Thiết kế bộ điều chế và giải điều chế 16QAM và ứng dụng vào hệ thống CO-OFDM
SVTN: Nguyễn Vũ Linh Trang ii
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 đã dạy dỗ và cung cấp đầy đủ các
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 và cung cấp cho em
những 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 và giúp đỡ em trong suốt quá
trình xây dựng hệ thống mô phỏng trong đề tài.
Con xin cám ơn cha mẹ, người đã tạo điều kiện thuận lợi nhất cho con trong
quá trình học tập cũng như quá trình thực hiện đồ án tốt nghiệp này.
Tôi xin chân thành cám ơn tất cả bạn bè, những người đã luôn bên cạnh cổ
vũ, động viên và giúp đỡ tôi trong những lúc khó khăn nhất.
Mặc dù đã có nhiều cố gắng nhưng đồ án vẫn còn nhiều thiếu sót, em rất
mong nhận được sự chỉ bảo, góp ý của Quý Thầy Cô và các bạn.
Tp. Hồ Chí Minh, ngày 16 tháng 6 năm 2011
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Vũ Linh
Thiết kế bộ điều chế và giải điều chế 16QAM và ứng dụng vào hệ thống CO-OFDM
SVTN: Nguyễn Vũ Linh Trang iii
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 ...................................................................................................... 1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN .............................................................................. 3
1.1. QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN CỦA HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG .. 3
1.2. KỸ THUẬT GHÉP KÊNH PHÂN CHIA THEO TẦN SỐ TRỰC GIAO
OFDM ...................................................................................................... 6
1.3. Ý TƯỞNG ĐỀ TÀI .................................................................................. 7
CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHẾ QAM ........................................... 8
2.1. Định nghĩa QAM: ..................................................................................... 8
2.2. Điều chế QAM ......................................................................................... 9
2.3. Giải điều chế và tách tín hiệu QAM ........................................................ 10
2.4. Đặc điểm của 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
Thiết kế bộ điều chế và giải điều chế 16QAM và ứng dụng vào hệ thống CO-OFDM
SVTN: Nguyễn Vũ Linh Trang iv
3.1. Giới thiệu hệ thống CO- OFDM ............................................................. 20
3.2. Kỹ thuật OFDM ...................................................................................... 21
3.2.1. Nguyên lý cơ bản của 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 và nhược điểm của 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 trong sợi quang đơn mode ..................................................... 38
3.5.4. Các hiệu ứng phi tuyến ....................................................................... 40
Thiết kế bộ điều chế và giải điều chế 16QAM và ứng dụng vào hệ thống CO-OFDM
SVTN: Nguyễn Vũ Linh Trang v
CHƯƠNG 4: MÔ PHỎNG VÀ KẾT QUẢ ..................................................... 41
4.1. MÔ HÌNH HỆ THỐNG CO-OFDM ....................................................... 42
4.1.1. Bộ phát ............................................................................................... 42
4.1.2. Mô phỏng kênh truyền sợi quang ........................................................ 47
4.1.3. Bộ thu quang coherrent....................................................................... 49
4.2. Kết quả mô phỏng .................................................................................. 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 của hệ thống theo công suất đầu vào ở tốc độ
100Gb/s sử dụng bộ điều chế 16QAM ................................................ 54
4.2.3. Kết quả khảo sát tỷ lệ lỗi BER của hệ thống ở 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
Thiết kế bộ điều chế và giải điều chế 16QAM và ứng dụng vào hệ thống CO-OFDM
SVTN: Nguyễn Vũ Linh Trang vi
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