Luận án Giảm méo phi tuyến trong hệ thống thông tin sợi quang băng rộng

Tên luận án:

GIẢM MÉO PHI TUYẾN TRONG HỆ THỐNG THÔNG TIN SỢI QUANG BĂNG RỘNG

Ngành:

KỸ THUẬT VIỄN THÔNG

Tóm tắt nội dung tài liệu:

Luận án này tập trung vào việc giảm thiểu méo phi tuyến trong các hệ thống thông tin sợi quang băng rộng, một vấn đề cấp thiết nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng về dung lượng và khoảng cách truyền dẫn. Với sự phát triển nhanh chóng của các kênh truyền dẫn quang tốc độ cao (400 Gbit/s, 1 Tbit/s trở lên), các hiệu ứng phi tuyến trong sợi quang tăng mạnh, dẫn đến suy giảm nhanh chóng chất lượng truyền dẫn, đặc biệt khi sử dụng định dạng điều chế bậc cao và tốc độ ký tự lớn.

Để giải quyết thách thức này, luận án phát triển bộ thu phát băng rộng với tín hiệu định dạng điều chế cầu phương QAM nhiều mức và nghiên cứu các kỹ thuật bù méo phi tuyến bằng cả phương pháp quang và phương pháp số. Phương pháp quang sử dụng bộ liên hợp pha quang (OPC), trong khi phương pháp số tập trung vào kỹ thuật lan truyền ngược trong miền số (DBP) linh hoạt với độ phức tạp thấp. Nghiên cứu cũng mở rộng sang việc tăng dung lượng truyền dẫn của mạng truy cập thông qua các hệ thống lai ghép sợi quang/vô tuyến (RoF, mmW, FSO).

Những đóng góp chính của luận án bao gồm:

• Đề xuất kỹ thuật lan truyền ngược trong miền số tiên tiến dựa trên tối ưu hóa kích thước bước logarit tổng quát và hệ số phi tuyến Kerr, giúp cải thiện đáng kể hiệu suất bù méo phi tuyến cho các hệ thống truyền dẫn băng rộng. Cụ thể, đạt độ lợi SNR 1.3 dB cho tín hiệu 40 Gbaud DP-16QAM qua 2400 km so với phương pháp chia bước logarit tự nhiên, đồng thời giảm độ phức tạp ở máy thu và nâng cao hiệu suất.
• Nghiên cứu hiệu suất bù méo phi tuyến của kỹ thuật OPC có xét đến ảnh hưởng của tán sắc bậc ba trong hệ thống sợi quang băng rộng. Kết quả cho thấy OPC hiệu quả đối với các hệ thống băng thông nhỏ hơn 50 Gbaud. Luận án cũng thành công trong việc truyền tín hiệu QPSK nhiều băng, băng rộng ở tần số 95 GHz qua hệ thống RoF mô phỏng với chiều dài 50 km và 200 km.
• Đề xuất sử dụng kỹ thuật ghép kênh SCM-Nyquist để giảm méo phi tuyến do hiện tượng bão hòa của bộ khuếch đại công suất trong hệ thống truy cập quang hỗn hợp băng rộng. Tín hiệu SCM-Nyquist cho thấy khả năng chống chịu hiệu ứng cắt xén tốt hơn đáng kể so với OFDM, đặc biệt với các điều chế QAM cấp cao. Đồng thời, luận án phát triển bộ xử lý tín hiệu số (DSP) hiệu quả để khôi phục tín hiệu và bù méo tuyến tính/phi tuyến cho các hệ thống truy cập quang hỗn hợp RoF, FSO và mmW, đạt tốc độ truyền ấn tượng (ví dụ, 100 Gbit/s đường xuống và 50 Gbit/s đường lên cho hệ thống lai ghép không đồng nhất).

Mục lục chi tiết:

• CHƯƠNG 1: Tổng quan về hệ thống thông tin sợi quang và méo tín hiệu trong hệ thống thông tin sợi quang băng rộng

  • Giới thiệu về cấu trúc mạng thông tin viễn thông, các thành phần cơ bản quan trọng trong mạng viễn thông, và cơ sở lan truyền tín hiệu trong sợi quang.
  • Phân tích và thảo luận về các hiệu ứng méo tín hiệu trong hệ thống thông tin sợi quang băng rộng.
  • Giới thiệu một số các kỹ thuật giảm méo tuyến tính và phi tuyến trong hệ thống thông tin sợi quang.

• CHƯƠNG 2: Giảm méo phi tuyến sử dụng kỹ thuật lan truyền ngược trong miền số cho hệ thống sợi quang băng rộng

  • Trình bày về nền tảng của kỹ thuật lan truyền ngược trong miền số.
  • Phân tích và đánh giá hiệu suất bù méo phi tuyến của kỹ thuật DBP truyền thống với bước chia đều trong hệ thống sợi quang băng rộng.
  • Đề xuất phương pháp chia bước logarit tổng quát bao gồm tối ưu hóa khoảng cách bước kết hợp tối ưu hóa hệ số phi tuyến làm giảm độ phức tạp ở máy thu đồng thời nâng cao hiệu suất.

• CHƯƠNG 3: Giảm méo phi tuyến sử dụng kỹ thuật bộ liên hợp pha quang cho hệ thống sợi quang băng rộng

  • Trình bày nguyên lý hoạt động của kỹ thuật sử dụng bộ liên hợp pha quang.
  • Phân tích ảnh hưởng tán sắc bậc ba đến chất lượng hệ thống truyền dẫn sợi quang băng rộng.
  • Sử dụng kỹ thuật bộ liên hợp pha để giảm méo tín hiệu cho hệ thống truyền dẫn tần số vô tuyến RoF nhiều băng, băng rộng.

• CHƯƠNG 4: Giảm méo phi tuyến cho mạng truy cập quang hỗn hợp băng rộng

  • Trình bày khả năng chống chịu méo dạng tín hiệu do sự cắt xén của bộ khuếch đại công suất ở vùng bão hòa của tín hiệu OFDM và SCM-Nyquist trong bối cảnh hệ thống tích hợp quang và vô tuyến.
  • Đánh giá và đề xuất phương pháp làm giảm tác động của méo phi tuyến cho hệ thống truyền tải kết hợp quang/vô tuyến sử dụng các bộ khuếch đại điện công suất lớn.
  • Xây dựng bộ thu phát xử lý số DSP, ứng dụng bộ lọc thích nghi với kỹ thuật bình phương trung bình tối thiểu ở phía thu để khôi phục tín hiệu và giảm tác động méo tín hiệu bao gồm tuyến tính lẫn phi tuyến khi truyền tín hiệu RoF/mmW ở băng tần W và tín hiệu quang học truyền trong không gian tự do băng rộng.