intTypePromotion=1

Hệ thống thông tin quang - Phần 1

Chia sẻ: Nguyễn Nhi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:37

0
96
lượt xem
23
download

Hệ thống thông tin quang - Phần 1

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

 với hệ thống TTQ Coherent)  Hệ  thống  TTQ  IM­DD  ra  đời  đầu  tiên,  đã  và  đang  được  sử  dụng  rộng  rãi  trong  mạng  quang  tại  Việt  nam và nhiều nước khác. Tốc độ hiện nay đạt (2,5 ¸ 10 Gb/s (STM­4, STM­16) 

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Hệ thống thông tin quang - Phần 1

  1. I. Giới thiệu Hệ thống TTQ IM­DD  Hệ thống TTQ IM­DD là gì?  C¸c HÖ Thèng Th«ng Tin Quang sử  dụng  điều  biến  cường  độ  (IM­Intensity  Modulation), và  tách sóng trực tiếp DD (Direct Detector)  thông tin về  pha của  tín  hiệu không  đóng vai trò quan  trọng (khác biệt với hệ thống TTQ Co herent)  Msc.­Eng. Nghiêm Xuân Anh  Hệ  thống  TTQ  IM­DD  ra  đời  đầu  tiên,  đã  và  đang  được  sử  dụng  rộng  rãi  trong  mạng  quang  tại  Việt  nam và nhiều nước khác. Tốc độ hiện nay đạt (2,5 ¸ 10 Gb/s (STM­4, STM­16)  2/26/2007  Optic Communication Systems  3  I.1 Nguyên lý hệ thống IM­DD Những nội dung chính  Hệ thống thông tin quang IM­DD  I.  Hệ thống thông tin quang coherent  II.  2/26/2007  Optic Communication Systems  2  2/26/2007  Optic Communication Systems  4 
  2. I.1.2.  Truyền tin trên sợi quang  I.1.1. Phía Máy Phát  Phía  phát  thực  hiện  biến  đổi  tín  hiệu  điện  đầu  vào  Công  suất  tín  hiệu  bị  tổn  hao  trong  quá  trình  truyền  thành  tín  hiệu  quang  tương  ứng  và  phát  tín  hiệu  ánh  sáng  dọc  theo chiều  dài  của  sợi  (do  hấp thụ của  tạp  chất,  của  bản  thân  vật  liệu,  hấp  thụ  điện  tử,  suy  quang  này  vào  sợi  quang  để  thực  hiện  v iệc  truyền  hao do uốn cong, tán xạ vv…) Þ Length limitted!  thông tin.  Suy hao công suất (suy hao  xen) do các phần tử trên  [Máy  phát  thực  hiện  điều  chế  nguồn  quang  (LED  tuyến  (bộ  nối,  mối  nối,  mối  hàn,  các  bộ  ghép/xen  rẽ  hoặc  LD)  bằng  dòng  tín  hiệu  điện  (digital  hoặc  kênh, các bộ chuyển đổi…) Þ Length limitted!  analog) cần  truyền].  Tức là, công  suất  quang  ra  tỷ lệ  Méo (dãn  xung) tín  hiệu do tán sắc (tán s ắc giữa các  tuyến  tính  với  dòng  điều  biến Þ Kiểu  điều  chế  này  mode,  tán  sắc  mode  (tán  sắc vận  tốc nhóm),  tán  sắc  gọi là điều chế  cường độ IM (Intensity Modulation).  dẫn  sóng,  tán  sắc  vật  liệu,  tán  sắc  phân  cực  mode  vv... Þ Bit rate limitted!.  2/26/2007  Optic Communication Systems  5  2/26/2007  Optic Communication Systems  7  I.1.3. Phía Máy Thu  Intensity modulation  Sóng  tín  hiệu  quang  được  phát  đi  từ  phía  phát  sau khi  tới  bộ  thu  quang  được  biến  đổi  thành  tín  hiệu  điện  (nhờ photodiode),  được khuếch đại và  khôi phục thành  tín hiệu có dạng như ở đầu vào thiết bị phát quang.  Photodiode  (O/E)  thực  hiện  tách  sóng  theo  luật  bình  phương  vì  nó  biến  đổi  công  suất  quang  thu  được  trực  tiếp thành dòng điện (dòng photo) tại đầu  ra của  nó. Þ bộ  thu kiểu  này  được  gọi  là  bộ  thu  tách  sóng  trực  tiếp  (DD).  Các  photodiode  có  thể  là  p­i­n  hoặc  APD.  Tách  sóng  trực  tiếp  được  biểu  hiện  là  ở  máy  thu  quang,  tín  hiệu  được  tách  ra  trực  tiếp  ở  băng  gốc  mà  không  có  bất kỳ xử lý hoặc biến đổi nào. 2/26/2007  Optic Communication Systems  6  2/26/2007  Optic Communication Systems  8 
  3. I.2. Tỷ số tín hiệu trên nhiễu SNR  SNR (continued.)  Trong giới hạn nhiễu nhiệt (ss  > sT ) thì  Sau  khi  tín  hiệu  quang  lan  truyền  qua  một  cự  ly  dài,  h P  RP  công  suất  của  nó  rất  thấp.  Do  đó  cần  có  bộ  thu  in  in  SNR pin  = = (*)  quang  tốt,  bộ  tách  sóng  quang  v à  các  mạch  điện  2eB  2  nB  h  e  e  khuếch đại sau nó phải kết hợp tối ưu để cho ra SNR  Note:  Trong  các  bộ  thu  quang  thực  tế  sử  dụng  tách  cao. Tức là:  sóng  p­i­n,  nhiễu  trội  là  nhiễu  nhiệt  (do  bộ  tách  sóng  Bộ  tách  sóng  quang  cần  có  hiệu  suất  lượng  tử  cao  để  phát  có  điện  trở  tải  tách  sóng  nên  nó  sinh  ra  dòng  nhiễu  ra công suất tín hi ệu lớn, và  nhiệt khá lớn để tạo ra nhiễu nhiệt.)  2/26/2007  Optic Communication Systems  9  2/26/2007  Optic Communication Systems  11  SNR (continued …)  SNR (continued.)  Nhiễu  của  bộ  tách  sóng  quang  và  bộ  khuếch  đại  điện  phải  Trong  nhiều  bộ  thu  quang,  dòng  nhiễu  nhiệt  hiệu  càng thấp càng tốt.  dụng  lớn  gấp  khoảng  20  lần  dòng  nhiễu  lượng  tử  Tỷ số tín hiệu trên nhiễu của photodiode được xác định  hiệu dụng v à khoảng 100 lần dòng tối hiệu dụng.  là  Tương tự, tỷ số SNR của bộ thu quang dùng APD là  2  I p  ( MRP  ) 2 C«ng suÊt tÝn hiÖu tõ dßng photo SN R = = 2  in  SNR APD  =  C«ng suÊt nhiÔu bé t¸ch sãng + C«ng suÊt nhiÔu bé khuÕch đ ¹i s  2  2  e ( RP  + I d  )  F  + 2eBe I l  + (    B T  / R   ) F  B   eB  M  A      4 k  in  L n  e Trong giới hạn nhiễu nhiệt (ss 
