TIỂU LUẬN TỔNG QUAN

Bản ghi

1 BỘ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG 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 Nộ - 06

2 HỌC VIỆN BỘ THÔNG CÔNG NGHỆ TIN VÀ BƯU TRUYỀN CHÍNH THÔNG VIỄN THÔNG HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG PHẠM THỊ THÚY HIỀN PHẠM THỊ THÚY HIỀN NGHIÊN NGHIÊN CỨU CỨU GIẢI GIẢI PHÁP PHÁP CẢI CẢI THIỆN THIỆN HIỆU HIỆU NĂNG HỆ NĂNG THỐNG HỆ TRUYỀN THỐNG THÔNG TRUYỀN QUANG THÔNG KHÔNG QUANG DÂY KHÔNG DÂY Cuyên ngàn: Kỹ tuật Vễn tông Cuyên ngàn: Mã số: Kỹ tuật Vễn tông Mã số: LUẬN ÁN TIẾN SỸ KỸ THUẬT LUẬN ÁN TIẾN (DỰ THẢO) SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC NGƯỜI. PGS.TS. HƯỚNG Bù DẪN Trung KHOA Hếu HỌC.. TS. PGS.TS. Vũ Tuấn Bù Lâm Trung Hếu. TS. Vũ Tuấn Lâm Hà Nộ - 0/05 Hà Nộ - 06

3 LỜI CAM ĐOAN Ngên cứu sn xn cm đon đây là công trìn ngên cứu củ cín mìn. Các số lệu kết quả trong luận án là trung tực và cư từng được công bố trong bất cứ công trìn củ bất kỳ tác gả nào kác. Tất cả các kế từ củ các tác gả kác đã được tríc dẫn. Ngườ cm đon Pạm Tị Túy Hền

4 LỜI CẢM ƠN Ngên cứu sn xn bày tỏ sự bết ơn sâu sắc tớ các Tầy ướng dẫn PGS.TS. Bù Trung Hếu và TS. Vũ Tuấn Lâm đã địn ướng ngên cứu và lên tục ướng dẫn ngên cứu sn tực ện các nệm vụ ngên cứu trong suốt quá trìn tực ện luận án này. Đặc bệt sự ướng dẫn tận tìn và nững ý kến quý báu từ PGS.TS. Bù Trung Hếu đã gúp ngên cứu sn rất nều trong vệc oàn tện luận án. Ngên cứu sn cũng xn bày tỏ sự bết ơn GS.TS. Pạm Tuấn An và các nà ko ọc tàn vên Pòng tí ngệm truyền tông máy tín Đạ ọc Azu (Nật Bản) đã ợp tác và ỗ trợ ngên cứu sn trong quá trìn ngên cứu cũng nư công bố các kết quả ngên cứu. Ngên cứu sn bày tỏ lòng bết ơn Lãn đạo Học vện các tầy cô củ Ko Quốc tế và Đào tạo su đạ ọc Ko Vễn tông tạ Học vện Công ngệ Bưu cín Vễn tông. Nững ỗ trợ động vên ngên cứu củ các cộng sự xn được cân tàn g nận. Tác gả cân tàn bày tỏ lòng cảm ơn tớ g đìn đã kên trì c sẻ và động vên ngên cứu sn trong suốt quá trìn tực ện nộ dung luận án. Hà Nộ táng 09 năm 06.

5 MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN... LỜI CẢM ƠN... MỤC LỤC... THUẬT NGỮ VIẾT TẮT... v DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU... x DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ... xv DANH MỤC CÁC BẢNG... xv MỞ ĐẦU... CHƯƠNG : TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG TRUYỀN THÔNG QUANG KHÔNG DÂY Bộ pát Kên truyền dẫn kí quyển Bộ tu CÁC THAM SỐ ĐÁNH GIÁ HIỆU NĂNG HỆ THỐNG FSO....3 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG LÊN HIỆU NĂNG HỆ THỐNG FSO CÁC CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI LUẬN ÁN Các công trìn ngên cứu trong nước Các công trìn ngên cứu trên tế gớ Các ngên cứu về mô ìn ó kên FSO Các ngên cứu về đán gá ệu năng ệ tống FSO Các ngên cứu về gả páp cả tện ệu năng ệ tống FSO NHẬN XÉT VỀ CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU CỦA CÁC TÁC GIẢ KHÁC VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN ÁN Nận xét về công trìn ngên cứu củ các tác gả kác Hướng ngên cứu củ luận án... 7

6 v.6 KẾT LUẬN CHƯƠNG... 8 CHƯƠNG : MÔ HÌNH KÊNH TRUYỀN THÔNG QUANG KHÔNG DÂY MỞ ĐẦU SUY HAO ĐƯỜNG TRUYỀN NHIỄU LOẠN KHÍ QUYỂN Mô ìn nễu loạn Log-cuẩn Mô ìn nễu loạn Gmm-Gmm MÔ HÌNH PHA-ĐINH DO LỆCH HƯỚNG MÔ HÌNH ẢNH HƯỞNG CỦA DÃN XUNG MÔ HÌNH KÊNH KẾT HỢP BỔ SUNG THAM SỐ KẾT LUẬN CHƯƠNG... 5 CHƯƠNG 3: CÁC GIẢI PHÁP CẢI THIỆN HIỆU NĂNG HỆ THỐNG FSO ĐIỂM- ĐIỂM HỆ THỐNG FSO ĐIỂM-ĐIỂM SỬ DỤNG CHUYỂN TIẾP KHẢO SÁT HIỆU NĂNG HỆ THỐNG FSO CHUYỂN TIẾP ĐIỆN Mô ìn ệ tống FSO cuyển tếp đện Tỉ số tín ệu trên nễu SNR Tỉ lệ lỗ bt BER Kết quả kảo sát ệu năng ệ tống FSO cuyển tếp đện KHẢO SÁT HIỆU NĂNG HỆ THỐNG FSO CHUYỂN TIẾP QUANG Hệ tống FSO cặng cuyển tếp qung sử dụng OAF Tỉ số tín ệu trên nễu SNR Tỉ lệ lỗ bt BER Kết quả kảo sát ệu năng ệ tống FSO cuyển tếp qung CẢI THIỆN HIỆU NĂNG HỆ THỐNG FSO ĐIỂM-ĐIỂM SỬ DỤNG GIẢI PHÁP KẾT HỢP Mô ìn ệ tống FSO cuyển tếp sử dụng M-PPM và SIMO Hệu năng ệ tống FSO cuyển tếp sử dụng M-PPM và SIMO.. 77

7 v Xác suất lỗ ký ệu trong trường ợp sử dụng bộ kết ợp EGC Xác suất lỗ ký ệu trong trường ợp sử dụng bộ kết ợp MRC Tỷ lệ lỗ bt BER Kết quả kảo sát ệu năng ệ tống FSO cuyển tếp M-PPM và SIMO KẾT LUẬN CHƯƠNG CHƯƠNG 4: ĐỀ XUẤT MÔ HÌNH VÀ GIẢI PHÁP CẢI THIỆN HIỆU NĂNG HỆ THỐNG FSO ĐIỂM-ĐA ĐIỂM HỆ THỐNG FSO ĐIỂM-ĐA ĐIỂM CẢI THIỆN HIỆU NĂNG HỆ THỐNG FSO/CDMA SỬ DỤNG MWPPM Kỹ tuật đều cế MWPPM Mô ìn ệ tống FSO/CDMA sử dụng MWPPM Hệu năng ệ tống FSO/CDMA sử dụng MWPPM Kết quả kảo sát ệu năng ệ tống FSO/CDMA sử dụng MWPPM CẢI THIỆN HIỆU NĂNG HỆ THỐNG FSO/CDMA SỬ DỤNG CHUYỂN TIẾP Mô ìn ệ tống FSO/CDMA cuyển tếp Mã nguyên tố Hệu năng BER ệ tống FSO/CDMA cuyển tếp Tỉ lệ lỗ bt BER Xác suất lỗ cp co cặng cuyển tếp đầu tên Xác suất lỗ cp củ cặng tứ m (m = 3 K r + ) Xác suất lỗ cp nguồn-đíc Kết quả kảo sát ệu năng BER KẾT LUẬN CHƯƠNG KẾT LUẬN...

8 v CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ... 3 TÀI LIỆU THAM KHẢO... 5 PHỤ LỤC... 3

9 v THUẬT NGỮ VIẾT TẮT Từ vết tắt Tếng An Tếng Vệt A AF Amplfy-nd-Forwrd Kuếc đạ và cuyển tếp AND APD Avlnce Potodode Đ-ốt qung tác ASE Amplfed Spontneous Emsson Nễu pát xạ tự pát được kuếc đạ AWGN Addtve Wte Gussn Nose Nễu Guss trắng cộng B BDF Bt Detect-nd-Forwrd Tác và cuyển tếp mức bt BER Bt Error Rte Tỉ lệ lỗ bt BPPM Bnry Pulse Poston Modulton Đều cế vị trí xung nị pân C CDF Cp Detect-nd-Forwrd Tác và cuyển tếp mức cp CDMA Code-Dvson Multple-Access Đ truy nập pân c teo mã CEP Cp Error Probblty Xác suất lỗ cp CSI Cnnel Stte Informton Tông tn trạng tá kên D DC DetF Detect-nd-Forwrd Tác và cuyển tếp DF Decode-nd-Forwrd Gả mã và cuyển tếp DPIM Dgtl Pulse Intensty Modulton Đều cế cường độ xung số E EDFA Erbum-Doped Fber Amplfer Kuếc đạ qung p tạp Erbum EGC Equl Gn Combnng Kết ợp độ lợ cân bằng F

10 v FEC Forwrd Error Correcton Sử lỗ teo ướng pát FSO Free-Spce Optcs Truyền tông qung kông dây I IM Intensty Modulton Đều cế cường độ IR Infrred Hồng ngoạ ISI Inter Symbol Interference Nễu lên ký ệu L LAN Locl Are Network Mạng nộ bộ LD Lser Dode Đ-ốt Lser LDPC Low-Densty Prty-Ceck Mã kểm tr cẵn lẻ mật độ tấp LED Lgt Emttng Dode Đ-ốt pát qung LOS Lgt Of Sgt Tầm nìn tẳng M MAI Multple Access Interference Nễu đ truy nập MIMO Multple-Input Multple-Output Nều đầu vào nều đầu r MISO Multple-Input Sngle-Output Nều đầu vào một đầu r MPPM Mult-pulse Pulse Poston Modulton Đều cế vị trí xung đ xung MRC Mxml-Rto Combnng Kết ợp tỷ số cực đạ MW-PPM Multwvelengt Pulse Poston Modulton Đều cế vị trí xung đ xung đ bước sóng MZI Mc Zender Interferometer Go to kế Mc Zender O OFDM Ortogonl Multplexng Frequency-Dvson Gép kên pân c teo tần số trực go OOK On-Off Keyng Đều cế kó đóng-mở

11 x OPPM P Overlpped Pulse Poston Modulton Đều cế vị trí xung cồng lấn PAM Pulse-Ampltude Modulton Đều cế bên độ xung PAPR Pek-to-Averge Power Rto Tỉ số công suất đỉn trên công suất trung bìn PD Potodode Dode tác qung PPM Pulse-Poston Modulton Đều cế vị trí xung PWM Pulse-Wdt Modulton Đều cế độ rộng xung Q QAM Qudrture Ampltude Modulton Đều cế bên độ cầu pương R RC Repetton Code Mã ó lặp RF Rdo Frequency Tần số vô tuyến S SIM Subcrrer Intensty Modulton Đều cế cường độ sóng mng con SIMO Sngle-Input Multple-Output Một đầu vào nều đầu r SISO Sngle-Input Sngle-Output Một đầu vào một đầu r SNR Sgnl-to-Nose Rto Tỷ số tín ệu trên nễu V VLC Vsble Lgt Communcton Truyền tông án sáng nìn tấy W WH/TS Wvelengt-Hoppng/Tme- Spredng Nảy bước sóng/trả tờ gn

12 x DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU A Bán kín tấu kín tu Dện tíc mặt tu củ bộ tu A 0 Tỷ lệ công suất tu được tạ r = 0 A t (t) A r (t) B B e (f) B 0 C n d sr d rd E e F F Hàm G G A g g t l l b l p d k ~ Bên độ trường qung củ xung Guss ở pí pát Bên độ trường qung nận được ở pí tu Số ký ệu k sử dụng W s -M-MWPPM Băng tông ệu dụng củ bộ tu Băng tông qung Tm số cấu trúc cỉ số kúc xạ Koảng các gữ nút nguồn và nút cuyển tếp Koảng các từ nút cuyển tếp đến nút đíc Đện trường Đện tíc đện tử Độ dà từ mã Hệ số nễu dư củ APD Hàm Mejer G Hệ số kuếc đạ củ bộ kuếc đạ qung Hệ số kuếc đạ trung bìn củ APD Trọng số bậc tứ t củ đ tức Hermte Tm số trạng tá kên Hệ số kên đặc trưng co ản ưởng củ tổn o Hệ số kên pản án tổn o đường truyền Hệ số kên pản án tổn o do dãn xung Hệ số kên pản án tổn o ìn ọc và lệc ướng Hệ số kên pản án nễu loạn kí quyển Hệ số kên pản án nễu loạn kên truyền củ ngườ dùng mong muốn Hệ số kên pản án nễu loạn kên truyền củ ngườ dùng gây nễu tứ k Hằng số Plnk

13 x I Cường độ trường K r K K n (.) k B k s L L 0 l 0 M Số nút cuyển tếp Độ Kenvn Hàm Bessel sử đổ loạ bậc n Hằng số Boltzmnn Số sóng Tổng koảng các truyền dẫn Kíc tước cỡ lớn củ nễu loạn Kíc tước cỡ nỏ củ nễu loạn Số mức đều cế m t Các đểm cực 0 N Số bộ tác sóng qung ở pí tu n Cỉ số kúc xạ n b n s n sp P A P b P c P e P P n P p P t P r-b P s p s p Q(.) R b R L Nễu nền Dòng nễu Tm số pát xạ tự pát củ bộ kuếc đạ Công suất nễu ASE Công suất án sáng nền Công suất trung bìn trên mỗ cp Xác suất lỗ ký ệu từ nút nguồn đến nút đíc Xác suất lỗ ký ệu ở mỗ cặng Công suất nễu gây r do dòng pân cực củ lser Công suất đỉn củ xung qung Công suất pát trung bìn củ xung qung Công suất tu trung bìn củ xung qung k có dãn xung Công suất pát trung bìn trên bt Số nguyên tố đặc trưng co cuỗ mã WH-TS Hàm Q Tốc độ bt Gá trị đện trở tả

14 x r m r r ex S.I T e Bán kín các ạt (sương mù ơ nước ) Độ lệc gữ tâm bộ tu và tâm vết búp sóng Tỉ số pân bệt Cỉ số nấp náy Nệt độ Kenvn T 0 Nử độ rộng củ xung đầu vào tạ mức bên độ /e T w T b T c U V W s W (.) m () Koảng tờ gn ký ệu Độ rộng một bt Koảng tờ gn cp Số lượng ngườ sử dụng Dả tầm nìn Số bước sóng Trọng số củ mã Hàm Gmm Hệ số ấp tụ do ơ nước Tm số ệu dụng củ mô trường truyền dẫn tán xạ () Hệ số ấp tụ do pần tử kí m () Hệ số tán xạ do ơ nước () Hệ số tán xạ do pần tử kí () (uv) 0 x I N Hệ số suy o Tỉ số gữ bán kín búp sóng qung tương đương tạ bộ tu và độ lệc cuẩn củ sự lệc ướng tạ máy tu Tổng số xung nễu tạ ke tờ gn u và bước sóng v Bước sóng Tm số quyết địn mức độ ản ưởng củ dãn xung và suy gảm công suất đỉn Vectơ bán kín từ tâm búp sóng qung Độ dà kết ợp Pương s log-bên độ (tm số Rytov) Pương s cường độ trường Pương s cuẩn ó

15 x s s z Pương s jtter tạ pí tu Độ lệc cuẩn (lệc ướng tu - pát) Độ rộng búp sóng qung tạ koảng các z 0 Độ rộng búp sóng qung tạ z = 0 S Tm số kết ợp nguồn Hệ số on ó Đáp ứng củ bộ tác qung

