Forward Tách chuyển tiếp mức bit BER Bit Error Rate Tỉ lệ lỗi bit BPPM Binary Pulse Position Modulation Điều chế vị trí xung nhị phân CDF Chip Detect-and-Forward Tách chuyển tiếp mức chip CDMA Code-Division Multiple-Access Đa truy nhập phân chia theo mã CEP Chip Error Probability Xác suất lỗi chip CSI Channel State Information Thông tin trạng thái kênh DetF Detect-and-Forward Tách chuyển tiếp DF Decode-and-Forward Giải mã chuyển tiếp DPIM Digital Pulse Intensity Modulation Điều chế cường độ xung số EDFA Erbium-Doped Fiber Amplifier Khuếch đại quang pha tạp Erbium EGC Equal Gain Combining Kết hợp độ lợi cân AND B C D DC E F viii FEC Forward Error Correction Sửa lỗi theo hướng phát FSO Free-Space Optics Truyền thông quang không dây IM Intensity Modulation Điều chế cường độ IR Infrared Hồng ngoại ISI Inter Symbol Interference Nhiễu liên ký hiệu LAN Local Area Network Mạng nội LD Laser Diode Đi-ốt Laser LDPC Low-Density Parity-Check Mã kiểm tra chẵn lẻ mật độ thấp LED Light Emitting Diode Đi-ốt phát quang LOS Light Of Sight Tầm nhìn thẳng MAI Multiple Access Interference Nhiễu đa truy nhập MIMO Multiple-Input Multiple-Output Nhiều đầu vào nhiều đầu MISO Multiple-Input Single-Output Nhiều đầu vào đầu MPPM Multi-pulse Modulation Điều chế vị trí xung đa xung MRC Maximal-Ratio Combining MW-PPM Multiwavelength Modulation MZI Mach–Zehnder Interferometer I L M Pulse Pulse Position Kết hợp tỷ số cực đại Position Điều chế vị trí xung đa xung đa bước sóng Giao thoa kế Mach–Zehnder O OFDM Orthogonal Multiplexing OOK On-Off Keying Frequency-Division Ghép kênh phân chia theo tần số trực giao Điều chế khóa đóng-mở ... CẢICẢI THIỆN HIỆU NĂNG HỆ THỐNGTHÔNG TRUYỀN THÔNG QUANG HỆ NĂNG THỐNG TRUYỀN QUANG KHÔNG DÂY KHÔNG DÂY Chuyên ngành: Kỹ thuật Viễn thông Mã số:Kỹ 62.52.70.05 Chuyên ngành: thuật Viễn thông Mã số:... trình nghiên cứu giới 16 1.4.2.1 Các nghiên cứu mơ hình hóa kênh FSO 16 1.4.2.2 Các nghiên cứu đánh giá hiệu hệ thống FSO 18 1.4.2.3 Các nghiên cứu giải pháp cải thiện hiệu hệ thống. .. NGHỆ BƯU CHÍNHTHƠNG VIỄN THƠNG BỘ THƠNG TIN VÀ TRUYỀN HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG PHẠM THỊ THÚY HIỀN PHẠM THỊ THÚY HIỀN NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP THIỆN HIỆU NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP CẢICẢI THIỆN