  4. Độ nhạy thu – sơ đồ tham chiếu  SNR (continued.)  Ngược lại, trong giới hạn nhiễu lượng tử, (ss  >> sT), lúc  Trong  thông  tin  quang  số,  độ  nhạy  thu  l uôn  bị  ràng    này ta có  buộc  bởi  tỷ  số  lỗi  bit  BER.  Độ  nhạy  được  thể  hiện  h  in  RPin    P  SNR APD  =  = bằng  một  công  suất  quang  tối  thiểu  có  thể  có  thể  2eBe FA  2  nBe  FA     h      đảm bảo  tỷ số  lỗi bit  BER đã cho. (Thường  được xác  Và trong trường hợp này,  tỷ số tín hiệu trên nhiễu SNR  định tại một điểm tham chiếu trước bộ nối thu ­ R)  của  bộ  thu  dùng  photodiode  APD  lại  bị  giảm  đi  bởi  hệ  số nhiễu trội F    so với bộ thu photodiode p­i­n.  Khối máy  phát  Khối máy  thu  A C  X (Bộ nối phát)  Sợi  quang  Trong đó FA được xác định bằng thực nghiệm xấp xỉ là  CRX (bộ nối thu)    T S  FA  » M x  Với x là phân tử gam, = 0.3 với photodiode thác Silic, =  0.7 đ/v InGaAs, = 1 với Germanium.  R  2/26/2007  Optic Communication Systems  13  2/26/2007  Optic Communication Systems  15  I.3. Độ nhạy của bộ thu quang  Độ nhạy thu – các điểm tham chiếu  Độ  nhạy  thu  là  tham  số  quan  trọng  nhất  đánh  giá  S là  điểm tham chiếu  trên  sợi  quang  ngay sau bộ nối  khả năng và chất lượng của HTTTQ.  phát  C  X ,  còn R  là  điểm  tham  chiếu  trên  sợi  quang  ở  T Độ  nhạy cao thể hiện khả  năng thu  được  mức công  ngay trước bộ nối thu C  .  RX  suất quang rất thấp.  Các  thông  số  tại  các  điểm  tham  chiếu  xác  định  có  liên quan tới mục tiêu thiết kế  đoạn truyền dẫn quang  Độ nhạy thu cao cho phép thiết kế được các HTTTQ  có tỷ số lỗi bit BER.  có  tốc  độ  cao  và  cự  ly  xa.  Nó  bị  tác  động  trực  tiếp  bởi tỷ số SNR  của bộ tách sóng  quang.  Tức là  SNR  BER thường nằm trong dải 10  ¸ 10­12­6   càng cao thì độ nhạy càng cao.  eSNR  chỉ  đủ  để  đánh  giá  chất  lượng  tín  hiệu  thu  trong  truyền  dẫn  analog  có  đáp  ứng  tiêu  chuẩn  đề  ra hay không, còn  2/26/2007  Optic Communication Systems  14  2/26/2007  Optic Communication Systems  16 
  5. Độ nhạy thu – các khuyến nghị  BER (continued.)  Do  tín  hiệu  sau  tách  sóng  rất  yếu  nên  nó  cần  phải  Như  vậy  độ  nhạy  của  bộ  thu  quang  là  công  suất  được khuếch đại, được lọc, sau đó được so sánh với  trung  bình  nhỏ  nhất  có  thể  chấp  nhận  được  tại  điểm  mức  ngưỡng  tại  mạch  quyết  định  để  thu  được  xung  R  để  đạt  được  tỷ  số  lỗi  bit  BER  (Khuyến  nghị  của  mong muốn (bit 1 hoặc 0) trong khe thời gian của nó.  ITU­T) như sau:  Trong  trường  hợp  không  lỗi  thì  khi  “1”  được  thu  thì  10­6 ¸ 10­9  đối với các hệ thống PDH,      đầu  ra  V  ut (t)  phải  cao  hơn  điện  áp  ngưỡng,  và  khi  o 10­10  đối  với  các  hệ  thống  SDH  STM­1,  STM­4  và    “0” được thu th ì V  ut (t) phải nhỏ hơn ngưỡng.  o STM­16 mà không có khuếch đại quang,  Trong  thực  tế,  do  tác  động  của  các  loại  nhiễu  khác  và  10­12  đối  với  hệ  thống  đơn  kênh  quang  v à  nhiều    nhau  và  sự  giao  thoa  giữa  các  xung  lân  cận  có  thể  kênh quang có sử dụng khuếch đại quang tại  STM­64  gây  ra  sự  trệch  khỏi  giá  trị  trung  bình  của  V  ut (t)  và  o gây ra lỗi.  2/26/2007  Optic Communication Systems  17  2/26/2007  Optic Communication Systems  19  I.4. Tỷ số bít lỗi (BER) trong bộ thu quang  BER  Bộ  thu  quang  trong  hệ  thống  thông  tin  quang  số  IM­  Để  xác  định  tỷ lệ  lỗi  xảy  ra  ta  có  thể  dùng  cách  chia  DD gồm một bộ tách sóng quang, bộ tiền khuếch đại,  các  xung  lỗi  N    cho  tổng  số  các  xung  N   trong  e t bộ  khuếch  đại  điện,  mạch  cân  bằng  (lọc)  và  quyết  khoảng thời gian t đã cho. Nó được gọi là tỷ số lỗi bit  định.  BER và được viết nh ư sau:  N e  BER = N t  Để  xác định  BER tại bộ  thu, sự phân bố  xác suất tín  hiệu  đầu  ra  của  mạch  cân  bằng  là  rất  quan  trọng  v ì  điều  đó  quyết  định  xem  bit  “1”  hay  “0”  được  phát  đến.  Do  đó,  ta  xét  vấn  đề  này  thông  qua  hệ  thống  thông tin số với các xung “0” và “1”.  2/26/2007  Optic Communication Systems  18  2/26/2007  Optic Communication Systems  20 