16 xv DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hìn.. Sơ đồ kố củ ệ tống FSO Hìn.. Đều cế OOK nị pân Hìn.3. Nững tác tức củ mô trường đố vớ ệ tống FSO [] Hìn.. Kên kí quyển vớ các xoáy lốc ỗn loạn Hìn.. Hàm mật độ xác suất log-cuẩn vớ I E co một dả gá trị củ l [55] Hìn.3. Hàm mật độ xác suất Gmm-Gmm co b cế độ nễu loạn kác nu: yếu trung bìn và mạn [55] Hìn.4. S.I teo pương s log-cường độ vớ C n = 0-5 m -/3 và = 850 nm [55] Hìn.5. Gá trị củ và vớ các cế độ nễu loạn kác nu: yếu trung bìn mạn và bão ò [55] Hìn.6. Mô ìn lệc ướng gữ búp sóng qung và bộ tu Hìn 3.. Mô ìn ệ tống FSO cuyển tếp: () nố tếp và (b) song song Hìn 3.. Mô ìn ệ tống FSO cuyển tếp nố tếp sử dụng đều cế M-PPM [J3] Hìn 3.3. Mô ìn kên đ cặng tương đương và xác suất tác ký ệu tạ các cặng [J3] Hìn 3.4. BER teo tm số kết ợp nguồn vớ ệ tống sử dụng đều cế OOK P s = 0 dbm L = 5 km K r = 3 = 0 cm C n = 0-4 [J3] Hìn 3.5. BER teo tm số kết ợp nguồn vớ ệ tống sử dụng đều cế BPPM (OOK) P s = 0 dbm L = 5 km K r = 3 z = 0 cm C n = 50-5 [J3] Hìn 3.6. BER teo tm số cấu trúc cỉ số kúc xạ P s = 0 dbm L = km = 0 cm s = 30 cm s = 4000 [J3] Hìn 3.7. Cự ly truyền dẫn (tạ BER = 0-9 ) teo tm số cấu trúc cỉ số kúc xạ vớ ệ tống sử dụng OOK P s = 0 dbm = 0 cm s = 4000 [J3]

17 xv Hìn 3.8. Mô ìn ệ tống FSO cuyển tếp qung cặng sử dụng OAF [C4] [J4] Hìn 3.9. BER teo P s vớ G A = 0 db R b = Gb/s và d sr = d rd = 5 km [J4] Hìn 3.0. BER teo ệ số kuếc đạ qung vớ P s = 0 dbm R b = Gb/s và d sr = d rd [J4] Hìn 3.. BER teo P s vớ G A = 0 db R b = Gb/s và d sr = d rd = 5 km [J4] Hìn 3.. BER teo G A vớ P s = 0 dbm R b = Gb/s và d sr = d rd = 5 km [J4] Hìn 3.3. Mô ìn ệ tống FSO cuyển tếp sử dụng M-PPM và SIMO [C5] Hìn 3.4. BER teo công suất pát trên bt củ ệ tống FSO đơn cặng vớ R b = Gbt/s và L = 5 km [C5] Hìn 3.5. BER teo công suất pát trên bt củ ệ tống FSO đơn/đ cặng vớ R b = Gbt/s và L = 5 km [C5] Hìn 3.6. BER ệ tống FSO đ cặng teo công suất pát trên bt vớ P s = 0 dbm R b = Gbt/s L = 5 km và K r = [C5] Hìn 4.. Mô ìn tổng quát ệ tống FSO/CDMA Hìn 4.. Các kỹ tuật đều cế: 4-WSK 4-PPM và --MWPPM Hìn 4.3. Nguyên lý đều cế 4-4-MWPPM Hìn 4.4. Hệ tống FSO/CDMA sử dụng MWPPM: () bộ đều cế --MWPPM và (b) bộ gả đều cế --MWPPM [C7] Hìn 4.5. BER teo công suất pát/bt vớ L=5 km g 30 U = 3 và R b = Gb/s [C7] Hìn 4.6. BER teo cự ly tuyến L vớ P s = 0 dbm g 30 U = 3 và R b = Gb/s [C7] Hìn 4.7. BER teo tốc độ bt vớ P s = 0 dbm g 30 L = 5 km và U = 3 [C7] Hìn 4.8. Mô ìn ệ tống FSO/CDMA cuyển tếp [C6] Hìn 4.9 Sơ đồ kố củ ) máy pát; b) nút cuyển tếp; c) máy tu trong ệ tống FSO/CDMA cuyển tếp [J5]... 99

18 xv Hìn 4.0. BER teo ngưỡng cuẩn ó (D) vớ E b = -30 dbj R b = 5 Gb/s L = 3 km U = 4 và {p s ;p } = {7;7} [J5] Hìn 4.. BER teo số lượng ngườ dùng tíc cực (U) vớ E b = -30 dbj R b = 5 Gb/s L = 3 km và K r = [J5] Hìn 4.. BER teo số lượng ngườ dùng tíc cực (U) vớ E b = -30 dbj R b = 5 Gb/s và {p s ; p } = {7; 7}[J5] Hìn 4.3. BER teo cự ly truyền dẫn vớ E b = -30 dbj R b = 5 Gb/s và {p s ; p } = {7;7}[J5] Hìn 4.4. BER teo tốc độ bt/ngườ dùng vớ công suất bt trung bìn -5 dbm L = 4 km U = 4 và {p s ; p } = {7;7}[J5]... 0

19 xv DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng.. Một số loạ nguồn qung dùng trong FSO [53]... 8 Bảng.. Các bộ tác qung trong FSO [53]... Bảng.. Bán kín và quá trìn tán xạ củ các ạt đển ìn tạ = 850 nm [53] 3 Bảng.. Đều kện tờ tết và các gá trị tầm nìn [53] Bảng 3.. Các tông số và ằng số ệ tống FSO cuyển tếp đện Bảng 3.. Các tông số và ằng số ệ tống FSO cuyển tếp qung Bảng 3.3. Các ằng số và tm số ệ tống Bảng 4.: Các ằng số và gá trị tm số ệ tống Bảng 4.. Các mã WH và TS vớ p s = p = Bảng 4.3. Tm số ệ tống và ằng số

20 MỞ ĐẦU Truyền tông qung kông dây là công ngệ sử dụng sóng mng qung để truyền tả số lệu qu kông gn. Các ưu đểm mà ệ tống truyền tông qung kông dây có được bo gồm tốc độ truyền bt co kông bị ản ưởng củ nễu đện từ kông yêu cầu xn cấp pép tần số trển k nn và ln oạt c pí ệu quả [4]. Trong nững năm gần đây cùng vớ các ướng ngên cứu nằm sử dụng ệu quả tà nguyên sóng vô tuyến truyền tông qung kông dây đng nổ lên nư là một công ngệ có tể pát trển co các ứng dụng kông dây băng rộng trong nà và ngoà trờ co truyền tông tương l [63]. Các ệ tống truyền tông qung kông dây trong nà đển ìn bo gồm ệ tống truyền tông ồng ngoạ (IR) và ệ tống truyền tông sử dụng bước sóng án sáng nìn tấy (VLC). Tín ệu có tể truyền từ bộ pát đến bộ tu qu đường nìn tẳng (LOS) oặc qu các đường gấp kúc tạo bở sự pản xạ bề mặt. Do được trển k trong nà và cự ly truyền dẫn ngắn nên các ệ tống này ít cịu ản ưởng củ mô trường kông kí nư suy o pụ tuộc tờ tết nễu loạn kông kí sự lệc ướng gữ bộ pát và bộ tu. Các ệ tống truyền tông qung kông dây (FSO Free Spce Optcl) ngoà trờ cỉ sử dụng các kết nố LOS trực tếp từ bộ pát đến bộ tu. Do cự ly truyền dẫn x cịu ản ưởng nều củ mô trường truyền dẫn ngoà trờ nên vệc trển k ệ tống FSO vẫn còn ạn cế. Các tuyến FSO cự ly ngắn có tể sử dụng để ty tế co các tuyến truyền dẫn v b nằm cung cấp mạng truy nập băng rộng co các don ngệp cũng nư làm cầu nố gữ các mạng cục bộ (LANs) gữ các tò nà kết nố bckul co các mạng d động sử dụng làm đường kết nố ty tế tạm tờ co các tuyến cáp qung bị sự cố. Trong nững năm gần đây các ngên cứu về kả năng trển k FSO trong mô trường truy nập kết nố tớ ngườ sử dụng đặc bệt là nững nơ x/các bệt vớ mật độ tuê bo tấp oặc nững nơ gặp kó kăn trong vệc lắp đặt cáp đng tu út rất nều sự qun tâm ngên cứu [9].

21 Để có tể đáp ứng yêu cầu truyền tông băng rộng cự ly x; ệ tống FSO cần vượt qu các tác tức đến từ nững ản ưởng củ mô trường kông gn tự do nư suy o truyền dẫn lớn và pụ tuộc mô trường tờ tết (sương mù mư tuyết); sự tăng gáng cường độ tín ệu và pân cực tín ệu do các ản ưởng củ nễu loạn kông kí và sự lệc ướng. Ngoà r còn có các ản ưởng củ nễu và tạp âm tạ các bộ pát/tu [8] [75] [79] [] [5]. Do ản ưởng củ các yếu tố nêu trên ệu năng củ các ệ tống FSO còn bị ạn cế k truyền dẫn số lệu tốc độ co cự ly x. Cín vì tế ngên cứu sn đã quyết địn lự cọn ướng Ngên cứu gả páp cả tện ệu năng ệ tống truyền tông qung kông dây co luận án củ mìn. Trong luận án củ mìn ngên cứu sn ướng tớ xây dựng các mô ìn toán ọc cương trìn tín toán để đán gá ệu năng ệ tống FSO vớ các tm số ệ tống và đều kện đường truyền kác nu. Các mô ìn toán ọc và cương trìn tín toán này sẽ là công cụ ỗ trợ co nững ngên cứu tếp teo co vệc tết kế đán gá tín kả t và đều kện oạt động tn cậy củ ệ tống FSO. Đây cín là ý ngĩ ko ọc củ luận án. Ý ngĩ tực tễn mà ngên cứu sn y vọng đạt được tể ện ở các gả páp mà luận án đư r nằm cả tện ệu năng cụ tể là tăng cự ly và dung lượng củ các ệ tống FSO từ đó góp pần túc đẩy quá trìn trển k ứng dụng công ngệ FSO trong mạng truy nập. Mục têu cín mà luận án ướng tớ là ngên cứu tìm kếm các gả páp cả tện ệu năng ệ tống truyền tông qung kông dây dướ ản ưởng củ mô trường truyền dẫn kí quyển (suy o nễu loạn ) và các loạ nễu. Để đạt được mục têu cín này luận án pả xây dựng được mô ìn gả tíc để mô ìn ó kên truyền kí quyển và kảo sát ệu năng ệ tống truyền tông qung kông dây sử dụng các kỹ tuật cả tện ệu năng đã đề xuất. Đố tượng ngên cứu củ luận án là ệ tống truyền tông qung kông dây và ệu năng củ ệ tống này. Pạm v ngên cứu gớ ạn vớ các ệ tống truyền tông qung kông dây ngoà trờ. Đồng tờ các ệ tống được ngên cứu trong kịc bản truyền tông đơn ướng. Đều đó có ngĩ là ệ tống FSO ướng sẽ

22 3 bo gồm ệ tống FSO đơn ướng độc lập nu. Tm số ệu năng củ ệ tống được đán gá kảo sát trong luận án này là tỉ số tín ệu trên nễu (SNR) và tỉ lệ lỗ bt (BER). Để đạt được mục têu ngên cứu nêu trên các nệm vụ ngên cứu trong quá trìn tực ện luận án được xác địn bo gồm: () ngên cứu tổng qun về FSO () đề xuất các gả páp cả tện ệu năng ệ tống FSO và (3) kểm cứng các gả páp đã đề xuất. Cụ tể trong pần tổng qun về ệ tống FSO ngên cứu sn tập trung kảo sát pân tíc và đán gá các kết quả ngên cứu củ các tác gả đ trước lên qun đến ệu năng ệ tống FSO để rút r nững ạn cế và pát ện ướng ngên cứu củ mìn. Tếp teo ngên cứu sn đề xuất ý tưởng về các gả páp cả tện ệu năng và từ đó ngên cứu xây dựng các gả páp nâng co ệu năng dự trên các ý tưởng kả t. Cuố cùng ngên cứu sn sẽ tến àn kểm cứng các gả páp đã ngên cứu xây dựng dự trên mô ìn gả tíc. Tuy nên các mô ìn gả tíc được các tác gả kác đề xuất và sử dụng cư co pép đán gá đầy đủ ản ưởng củ một số tm số củ ệ tống lên ệu năng. Do đó nệm vụ kéo teo là xây dựng công cụ để kểm cứng. Tực ện nệm vụ này ngên cứu sn đã ngên cứu đề xuất mô ìn kên truyền bổ sung tm số và các mô ìn gả tíc dùng trong kảo sát đán gá. Trên cơ sở các nệm vụ ngên cứu đã nêu ở trên pương páp ngên cứu được sử dụng trong luận án là ngên cứu lý tuyết dự trên mô ìn gả tíc vớ các công cụ toán ọc kết ợp vớ mô pỏng. Cụ tể pương páp ngên cứu lý tuyết được sử dụng co các ngên cứu về nguyên lý oạt động củ các pần tử trong ệ tống FSO nư đều cế/gả đều cế pát/tu qung tác tín ệu và mô ìn kên FSO. Pương páp ngên cứu lý tuyết kết ợp vớ công vụ pần mềm được sử dụng trong vệc kảo sát đán gá ệu năng các ệ tống FSO. Vớ các mục têu và nệm vụ ngên cứu đã nêu ở trên các kết quả ngên cứu củ luận án sẽ được bố cục tàn bốn cương vớ các nộ dung cín nư su: Cương vớ têu đề Tổng qun về vấn đề ngên cứu trìn bày về mô ìn các pần tử và nguyên lý oạt động củ ệ tống truyền tông qung kông dây

23 4 FSO. Các tm số ệu năng và các yếu tố ản ưởng lên ệu năng ệ tống FSO cũng được gớ tệu trong cương này. Nộ dung cín củ cương sẽ tập trung kảo sát các ngên cứu lên qun đến ệu năng ệ tống FSO để từ đó tìm r các ạn cế củ các ngên cứu trước đây và đề xuất ướng ngên cứu pạm v ngên cứu cũng nư pương tức tếp cận củ luận án. Một pần nộ dung trìn bày trong Cương lên qun đến kảo sát các gả páp cả tện ệu năng ệ tống FSO đã được công bố tạ ộ ngị quốc tế về các công ngệ tên tến trong truyền tông IEEE ATC 04 [C]. Cương vớ têu đề Mô ìn kên truyền tông qung kông dây trìn bày về ká nệm và mô ìn gả tíc củ các tm số kên truyền nư tổn o nễu loạn kí quyển và lệc ướng. Đóng góp mớ củ luận án trong cương này là đề xuất bổ sung tm số mớ vào mô ìn kên ện tạ nằm đư r mô ìn kên kết ợp pản án ản ưởng củ sự dãn xung tín ệu. Mô ìn kên kết ợp này có tín tực tế co ơn và có kả năng pản án một các đầy đủ ơn các ản ưởng củ kên truyền. Một pần nộ dung củ Cương lên qun đến mô ìn kên kết ợp đã được công bố trong 0 bà báo đăng trên tạp cí Đện tử - Truyền tông xuất bản bở Hộ Vô tuyến Đện tử Vệt Nm (REV-JEC 0) [J] 0 bà báo đăng trên tạp cí Ko ọc và Công ngệ - Vện àn lâm Ko ọc và Công ngệ Vệt Nm [J] và báo cáo tạ các ộ ngị quốc tế về các công ngệ tên tến trong truyền tông IEEE ATC 0 [C] IEEE/CIC ICCC 03 [C3] và IEEE APCC 0 [C7]. Cương 3 vớ têu đề Các gả páp cả tện ệu năng ệ tống FSO đểmđểm trìn bày pương páp xây dựng các mô ìn gả tíc nằm kảo sát ệu năng các ệ tống FSO đểm-đểm sử dụng cuyển tếp bo gồm ệ tống FSO cuyển tếp đện và ệ tống FSO cuyển tếp qung. Đặc bệt đóng góp củ luận án trong cương này là đề xuất sử dụng kết ợp kỹ tuật cuyển tếp vớ pân tập kông gn và đều cế vị trí xung (PPM) nằm cả tện ệu năng ệ tống FSO đểm-đểm. Các đóng góp củ luận án được trìn bày trong cương này đã được công bố trong 0 bà báo: 0 bà báo đăng trên tạp cí quốc tế ISI (IET Communctons Vol. 8 Issue 0 pp July 04) [J3] và 0 bà báo

24 5 đăng trên tạp cí Ko ọc và Công ngệ - Vện àn lâm Ko ọc và Công ngệ Vệt Nm [J4]. Ngoà r các nộ dung củ cương này cũng đã được công bố tạ 04 ộ ngị ko ọc quốc tế bo gồm: IEEE/CIC ICCC 03; IEEE ICP 03 [C4]; [C3] IEEE WICT 03 [C5] và IEEE ATC 03 [C8]. Cương 4 vớ têu đề Đề xuất mô ìn và gả páp cả tện ệu năng ệ tống FSO đểm-đ đểm tập trung trìn bày về mô ìn ệ tống FSO đểm-đ đểm sử dụng kỹ tuật đ truy nập pân c teo mã (CDMA) nằm ứng dụng trong mạng truy nập để ỗ trợ nều ngườ sử dụng. H gả páp cả tện ệu năng ệ tống FSO/CDMA được đề xuất trong cương này là kỹ tuật đều cế vị trí xung đ bước sóng (MW-PPM) và kỹ tuật cuyển tếp. Các đóng góp củ luận án trong cương này đã được công bố trong 0 bà báo đăng trên tạp cí quốc tế ISI (IET Optoelectroncs Specl Issuse on Optcl Wreless Communctons 05) [J5] và 0 bà báo tạ ộ ngị ko ọc quốc tế IEEE/IET CSNDSP 04 [C6] và IEEE APCC 0 [C7]. Trong pần Kết luận luận án tóm tắt các kết quả ngên cứu cín củ luận án cùng vớ nững bàn luận xung qun đóng góp mớ cả về ưu đểm và ạn cế từ đó đư r nững gợ mở cần tếp tục ngên cứu.