  6. BER (continued.)  BER (continued.)  Lỗi xảy ra khi  I I    cho bit “0”.  D Cả  hai kiểu  lỗi  trên  có  thể  gộp  lại  bằng việc  định  nghĩa  xác suất lỗi bit như sau  BER = p    ) P  1 / 0   + p  1  P    / 1   (0  (  ) (  ) (0  ) Trong  đó  P(1/0) là  xác suất quyết  định nhầm  bit  “1”  khi  bit  “0”  được  gửi  đến.  P(0/1)  là  xác  suất  quyết  định  nhầm bit “0” khi bit “1” được gửi đến.  p(0)  và  p(1)  là  xác  suất  nhận  đúng  các  bit  “0”  và  “1”  Mật độ xác s uất p( I)  tương ứng.  2/26/2007  Optic Communication Systems  21  2/26/2007  Optic Communication Systems  23  BER (continued.)  BER(continued.)  Hình  trên  chỉ  ra  tín  hiệu  dao  động  nhận  được  bởi  Trong  trường hợp  số  bit  N  trong  luồng  bit  là  lớn  (>215)  thì     mạch  quyết  định,  mạch  này  lấy  mẫu  tại  thời  điểm  p(0) » p(1) » 0,5. Khi đó  quyết  định  t    xác  định  thông  qua  sự khôi phục  xung  P  1 / 0   + P    / 1   (  ) (0  ) D (*) BER =  đồng hồ.  2  Giá  trị  lấy  mẫu I  biến  động  từ  bit  sang  bit  quanh  giá  Hình  trên  cho  thấy  P(0/1)  v à  P(1/0)  phụ  thuộc  v ào  hàm  trị  trung  bình  I    hoặc  I  ,  tùy  theo  bit  đó  tương  ứng  mật  độ  p(I)  của  giá  trị  lấy  mẫu  I.  Dạng hàm  p(I)  phụ  thuộc  1 0  với bit “1” hay bit “0” trong luồng bit.  vào thống kê các nguồn nhiễu gây ra các biến động dòng.  Nhiễu  nhi ệt  i    và  nhiễu  bắn  được  xấp  xỉ  bằng  phân  bố  Mạch  quyết  định  so  sánh  giá  trị  lấy  mẫu  với  mức  T Gaussian,  do  đó  tổng  của  chúng  (giá  trị  được  lấy  mẫu  ­  I)  ngưỡng  ID  và  gọi  nó  là  bit  “1”  nếu  I>  ID  hoặc  bit  “0”      cũng l à biến ngẫu nhiên Gaussian có phương sai là  nếu I
  7. BER (continued.)  BER (continued.)  4   B TB   k 2 Q = Q   = Q  2 Với s s  = 2  (   p  + I  )  e  còn  s T  = e  I d  B  e F   0 1  n R    Với  I  - I  I  - I  L Q  =  1  D và Q   = D  0  1 0 s    s 0  Giá  trị  trung  bình  và  phương  sai  của  bit  “1” và  bit  1 “0” khác  nhau  do  I    tương  đương với  I    hoặc  I  ,  tùy  s I  + s I  p 1 0  Như vậy, dòng quyết  (*)  I D  =  1 0  0  1  theo  bit  nhận  được.  Nếu s12  và s0 2  là  các  phương    s 1  + s 0  định tối ưu là  sai  tương  ứng  thì  xác  suất  có  điều  kiện  trên  được  Khi s1=s0,  thì  I  =(I  +I  )/2  tương  ứng với  ngưỡng  quyết  cho bởi      D  1  0  định nằm ở giữa. Trường hợp này áp dụng cho hầu hết  các bộ thu  p­i­n  do nhiễu của nó  chủ  yếu là  nhiễu nhiệt  (sT >>sS) và độc lập với dòng trung bình.    Trong các bộ thu APD thì I    được đặt theo bt (*).  D 2/26/2007  Optic Communication Systems  25  2/26/2007  Optic Communication Systems  27  BER (continued.)  BER (continued.)  Như  vậy  BER  với  giá  trị  ngưỡng  tối  ưu  (IDopt. )  phụ    Trong đó erfc là hàm lỗi bù, được định nghĩa là  thuộc vào tham số Q như sau  Khi đó  (*)  Trong đó tham số Q được xác định là  (**) Phương  trình  trên  cho  thấy  BER  phụ  thuộc  vào  ngưỡng  quyết  định  I  .  Trong  thực  tế,  I    được  tối  ưu  Hình sau cho thấy sự biến thiên của BER theo Q như  D  D nhằm  tối  thiểu  BER.  BER  in.  đạt  được  khi  I    được  thế nào.  m D chọn sao cho  2/26/2007  Optic Communication Systems  26  2/26/2007  Optic Communication Systems  28 
  8. BER (continued.)  I.5. Độ nhạy thu – PIN photodiode  Nó  được  vẽ  dựa  trên  biểu  thức  gần  đúng  và  khá  Giả  thiết  bit  “0”  không  mang  công  suất  quang  để  chính xác khi Q>3.  sao cho P  =0, tức I   =0.  0  0 BER cải  thiện  khi  Q  tăng và  trở  nên nhỏ  hơn  10­12  với    Nếu  gọi    là  công suất  quang  TB  thu  được  thì  re   Q>7.  đó  là  giá  trị  trung  bình  của  các  bit  “1”  và  “0”  và  khi  Độ  nhạy  thu  tương  ứng  v ới  công  suất  quang  trung  đó  P   + P   1 0 P  c = bình có Q»6 sẽ có BER»10­9…, .     re 2  P    có  liên  quan  tới  I    trong  bộ  tách  sóng  p­i­n  như  1 1 sau  I  = RP  = 2  P  (víi P0 = 0) R  rec  1  1  2/26/2007  Optic Communication Systems  29  2/26/2007  Optic Communication Systems  31  BER vs. Q  PIN­ độ nhạy thu s1  và s0  bao  gồm  các  thành  phần  của  cả  nhiễu  lượng  tử  và  nhiễu  nhiệt,  v ì  vậy  chúng  có  thể  được  viết như sau:  s 1 =  s s 2  + s T 2  vµ s 0  = s T  Bỏ  qua  thành  phần  dòng  tối,  phương  sai  nhiễu  trở  thành  e  R  r   e  s s 2 = 2  (2  P e c  )B  4  BTBe  k      s T 2  = F  n  R L  2/26/2007  Optic Communication Systems  30  2/26/2007  Optic Communication Systems  32 
  9. PIN­ độ nhạy thu  I.6. Độ nhạy thu – APD photodiode  Khi đó hệ số Q được v iết như sau  Tương  tự  như  đối  với  trường  hợp  PIN,  giả  thiết  các  bit “0” không mang công suất (P  =0 hay I  =0).  2 R  P  I  0  0  rec  1  Q =  = Với  R  D =MR  thì  công  suất  ứng  với  các  bit  “1”  liên  s 1  + s 0  AP 2  2  s S  + s T  + s T  quan với I    trong bộ thu APD như sau:  1 I  = R  P  = MRP  = 2  R  P  (do P0 = 0) M rec  Khi  chỉ  định  BER thì  Q  được  xác  định  theo  bt.  BER  1 APD  1  1  (trang  28),  rồi  từ  bt.  trên  tìm  được  độ  nhạy  thu  Bỏ  qua  các  thành  phần  dòng  tối,  phương  sai  nhiễu   của bộ thu quang như sau:  của bộ thu APD trở thành re   Q   e s s  = 2eM 2 RFA (2  P  c  )B   2     (eBe  Q + s T  )  Prec  = re pin  R  4k B TB     s T2   = e F   n R    L 2/26/2007  Optic Communication Systems  33  2/26/2007  Optic Communication Systems  35  PIN­ độ nhạy thu  APD – độ nhạy thu  Nhận  xét:  Độ  nhạy  thu  phụ  thuộc  vào  các  tham  số  Khi đó Q được xác định là  bộ  thu.  Đối  với  bộ  thu  quang  PIN  thì  nhiễu  nhiệt sT  2 MR  P ec  I    r 1 Q =  = thường là trội, v à khi đó  có thể được v iết dưới  re   s 1  + s 0  s S   + s T2   + s T  2 s dạng đơn giản như sau:  Q  T  P  c = re pin  R  Với  BER  đã  cho,  ta  có  thể  xác  định  tham  số  Q  dựa  Ta thấy sT  không chỉ phụ thuộc vào các tham số như  vào bt. BER (trang  28), và  độ nhạy thu    D  đối  re   AP RL  và  F    mà  còn  phụ  thuộc  v ào  cả  tốc  độ  bit  thông    với bộ thu APD được xác định từ bt. trên như sau:  n qua  băng  tần  điện  B    của  bộ  thu  quang  (Be=B/2).  B     e sö Q æ 1/2  trong  giới  là  tốc  độ  bit.  Vì  thế    tăng  theo  B  =  ç eQF   B  + T  ÷ P ec re   r A e  APD  hạn  nhiễu  nhiệt,  và  điều  này  có  nghĩa  là  độ  nhạy  R è M  ø thu sẽ giảm khi tốc độ bit tăng !  2/26/2007  Optic Communication Systems  34  2/26/2007  Optic Communication Systems  36 
  10. APD – độ nhạy thu – Remarks  BER trong giới hạn lượng tử  Nếu  gọi  N    là  số  photon  trung  bình  trong  mỗi  bit  “1”  ,  xác  Nhận xét  p suất  tạo  ra  m  cặp  điện  tử  ­lỗ  trống  được  cho  bởi  phân  bố  Từ  biểu  thức  trên,  độ  nhạy  thu  APD  được  cải  thiện  Poisson.  với hệ số M so với PIN nếu nhiễu nhiệt là nhiễu trội.  - N p m  e  ( N p )  P  = Tuy  nhiên  nhiễu  lượng  tử  cũng  tăng  đáng  kể  trong  bộ  (*)  m  m   ! thu APD nên công thức trên nên được sử dụng cho cả  hai loại nhiễu.  BER có thể được tính toán sử dụng (*p.24) và (*).  Nhìn chung,  độ  nhạy  của  bộ  thu  quang  APD  được  cải  P(1/0) =0 do  không có cặp ĐT ­LT nào được tạo  ra khi  N  =0.  p  thiện từ 6 – 8 dB.  P(0/1)  đạt  được  bằng  cách  gán  m=0  trong  (*)  do  “0”  được  quyết  định  trong  trường  hợp  đó  mặc  dù  “1”  nhận  được.  Do    PD  tăng tuyến tính v ới B, còn   IN  tăng theo  r  A r P P(0/1) = e Np  nên BER được cho bởi biểu thức s au  ­ B1/2  nên  độ  nhạy  của  APD  giảm  nhanh  hơn  so  với    - N  e  p  độ nhạy của PIN khi tốc độ bit tăng !  BER = 2  2/26/2007  Optic Communication Systems  37  2/26/2007  Optic Communication Systems  39  I.7 Giới hạn lượng tử của tách sóng  Độ nhạy máy thu  quang  Trong bộ thu quang, h là một tham số quan trọng.  Như  vậy,  với  BER  20.  Do  yêu  cầu    p Bộ tách sóng lý tưởng có h=1 và Id=0.     này là kết quả trực tiếp của những biến động lượng tử  Với  điều  kiện  trên,  công  suất  quang  thu  được  nhỏ  nhất  liên quan tới ánh sáng tới nên nó được gọi là giới hạn  @ BER đã cho gọi  là giới hạn lượng tử.  lượng tử.  Với  bộ  tách  sóng  lý  tưởng, s0=0  v ì  nhiễu  lượng  tử  triệt    Mỗi bit  “1” phải chứa  tối thiểu 20  photon  để  được phát  tiêu  khi  không  có  công  suất  quang  tới.  Do  đó,  ngưỡng  hiện  với  BER 
  11. Advantages of coherent lightwave  Số photon trung bình – độ nhạy thu  systems    thể  hiện  độ  nhạy  máy  thu  theo  số  photon  Ưu điểm của hệ thống TTQ coherent:  p  trung bình / bit v à quan hệ với N  theo =N  /2  Cải  thiện  được  tỷ  số  tín  hiệu  trên  nhiễu  SNR  ở  đầu  ra  p  p  p  của  mạch  tiền  khuếch  đại,  dẫn  tới  độ  nhạy  thu  cao  khi các bit 0 không mang năng lượng.  (upto 20  dB so với  hệ  thống  IM­DD), cho phép kéo  dài  Trong giới  hạn  lượng  tử,  =10.  Công suất  có  p  cự ly truyền dẫn tới 100 km tại bước sóng 1.55 mm;  thể được tính từ (*p.40).  Sử  dụng  hiệu  quả  hơn  băng  tần  của  sợi  quang  bằng  Ví  dụ:  một  máy  thu  1,55 mm  (hn=0,8  eV),  =13  cách tăng hiệu suất phổ của các hệ thống WDM.  re   nW   hay  ­48.9  dBm  tại  B=10  Gb/s.  Hầu  hết  máy  thu  hoạt  động  ngoài  giới  hạn  lượng  tử  khoảng  20  dB  hoặc cao hơn. Điều này  tương đương với   điển  p  hình vượt 1000 photon trong các m áy thu thực tế.  2/26/2007  Optic Communication Systems  41  2/26/2007  Optic Communication Systems  43  Disadvantages …  II. Hệ thống thông tin quang Coherent  Nhược điểm của hệ thống IM­DD  Hệ  thống  TTQ  coherent  đòi  hỏi  nhiều  giải  pháp  kỹ  thuật và quá trình công nghệ phức tạp.  Từ  phía  phát  tới  phía  thu  của  hệ  thống,  nhiều  mắt  Không  tận  dụng  được  băng  tần  rất  lớn  của  sợi  quang  xích cần phải giải quyết  bao  trùm các vấn  đề  về  phổ,  khi  m à  các  hệ  thống  truyền  dẫn  IM­DD  đơn  kênh  mới  chỉ  đạt  tốc  độ  622  Mb/s, 2.5  Mb/s  ở  cự  ly  vài  chục km  độ  ổn  định  tần  số,  duy  trì  phân  cực vv…  nhằm  nâng  và hệ thống 10 Gb/s chưa phổ biến nhiều.  cao  độ  tin  cậy  của  hệ  thống  trong  điều  kiện  hoạt  động ở tốc độ Gb/s v ới cự ly hàng trăm km. Độ  nhạy  thu  trực  tiếp  bị  hạn  chế  ở  tốc  độ  truyền  dẫn  cao,  tốc  độ  bit  càng  cao  thì  độ  nhạy  thu  có  xu  hướng  giảm  làm  cho  giải  pháp  IM­DD  không thể  vừa  tăng  cự  ly v ừa tăng tốc độ được.  2/26/2007  Optic Communication Systems  42  2/26/2007  Optic Communication Systems  44 