25 6 CHƯƠNG : TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU Tóm tắt () : Nộ dung củ cương trìn bày về mô ìn các pần tử và nguyên lý oạt động củ ệ tống truyền tông qung kông dây. Các tm số ệu năng và các yếu tố ản ưởng lên ệu năng ệ tống FSO cũng được gớ tệu trong cương này. Nộ dung cín củ cương sẽ tập trung kảo sát các ngên cứu lên qun đến ệu năng ệ tống FSO để từ đó tìm r các ạn cế củ các ngên cứu trước đây và đề xuất ướng ngên cứu pạm v ngên cứu và pương tức tếp cận củ luận án.. HỆ THỐNG TRUYỀN THÔNG QUANG KHÔNG DÂY Gống nư bất kỳ một ệ tống truyền tông nào ệ tống FSO gồm b pần: bộ pát kên truyền và bộ tu. Sơ đồ kố củ một tuyến FSO đển ìn được tể ện trên Hìn.. Bộ pát Kên truyền FSO Bộ tu Tấu kín pát Hấp tụ Nễu loạn Tấu kín tu Nguồn qung (LED/LASER) Tán xạ Nễu bức xạ nền Bộ lọc qung Số lệu pát Bộ đều cế và đều kển Bộ tác sóng qung Xử lý su tác sóng Số lệu được kô pục Hìn.. Sơ đồ kố củ ệ tống FSO. Một pần nộ dung củ Cương đã được công bố trong báo cáo tạ Hộ ngị quốc tế IEEE ATC 04 [C].

26 7.. Bộ pát Bộ pát có nệm vụ cín là đều cế dữ lệu băng gốc tàn tín ệu qung su đó truyền qu kông gn tớ bộ tu. Pương tức đều cế được sử dụng rộng rã tạ bộ pát là đều cế cường độ (IM) trong đó cường độ pát xạ củ nguồn qung được đều cế bở số lệu cần truyền đ. Ngoà r có tể sử dụng pương tức đều cế ngoà. Vệc sử dụng một bộ đều cế ngoà nằm đảm bảo tốc độ dữ lệu đạt được co ơn so vớ bộ đều cế trực tếp. Các tuộc tín kác củ trường bức xạ qung nư p tần số và trạng tá pân cực cũng có tể được sử dụng để đều cế cùng vớ dữ lệu/tông tn tông qu vệc sử dụng bộ đều cế ngoà. Tín ệu su đều cế từ nguồn qung (LED oặc LASER) được tập ợp bở một tấu kín và pát qu mô trường kí quyển tớ pí tu. Một số loạ nguồn qung sử dụng pổ bến trong các ệ tống FSO được lệt kê trong Bảng.. Hện ny ầu ết các ệ tống FSO đều sử dụng pương páp đều cế kó đóng mở (OOK) vì tín đơn gản củ nó. Sự đơn gản củ OOK được tể ện ở sự có y kông có sóng mng truyền đ tương ứng vớ bt dữ lệu đầu vào là y 0. Một ví dụ về kỹ tuật đều cế này được tể ện trong Hìn.. Trong đó bt 0 được bểu dễn bằng sóng mng off (bên độ sóng mng gảm về gần bằng 0) bt được bểu dễn bằng sóng mng on (bên độ xác địn kác kông). Tờ gn (ns) Hìn.. Đều cế OOK nị pân.

27 8 Bảng.. Một số loạ nguồn qung dùng trong FSO [5]. Loạ nguồn qung Bước sóng (nm) Đặc đểm Rẻ và có tín kả dụng Pát xạ mặt Kông có oạt động làm mát mật độ kong cộng ~850 công suất tấp tốc độ lên tớ ~0 ưởng dọc Gbt/s Tờ gn sống lâu Têu cuẩn n toàn co mắt tấp ơn Mật độ công suất co ơn 50 lần (00 LD Fbry-Perot ~300/~550 nw/cm ) Tương tíc vớ bộ kuếc đạ EDFA Tốc độ co lên tớ 40 Gbt/s Độ dốc ệu quả W/A Tác lượng tử ~0000 Đắt tền và tương đố mớ Rất nn và độ nạy co Truyền dẫn trong sương mù tốt ơn Tàn pần cế tạo kông có sẵn Kông tâm nập qu tủy tn LED Hồng ngoạ gần Rẻ ơn Mạc đều kển đơn gản Công suất và tốc độ dữ lệu tấp ơn.. Kên truyền dẫn kí quyển Kên truyền dẫn qung củ ệ tống FSO kác so vớ kên nễu Guss tông tường vì trong truyền dẫn qung tín ệu đầu vào kên x(t) tể ện công suất cứ kông pả bên độ. Đều này dẫn đến đặc trưng củ tín ệu pát [5]: ) Tín ệu x(t) kông âm; ) Gá trị trung bìn củ x(t) kông vượt quá công suất tố đ quy địn P mx

28 9 lm T T xt dt Pmx T (.) T Kên truyền FSO cứ các pân tử kí các ạt bụ kó và có nững ìn tá tờ tết kác nu nư mư sương mù Lượng mư trong kí quyển pụ tuộc vào vị trí đị lý củ từng vùng và teo từng mù. Mật độ củ các ạt co nất k ở gần bề mặt trá đất và gảm k tăng độ co lên đến tầng đện ly. Do đó bầu kí quyển là một mô trường kông đồng nất trường qung k truyền qu bầu kí quyển sẽ bị tán xạ oặc bị ấp tụ dẫn đến suy gảm công suất. Một đểm qun trọng kác củ kên truyền FSO là tín nễu loạn. K án sáng từ mặt trờ cếu xuống trá đất các t bức xạ bị ấp tụ và làm nóng bề mặt trá đất. Sự nóng bề mặt này tạo nên sự kông đồng nất trong kông kí k mà các vùng nóng lạn gặp nu gây r sự ty đổ về cết suất mật độ teo kông gn và tờ gn. Nễu loạn kí quyển pụ tuộc vào áp suất kí quyển/độ co tốc độ gó và sự bến tên củ cỉ số kúc xạ do nệt độ kông đồng nất. Các ản ưởng củ nễu loạn kí quyển bo gồm: - Lệc cùm t: độ lệc củ cùm t (búp sóng qung) so vớ đường truyền tẳng (LOS) gây r mất tín ệu tạ máy tu. - Hìn ản nảy mú : cường độ đỉn củ tín ệu qung tu được d cuyển trong mặt pẳng tu do sự ty đổ góc đến củ các cùm t. - Trả rộng cùm t: độ pân kỳ củ cùm t tăng do tán xạ dẫn đến gảm mật độ công suất tu. - Nấp náy: sự ty đổ mật độ công suất ở các vị trí kác nu tạ mặt pẳng tu gây r bở go to trong các cùm qung. - Gảm sự kết ợp kông gn: nễu loạn kí quyển cũng gây r suy gảm sự kết ợp p dọc teo mặt pẳng p củ cùm t. Đều này đặc bệt ản ưởng tớ máy tu coerent. - Ty đổ pân cực: đây là kết quả từ nững ty đổ trạng tá pân cực củ trường qung tu được su k truyền qu mô trường nễu loạn. Tuy nên vớ trường qung truyền teo pương ngng sự ty đổ pân cực là kông đáng kể.

29 0 Vớ nững pân tíc trên t có tể tấy rằng kên truyền kí quyển gây r nững tác động nư suy o tín ệu pát (tổn o công suất) tác động đến tín ổn địn củ tín ệu tu (ệu ứng nễu loạn). Rõ ràng sự bến đổ củ mô trường truyền là một tác tức kông nỏ co vệc tín toán và mô pỏng kên truyền...3 Bộ tu Tạ pí tu trường qung được tập trung lạ và được tác cùng vớ sự xuất ện củ nễu méo tín ệu và bức xạ nền. Tạ pí tu các tm số qun trọng là kíc tước tấu kín tu và công suất tu nững tm số này xác địn lượng án sáng được tập trung vào bộ tác qung. Trong các ệ tống qung công suất tín ệu đện tu được tỉ lệ tuận vớ A trong k đó pương s củ nễu lượng tử lạ tỉ lệ tuận vớ A (A là dện tíc mặt tu củ bộ tu). Do đó đố vớ ệ tống qung gớ ạn nễu lượng tử SNR tỉ lệ tuận vớ A. Đều này co tấy rằng vớ một mức công suất pát nếu sử dụng bộ tu có kíc tước lớn tì SNR củ bộ tu sẽ tăng. Tuy nên k tăng A tì đện dung củ bộ tu cũng tăng làm gớ ạn băng tông củ máy tu. Bộ tu ỗ trợ vệc kô pục các dữ lệu đã được pát đ từ pí pát su k đã cịu ản ưởng từ mô trường. Các pần tử cín trong bộ tu bo gồm: - Pần tử tu tín ệu qung có cức năng tập ợp và tập trung các pát xạ qung tớ bộ tác sóng qung. Kẩu độ củ bộ tu lớn sẽ gúp tập ợp được nều pát xạ qung vào bộ tác sóng qung. - Bộ lọc tông dả qung được sử dụng vớ mục đíc làm gảm lượng bức xạ nền. - Bộ tác sóng qung PIN oặc APD cuyển đổ trường qung đến tàn tín ệu đện. Các bộ tác sóng qung tường được dùng trong các ệ tống truyền tông qung ện ny được tóm tắt trong Bảng.. - Mạc xử lý tín ệu có cức năng kuếc đạ lọc và xử lý tín ệu đện để đảm bảo tín cín xác co củ số lệu được kô pục.

30 Bảng.. Các bộ tác qung trong FSO [5]. Loạ Đáp Bước sóng Độ cấu Vật lệu ứng Độ nạy (nm) lợ trúc (W/A) Slc dbm tạ tốc độ 55 Mb/s Slc (vớ bộ PIN kuếc đạ pố dbm tạ tốc độ 5 Gb/s ợp trở káng) InGAs dbm tạ tốc độ 55 Mb/s APD Slcon dbm tạ tốc độ 55 Mb/s 50 InGAs dbm tạ tốc độ 5 Gb/s 0 Quá trìn tác tín ệu pí tu cơ bản được c r làm loạ: - Tác sóng trực tếp sử dụng cường độ oặc công suất củ bức xạ qung đến bộ tu để tác tín ệu. Do vậy cường độ dòng đện tín ệu r củ bộ tác qung (PD) sẽ tỉ lệ vớ công suất qung đến. Các xử lý tín ệu này rất đơn gản và pù ợp vớ ầu ết các ệ tống qung sử dụng đều cế cường độ. - Tác sóng coerent oạt động dự trên ện tượng trộn các sóng án sáng. Trường tín ệu qung tớ được trộn vớ một trường tín ệu qung kác được tạo ở pí tu trên bề mặt củ PD. Bộ tu coerent có tể được c r làm loạ là bộ tu omodyne và eterodyne. Ở bộ tu omodyne tần số củ bộ do dộng nộ trùng cín xác vớ tần số củ án sáng tớ trong k vớ bộ tu eterodyne tần số này kác nu. Mặt kác kông gống vớ quá trìn tác coerent trong ệ tống RF tín ệu đầu r củ bộ do động nộ trong các bộ tu qung coerent kông cần tết pả cùng p vớ tín ệu đến. Các ưu đểm củ bộ tu coerent là dễ dàng kuếc đạ tạ tần số trung tần và tỉ số tín ệu trên nễu (SNR) có tể tăng k mà công suất củ bộ do động nộ tăng lên. Quá trìn tác các trường qung bị tác động bở nều loạ nguồn nễu kác nu xuất ện tạ bộ tu. B loạ nguồn nễu củ yếu trong truyền tông FSO là nễu do án sáng nền nễu do bộ tác qung gây r và nễu nệt trong mạc đện tử. Mặc dù bức xạ nền có tể được ạn cế bằng các sử dụng bộ lọc qung nó

31 vẫn gây r nễu đáng kể trong quá trìn tác tín ệu. Nễu lượng tử củ bộ tác qung bắt nguồn từ sự ngẫu nên củ quá trìn cuyển đổ qung đện. Nễu nệt có tể được mô ìn ó dướ dạng nễu Guss trắng cộng (AWGN) có mật độ pổ tỷ lệ tuận vớ nệt độ bộ tu.. CÁC THAM SỐ ĐÁNH GIÁ HIỆU NĂNG HỆ THỐNG FSO Hệu năng củ ệ tống truyền dẫn có tể bểu dễn và đán gá tông qu nều tm số kác nu. K đán gá ệu năng ệ tống truyền dẫn dướ ản ưởng củ các tm số ở lớp vật lý nư suy o p-đn tạp âm nễu méo ệu năng ệ tống truyền dẫn tường được đán gá tông qu các tm số là tỉ lệ lỗ bt (BER) và dung lượng kên (C) xác suất/dung lượng dướ ngưỡng (outge). Gá trị củ tất cả các tm số ệu năng vừ nêu đều pụ tuộc vào một tm số rất qun trọng là tỉ số tín ệu trên nễu được ký ệu là SNR. - Tỉ số tín ệu trên nễu SNR là tỉ số gữ công suất tín ệu mong muốn tu được và công suất tín ệu gây nễu. Rõ ràng một ệ tống có SNR lớn sẽ có ệu năng tốt có ngĩ là ệ tống sẽ có BER nỏ dung lượng lớn. SNR pụ tuộc vào công suất tín ệu tu được tạ bộ tu do đó sẽ được quyết địn bở cự ly truyền dẫn củ ệ tống băng tông truyền dẫn và các tm số đường truyền FSO nư suy o nễu loạn và lệc ướng. - Tỉ lệ lỗ bt BER được xác địn tạ bộ tu là tỉ số gữ số bt tu bị lỗ trên tổng số bt được pát đ trong một koảng tờ gn xác địn. Vệc xác địn BER củ các ệ tống truyền tông số tực tế (y tực ngệm) tường được tực ện nờ máy đo BER. Trong ngên cứu BER tường được xác địn teo các () dự trên tín toán lý tuyết tông qu các mô ìn toán ọc và () dự trên mô pỏng. - Dung lượng kên C là gớ ạn trên củ lượng tông tn mà ệ tống có tể truyền tả qu kên truyền tông. Tương tự nư BER dung lượng ệ tống cũng là àm số củ SNR pụ tuộc vào công suất tín ệu công suất nễu kểu đều cế và tác sóng.

32 3 - Xác suất dướ ngưỡng được địn ngĩ là xác suất mà ệ tống kông tể đáp ứng được một yêu cầu xác địn ví dụ nư tốc độ bt oặc dung lượng. Vì các tm số tốc độ bt và dung lượng đều pụ tuộc vào SNR xác suất dướ ngưỡng có tể co nư xác suất mà SNR củ ệ tống nỏ ơn một gá trị ngưỡng xác địn..3 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG LÊN HIỆU NĂNG HỆ THỐNG FSO Gớ ạn về ệu năng củ ệ tống FSO củ yếu do mô trường truyền dẫn gây r. Ngoà vệc tuyết và mư có tể làm cản trở đường truyền qung ệ tống FSO còn cịu ản ưởng mạn bở sương mù và sự nễu loạn kông kí. Nững tác tức cín trong vệc tết kế và trển k các ệ tống FSO đến từ mô trường truyền dẫn được tổng kết trong Hìn.3. Hìn.3. Nững tác tức củ mô trường đố vớ ệ tống FSO []. ) Sương mù Sương mù là tác tức cín đố vớ truyền tông qung kông dây. Sương mù do ơ nước được tập ợp từ nững gọt nước nỏ có đường kín và trăm mcro mét nưng có tể làm ty đổ đặc tín truyền ln củ án sáng oặc ngăn cản oàn toàn sự truyền ln củ án sáng tông qu sự kết ợp củ các ện tượng ấp tụ tán xạ và pản xạ. Đều này có tể dẫn đến sự suy gảm mật độ công suất củ búp sóng pát gảm cự ly oạt động củ tuyến FSO. b) Sự nấp náy

33 4 Sự nấp náy là sự bến đổ củ cường độ án sáng tạ đểm tu gây r bở sự nễu loạn kông kí. Gó và sự ty đổ nệt độ tạo r nững tú kí có mật độ ty đổ nn dẫn tớ sự ty đổ nn cỉ số kúc xạ đó cín là nguyên nân gây r sự nễu loạn. Các tú kí này đóng v trò nư nững tấu kín có đặc tín ty đổ teo tờ gn và làm tỷ lệ lỗ bt củ các ệ tống FSO tăng mạn đặc bệt là k có án sáng mặt trờ. c) Sự lệc ướng Yêu cầu gữ tẳng ướng gữ bộ pát và bộ tu là rất qun trọng nằm đảm bảo sự tàn công củ vệc truyền tín ệu. Đây tực sự là vấn đề pức tạp k sử dụng búp sóng ẹp pân tán góc và truyền dẫn trong tầm nìn tẳng. Có một số nguyên nân cơ bản gây r sự lệc ướng pát-tu trong các ệ tống FSO nư su: - Sự trô búp sóng qung có tể gây r sự lệc ướng. Sự trô búp xảy r k luồng gó ỗn loạn (gó xoáy) lớn ơn đường kín củ búp sóng qung gây r sự dịc cuyển cậm nưng đáng kể củ búp sóng qung. Sự trô búp cũng có tể là kết quả củ các oạt động đị cấn gây r sự dịc cuyển tương đố gữ vị trí củ bộ pát và bộ tu qung. - Sự dãn nệt củ các pần kung đỡ tấu kín pát và tu oặc nững trận động đất yếu có tể gây r sự lệc ướng. Trong k sự dãn nệt có đặc tín cu kỳ teo ngày oặc mù tì động đất lạ kông tể dự đoán được. - Một nguyên nân gây r sự lệc ướng nữ là gó đặc bệt k các tết bị tu pát được đặt trên các tò nà co. Sự do động củ tò nà là một quá trìn ngẫu nên làm ản ưởng đến ệu năng củ ệ tống và gây r lỗ. d) Nễu trong ệ tống FSO Kả năng tác sóng một tín ệu tớ củ một bộ tác sóng qung bị ạn cế bở các sự tăng gáng củ tín ệu và nễu. Nếu công suất tín ệu nỏ ơn công suất nễu các tín ệu sẽ kông tể được pân bệt một các rõ ràng. H loạ nguồn nễu qun trọng nất trong bộ tu qung là nễu lượng tử do tín cất ngẫu nên củ quá trìn cuyển đổ poton tàn đện tử và nễu nệt. Một loạ nễu

34 5 kác lên qun tớ sự tác sóng củ quá trìn bức xạ qung là nễu dòng tố và nễu nền có tể gây r nững tác động có ạ trong các ệ tống FSO..4 CÁC CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI LUẬN ÁN.4. Các công trìn ngên cứu trong nước Ở Vệt Nm teo nư tìm ểu củ ngên cứu sn số lượng các kết quả ngên cứu về các vấn đề lên qun đến ệ tống FSO còn rất ạn cế. Dướ đây là nững ngên cứu đển ìn đã có kết quả công bố: Ngên cứu về bộ tu trong truyền tông ồng ngoạ kông dây dự trên mạng nơron được tực ện bở nóm tác gả tuộc Đạ ọc công ngệp và Đạ ọc Ko ọc tự nên TP Hồ Cí Mn [3]. Mặc dù cùng là truyền tông qung kông dây nưng truyền tông ồng ngoạ tường sử dụng trong cự ly ngắn và trong mô trường trong nà nên đặc tín mô trường truyền dẫn kác nều so vớ các ệ tống FSO ngoà trờ đố tượng ngên cứu củ luận án này. Ngên cứu tổng qun về công ngệ FSO tìn ìn trển k công ngệ FSO trên tế gớ và kả năng ứng dụng công ngệ FSO tạ Vệt Nm được tực ện bở nóm tác gả tạ Vện ko ọc kỹ tuật bưu đện Học vện công ngệ Bưu cín Vễn tông []. Ngên cứu này cỉ dừng ở mức tìm ểu nguyên lý và tông tn về công ngệ FSO. Ngên cứu nâng co cất lượng tuyến tông tn qung kông dây trong đều kện kí ậu Vệt Nm được tực ện bở nóm tác gả tuộc Đạ ọc Bác Ko Đạ ọc Đà Nẵng []. Các tác gả tực ện tín toán dự trên các mô ìn toán ọc đã được công bố và sử dụng cương trìn mô pỏng để kảo sát tỉ lệ lỗ bt (BER) củ ệ tống FSO dướ ản ưởng củ suy o tín ệu tương ứng vớ đều kện kí ậu cụ tể là lượng mư ở Vệt Nm. Tông qu kết quả kảo sát các tác gả đư r gá trị công suất và bước sóng pù ợp co ệ tống FSO để đạt được BER tấp. Tuy nên trong ngên cứu này các tác gả cư tín đến ản ưởng củ nễu loạn kông kí sự lệc ướng các yếu tố ản ưởng cín lên ệu năng củ ệ tống FSO.

35 6 Ngên cứu ệu năng ệ tống FSO sử dụng kỹ tuật đều cế QAM sử dụng sóng mng con tực ện bở nóm tác gả tuộc Đạ ọc Bác Ko Hà Nộ [59][60]. Hệu năng ệ tống FSO sử dụng QAM đã được các tác gả kảo sát vớ các đều kện nễu loạn kác nu và ản ưởng củ lệc ướng. Nóm tác gả cũng đã ngên cứu kả năng sử dụng kết ợp gữ đều cế QAM và truyền dẫn MIMO trong ệ tống FSO..4. Các công trìn ngên cứu trên tế gớ Trên tế gớ kể từ nững năm 60 củ tế kỉ trước k nững ệ tống FSO đầu tên xuất ện cúng đã lên tục được ngên cứu và sử dụng trong lĩn vực quân sự để truyền các tông tn bí mật. FSO cũng được ngên cứu rất nều bở các nà ko ọc củ NASA (Ho Kỳ) để truyền tông tn trong vũ trụ gữ các vệ tn. Tuy nên vệc trển k các ệ tống FSO tương mạ trên mặt đất vẫn còn ết sức ạn cế do nững rào cản về mặt công ngệ. Vớ sự pát trển nn cóng củ các công ngệ ln kện qung-đện tử cùng vớ nu cầu kết nố băng tông rộng củ ngườ dùng ngày càng tăng vệc ứng dụng FSO trong mạng truy nập đng tu út được nều qun tâm ngên cứu. Các ướng ngên cứu cín ện ny về các ệ tống FSO bo gồm: () mô ìn ó kên FSO () pân tíc và đán gá ệu năng các ệ tống FSO và (3) đề xuất các gả páp cả tện ệu năng củ ệ tống FSO..4.. Các ngên cứu về mô ìn ó kên FSO Công suất tín ệu qung cịu ản ưởng bở nều yếu tố trong quá trìn ln truyền từ pí pát đến pí tu. Các yếu tố ản ưởng này bo gồm tổn o ìn ọc tổn o lệc ướng tổn o kí quyển và p-đn do nễu loạn kông kí. Tổn o ìn ọc do sự pân kỳ củ búp sóng qung k ln truyền qu kí quyển. Tổn o được tín toán dự vào góc pân kỳ cự ly đường truyền và kíc tước tấu kín tu. Vớ gả tết truyền dẫn FSO là sóng ngng mô ìn xấp xỉ pân bố cường độ án sáng tường được sử dụng là mô ìn pân bố Guss [93]. K búp sóng Guss có góc pân kỳ tương đố lớn mô ìn xấp xỉ ó sóng pẳng

36 7 oặc sóng cầu tường được sử dụng [49]. Tổn o lệc ướng là một dạng tổn o ìn ọc bắt nguồn từ sự lệc ướng gữ bộ pát và bộ tu. Sự lệc ướng xảy r trong tực tế do sự trô búp [3] sự rung lắc củ tò nà nơ đặt bộ tu/pát [9]. Do búp sóng qung ẹp và độ mở củ bộ tu nỏ tổn o lệc ướng ản ưởng mạn lên ệu năng ệ tống FSO và gây gán đoạn tông tn [8] [78]. Pân bố Ryleg được sử dụng co mô ìn tống kê ngẫu nên củ góc lệc ướng [9] [0] [9] và mô ìn búp sóng Guss kết ợp kông gn một pần đã được đề xuất để gảm ản ưởng củ tổn o lệc ướng [87] [5] [6]. Tổn o kí quyển bắt nguồn từ nguyên nân cín là ấp tụ và tán xạ. Trong vùng ồng ngoạ gần ấp tụ xảy r củ yếu do các ạt nước [79]. Các ạt nước gây tán xạ án sáng làm lệc ướng án sáng. Trong trường ợp mư oặc tuyết kíc tước các ạt lớn ơn nều độ dà bước sóng và vệc truyền dẫn FSO gần nư kông bị ản ưởng [97]. Trong ku vực đô tị vớ cự ly truyền dướ km gá trị suy o đển ìn do mư cỡ koảng 3 db/km. K đường kín các ạt ở cỡ bước sóng ệ số tán xạ rất co. Cín vì tế tổn o kí quyển rất lớn trong đều kện sương mù. Mô ìn kên FSO qu sương mù được ngên cứu trong [78] [80] [97]. P-đn do nễu loạn kí quyển có nguyên nân từ sự kông đồng nất về nệt độ và áp suất kí quyển. Mô ìn đầy đủ về nễu loạn kí quyển co tuyến FSO được trìn bày trong [3]. Nễu loạn kí quyển được đặc trưng củ yếu bở b tm số là pạm v bên trong củ nễu loạn (l 0 ) pạm v bên ngoà củ nễu loạn (L 0 ) và tm số cấu trúc củ cỉ số kúc xạ (C n ) còn được gọ là cường độ nễu loạn [5]. Gá trị đển ìn củ C n ty đổ trong koảng từ 0-7 đến 0-3 m -/3 co cường độ nễu loạn từ yếu đến mạn [66]. Để lượng ó sự tăng gáng ngẫu nên củ tín ệu do nễu loạn trong đều kện nễu loạn yếu và cự ly ngắn mô ìn log cuẩn tường được sử dụng [3]. Tuy nên dữ lệu tực ngệm co tuyến truyền dẫn cự ly dà cỉ r rằng mô ìn log cuẩn kông pù ợp co dả nễu loạn từ trung bìn đến mạn [5]. Pân bố àm mũ âm được sử dụng co cường độ tín ệu trong dả bão ò [] và mạn [8]. Pân bố K được sử dụng

37 8 co dả nễu loạn mạn [67] và trong dả nễu loạn từ trung bìn đến mạn pân bố được sử dụng pổ bến nất là pân bố Gmm-Gmm [][3]..4.. Các ngên cứu về đán gá ệu năng ệ tống FSO Trong koảng ơn mườ năm trở lạ đây nều ngên cứu lên qun đến vệc kảo sát đán gá ệu năng các ệ tống FSO đã được tực ện. Nững ngên cứu xuất ện trong tờ gn đầu tường bỏ qu ản ưởng củ nễu loạn cỉ xét đến ản ưởng củ tổn o đường truyền trong các đều kện tờ tết kác nu đặc bệt là trong đều kện mư và sương mù [0] [57] [84] [97]. Trong tực tế ệu năng ệ tống FSO cịu ản ưởng mạn củ nễu loạn và đã có ká nều ngên cứu lên qun đến vấn đề này [] [5] [37] [69] [8] [86] [00] [0] [09] [36] [5]. Hệu năng củ ệ tống FSO đã được pân tíc đán gá vớ nều mô ìn kên nễu loạn kác nu nư mô ìn log cuẩn [37] [69] [86] [8] [5] mô ìn àm mũ âm [] mô ìn I-K [] [0] [09] và mô ìn Gmm-Gmm [5] [00] [36]. Bên cạn ản ưởng củ nễu loạn ản ưởng củ lệc ướng lên ệu năng ệ tống FSO cũng được pân tíc đán gá trong một số ngên cứu [4] [47] [5] [78] [90] [3] [4] [3]. Ản ưởng củ nễu loạn và lệc ướng được pân tíc đán gá vớ nều tm số ệu năng kác nu nư BER dung lượng kên và xác suất dướ ngưỡng (xác suất SNR củ ệ tống nỏ ơn một gá trị ngưỡng xác địn). Kết quả kảo sát ệu năng co tấy ệu năng các ệ tống FSO cịu ản ưởng mạn củ nễu loạn và lệc ướng. Dướ ản ưởng củ các yếu tố này để đảm bảo ệu năng truyền dẫn các ệ tống FSO bị gớ ạn cự ly truyền dẫn trong koảng và km Các ngên cứu về gả páp cả tện ệu năng ệ tống FSO Nằm gảm ản ưởng củ nễu loạn và lệc ướng cũng nư cả tện ệu năng củ các ệ tống FSO nều gả páp cả tện ệu năng đã được đề xuất. Các gả páp cả tện ệu năng này có tể c tàn các nóm gả páp nư () các kỹ tuật đều cế nâng co () các kỹ tuật mã oá kên (3) các kỹ tuật pân tập và (4) các kỹ tuật cuyển tếp. ) Các kỹ tuật đều cế nâng co

38 9 Các kỹ tuật đều cế nâng co là gả páp ệu quả gúp cả tện ệu năng và tăng dung lượng các ệ tống FSO. Hạn cế củ pương páp đều cế OOK là cần pả bết tông tn tức tờ về trạng tá kên p-đn để tết lập ngưỡng động nằm đạt được ệu năng tố ưu [5]. Nằm kắc pục ạn cế củ pương páp đều cế OOK nều pương páp đều cế kác đã được đề xuất co ệ tống FSO nư đều cế vị trí xung (PPM) đều cế độ rộng xung (PWM) đều cế bên độ xung (PAM) đều cế cường độ sóng mng con (SIM) và đều cế pân cực. Đều cế vị trí xung (PPM) là một gả páp để gả quyết vấn đề sử dụng năng lượng ệu quả trong các ệ tống FSO [44]. Một số ngên cứu về kỹ tuật đều cế PPM đã cứng mn rằng PPM có tể đạt được gần đến gá trị dung lượng kên cực đạ. K máy tu tực ện tác sóng quyết địn cứng PPM có ưu đểm ơn OOK là kông yêu cầu ngưỡng tác sóng động để tác sóng tố ưu [98] [43] [46]. Kỹ tuật đều cế PPM được đề xuất co truyền tông FSO nơ mà ệu suất năng lượng là một yếu tố qun trọng [6] [64]. So vớ PPM đều cế PPM đ xung (MPPM) có ưu đểm ơn trong vệc gảm tỉ số công suất đỉn trên công suất trung bìn (PAPR) và có ệu suất pổ tần co ơn [96] [3] tuy nên nó cũng làm tăng tín pức tạp củ bộ gả đều cế [46]. Vớ một mức ạn cế công suất pát đỉn MPPM tốt ơn PPM. Ngược lạ k công suất trung bìn bị ạn cế PPM tốt ơn MPPM [96] [30]. H pương páp đều cế độ rộng xung (PWM) và đều cế koảng tờ gn xung số (DPIM) cũng được đề xuất sử dụng trong các ệ tống FSO. So vớ PPM PWM yêu cầu công suất pát đỉn tấp ơn có ệu suất sử dụng pổ tần tốt ơn và có kả năng cịu đựng ISI đặc bệt là đố vớ một số lượng lớn ke trên một ký ệu [4]. Tuy nên nững ưu đểm này pả được cân nắc do yêu cầu công suất trung bìn co ơn củ kỹ tuật PWM k số lượng ke tăng. DPIM là kỹ tuật đều cế kông đồng bộ có độ dà ký ệu ty đổ và kông yêu cầu đồng bộ ký ệu [53]. Ngoà r DPIM co ệu suất sử dụng pổ tần tốt ơn PPM và PWM vì nó kông cần cờ kết túc một cu kỳ ký ệu cố địn trước k pát ký ệu tếp teo.