  12. II.1. Khái niệm về Thông tin quang  Characteristics of coherent systems  coherent  Hệ  thống  TT  coherent  dựa  theo  nguyên  lý  truyền  Khác  với  IM­DD,  các  hệ  thống  coherent  có  những  sóng  ánh  sáng  mang  tín  hiệu  kết  hợp  v ới  một  sóng  đặc điểm sau:  ánh sáng khác tại phía thu quang.  Thông tin  được điều chế  ở phía phát với  mức yêu  cầu  cao v ề  độ  rộng phổ  tín  hiệu,  độ  ổn  định  tần  số  (có  thể  Tương  tự trong  các hệ  thống  thông  tin  vô  tuyến­viba,  điều chế trực tiếp hoặc điều chế ngoài).  truyền  ti n  bằng  việc  điều  tần  hoặc  pha  của  sóng  Độ  phân  cực  của  ánh  sáng  được  phải  được  giữ  mang quang v à  tách  tín  hiệu nhận  được bằng các kỹ  nguyên trạng trong quá trình truyền.  thuật tách sóng homodyne hoặc heterodyne.  Trước  khi  tách sóng  ở máy  thu,  tín  hiệu  được  trộn với  Sự  kết  hợp  về  pha  của  sóng  mang  quang  đóng  v ai  sóng dao động nội  (laser diode). Như vậy ánh sáng  đã  trò  quan  trọng    trong  thực  hiện  các  hệ  thống  này,  do  được xử lý trước khi tới bộ tách sóng quang.  đó  nó  được  gọi  là  hệ  thống  thông  tin  quang  kết  hợp  (coherent).  2/26/2007  Optic Communication Systems  45  2/26/2007  Optic Communication Systems  47  Developments  II.2. Cấu trúc của HTTTQ coherent Khái  niệm về coherent có từ những năm 1970s  Đến  đầu  1980s,  khi  công  nghệ  sợi  quang  v à  laser  đạt  được  những  bước  tiến  nhảy  vọt  mới  tạo  đà  cho  các  hệ  thống  coherent  phát  triển.  (Sợi  quang  đơn  mode  G.652  có  suy  hao  thấp » 0.154  dB/km  @  1550nm.  Laser  bán  dẫn  có  độ  ổn  định  tần  số  cao,  độ  rộng  phổ  hẹp  làm  cho  tán sắc gây dãn xung không đáng kể.)  Chỉ  trong  vòng  6­7  năm, hệ  thống coherent đã  được  đưa  vào  sử  dụng  trong  các  mạng  viễn  thông.  Các  hãng  nổi  tiếng  thế  giới  như  AT&T,  NTT,  NEC  vv…  cho  đây  là  hướng  mũi  nhọn  trong  việc  nâng  cao  khả  năng  truyền  dẫn và khoảng cách giữa các trạm lặp.  2/26/2007  Optic Communication Systems  46  2/26/2007  Optic Communication Systems  48 
  13. System structure – Transmitter side  Bộ trộn quang  Phần phát gồm mạch điều khiển, laser diode, bộ điều  Là  một  mạng  4  cửa,  tương  tự  như  bộ  ghép  định  chế  ngoài  (ngoài  ra  còn  có  thể  có  thêm  bộ  KĐ  công  hướng siêu cao tần. Nó có hai trường quang đầu vào  suất, bộ điều khiển công suất tự động).  (tín  hiệu  thông  tin  v à  sóng  dao  động  nội)  được  trộn  với nhau và cộng tuyến tính tại cửa ra.  Laser bán  dẫn  thường  là  loại  đơn mode  DFB,  độ  rộng  phổ hẹp » 0.1 nm, laser có  bộ cộng hưởng ngoài  hoặc  Yêu  cầu  cả  hai  trường  quang  cần  phải  đồng  hướng  laser cách tử có độ rộng phổ 10 ¸ 100 MHz.  trên mặt  của  photodiode. Do  trạng  thái phân  cực của  Các  loại  LED  v à  laser  đa  mode  không  thích  hợp  cho  tín  hiệu  dọc  theo  sợi  bị  thăng  giáng  nên  cần  phải  sử  hệ thống coherent vì độ  rộng phổ của nguồn phải 
  14. Priciples of operation …  Dòng  tín  hiệu  từ  đầu  ra  của  bộ  tách  sóng  được  đưa  Giả  sử  ta  coi  trường  điện  từ  của  tín  hiệu  đến  từ  phía  tới tiền khuếch đại, được lọc thông dải để giới hạn độ  phát là sóng phẳng có dạng.  rộng  băng  tần  nhiễu  và  sau  đó  được  giải  điều  chế  E  = A  cos[w s t + fs  t )    (  ]   tương ứng với dạng điều chế.  s s  Lưu ý rằng nhiễu pha trong laser rất quan trọng trong  A    là  biên  độ  trường  của  tín  hiệu  quang, ws  là  tần  số  s hệ  thống  coherent  v ì  nó  xác  định  độ  rộng  băng  tần  tín hiệu, fs (t) là pha của tín hiệu quang.  của bộ lọc trung tần hay độ rộng băng tần tín hiệu.  Để  truyền  thông  tin,  ta  có  thể  sử  dụng  kỹ  thuật  điều  Một  phần  dòng  sau  biến  đổi  O/E  được  sử  dụng  để  biên, điều tần, hoặc điều pha sóng mang quang. chốt  trung  tần  tại  một  giá  trị  mong  muốn  thông  qua  vòng  điều khiển tần số tự động AFC.  2/26/2007  Optic Communication Systems  53  2/26/2007  Optic Communication Systems  55  II.3. Nguyên lý hoạt động Transmitter ­ Modulation Methods  ASK  hay  OOK.  Trong  trường  hợp  này, fs  là  hằng  số  và  biên  độ  tín  hiệu  A    chỉ  nhận  1  trong  2  giá  trị  trong  s mỗi chu kỳ bit, tùy theo “0” hay “1” được phát đi.  FSK.  Biên  độ  A    là  hằng số  và  pha fs  nhận giá  trị w1 t  s hay w2 t,  trong  đó w1  và w2  biểu  thị  các  giá  trị  của  tín  ws hiệu nhị phân.  (ws­ wLO )    wLO  PSK.  Thông  tin  được  truyền  đi  qua  sự  thay  đổi  pha  với sóng hình si n có  f s (t ) = b sin w m t , trong đó b là chỉ  số  điều chế, wm  là tần số điều chế.  2/26/2007  Optic Communication Systems  54  2/26/2007  Optic Communication Systems  56 