39 0 Vấn đề tác tức cín củ DPIM là kả năng xảy r lỗ trong quá trìn gả đều cế tín ệu tạ máy tu. Trong kỹ tuật đều cế cường độ sóng mng con (SIM) [3] [04] đầu tên dữ lệu được đều cế vào tín ệu RF su đó tín ệu RF được đều cế vớ sóng mng qung [43] [70] [89] [07]. K kết ợp vớ gép kên pân c teo tần số trực go (OFDM) [8] [8] SIM có các ưu đểm là dung lượng co và c pí tực ện ệu quả so vớ đều cế coerent [40]. Hạn cế cín củ kỹ tuật SIM là công suất ệu dụng tấp [3] do dòng DC địn tên được têm vào tín ệu sóng mng con trong mền đện trước k đều cế cường độ trong mền qung (để trán bên độ âm). Kỹ tuật đều cế pân cực được đề xuất trong [6] dự trên vệc k tác các tông số Stokes củ án sáng pát. Kỹ tuật đều cế này kông bị ạn cế bở đáp ứng p tuyến củ các bộ đều cế cường độ vì nó nư là một trường ợp củ kỹ tuật đều cế cường độ. Bộ đều cế dự trên pân cực cũng có ưu đểm là trán được nễu p củ các lser [7]. Hơn nữ kỹ tuật đều cế này cũng ít bị ản ưởng củ nễu loạn kí quyển vì các trạng tá pân cực được bảo đảm tốt ơn trong suốt quá trìn truyền sóng so vớ bên độ và p củ tín ệu qung [50]. Đều này đặc bệt có lợ đố vớ các ệ tống FSO cự ly dà [7]. Cuố cùng pả kể đến kỹ tuật đều cế đ mức cũng có tể được sử dụng trong các ệ tống FSO để nận được ệu suất sử dụng pổ tần co ơn so vớ các kỹ tuật đều cế nị pân. Tuy nên sự cả tện ệu suất pổ tần tu được sẽ làm tăng tín pức tạp củ ệ tống. Cẳng ạn nư đều cế PAM và OOK là pương tức đều cế đơn gản nất [3] [46] [65] [3]. Vớ kỹ tuật đều cế M-PAM cường độ tức tờ củ nguồn lser được đều cế lên M mức và do đó yêu cầu lser có cường độ pát xạ kả bến vớ c pí rất đắt. Ưu đểm cín củ đều cế PAM là ệu suất pổ tần co so vớ các kỹ tuật đều cế mức nư PPM [65]. Để tận dụng các ưu đểm và ạn cế các nược đểm củ mỗ kỹ tuật đều cế một số ngên cứu đã đề xuất các kỹ tuật đều cế ệu cỉn và l gép (kết

40 ợp gữ các pương tức đều cế nêu trên). Một số pương tức đều cế kết ợp đển ìn bo gồm đều cế vị trí và độ rộng xung PPM-PWM [4] đều cế vị trí xung v s [9] đều cế vị trí xung cồng lấn OPPM [6]. b) Các kỹ tuật mã ó kên Các kỹ tuật sử lỗ teo ướng pát (FEC) đã được trển k trong các ngên cứu để cống lạ các ản ưởng suy gảm do nễu loạn kí quyển. FEC được tực ện bằng các têm các bt dư vào số lệu pát tông qu tuật toán mã ó sử lỗ teo ướng pát nư mã turbo [83] mã kố và mã xoắn [53] mã Reed-Solomon [45] và mã kểm tr cẵn lẻ mật độ tấp (LDPC) [40]. Trong [53] ệu năng củ mã kố và mã xoắn đã được pân tíc và so sán vớ mã turbo trong đều kện nễu loạn kí quyển yếu. Các kết quả pân tíc co tấy sử dụng mã turbo đạt được ệu năng BER tốt ơn trên kên nễu loạn kí quyển. Tuy nên mã turbo kông pù ợp co truyền dẫn qung tốc độ co do tín pức tạp co và tờ gn mã ó/gả mã dà sẽ làm tăng độ trễ củ ệ tống [37]. Một ngên cứu kác cỉ r rằng sử dụng mã kểm tr cẵn lẻ mật độ tấp (LDPC) cũng gúp tăng ệu năng BER củ ệ tống tậm cí ngy cả trong đều kện nễu loạn kí quyển mạn [40]. Mặc dù FEC là một trong nững bện páp kỹ tuật tốt nất để cống lạ các ản ưởng củ nễu loạn kí quyển bo gồm cả p-đn nưng sử dụng cúng trong các ệ tống truyền dẫn qung tốc độ co sẽ làm tăng trễ và tín pức tạp củ ệ tống vì pả têm các kố mã ó/gả mã. Do đó bện páp này có tín tực tế kông co. c) Pân tập kông gn Pân tập kông gn được tực ện tông qu vệc sử dụng nều tấu kín tu tạ máy tu [3] [39] [86] [4] [39] nều búp sóng tạ máy pát [7] [] oặc kết ợp cả [30] [37] [0] [43] [44]. Trá ngược vớ cấu ìn một tấu kín tu - một búp sóng pát được gọ là đơn đầu vào - đơn đầu r (SISO) các cấu ìn pân tập kông gn được sử dụng là một đầu vào - nều đầu r

41 (SIMO) nều đầu vào - một đầu r (MISO) và nều đầu vào - nều đầu r (MIMO). Pân tập tu (SIMO): gả páp đơn gản để gảm ản ưởng củ p đn là sử dụng một tấu kín tương đố lớn tạ máy tu để trung bìn ó sự ty đổ cường độ. Kỹ tuật này tường được gọ là kẩu độ tu trung bìn được xem nư là pân tập tu tăng cường. Kỹ tuật này có ệu quả k đường kín củ ống kín tu lớn ơn độ dà p đn tương qun L vớ là bước sóng công tác và L cự ly truyền dẫn [3] [38]. Kẩu độ trung bìn được ngên cứu và trển k rộng rã trong các ệ tống tực tế [3] [4] [8] [38] [49] gúp làm gảm đáng kể sự nấp náy đặc bệt là trong trường ợp nễu loạn có cường độ trung bìn và mạn. Ví dụ xét ệ tống sử dụng đều cế OOK p-đn Gmm-Gmm dướ đều kện nễu loạn yếu vớ pương s Rytov bằng 56 và tỉ lệ lỗ bt đíc BER = 0-5 SNR tăng vớ mức tu 30 db 47 db và 60 db tương ứng vớ các mức đường kín ống kín tu là 0 mm 50 mm và 00 mm [8]. Gảm ản ưởng p đn cũng có tể đạt được bằng các sử dụng nều tấu kín tu tạ máy tu. Ty vì sử dụng một tấu kín tu lớn t sử dụng và tấu kín tu nỏ tạ máy tu. Nếu t gả địn tín ệu p-đn trên các tấu kín tu kông tương qun vớ nu gả páp sử dụng nều tấu kín tu co ệu năng ệ tống tốt ơn gả páp sử dụng một tấu kín tu lớn [8]. Cẳng ạn xét các máy tu gớ ạn nễu nền sử dụng đều cế OOK mô ìn p đn Gmm-Gmm vớ pương s Rytov là 56 và tỉ lệ lỗ đíc BER = 0-5 bằng các sử dụng 4 tấu kín tu đường kín 50 mm/bộ t được lợ về SNR koảng db so vớ k dùng một bộ tu đường kín 00 mm. Vệc sử dụng một tấu kín tu lớn có ưu đểm là đơn gản k tết kế ệ tống trong k sử dụng nều tấu kín tu lạ có nều ưu đểm trong cế độ nễu loạn mạn. Đố vớ các ệ tống SIMO máy tu dùng bộ kết ợp độ lợ cân bằng (EGC) cung cấp ệu năng gần vớ máy tu dùng bộ kết ợp tỉ số cực đạ (MRC) trong k có ưu đểm gảm tín pức tạp trong k tết kế [86][99]. Pân tập pát (MISO): vớ ệ tống FSO MISO pương tức truyền tín ệu đơn gản nất là pát cùng một tín ệu trên các búp sóng kác nu tường

42 3 được gọ là mã ó lặp (RC). Kỹ tuật này ká ệu quả để gảm p đn tạ máy tu. Ví dụ gả sử đều kện p đn độc lập vớ độ lệc cuẩn ó củ p đn log cuẩn 03; đường kín tấu kín tu 5 cm cự ly tông tn km và tỉ lệ lỗ bt đíc BER = 0-5 bằng các sử dụng oặc b máy pát sẽ cả tện SNR trung bìn tương ứng là 5 db và 75 db so vớ ệ tống SISO [99]. Nếu tông tn trạng tá kên (CSI) là kả dụng tạ máy pát các ngên cứu [3] [50] cỉ r rằng lự cọn pân tập pát k tác pân tập đầy đủ cung cấp ệu năng tốt ơn so vớ RC. Trong trường ợp CSI kông oàn ảo tạ máy pát các cến lược truyền dẫn kác nu được xem xét trong [6]. Các pương páp báo ệu pức tạp ơn được sử dụng để tăng độ lợ mã ó ngoà độ lợ pân tập. Ví dụ cọn lser pát và mã ó lướ kông gn tờ gn được đề xuất trong [48]. Hệ tống FSO MIMO: trong truyền tông FSO kỹ tuật MIMO củ yếu được đề xuất để gảm ản ưởng củ p đn nễu loạn kí quyển bằng các sử dụng RC ở máy pát. Một số ngên cứu về ệ tống FSO MIMO sử dụng đều cế OOK oặc PPM được trìn bày trong các tà lệu [5][9][34][37][6][88] [7][35][44]. Ngoà r bộ tác đ ký ệu được đề xuất trong [7][8] k kông có CSI ở máy tu đố vớ trường ợp RC ở máy pát. d) Truyền dẫn ỗ trợ cuyển tếp Truyền dẫn FSO ỗ trợ cuyển tếp được đề xuất lần đầu tên bở Acmpor và Krsnmurty trong [7] trong đó ệu năng củ mạng FSO ìn lướ được kảo sát teo qun đểm dung lượng mạng. Trong [7] và [34] Tsftss và cộng sự xét các mô ìn p đn K và Gmm Gmm mà kông tín đến suy o đường truyền và đán gá xác suất lỗ co ệ tống FSO đ cặng. Các kết quả ngên cứu củ ọ cứng mn tín ữu íc củ truyền dẫn cuyển tếp là một pương páp để kéo dà cự ly truyền dẫn nưng kông nấn mạn nó là một công cụ cống lạ các ản ưởng củ p đn. Trong [0] xác suất lỗ được tín toán trên cơ sở xem xét cả suy o đường truyền và ản ưởng củ nễu loạn. Kết quả pân tíc đã cứng mn rằng truyền dẫn FSO đ cặng đư r ưu đểm từ kết quả cự ly truyền dẫn các cặng ngắn ơn và cả tện đáng kể ệu năng (về độ lợ pân tập) vì sự ty đổ

43 4 p-đn trong các ệ tống FSO pụ tuộc vào koảng các. Đều này ká kác so vớ ệ tống RF k truyền dẫn đ cặng được dùng để kéo dà cự ly nưng kông cung cấp ưu đểm pân tập. Ngên cứu trong [76] tếp tục cỉ r rằng xác suất lỗ được gảm tểu k các nút lên tếp được đặt các đều dọc teo đường truyền từ nguồn đến đíc. Kảo sát ệu năng củ cuyển tếp đ cặng trên kên Gmm- Gmm được trìn bày trong [38] [5]. Bên cạn cuyển tếp đ cặng (còn được gọ là cuyển tếp nố tếp) cuyển tếp đ đường (còn gọ là cuyển tếp song song) cũng được xem xét trong [4][5] [73][74][0]. Rõ ràng rằng đặc tín quảng bá củ truyền dẫn RF kông ện dện trong truyền dẫn FSO ệ tống truyền dẫn dự trên tầm nìn tẳng tông qu các búp sóng địn ướng. Do đó cuyển tếp đ đường được tực ện tông qu vệc sử dụng nều tấu kín pát trực tếp tớ các nút cuyển tếp. Đố vớ cuyển tếp đ đường tất cả các nút cuyển tếp nên được đặt tạ cùng một vị trí (dọc teo đường truyền trực tếp gữ nút nguồn và nút đíc) gần vớ nút nguồn và vị trí cín xác củ các đểm này là một àm củ SNR số lượng các nút cuyển tếp và cự ly truyền dẫn từ nút nguồn đến nút đíc [76]. Cuyển tếp đ đường vớ một lên kết trực tếp nư là một cơ cế ợp tác b bên được ngên cứu trong [7][49] [73][74]. Ngên cứu trong [5] cỉ r rằng ợp tác tông qu các nút cuyển tếp cỉ có lợ nếu SNR đủ lớn; nếu kông các nút cuyển tếp gần nư là cuyển tếp bản so nễu củ tín ệu kết quả là ệu năng bị suy gảm. Lấy ý tưởng từ truyền dẫn RF một số kỹ tuật cuyển tếp đã được đề xuất co các ệ tống FSO ỗ trợ cuyển tếp. Các pương páp tếp cận pổ bến được xem xét là kuếc đạ và cuyển tếp (AF) [7][73][08][0]; gả mã và cuyển tếp (DF) [5][7][0]; tác sóng và cuyển tếp (DetF) [74]. Các kỹ tuật DetF tíc ứng y DF tíc ứng cũng được đề xuất trong [74] trong đó nút cuyển tếp tm g vào vệc truyền tả dữ lệu cỉ k nó có tể nận được các kung dữ lệu kông lỗ từ nút nguồn oặc k SNR tạ nút cuyển tếp đủ lớn. Có tể sử dụng một go tức trong vệc lự cọn đường truyền dẫn cuyển tếp tín ệu tốt nất trong số các nút cuyển tếp song song [4] [7] [33] oặc pương tức đơn gản

44 5 ơn k nút cuyển tếp được trển k là cuyển mạc gữ các nút này k SNR quá tấp. Để tể ện cụ tể ơn sự cả tện đạt được bằng truyền dẫn ỗ trợ cuyển tếp ngên cứu [0] sử dụng mô ìn kên log cuẩn suy o kí quyển là 043 db/km C n = 0-4 m -/3 tổng cự ly tông tn là 5 km và xác suất lỗ đíc là 0-6. Kết quả trong [0] cỉ r rằng bằng vệc cuyển tếp nố tếp sử dụng cế độ DF sự cả tện nận được là 85 db và 54 db về công suất yêu cầu k một oặc nút cuyển tếp được đặt các đều vào gữ nút nguồn và nút đíc. K sử dụng cế độ AF sự cả tện tương ứng koảng db và 77 db. Ngoà r bằng vệc sử dụng cuyển tếp đ đường k nút cuyển tếp được đặt ở gữ nút nguồn và nút đíc sự cả tện tu được koảng 03 db và 07 db vớ cế độ DF; 8 db và 0 db vớ cế độ AF tương ứng vớ các trường ợp sử dụng và b nút cuyển tếp. Các ngên cứu nêu trên về cuyển tếp AF trong các ệ tống FSO xây dựng trên các gả tết rằng các nút cuyển tếp sử dụng các bộ cuyển đổ qung đện (OE) và đện qung (EO). Ưu đểm củ cuyển tếp AF so vớ DF là trán được yêu cầu về tốc độ co (tạ tần số GHz) củ các mạc đện tử và qung đện tử. Đều này trở nên kả t vớ cuyển tếp AF toàn qung ở đó tín ệu được xử lý trong mền qung và nút cuyển tếp cỉ yêu cầu các mạc đện tử tốc độ tấp để đều kển và đều cỉn ệ số kuếc đạ củ bộ kuếc đạ. Do đó sự cuyển đổ EO/OE được loạ bỏ co pép tết kế tết bị dễ dàng. Cuyển tếp AF toàn qung được xem xét trong các ngên cứu gần đây [4][77][]. Cụ tể trong [77] Kzemlou và cộng sự đã đán gá ệu năng BER tông qu mô pỏng Monte Crlo vớ bộ tá tạo qung và bộ kuếc đạ qung có ệ số kuếc đạ cố địn. Trong [4] Byk và các cộng sự đã xét các nút cuyển tếp toàn qung sử dụng EDFA và pân tíc xác suất lỗ co ệ tống cặng tín đến ản ưởng củ nễu pát xạ tự pát được kuếc đạ ASE.

45 6.5 NHẬN XÉT VỀ CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU CỦA CÁC TÁC GIẢ KHÁC VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN ÁN.5. Nận xét về công trìn ngên cứu củ các tác gả kác Qu kảo sát và pân tíc ở trên ngên cứu sn nận tấy vẫn còn một số vấn đề cư được đề cập đến trong các ngên cứu trước đây cụ tể nư su: ) Trong các ngên cứu về mô ìn kên Trong các yếu tố cín ản ưởng đến ệu năng củ ệ tống FSO nư đã pân tíc ở mục ản ưởng củ dãn xung tín ệu lên ệu năng ệ tống cư được đề cập do các ệ tống FSO xét đến trước đây truyền dẫn ở tốc độ tấp dướ 0 Gbt/s. Tuy nên k tăng tốc độ truyền dẫn từ 0 Gbt/s trở lên đặc bệt là k kỹ tuật PPM và đ truy nập pân c teo mã (CDMA) được trển k trong FSO ản ưởng củ dãn xung lên ệu năng ệ tống FSO cần pả được tín đến do các xung qung ẹp được pát đ. Ngoà r cư có nều các ngên cứu pản án được các tm số búp sóng qung trong mô ìn kên FSO. b) Trong các ngên cứu về pân tíc và đán gá ệu năng Các ngên cứu trước đây củ yếu tập trung vào các ệ tống FSO đểm-đểm. Một số ngên cứu về ệu năng các ệ tống FSO cuyển tếp đ cặng đã được tực ện gần đây nư đã pân tíc ở mục.4..3.d tuy nên các ngên cứu này cư đán gá một các đầy đủ các tm số đường truyền cẳng ạn nư ản ưởng củ sự lệc ướng tường ít được xét tớ. Đặc bệt ản ưởng củ các tm số búp sóng qung đến ệ tống FSO cuyển tếp đ cặng cư được qun tâm ngên cứu. c) Trong các ngên cứu về cả tện ệu năng Các ngên cứu trước đây co vệc cả tện ệu năng ệ tống FSO tường tập trung vào vệc sử dụng các gả páp kỹ tuật một các rêng rẽ mà cư có sự kết ợp nều gả páp kỹ tuật đồng tờ dẫn đến kả năng cả tện ệu năng còn ạn cế. Cẳng ạn một số ngên cứu cỉ tập trung vào các kỹ tuật đều cế; một số kác tập trung ngên cứu các kỹ tuật pân tập mã ó kên oặc cuyển

46 7 tếp nư đã đề cập trong mục Một số ngên cứu đã có sự kết ợp sử dụng các kỹ tuật này nưng cư nều. Còn ít các công trìn công bố lên qun đến vệc trển k các ệ tống đ truy nập qung kông dây dự trên công ngệ FSO nằm ỗ trợ nều ngườ sử dụng. Một số công trìn đề xuất mô ìn ệ tống đ truy nập pân c teo mã trên cơ sở công ngệ FSO nưng ệu năng ệ tống này có ạn cế cự ly truyền dẫn ngắn số lượng ngườ dùng ạn cế..5. Hướng ngên cứu củ luận án Trên cơ sở kết quả pân tíc các ạn cế củ các ngên cứu lên qun ướng ngên cứu được đề xuất trong luận án này là () đề xuất mô ìn kên FSO kết ợp nằm pản án đầy đủ ơn các ản ưởng củ kên truyền lên tín ệu qung () ngên cứu các gả páp cả tện ệu năng ệ tống FSO đểm-đểm tông qu vệc sử dụng kết ợp các kỹ tuật cuyển tếp vớ các kỹ tuật đều cế và pân tập kông gn và nằm cả tện ệu năng ệ tống FSO và (3) đề xuất mô ìn và gả páp cả tện ệu năng ệ tống FSO đểm-đ đểm nằm ứng dụng công ngệ FSO trong mạng truy nập để ỗ trợ nều ngườ sử dụng Kên truyền FSO đóng v trò ết sức qun trọng trong ngên cứu về ệu năng ệ tống FSO do ầu ết các yếu tố ản ưởng lên ệu năng ệ tống là từ kên truyền. Mặc dù đã có ká nều các ngên cứu về mô ìn ó kên FSO và ản ưởng củ đường truyền lên ệu năng ệ tống FSO nưng cư có ngên cứu nào đề cập tớ ản ưởng củ dãn xung tín ệu. Trong nộ dung ngên cứu () củ luận án này mô ìn kên kết ợp có bổ sung tm số sẽ được đề xuất nằm pản án một các đầy đủ các ản ưởng củ đường truyền bo gồm tổn o nễu loạn lệc ướng và dãn xung tín ệu lên ệu năng ệ tống FSO. Mô ìn gả tíc kên truyền FSO đề xuất này sẽ được sử dụng làm cơ sở co các nộ dung ngên cứu () và (3). Hạn cế lớn nất củ các ệ tống FSO ện ny là cự ly truyền dẫn. Vệc tăng cự ly truyền dẫn kông cỉ làm tăng suy o đường truyền mà còn tăng ản ưởng

47 8 củ nễu loạn và lệc ướng. Nều ngên cứu đã cứng mn dướ ản ưởng củ nễu loạn cự ly truyền dẫn củ ệ tống FSO bị gớ ạn trong koảng và km teo ràng buộc đảm bảo ệu năng củ ệ tống. Trong số các gả páp cả tện ệu năng đã được đề xuất truyền dẫn cuyển tếp là một gả páp ệu quả nất trong vệc cả tện cự ly củ ệ tống FSO. Truyền dẫn cuyển tếp cũng gúp loạ bỏ yêu cầu về đường truyền tầm nìn tẳng gữ nút nguồn và nút đíc. Cín vì tế truyền dẫn cuyển tếp sẽ được lự cọn làm nền tảng co các nộ dung ngên cứu () và (3) trong luận án này. Vệc kảo sát ệu năng ệ tống FSO cuyển tếp sẽ được tực ện nằm làm cơ sở co vệc đề xuất gả páp cả tện ệu năng dự trên kỹ tuật cuyển tếp. Gả páp cả tện ệu năng tứ nất được đề xuất trong luận án là sử dụng kết ợp truyền dẫn cuyển tếp vớ kỹ tuật pân tập kông gn và đều cế vị trí xung PPM nều mức. Kỹ tuật cuyển tếp gúp cả tện cự ly truyền dẫn pân tập kông gn gúp gảm BER và cả tện dung lượng trong k PPM là pương tức đều cế rất ệu quả về năng lượng gúp gảm yêu cầu về công suất pát. Gả páp cả tện ệu năng tứ được đề xuất trong luận án là ứng dụng kỹ tuật đều cế vị trí xung đ bước sóng (MWPPM) nằm cả tện ệu năng ệ tống FSO đểm-đ đểm. Kỹ tuật MWPPM là một gả gáp ệu quả gúp ạn cế ản ưởng củ dãn xung tín ệu k tăng cỉ số đều cế PPM và/oặc tốc độ bt truyền dẫn. Gả páp cả tện ệu năng tứ b được đề xuất là kỹ tuật cuyển tếp sử dụng pương páp tác cp-và-cuyển tếp ứng dụng trong ệ tống FSO đểm-đ đểm dự trên CDMA nằm ỗ trợ đ ngườ dùng vớ cự ly truyền dẫn được mở rộng và ệu năng được cả tện. Hệu năng ệ tống FSO/CDMA tác cp-vàcuyển tếp sẽ được kảo sát đán gá và so sán vớ ệ tống FSO/CDMA đơn cặng để cứng mn ưu đểm củ pương páp cả tện ệu năng đã được đề xuất..6 KẾT LUẬN CHƯƠNG Nộ dung Cương đã trìn bày ká quát về mô ìn nguyên lý oạt động các tm số ệu năng và các yếu tố ản ưởng lên ệu năng ệ tống FSO. Ngoà

48 9 r tìn ìn ngên cứu trong và ngoà nước lên qun đến các ệ tống FSO nó cung và ệu năng ệ tống FSO nó rêng cũng đã được pân tíc đán gá trong cương này. Qu pân tíc đán gá tìn ìn ngên cứu lên qun các ạn cế củ các ngên cứu trước đây về mô ìn kên FSO pân tíc ệu năng và pương páp cả tện ệu năng ệ tống FSO đã được cỉ r. Trên cơ sở nững ạn cế này ướng ngên cứu củ luận án đã được cỉ r là đề xuất mô ìn kên bổ sung và các gả páp cả tện ệu năng ệ tống FSO dự trên kỹ tuật cuyển tếp và vệc sử dụng kết ợp kỹ tuật này vớ các kỹ tuật pân tập kông gn đều cế PPM và đ truy nập pân c teo mã.

49 30 CHƯƠNG : MÔ HÌNH KÊNH TRUYỀN THÔNG QUANG KHÔNG DÂY Tóm tắt () : Nư đã đề cập trong Cương suy o đường truyền pụ tuộc tờ tết và nễu loạn đây là yếu tố cín làm suy gảm ệu năng ệ tống FSO. Ngoà r yêu cầu về vệc gữ tẳng ướng gữ bộ pát và bộ tu trong đều kện rung lắc củ các tò nà cũng là một tác tức kông nỏ. Nộ dung cương này sẽ đề cập tớ nguyên nân ản ưởng mô ìn toán ọc củ mỗ yếu tố nêu trên đồng tờ đư r mô ìn gả tíc pản án ản ưởng củ dãn xung lên tín ệu qung. Cuố cùng đề xuất mô ìn ản ưởng củ dãn xung và mô kên kết ợp có bổ sung tm số pục vụ co vệc đán gá một các toàn dện ản ưởng củ các tm số đường truyền lên ệu năng ệ tống FSO sẽ được trìn bày trong cương này [JJ] [CC3C7].. MỞ ĐẦU Mô ìn kên truyền tông qung kông dây ngoà trờ là mô trường động và rất pức tạp. Ản ưởng củ mô trường lên búp sóng qung sẽ gây r tổn o công suất sự tăng gáng về bên độ và p củ tín ệu qung do nễu loạn kí quyển. Ản ưởng củ lệc ướng tác động lên tổn o ìn ọc cũng làm co công suất tín ệu qung tu ty đổ. Ngoà r nễu loạn kí quyển cũng gây r ện tượng gãn xung. Đặc tín củ kên truyền kí quyển mng bản cất ngẫu nên do đó các ản ưởng củ nó có tể đặc tín ó bở các mô ìn tống kê. Một số mô ìn tống kê đã được đề xuất để mô ìn ó đặc tín củ kên truyền kí quyển nững mô ìn này sẽ được trìn bày ở các mục tếp teo củ cương này. Pụ tuộc vào kểu mô ìn và mức độ cín xác củ nó cúng t có tể ước tín được công suất tín ệu qung tạ pí tu. Một pần nộ dung củ Cương đã được công bố trên tạp cí REV-JEC [J] tạp cí Ko ọc và Công ngệ [J] và báo cáo tạ các Hộ ngị quốc tế IEEE ATC 0 [C] IEEE ICCC 03 [C3] và IEEE APCC 0 [C7].

50 3. SUY HAO ĐƯỜNG TRUYỀN K một bức xạ qung đ qu bầu kí quyển một số poton bị ấp tụ do các tàn pần nư ơ nước kí CO sương mù tầng Ozon.v.v. và năng lượng cuyển tàn nệt năng. Trong k đó các poton kác đ qu bầu kí quyển kông mất mát năng lượng nưng ướng truyền ln bn đầu củ cúng bị ty đổ (tán xạ). Mô ìn ln truyền củ một trường qung qu bầu kí quyển được mô tả bở địn luật Beer Lmbert và là mô ìn được sử dụng rất pổ bến. Sự suy o củ tín ệu trong bầu kí quyển là ệ quả củ quá trìn ấp tụ và tán xạ. Nồng độ củ vật cất trong kí quyển gây r suy o tín ệu kác nu teo kông gn và tờ gn và sẽ pụ tuộc vào đều kện tờ tết củ từng vùng. Vớ một tuyến FSO trên mặt đất cường độ tín ệu tu được tạ koảng các L từ bộ pát có qun ệ vớ cường độ tín ệu pát teo quy luật Beer Lmbert nư su [9]: l PR exp L (.) P trong đó (tín teo đơn vị m - ) là ệ số suy o và l T là suy o tổng tạ bước sóng. Suy o củ tín ệu qung trong kí quyển là do sự ện dện củ các pần tử kí có trong kí quyển và ơ nước. Hệ số suy o là tổng củ các ệ số ấp tụ và tán xạ từ ơ nước và các pân tử kí trong kí quyển được tín nư su [4]: vớ (.) m m (): ệ số ấp tụ do ơ nước trong kí quyển (): ệ số ấp tụ do các pần tử kí trong kí quyển m (): ệ số tán xạ do ơ nước (): ệ số tán xạ do các pần tử kí. ) Hấp tụ xảy r k có sự tương tác gữ các poton và các pần tử trong kông m kí trong quá trìn truyền ln. Một số poton bị ấp tụ và năng lượng củ cúng bến tàn nệt. Hệ số ấp tụ pụ tuộc rất nều vào các loạ kí và mật độ củ cúng. Sự ấp tụ pụ tuộc bước sóng và do đó có tín cọn lọc. Đều này dẫn tớ bầu kí quyển có các vùng trong suốt dả bước sóng có độ

51 3 ấp tụ tố tểu được xem nư là cử sổ truyền. Các bước sóng sử dụng trong FSO về cơ bản được cọn để trùng vớ các cử sổ truyền ln trong kông kí kết quả là ệ số suy o bị c pố củ yếu bở sự tán xạ do ơ nước [8] do đó có tể co. b) Tán xạ là kết quả củ vệc pân bố lạ góc củ trường qung k có và kông có sự ty đổ bước sóng. Ản ưởng củ tán xạ pụ tuộc vào bán kín r m củ các ạt (sương mù ơ nước) gặp pả trong quá trìn truyền ln. Một các mô tả ện tượng này là xét tm số kíc cỡ x 0 = r m /. Nếu x 0 << tì tán xạ là tán xạ Ryleg nếu x0 là tán xạ Me và nếu x 0 >> tì tán xạ có tể tuộc loạ kác (qung ìn ọc). Các loạ tán xạ đố vớ các ạt kác nu có mặt trong bầu kí quyển được tóm tắt trong Bảng.. Bảng.. Bán kín và các loạ tán xạ củ các ạt đển ìn tạ = 850 nm [5] Kểu Bán kín (m) x 0 Loạ tán xạ Pần tử kí Ryleg Hạt bụ Ryleg Me Hạt sương Me ìn ọc Mư Hìn ọc Tuyết Hìn ọc Mư đá Hìn ọc Kíc tước ạt sương tương đố lớn so vớ dả bước sóng sử dụng trong FSO. Do đó có tể co sương mù là nguyên nân cín gây tán xạ poton và nó góp pần vào sự suy gảm công suất qung. Tán xạ Me sẽ được mô tả dự trên các công tức tực ngệm teo dả tầm nìn V (tín teo đơn vị mét). Dả tầm nìn là koảng các mà một cùm sáng song song đ qu trong bầu kí quyển co đến k cường độ củ nó gảm % so vớ gá trị bn đầu. Tầm nìn được đo bằng một dụng cụ gọ là tết bị đo truyền dẫn. Mô ìn tực ngệm pổ bến co tán xạ Me được co bở công tức (.3) [4]:

52 33 39 V 550 (.3) trong đó V là dả tầm nìn (tín teo mét) và được bểu dễn nư su [4]: Mô ìn Km Mô ìn Kruse (.4) Bảng. dướ đây đư r gá trị củ dả tầm nìn dướ các đều kện tờ tết kác nu. Bảng.. Đều kện tờ tết và các gá trị tầm nìn [5]. Đều kện tờ tết Dả tầm nìn V (m) Sương mù dày đặc 00 Sương mù trung bìn 500 Sương mù nẹ Mư lớn (5mm/) Mư trung bìn (5mm/) Kô ráo/mư bụ (05mm/) Rất kô ráo Gần đây trong ngên cứu củ Al Nbouls đã đư r công tức tín suy o tầng bìn lưu và suy o bức xạ sương mù trong dả bước sóng nm và dả tầm nìn trong dả m nư su []: Advecton (.5) V Rdton (.6) V trong đó là bước sóng tín teo nm và tầm nìn V tín teo mét. Tổn o công suất do mư và tuyết là tấp so vớ do tán xạ Me.