  15. Receiver  Two stages of demodulation Tại  bộ  thu  quang,  tín  hiệu  này  trước  tiên  được  trộn  với  f(t)= fs(t)­ fLO (t) là sự khác pha tương đối giữa tín hiệu    sóng  quang  phát  ra  từ  bộ  dao  động  nội.  Tiếp  theo,  mang tin và tín hiệu dao động nội, còn  photodiode  tách  sóng  tín  hiệu  kết  hợp  từ  hai  tín  hiệu  này.  cos q(t)  thể  hiện  sự  lệch  phân  cực  giữa  trường quang  Việc  trộn  được  thực  hiện  tại  bề  mặt  của  bộ  photodiode.  tín hiệu và trường quang dao động nội:  Dao động nội có trường được viết như sau:  E  E  cos q (t ) =  r s  rLO    E  O = A O  cos[w LO t + fLO (  )    t  ]   E  E    s  LO L L ws¹wLO  ,  tín  Thông  thường  thì  P    lớn  hơn  rất  nhiều  Ps .  Khi   LO ALO , wLO  và fLO (t)  là  biên độ,  tần  số  và  pha  của  dao  động    hiệu quang sẽ được giải điều chế theo hai giai đoạn:  nội.  Tần  số  sóng  mang  trước  tiên  được  biến  đổi  thành  Giả  thiết  cả  trường  E    và  E  O  có  cùng  phân  cực.  Bộ  tách  trung tần f  =wIF /2p (typ. 0.1 ¸ 5 GHz)  s L IF  sóng phía thu sẽ đáp ứng v ới cường độ quang |Es +E  O |2.   L    2/26/2007  Optic Communication Systems  57  2/26/2007  Optic Communication Systems  59  Homodyne and Heterodyne Detection  P  oherent  – công suất thu coherent  c Sau đó tín hiệu được giải điều chế sang băng cơ sở.  Do  photodiode  đáp  ứng  v ới  cường  độ  quang  nên  công  suất  thu  được  tại  bộ  tách  sóng  được  cho  bởi  Không  nhất  thiết  luôn  phải  sử  dụng  trung  tần.  Trong  bộ  thu  coherent  thực  tế,  có  hai  kỹ  thuật  tách  sóng  2  P = K  E  + E    s  LO Với K là hằng số t ỷ lệ.  tuỳ thuộc v ào wIF  =0 hay wIF ¹ 0.  Như vậy ta sẽ có  Nếu wIF  =0 thì tách sóng được gọi  là homodyne, còn  P  (  ) = P   + P  + 2  P  P  cos (w IF (  ) + f (  ) )]  s  (  )  [ t  t  co q t  coh t  Nếu wIF ¹ 0 thì tách sóng được gọi  là heterodyne.  s LO  s LO  Trong đó  Sự cải thiện về  độ nhạy thu trong tách sóng Coherent  được thể hiện bằng các kỹ thuật này.  P  =KA  2  và  PLO =KA  O 2  tương  ứng  là  công  suất  quang    s  s  L tín hiệu và công suất quang dao động nội.  Tiêu  chí  đánh  giá,  phân  tích  thông  qua  việc  so  sánh  f  =wIF /2p=(ws­wLO ) /2p là trung tần,  dòng photo trong tách sóng trực tiếp và Coherent. IF    2/26/2007  Optic Communication Systems  58  2/26/2007  Optic Communication Systems  60 
  16. II.3.2. Kỹ thuật tách sóng Homodyne Remarks on Homodyne Receiver  Vì số  hạng cuối  trong  biểu  thức  (*p. 61)  rõ  ràng  tồn  tại  wLO  được  chọn  trùng  với  tần  số  tín  hiệu ws  sao  cho pha  tín  hiệu nên  có  thể  truyền  thông  tin  bằng  điều chế  wIF =0.  pha  cho  sóng  mang  quang  –  Điều  mà  tách  sóng  trực  Dòng photo trong trường hợp này là  tiếp  không  làm  được do  toàn  bộ  thông  tin về  pha tín  hiệu đã bị mất !  I ho (  ) = R   Ps  + PLO ) + 2    Ps PLO  cos[fs (  ) - f LO (  )    t  ] t  (    R      t  (*)  Tách  sóng  homodyne  là  một  kỹ  thuật  tiên  tiến  nhưng  nó  cũng  có  vấn  đề  do  tính nhạy  cảm  pha  của  nó.  Yêu  Thông thường P  O>> P    nên tổng P  O+P  »P  O.  cầu phải  có  mạch khóa pha quang OPLL  để  khóa  pha  L  s L  S L  của bộ dao động nội với sóng mang tín hiệu.  Trong  biểu  thức  trên,  số  hạng  cuối  cùng  mang  thông  Ngoài  ra,  có  yêu cầu nghiêm  ngặt  đối v ới  sự  đồng  tần  tin phát v à được sử dụng tại mạch quyết định. giữa laser phát và laser dao động nội. Þ Điều  này  được  khắc  phục  bằng  tách  sóng  heterodyne!  2/26/2007  Optic Communication Systems  61  2/26/2007  Optic Communication Systems  63  Back to p 132  So sánh thu homodyne với tách sóng  II.3.2 Tách sóng Heterodyne trực tiếp  Xét  trường  hợp fs(t)= fLO (t).  Khi  đó  dòng  tín  hiệu  wIF¹0    homodyne là  Không  cần  OPLL  nên  các  bộ  thu  Heterodyne  dễ  thực  I sho (t ) = 2  P P O  R  s  L hiện hơn bộ thu Homodyne.  Trong khi đó dòng tín hiệu thu trực tiếp I  D (t)=RPs(t) .  