53 34.3 NHIỄU LOẠN KHÍ QUYỂN Bức xạ mặt trờ bị ấp tụ bở bề mặt Trá đất làm co kông kí xung qun bề mặt Trá đất nóng ơn so vớ kông kí tạ nững đểm co ơn (so vớ mực nước bển). Lớp kí nóng này trở nên mỏng đ và bốc lên co để ò trộn một các ỗn loạn vớ các vùng kông kí lạn ơn ở xung qun làm co nệt độ kông kí ty đổ một các ngẫu nên [5]. Sự kông đồng nất (gây r nễu loạn kông kí) là do các ô nỏ rờ rạc oặc các xoáy lốc vớ nệt độ kác nu oạt động nư nững lăng kín kúc xạ có các kíc cỡ và cỉ số kúc xạ kác nu. Sự tương tác gữ búp sóng qung và mô trường nễu loạn dẫn tớ kết quả là p và bên độ củ trường qung mng tông tn ty đổ một các ngẫu nên làm co ệu năng củ lên kết FSO bị suy gảm. Các ản ưởng củ nễu loạn kí quyển đã được đề cập trong Cương ở cương này luận án sẽ đề cập đến các mô ìn củ nễu loạn kí quyển. Nễu loạn kí quyển được pân loạ teo các mô ìn pụ tuộc vào độ lớn củ sự ty đổ cỉ số kúc xạ và sự kông đồng nất. Các mô ìn này là một àm củ koảng các truyền dẫn củ bức xạ qung qu mô trường kí quyển và được pân loạ teo các mức độ yếu trung bìn và mạn. Trong các pần tếp teo củ cương các mô ìn được mô tả bở àm mật độ xác suất (pdf) củ sự bến động trường bức xạ. Tuy nên do sự pức tạp trong các mô ìn toán ọc nễu loạn kí quyển nên kông có mô ìn cung đển ìn. Trong cương này luận án sẽ trìn bày các mô ìn được sử dụng pổ bến nất đó là mô ìn log cuẩn và mô ìn Gmm-Gmm. Nễu loạn kông kí dẫn tớ sự bến đổ ngẫu nên củ cỉ số kúc xạ kí quyển n dọc teo tuyến đường truyền dẫn củ bức xạ qung qu mô trường kí quyển. Sự bến đổ cỉ số kúc xạ có nguyên nân trực tếp là sự bến đổ ngẫu nên củ nệt độ kí quyển. Nững sự ty đổ ngẫu nên về nệt độ là một àm củ áp suất kí quyển độ co so vớ mặt nước bển và tốc độ gó. Mức độ nỏ nất và lớn nất củ các xoáy lốc trong kí quyển tương ứng được gọ là kíc tước cỡ nỏ (nner scle) l 0 và kíc tước cỡ lớn (outer scle) L 0 củ sự nễu loạn. l 0 tường nằm trong koảng một và mlmet trong k L 0 có tể lên tớ và mét [5]

54 35 [5]. Các xoáy lốc yếu dạng tấu kín được mô tả nư trong Hìn. gây r tác động xuyên nễu ngẫu nên gữ các vùng kác nu củ búp sóng truyền dẫn làm co dạng sóng bị bến dạng. Vận tốc Dạng sóng đầu vào Dạng sóng đầu r Kên kí quyển Hìn.. Kên kí quyển vớ các xoáy lốc ỗn loạn. Trong nững nỗ lực để mô ìn ó kên kí quyển nễu loạn gả tuyết Tylor đã được cấp nận rộng rã. Gả tuyết này co rằng các xoáy lốc ỗn loạn bị cố địn (y đóng băng) và cỉ có tể d cuyển trong dạng đóng băng vớ các tàn pần ngng teo cều gó. Đều này có ngĩ là các ty đổ teo tờ gn trong mô ìn búp sóng qung y các đặc tín tông số củ nó được gây r bở tàn pần củ gó và tàn pần này trực go vớ ướng ln truyền củ búp sóng qung. Ngoà r tờ gn cố kết (coerence tme) 0 củ kí quyển nễu loạn được đo đạc nằm trong koảng và ml-gây [06]. Gá trị này rất lớn nếu so sán vớ koảng tờ gn củ một ký ệu dữ lệu đển ìn do đó kên kí quyển nễu loạn có tể được mô tả nư một kên p-đn cậm bở vì sự nễu loạn củ kên kông ty đổ trong koảng tờ gn củ một ký ệu dữ lệu. Mố qun ệ gữ nệt độ kông kí và cỉ số kúc xạ được xác địn bở (.7) [36] trong k đố vớ ầu ết các ứng dụng kỹ tuật tốc độ ty đổ củ cỉ số kúc xạ teo nệt độ được xác địn bở công tức (.8) [75].

55 36 3 P n 776 (.7) T e dn (.8) 5 / dte 78 0 P / Te vớ P (mbr) là áp suất kí quyển T e nệt độ (độ Kenvn) bước sóng (m). Ở độ co gần mực nước bển 6 dn / dte 0 K. Trong công tức (.7) kông tín tác động củ độ ẩm kông kí đến sự ty đổ củ cết suất vì ản ưởng này rất nỏ ở các bước sóng củ án sáng [06]. Sự pụ tuộc củ cỉ số kúc xạ vào vị trí và tờ gn n(rt) được xác địn là tổng củ gá trị cỉ số kúc xạ kông gn tự do n 0 (kông có nễu loạn) và tàn pần bến đổ ngẫu nên do nễu loạn n (rt): r t n n r t n (.9) 0 Teo gả tuyết Tylor sự ty đổ teo tờ gn củ cỉ số kúc xạ củ yếu là do tàn pần ngng củ gó nên tàn pần bến đổ ngẫu nên trong công tức (.9) được xác địn teo (.0): r t n r vt vớ v là vận tốc gó vuông góc vớ ướng truyền ln. n (.0) Trong kí quyển nễu loạn một tông số qun trọng để đặc tín ó lượng ty đổ củ cỉ số kúc xạ là tm số cấu trúc cỉ số kúc xạ C n được gớ tệu bở Kolmogorov [85]. Gá trị củ C n ty đổ teo độ co so vớ mặt nước bển và có một mô ìn tông dụng dùng để mô tả gá trị này đó là mô ìn Hufngel- Vlley (H-V) được co teo công tức (.) [5]: C n ' 5 ' 0 ' 6 ' ' v / 7 0 exp / exp /500 Aexp /00 trong đó Â là gá trị dn địn củ C n 0 (.) tạ mặt đất (tín teo đơn vị m -/3 ) là độ co so vớ mặt nước bển (tín teo đơn vị mét) và v là vận tốc gó (tín teo đơn vị m/s). Gá trị củ tm số cấu trúc cỉ số kúc xạ ty đổ teo độ co so vớ mặt nước bển nưng đố vớ trường qung ln truyền teo cều ngng tm số này

56 37 tường được gả địn là ằng số. Gá trị đển ìn củ C n nằm trong koảng từ 0 - m -/3 đố vớ nễu loạn mạn co tớ 0-7 m -/3 đố vớ nễu loạn yếu và gá trị trung bìn vào koảng 0-5 m -/3 [56]. Một tm số tương tự đặc trưng co sự ty đổ nệt độ là tm số cấu trúc nệt độ ( C T ) nó được xác địn tông qu C n bở công tức (.) [75]: C n dn CT dt (.) e Trong mền tần số mật độ pổ công suất củ sự ty đổ cỉ số kúc xạ được xác địn nư su [75]: n / C k k ; / L0 ks / l (.3) 0 s n s vớ k s là số sóng. Tuy nên vớ một gá trị lớn củ k s công tức này sẽ bị ty đổ. Để xác địn công tức co các tuộc tín tống kê cụ tể là pdf và pương s củ búp sóng qung truyền qu kí quyển nễu loạn t gả tết nư su: - Kí quyển là kên kông têu o năng lượng đố vớ các sóng ln truyền. Gả tết này là do ấp tụ sóng bở bầu kí quyển và bức xạ nệt là kông đáng kể. - Quá trìn tán xạ bở các xoáy nễu loạn kông gây r suy o năng lượng búp sóng qung. Do đó năng lượng trung bìn có sự ện dện củ nễu loạn được gả sử là bằng năng lượng trung bìn k kông có nễu loạn kí quyển..3. Mô ìn nễu loạn Log-cuẩn Trong mô tả pdf củ bến động trường qung trong kên kí quyển nễu loạn búp sóng được đạ dện bở tàn pần đện trường E. Bằng các sử dụng pương trìn Mxwell co trường ợp mô trường đện mô bến đổ t có công tức (.4) [06]: E k s n E E. lnn 0 (.4)

57 38 trong đó số sóng k s / ; j k vớ j và k là các vectơ đơn x y z vị teo các trục x y z. Tàn pần cuố cùng trong vế trá củ công tức (.4) đặc trưng co nễu loạn gây r sự suy gảm pân cực củ sóng. Vớ nễu loạn kí quyển yếu (đặc trưng bở tán xạ đơn) sự suy gảm củ sóng là kông đáng kể [5][75]. Trong tực tế ngườ t đã cứng mn được rằng sự suy gảm pân cực củ sóng là kông đáng kể ngy cả trong đều kện nễu loạn kí quyển mạn. Công tức (.4) được vết gọn tàn: E k n s E 0 (.5) Để tuận tện co vệc sử dụng về su vectơ vị trí được kí ệu là r và E kí ệu là E(r). Để gả pương trìn (.5) Ttrsk [4] đư vào bến pức Guss r được địn ngĩ là logrt tự nên củ trường truyền ln E(r) (công tức.6) và gọ nó là bến đổ Rytov: r r ln E (.6) Pương páp Rytov cũng dự trên gả tết cơ bản là nễu loạn kí quyển yếu và nó được đặc trưng bở quá trìn tán xạ đơn. Bằng các dùng bến đổ Rytov (.6) và cân bằng cỉ số kúc xạ trung bìn củ kên n 0 = pương trìn (.5) cuyển tàn pương trìn Rcct (pương trìn đã có các gả): Tếp teo pân tíc r t có r r (.6) t được: n 0 k s (.7) r về dạng trong kông gn tự do r r 0 và kên nễu loạn. Kết ợp đều này vớ sự ty đổ củ bến Rytov r r (.8) r 0 r r E r ln Er lne 0 r ln (.9) E0 0

58 39 trong đó Er Ar exp r r A r r E0 0 exp 0 (.0) (.0b) vớ A(r) và (r) là bên độ và p củ trường k có nễu loạn kí quyển còn A 0 (r) và 0 (r) là bên độ và p củ trường k kông có nễu loạn kí quyển. Nững sự bến đổ này có tể được sử dụng để tìm ngệm củ (.7) (mô tả đặc tín củ trường trong bầu kí quyển có nễu loạn yếu). Trong vệc xác địn pân bố tống kê củ sự bến động cường độ bức xạ trước ết t kết ợp các pương trìn (.9) và (.0) để nận được sự ty đổ bên độ trường do nễu loạn teo (.): r A r r ln r0 r X (.) A0 Vì r có pân bố Guss do đó X (sự bến đổ log-bên độ củ trường qung) có pân bố Guss và (sự bến đổ về p củ trường qung) cũng có pân bố Guss. Tuy nên t cỉ đề cập đến bên độ trường qung nên pdf củ X có dạng [56] [06]: p X exp X E X x x (.) vớ E[X] là kỳ vọng củ X và x là pương s log-bên độ tường được gọ là tm số Rytov. x đặc trưng co mức độ bến động bên độ trường trong kí quyển nễu loạn được xác địn tông qu tm số cấu trúc cỉ số kúc xạ và cự ly truyền dẫn L teo các công tức (.3) [75]: L 7 / 6 s 0 x 056k C L x dx đố vớ sóng pẳng (.3) x L n 5 / 6 7 / 6 6 và 0563k C xx / L 5 / L x dx đố vớ sóng cầu (.3b) x s 0 n 5 / 6

59 40 Đố vớ trường pân cực ngng truyền qu mô trường nễu loạn tm số cấu trúc cỉ số kúc xạ C n là ằng số và pương s log-cường độ trường (vớ gả tết truyền ln sóng cầu) được xác địn teo: 7 / 6 / 6 l 3C n k s L (.4) Cường độ trường trong mô trường nễu loạn là I Ar trong k cường độ trường trong mô trường kông gn tự do (kông có nễu loạn) là I 0 A0 r logcường độ được xác địn teo: r A r l log e X (.5) A 0 do đó I l I exp (.6) 0 dx p t Để nận được àm mật độ xác suất cường độ trường đặt I px di nận được àm pân bố log-cuẩn nư su: p I exp I ln I / I El 0 l l I 0 (.7) Trong đều kện nễu loạn yếu pân bố log-cuẩn là mô ìn pù ợp. Teo (.5) pương s log-cường độ l EX E và trị trung bìn log-cường độ l 4 x. Dự trên gả tết quá trìn tán xạ bở các xoáy nễu loạn kông gây r suy o năng lượng búp sóng qung nên năng lượng trung bìn có sự ện dện củ nễu loạn được gả sử là bằng năng lượng trung bìn k kông có nễu loạn kí quyển t có E exp( l) EI / I0. Vì kông có năng lượng bị têu o trong suốt quá trìn tán xạ bo gồm cả nễu loạn nên EI I 0. Kỳ vọng l bằng các đặt mố qun ệ cuẩn ó (.8): E exp z exp Ez E nận được 05 z (.8)

60 4 l exp E 05 l do đó El / (.9) (.30) l Hàm mật độ xác suất (pdf) log-cuẩn được tể ện trong Hìn. vớ các gá trị kác nu củ pương s log-cường độ l. K gá trị củ l tăng pân bố trở nên s lệc. Cường độ bức xạ cuẩn ó Hìn.. Hàm mật độ xác suất log-cuẩn vớ I teo : E co một dả gá trị củ l [55]. Su k nận được pdf củ ty đổ cường độ t xác địn pương s I I I EI I E expl E expl E (.3) Bằng các áp dụng các công tức từ (.8) đến (.3) và ty cường độ nận được là: o E l pương s exp I Io l (.3) Pương s cuẩn ó tường được gọ là cỉ số nấp náy S.I và được xác địn teo công tức su [3]:

61 4 S. I I N exp l (.33) I o Gả tuyết Rytov được sử dụng để mô tả sự nễu loạn kí quyển và đã xét co mô ìn nễu loạn log-cuẩn. Gả tuyết này dự đoán rằng các tm số Rytov tăng kông gớ ạn teo tm số cấu trúc cỉ số kúc xạ oặc độ dà đường truyền. Tuy nên dự trên các kết quả tử ngệm được đề cập trong [06] dự đoán này đúng vớ trường ợp nễu loạn yếu k 0 3. K cường độ nễu loạn tăng do sự kết ợp củ độ dà đường truyền tăng và/oặc C n tăng các xoáy nễu loạn tạo r đ tán xạ kông được tín đến trong mô ìn Rytov [75]. x Dự trên các tí ngệm được báo cáo trong [75] cỉ số nấp náy S.I tăng tuyến tín vớ tm số Rytov trong vùng nễu loạn yếu và tếp tục tăng đến gá trị cực đạ lớn ơn. Vùng mà trong đó S.I đạt gá trị tố đ đặc trưng co cường độ co nất củ sự kông đồng nất. Su đó S.I bắt đầu gảm do nễu (là kết quả củ tán xạ nân)..3. Mô ìn nễu loạn Gmm-Gmm Mô ìn nễu loạn Gmm-Gmm được đề xuất bở Andrews [6] sự tăng gáng củ trường qung truyền qu kí quyển nễu loạn được gả tết bo gồm các ản ưởng pạm v nỏ (tán xạ) và ản ưởng pạm v lớn (kúc xạ). Các tăng gáng pạm v lớn được tạo r bở các xoáy nễu loạn lớn ơn vùng Fresnel tứ nất oặc vùng tán xạ. Các xoáy nễu loạn kíc tước nỏ được gả địn được đều cế bở các xoáy nễu loạn kíc tước lớn. Do đó cường độ trường qung tu cuẩn ó I được xác địn là tíc củ quá trìn ngẫu nên độc lập tống kê I x và I y. I I x I y (.34) I x và I y pát sn từ các xoáy nễu loạn kíc tước lớn và kíc tước nỏ được đề xuất tuân teo pân bố Gmm [6]. Hàm mật độ xác suất (pdf) củ cúng được xác địn:

62 43 p I p I y x I I x y exp I ; x exp I ; y I 0; 0 (.35) x I 0; 0 (.35b) y Bằng các cố địn I x và ty tế I I / I y x t nận được pdf có đều kện nư su: p I / I x I / I x I x exp I / I ; x I 0 (.36) trong đó I x là gá trị trung bìn củ I. Để nận được pân bố cường độ vô đều kện xác suất có đều kện p I / được tín trung bìn trên pân bố tống kê củ I x được xác địn teo (.35) để có được àm pân bố cường độ trường teo pân bố Gmm-Gmm nư su []: p I pi / I pi / di I K I ; I 0 (.37) 0 x x x trong đó và đạ dện co số lượng ệu dụng củ các xoáy kíc tước lớn và xoáy kíc tước nỏ củ quá trìn tán xạ. K n (.) là àm Bessel sử đổ loạ bậc n và (.) là àm Gmm. Nếu trường qung tạ máy tu được gả địn là sóng pẳng tì tm số đặc trưng co pdf củ bến động cường độ teo các đều kện kí quyển và được xác địn nư su []: 049 exp l (.38) / 5 7 / 6 l 05 exp l (.38b) / 5 5 / l trong k đó cỉ số nấp náy được xác địn bở [3]: I x

63 PDF Gmm gmm: p(i) l l S. I N exp / 5 7 / 6 / 5 5 / 6 (.39) l 069 l Hìn.3 mô tả pân bố Gmm-Gmm co b cế độ nễu loạn kác nu là yếu trung bìn và mạn. T tấy rằng nễu loạn tăng từ yếu đến mạn tì pân bố trả rộng ơn. Cường độ nễu loạn Yếu: =6; =0; l =0 T/bìn: =4; =9; l =6 Mạn: =4; =4; l =35 Hìn.3. Hàm mật độ xác suất Gmm-Gmm co b cế độ nễu loạn kác nu: yếu trung bìn và mạn [55]. Mô ìn nễu loạn Gmm-gmm teo (.37) có gá trị co tất cả các kịc bản nễu loạn từ yếu đến mạn các gá trị củ và ở bất kỳ cế độ nào cũng được xác địn teo (.38). Hìn.4 cỉ r sự ty đổ củ S.I là một àm củ tm số Rytov dự trên (.37) bểu đồ này cỉ r rằng k tm số Rytov tăng S.I tệm cận gá trị cực đạ lớn ơn và su đó tệm cận k nễu loạn gây r pđn tệm cận cế độ bão ò. Các gá trị củ và teo các cế độ nễu loạn kác nu được mô tả trong Hìn.5. Cường độ bức xạ I Trong cế độ nễu loạn rất yếu >> và >> nư cỉ trong Hìn.5 đều này có ngĩ số lượng ệu dụng các xoáy kíc tước lớn và xoáy kíc tước nỏ là rất lớn. Nưng k bến động cường độ bức xạ tăng (vượt quá l 0 ) và

64 Các tm số: Cỉ số nấp náy 45 cế độ tập trung được tếp cận tì và gảm đáng kể (nư cỉ trong Hìn.5). Ngoà cế độ tập trung (trung bìn đến mạn) và tệm cận đến cế độ bão ò. Đều này có ngĩ là số lượng ệu dụng củ các xoáy kíc tước nỏ gảm đến một gá trị xác địn bở bán kín kết ợp kông gn củ sóng án sáng []. Mặt kác số lượng ệu dụng củ tán xạ kúc xạ rờ rạc lạ tăng k nễu loạn tăng và cuố cùng trở tàn kông gớ ạn trong cế độ bão ò nư cỉ trong Hìn.5. Hìn.4. S.I teo pương s log-cường độ vớ Tm số Rytov (pương s log-cường độ) C n = 0-5 m -/3 và = 850 nm [55]. Cế độ nễu loạn yếu Cế độ nễu loạn trung bìn đến mạn Cế độ nễu loạn bão ò Pương s log-cường độ l Hìn.5. Gá trị củ và vớ các cế độ nễu loạn kác nu: yếu trung bìn mạn và bão ò [55].