Dòng photo thu được trong tách sóng Heterodyne là:  D I he (  ) = R   Ps   + PLO ) + 2    Ps  PLO  cos[w IF (  ) +f s (  ) - fLO (  )    (*)  t  ] So  sánh  hai  dòng  photo  trên  ta  thấy,  nếu  ký  hiệu    là  t    R   t  t  (   s  công suất quang  trung  bình  thì  công suất  điện  trung  bình  Ta  quan  tâm  đến  thành  phần  điều  hòa  vì  dòng  này  sẽ  trong  tách  sóng  homodyne  sẽ  tăng  với    hệ  số  4PLO  P  >    /< s  được  lọc  ra  nhờ  bộ  lọc.  Thành  phần  này  có  mang thông  so với tách sóng trực tiếp.  tin và là:  Nhận xét:  I she (t ) = 2  P P    cos w IF  (t ) +f s (  ) - fLO (  )    [  t]   R  s  LO t Do  P   >>Ps  nên  tỷ  số  4P  /    >>  1,  dẫn  tới  sự  tăng    LO LO  s  công  suất  có  thể  vượt  20  dB.  Bộ  dao  động  nội  đã  đóng  Heterodyne  có  thể  dùng  điều  biên,  pha  và  tần  số  của  vai trò b ộ khuếch đại tín  hiệu !  sóng mang quang để mang thông tin. 2/26/2007  Optic Communication Systems  62  2/26/2007  Optic Communication Systems  64  Back to p 132
  17. Remarks  II.4. SNR của bộ thu quang coherent  Bộ dao động nội cũng khuếch đại tín  hiệu thu được, do  Ưu  điểm  của  tách  sóng  quang  coherent  có  thể  định  đó cải  thiện được tỷ số SNR.  lượng bằng việc xem xét SNR của dòng máy thu.  Tuy nhiên, sự cải  thiện SNR thấp hơn  trường hợp tách  Như  phần  trước  đã  trình  bày,  dòng  máy  thu  biến  sóng homodyne bởi hệ số 2 (hay 3 dB).  động do nhiễu bắn v à nhiễu nhiệt gây ra. Phương sai Nguồn  gốc  của  3  dB  có  thể  thấy  khi  xét  công  suất  tín  s2  của  các  biến  động  dòng  đạt  được  bằng  cách  lấy  hiệu  (tỷ  lệ  với  bình  phương  dòng  điện).  Do  bản  chất  tổng của hai thành phần, vì vậy  của  dòng  I  c,  công  suất  tín  hiệu  trung  bình  bị  giảm  đi  a  hệ  số  2  khi  I  c 2 được    lấy  trung  bình  qua  cả  chu  kỳ  tại  s 2  = s s2  + s T2  a trung tần (nên nhớ là trung bình của cos2q qua q là ½)      Trong đó  Sự trả giá cho thiệt thòi 3dB được bù lại bằng việc đơn  giản  hóa  thiết  kế  máy  thu  do  vòng  khóa  pha  quang  2 2  s s  = 2e   I + I d ) B  ,  s T  = (    B T / R  ) F  B  4k   ( (*)  không cần nữa.  e  L  n  e  2/26/2007  Optic Communication Systems  65  2/26/2007  Optic Communication Systems  67  Remarks…  SNR …  Các  biến  động  trong  cả fs  và fLO  vẫn  cần  được  điều  Sự  khác  biệt  với  các  phân  tích  trước  đây  nằm  ở  sự  khiển sử dụng các laser bán dẫn vạch phổ hẹp cho hai  đóng  góp  của  nhiễu  bắn.  Dòng  I  trong  biểu  thức  nguồn quang.  (*p.67)  là  dòng  photo  tổng  được  cho  bởi  bt  (*p.61)  Tuy  nhiên,  ta  sẽ  thấy  yêu  cầu  về  vạch  phổ  không quá  hoặc  (*p.64)  tùy  thuộc v ào  tách  sóng  homodyne  hay  nghiêm ngặt  khi  phương  án  giải  điều  chế  không  đồng  heterodyne được sử dụng.  bộ  được  sử  dụng.  Điểm  này  làm  cho  tách  sóng  Do  thực  tế  P  O>>P    nên  ta  thế  I  trong  (*p.67)  bằng  L  s heterodyne  rất  phù  hợp  cho  thực  hiện  các  hệ  thống  I=RPLO  cho cả hai trường hợp.    thông tin quang coherent trong thực tế.  SNR  được  xác  định  bằng  cách  chia  công  suất  tín  hiệu trung bình cho công suất nhiễu trung bình. 2/26/2007  Optic Communication Systems  66  2/26/2007  Optic Communication Systems  68 
  18. SNR ­  Heterodyne  Remarks  SNR của bộ thu heterodyne là  Tách  sóng  coherent  cho  phép  đạt  được  giới  hạn  lượng  tử ngay cả  khi  bộ thu quang  sử dụng  PIN (loại  2  2 R 2  P  P    I  sh e  s  LO thường có nhiễu trội là nhiễu nhiệt).  SNR = = s 2  2  2     RP    + I d ) B  + s T  e( LO So  sánh  SNR trong  bt (*p.11)  với  (*p.70)  cho thấy sự  e  cải thiện SNR trong tách sóng heterodyne so với tách  Trong  trường  hợp  homodyne,  SNR  lớn  hơn  bởi  hệ  sóng trực tiếp như thế nào.  số 2 nếu ta giả thiết fs=fLO  trong biểu thức (*p.61) .    Từ  bt  trên  ta  có  thể  thấy  được  ưu  điểm  của  tách  Hữu ích hơn nếu ta biểu diễn SNR theo số photon Np    sóng  coherent.    Do  công  suất  quang  dao  động  nội  nhận  được  trong  một  bit  đơn.  Tại  tốc  độ  bit  B,  công  P  O có  thể  được  điều  khiển  tại  bộ  thu  nên  nó  có  thể  suất  tín  hiệu    và  Be  trong  (*p.70)  quan  hệ  với  N      L s  p đủ lớn để  nhiễu máy thu  có nhiễu bắn (shot noise) là  theo =N  hnB. Điển hình, B  =B/2.  s  p  e  trội.  2/26/2007  Optic Communication Systems  69  2/26/2007  Optic Communication Systems  71  SNR – Heterodyne  SNR – heterodyne và homodyne  Sử  dụng  các  giá  trị  trên  của    và  B    trong  bt  Cụ thể hơn ss2 >>sT 2  khi  s e   (*p.70) , SNR  e  được cho bởi một biểu thức đơn giản  h PLO  >> s T   /(  eRB  )  2 2  e SNRhe  = 2hN p    (*) Xét  trong  cùng  điều  kiện,  đóng  góp  của  dòng  tối v ào  Trong  trường  hợp  tách  sóng  homodyne,  SNR  lớn  nhiễu  bắn  là  không  đáng  kể  tức  (I 
  19. II.5. Các dạng thức điều chế.  II.5.1. Điều chế ASK  Điện  trường  kết  hợp  với  một  tín  hiệu  quang có  thể  được  Ưu  điểm  quan  trọng  của  sử  dụng  các  kỹ  thuật  tách  viết là  sóng  coherent  là  ở  chỗ  cả  biên  độ  và  pha  của  tín  [ t  ] E  (t ) = A  (  ) cos w0 t + fs (  ) .  s t  s  hiệu  quang  thu được có  thể  được  tách  ra và  đo.  Đặc  điểm  này  mở  ra  kh ả  năng  gửi  thông  tin  bằng  cách  Trong  trường  hợp  điều  chế  ASK,  biên  độ  A    được  điều  s điều  chế  hoặc biên  độ,  hoặc  pha,  hoặc  là  tần  số  của  chế trong khi  duy trì w0  và fs  là  hằng số.  Đối v ới điều chế  sóng mang quang.  số  nhị  phân,  A    nhận  một  trong  hai  giá  trị  cố  định  trong  s Trong các HT thông tin số, 3 khả năng điều chế được  mỗi chu kỳ bit, tùy theo bit 1 hay 0 được truyền đi.  sử  dụng  là  ASK,  PSK  và  FSK.  Các  dạng  điều  chế  Trong  phần  lớn  các  tình  huống  thực  tế,  As  =  0  khi  truyền    này  được  trình  bày  cho  một  mẫu  bít  đặc  biệt  trên  các  bit  0.  Khi  đó,  ASK  được  gọi  là  OOK  và  giống  với  sơ  đồ điều chế thường được sử dụng cho các hệ thông TTQ  hình sau.  số noncoherent IM/DD. 2/26/2007  Optic Communication Systems  73  2/26/2007  Optic Communication Systems  75  Sự khác biệt giữa ASK cho IM/DD và  Modulation Formats  ASK cho coherent  Thực  hiện  ASK  cho  các  hệ  thống  coherent  khác  với  trường  hợp  các  hệ  thống  tách  sóng  trực  tiếp  ở  một  khía cạnh quan trọng.  IM/DD  :  luồng  bit  quang  cho  các  hệ  thống  tách  sóng  trực  tiếp  có  thể  được  tạo  ra  bằng  việc  điều  chế  trực  tiếp LED hoặc laser diode  Coherent: cần điều chế ngoài.  Why need an external modulator?  Answer:  Luôn  có  sự  thay  đổi  về  pha  khi  biên  độ  A    s thay đổi do bởi dòng điều chế đặt vào laser bán dẫn. 2/26/2007  Optic Communication Systems  74  2/26/2007  Optic Communication Systems  76 
  20. ASK for coherent …  PSK implementation  Với  các  hệ  thống  IM/DD  những  biến  đổi  pha  không  cố  ý  Thực hiện PSK  đòi  hỏi  một  bộ  điều chế ngoài có  khả  như  vậy  không  thấy  được  bởi  bộ  tách  sóng  (photodiode  năng  làm  thay  đổi  pha  quang  theo  điện  áp  đặt  vào.  chỉ  đáp  ứng  với  công  suất  quang)  và  không  phải  là  mối  Cơ  chế  vật  lý  được  sử  dụng  bởi  những  bộ  điều  chế  quan tâm chính ngoài sự mất mát công suất do tạo chirp.  như vậy được gọi là khúc xạ điện.  Khác  với  IM/DD,  đáp  ứng  của  bộ  tách  sóng  trong  hệ  Sử dụng PSK đòi hỏi pha của sóng mang quang phải  thống coherent phụ  thuộc vào  pha của  tín  hiệu  thu  được.  duy  trì  ổn  định sao  cho thông  tin  về  pha  có  thể  được  Thực  hiện  ASK  cho  hệ  thống cohherent  đòi  hỏi fs  duy  trì  trích  ra  tại  máy  thu  mà  không  có  sự  nhầm  lẫn.  Yêu  gần  như  không  đổi.  Điều  này  đạt  được  nhờ  vận  hành  cầu này đặt một yêu cầu nghiêm ngặt lên dung sai v ề  laser  bán  dẫn  liên  tục  bằng  m ột  dòng  điện  không  đổi  và  độ rộng vạch phổ của laser phát v à dao động nội.  điều  chế  đầu  ra  của  nó  bằng một  bộ  điều  chế  ngoài.  Tuy  nhiên, khi đó sẽ có sự mất mát công suất do suy hao xen.  Yêu  cầu  này  có  thể  được  giảm  bớt  bằng  cách  sử  dụng một biến thể của PSK gọi là DPSK.  2/26/2007  Optic Communication Systems  77  2/26/2007  Optic Communication Systems  79  II.5.2. Điều chế PSK  DPSK  Luồng  bit  quang  được tao  ra  bằng việc  điều  chế  pha Trong  trường  hợp  DPSK,  thông  tin  được  mã  hóa  sử  fs  trong  khi  giữ  nguyên  biên  độ  A    và  tần  số w0  của  dụng  sự  khác  pha  giữa  hai  bit  lân  cận.  Chẳng  hạn  s sóng mang quang.  như,  nếu fk  đại  điện  cho  pha  của  bit  thứ  k,  độ  lệch  Với  PSK  nhị  phân, fs  nhận  hai  giá  trị,  thường  được  pha Df=fk­fk­1  bị  thay  đổi  một  lượng  là p hoặc  0,   tùy    chọn là 0 và p.  theo bit thứ k là bit 1 hay bit 0.  Điểm  thú  vị  của  PSK  là  cường  độ  quang  duy  trì  Ưu  điểm c ủa  DPSK  là  tín  hiệu  phát  có  thể  được  giải  không  đổi  trong  tất  cả  các  bit  v à  tín  hiệu  xem  ra  c ó  điều  chế  thành  công  miễn  là  pha  sóng  mang  duy  trì  dạng liên tục CW .  tương đối ổn định qua một khoảng thời gian 2 bit.  Tách  sóng  coherent  là  cần  thiết  cho  PSK  vì  mọi  Loại  điều  chế  này  thường  được  sử  dụng  trong  các  thông  tin  sẽ  bị  mất  nếu  tín  hiệu  quang  được  tách  hệ  thống  thực  tế  vì  không  cần  các  bộ  giải  điều  chế  sóng  trực  tiếp  mà  không  trộn  nó  với  đầu  ra  của  bộ  phức tạp mà vẫn cho chất lượng tốt. dao động nội.  2/26/2007  Optic Communication Systems  78  2/26/2007  Optic Communication Systems  80 
ADSENSE
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2