65 46.4 MÔ HÌNH PHA-ĐINH DO LỆCH HƯỚNG Sự lệc ướng là độ dịc gữ tâm búp sóng qung và tâm tấu kín tu. Sự lệc ướng bo gồm tàn pần đó là sự lệc ướng cố địn và sự lệc ướng ngẫu nên. Vớ yêu cầu đường truyền tầm nìn tẳng củ ệ tống FSO độ cín xác tẳng ướng có v trò qun trọng ản ưởng tớ ệu năng và độ tn cậy củ ệ tống FSO. Tuy nên gó và sự co dãn do nệt độ dẫn tớ sự rung lắc củ nơ gắn tết bị đều này gây r sự lệc ướng và p-đn tín ệu tạ pí tu [9]. Để đán gá p-đn tín ệu do ản ưởng củ sự lệc ướng búp sóng qung được mô ìn ó teo mô ìn pân bố Guss vớ pân bố cường độ tín ệu pát cuẩn ó teo kông gn tạ koảng các z từ bộ pát xác địn teo []: I bem ; z exp (.40) z z vớ là vectơ bán kín từ tâm búp sóng qung và z là độ rộng búp sóng qung (bán kín búp sóng Guss tín tạ e ) tạ koảng các z. Dướ đều kện kí quyển nễu loạn t có tể được xấp xỉ z z 0 / z z [43] vớ o là độ rộng búp 3 / 5 sóng tạ z = 0 S 0 / 0 và 0 z 0 55C n k s z [4] là độ dà kết ợp. S là tm số kết ợp nguồn tm số này có gá trị bằng vớ búp sóng kết ợp. Gá trị củ S có tể ty đổ nờ đặt một bộ pân tán p ngy trước nguồn lser. Hìn.6 bểu dễn một tấu kín tu có bán kín và vết củ một búp sóng qung dạng Guss tạ pí tu vớ pân bố cường độ I bem. Tổn o ìn ọc do sự mở rộng búp sóng tạ pí tu kết ợp vớ ản ưởng củ lệc ướng được xác địn teo [4]: p r z I r; z ; bem d (.4) A

66 47 trong đó r là độ lệc gữ tâm tấu kín tu và tâm vết búp sóng qung trên mặt pẳng cứ bộ tu p(.) là pần công suất tu được bở bộ tu và A là dện tíc vùng tu. y Vết củ búp sóng Cùm qung t I ( ; ) bem r z A. r. Bộ tu Bộ tu x Hìn.6. Mô ìn lệc ướng gữ búp sóng qung và bộ tu. Nư mn ọ trong Hìn.6 p là một àm số củ véc-tơ r (gồm bên độ và p củ véc-tơ). Tuy nên do tín đố xứng củ búp sóng qung và gả tết vùng tu có dạng tròn ( r; z) cỉ pụ tuộc vào bên độ củ r r. Vì vậy kông mất p tín tổng quát có tể gả sử rằng véc-tơ độ lệc được đặt dọc teo trục x. Tỷ lệ công suất tu được tạ máy tu vớ bán kín tấu kín tu trong mặt pẳng nằm ngng có tể bểu dễn nư su: p ' x r r z exp ' y ' ' ; dy dx (.4) z z Pép tíc pân trong (.4) có tể xấp xỉ bở một àm Guss nư su [4]: p r; z r exp A0 z eq (.43)

67 48 trong đó v z eq z erf verf v erf v z. A là tỷ lệ công suất tu được tạ r = 0 và 0 v Co các pân bố lệc ướng co pương ngng và pương tẳng đứng là các pân bố Guss độc lập và gống nu. Độ lệc ướng r tạ bộ tu là một bến ngẫu nên được mô ìn ó bở pân bố Ryleg [4]: f r r r exp s s r r 0 (.44) trong đó s là pương s jtter tạ pí tu. Kết ợp (.43) và (.44) t được pân bố xác suất củ p là: f p p p 0 p A0 A0 (.45) vớ zeq / là tỉ số gữ bán kín búp sóng qung tương đương tạ bộ tu và s độ lệc cuẩn củ sự lệc ướng tạ máy tu..5 MÔ HÌNH ẢNH HƯỞNG CỦA DÃN XUNG Trong ngên cứu củ các tác gả kác lên qun đến vệc pân tíc ệu năng ệ tống nư [00] ản ưởng củ dãn xung tín ệu do nễu loạn kí quyển đến ệu năng củ ệ tống FSO cư được đề cập do các ệ tống FSO xét đến trước đây truyền dẫn ở tốc độ tấp (dướ 0 Gbt/s). Tuy nên k tăng tốc độ truyền dẫn từ 0 Gbt/s trở lên đặc bệt là k kỹ tuật PPM và đ truy nập pân c teo mã (CDMA) được trển k trong FSO ản ưởng củ dãn xung lên ệu năng ệ tống FSO cần pả được tín đến do các xung qung ẹp được pát đ sẽ cịu ản ưởng mạn củ dãn xung. Trong luận án này xung Guss được sử dụng co tín ệu qung truyền trong kí quyển và pân tíc ản ưởng củ nễu loạn lên xung tín ệu qung [J] [J]

68 49 [C] [C3] [C7]. Xung qung dạng Guss có tín tực tế co ơn so vớ xung vuông được sử dụng trong pần lớn các ngên cứu kác. Bên độ trường qung củ xung Guss ở pí pát có tể bểu dễn nư su [48]: t A t t Pp exp (.46) To trong đó P p và T 0 tương ứng là công suất đỉn và nử độ rộng củ xung đầu vào tạ mức bên độ /e. Gọ P t là công suất pát trung bìn củ xung qung P t có tể được tín toán nư su: b T T b t P t At dt (.47) T b vớ T b là độ rộng một bt mà trong đó xung qung dạng Guss được pát đ. Gả tết rằng bên độ củ xung Guss đơn vị suy gảm về gần bằng 0 tạ các đểm bên T b / và +T b / gớ ạn tíc pân trong công tức (.47) có tể ty tế bở gớ ạn - và. Công tức (.47) có tể vết lạ nư su: P t Pp t T 0 T 0 exp dt Pp exp x dx Pp T b T 0 T (.48) b Tb x và tíc pân Guss x dx trong đó t / T0 exp. Dướ ản ưởng củ nễu loạn xung qung nận được tạ pí tu bị dãn rộng và công suất đỉn bị suy gảm. Bên độ xung qung nận được ở pí tu trong trường ợp kông tín đến ản ưởng củ suy o đường truyền được bểu dễn nư su [48]: T 0 t A r t Pp exp (.49) T 8 To 8 0 trong đó là tm số quyết địn mức độ ản ưởng củ gãn xung và suy gảm công suất đỉn và có tể tín toán nư su [48]:

69 C LL n 0 (.50) c trong đó L (m) là koảng các gữ pí pát và pí tu L 0 là kíc tước cỡ lớn củ xoáy lốc gây nễu loạn c là vận tốc án sáng. Do xung qung bị dãn rộng năng lượng củ nó có tể bị trả r ngoà độ rộng một bt. Đều này dẫn đến công suất trung bìn xung qung xét trong gớ ạn tờ gn củ một bt k có tín đến ản ưởng củ dãn xung (P r-b ) suy gảm so vớ công suất trung bìn k kông xét đến ản ưởng củ dãn xung (P t ). Hệ số suy gảm công suất do dãn xung có tể địn ngĩ nư su [J] [C3] [C7]: P b t T b rb l A Tb r dt (.5) Pt PT t b Hệ số suy gảm công suất này sẽ được bổ sung vào mô ìn kên kết ợp được trìn bày tếp su đây nằm pản án đầy đủ ơn các ản ưởng củ đường truyền lên tín ệu qung..6 MÔ HÌNH KÊNH KẾT HỢP BỔ SUNG THAM SỐ Dòng đện tác qung tạ bộ tu cịu ản ưởng củ sự tăng gáng cường độ do nễu loạn lệc ướng và nễu. Vớ là đáp ứng củ bộ tác qung cường độ dòng tác qung được bểu dễn nư su: y P t n s (.5) trong đó P t là công suất pát trung bìn củ một xung qung và n s là dòng nễu; là tm số trạng tá kên FSO đặc trưng co suy o ngẫu nên củ kên truyền FSO. Trong mô ìn kên kết ợp đề xuất trong luận án này bo gồm bốn tàn pần () suy o đường truyền l () tổn o do dãn xung b l (3) tổn o ìn ọc và lệc ướng p và (4) nễu loạn kông kí = I/I 0 trong đó I là cường độ tín ệu tu k có tín đến ản ưởng củ nễu loạn và I 0 là cường độ tín ệu tu k

70 5 kông xét đến ản ưởng củ nễu loạn. Do đó tm số trạng tá kên có tể bểu dễn nư su: p l p b l l (.53) trong đó b l l l được co nư kông đổ vớ các đều kện đường truyền xác địn. p và là ngẫu nên teo các pân bố nư đã đề cập ở các công tức (.7) (.37) (.43) và (.45). Ty gá trị cường độ tín ệu qung I trong công tức (.7) và (.37) teo pân bố cường độ teo mô ìn log-cuẩn và Gmm- Gmm có tể vết lạ ở công tức (.54): 8 ln exp X X X f (.54) K f / (.54b) Hàm mật độ xác suất củ = l p có tể bểu dễn teo (.55): z d f f f ; (.55) trong đó f (; z ) àm mật độ xác suất được tm số ó bở độ rộng búp sóng z và f là xác suất có đều kện vớ trạng tá nễu loạn đã co. Vì l là tền địn đóng v trò nư ệ số tỉ lệ xác suất có đều kện có tể bểu dễn teo (.56): 0 l l l l A f f p l A 0 0 (.56) Ty (.56) vào (.55) t được công tức (.57): A l z d f A f l 0 / 0 ; (.57)

71 5 Trạng tá kên kết ợp co trường ợp nễu loạn Log-cuẩn và Gmm- d Gmm nận được bằng vệc ty (.57). Cụ tể nư su: f từ công tức (.54) và (.54b) vào Mô ìn kên kết ợp Log-cuẩn f ; z A 0 l 0 l / A X ln X exp 8 X d (.58) Mô ìn kên kết ợp Gmm-Gmm f z A l / A d ; K 0 / 0 l (.58b).7 KẾT LUẬN CHƯƠNG Nộ dung Cương đã trìn bày c tết về mô ìn gả tíc tống kê củ kên truyền tông qung kông dây FSO trong đó mô ìn ó các ản ưởng củ các tm số cín củ kên truyền lên cường độ tín ệu qung tạ pí tu. Ngoà các ản ưởng tường được xem xét là tổn o đường truyền nễu loạn kí quyển và p-đn do lệc ướng Cương cũng đã trìn bày đóng góp củ ngên cứu sn trong vệc đư bổ sung tm số pản án ản ưởng củ dãn xung lên tín ệu qung vào mô ìn kên FSO. Tm số pản án ản ưởng củ dãn xung lên tín ệu qung được xây dựng dự trên gả tết xung qung có dạng Guss có tín tực tế co ơn so vớ gả tết xung qung có dạng xung vuông nư pần lớn các ngên cứu vẫn đng sử dụng. Cuố cùng Cương trìn bày mô ìn kên kết ợp có bổ sung tm số trong đó tm số ệ số kên () có tể pản án được đầy đủ ơn các ản ưởng củ kên truyền.

72 53 CHƯƠNG 3: CÁC GIẢI PHÁP CẢI THIỆN HIỆU NĂNG HỆ THỐNG FSO ĐIỂM-ĐIỂM Tóm tắt 3 : Nộ dung củ cương trìn bày về ệu năng ệ tống FSO đểm-đểm sử dụng các kỹ tuật cuyển tếp. Vớ ệ tống FSO cuyển tếp đện ngên cứu sn đã xây dựng mô ìn gả tíc kảo sát ệu năng ệ tống này trong đều kện nễu loạn và lệc ướng trong đó có tín đến ản ưởng củ các tm số búp sóng qung [J3] [C3]. Tếp teo mô ìn gả tíc kảo sát ệu năng ệ tống FSO cuyển tếp qung sử dụng kỹ tuật kuếc đạ-và-cuyển tếp sẽ được trìn bày [J4] [C4]. Cuố cùng là đề xuất củ ngên cứu sn trong vệc sử dụng kết ợp kỹ tuật cuyển tếp vớ các kỹ tuật pân tập kông gn và đều cế PPM để cả tện ệu năng ệ tống FSO đểm-đểm [C5]. 3. HỆ THỐNG FSO ĐIỂM-ĐIỂM SỬ DỤNG CHUYỂN TIẾP Hệ tống FSO đểm-đểm được sử dụng để truyền tả số lệu gữ nút đầu cuố. Nư đã pân tíc trong Cương do ản ưởng củ mô trường truyền dẫn và các yếu tố kác cự ly truyền dẫn củ một tuyến FSO ện tạ đng bị ạn cế trong pạm v cự ly ngắn và yêu cầu đường truyền tẳng LOS. Để kắc pục ạn cế này ệ tống FSO cuyển tếp (y được gọ là ệ tống FSO đ cặng) đã được đề xuất và tu út được nều sự qun tâm ngên cứu. Trong ệ tống FSO đểm-đểm sử dụng kỹ tuật cuyển tếp tín ệu từ nút nguồn (bộ pát) được truyền tớ nút đíc (bộ tu) qu các nút trung gn gọ là nút cuyển tếp (R ). Các nút cuyển tếp trung gn kông tực ện vệc tác/gép mà cỉ cuyển tếp tín ệu tớ nút tếp teo. Kỹ tuật truyền dẫn cuyển tếp gúp tăng cự ly truyền dẫn và độ tn cậy củ ệ tống FSO bằng các c quãng đường truyền dẫn tàn các cặng nỏ do đó làm gảm sự ản ưởng củ p-đn trong mô trường truyền dẫn tạ mỗ cặng. Trong ệ tống FSO đểm-đểm sử dụng cuyển tếp do nút nguồn 3 Một pần nộ dung củ Cương 3 đã được công bố trên các tạp cí IET Communctons [J3] tạp cí KH&CN [J4] và báo cáo tạ các Hộ ngị quốc tế IEEE WICT 03 [C5] IEEE ICP 03 [C4] và IEEE ICCC 03 [C3].

73 54 và đíc truyền dữ lệu qu các bộ cuyển tếp ở gữ nên kết nố tầm nìn tẳng LOS là kông bắt buộc nư các ệ tống FSO đểm-đểm tông tường. Hệ tống FSO cuyển tếp có tể c tàn loạ nư mn ọ trong Hìn 3. gồm ệ tống FSO cuyển tếp nố tếp và ệ tống FSO cuyển tếp song song. Do ệ tống FSO truyền dẫn dự trên tầm nìn tẳng tông qu các búp sóng địn ướng cuyển tếp song song được tực ện tông qu vệc sử dụng nều tấu kín pát trực tếp tớ các nút cuyển tếp. Cín vì tế ệ tống FSO cuyển tếp song song có độ pức tạp và c pí trển k co ơn. Ngoà r vệc yêu cầu ít nất tuyến truyền dẫn đồng tờ độc lập gữ nút nguồn và nút đíc là kó kả t trong tực tế. Bộ pát (Nút nguồn) R R R K () Hệ tống FSO cuyển tếp nố tếp Bộ tu (Nút đíc) R : Nút cuyển tếp R R R K Bộ pát (Nút nguồn) R R R K Bộ tu (Nút đíc) R N R N R NK (b) Hệ tống FSO cuyển tếp song song Hìn 3.. Mô ìn ệ tống FSO cuyển tếp: () nố tếp và (b) song song. Tạ các nút cuyển tếp tùy tuộc vào các kỹ tuật xử lý tín ệu được tực ện trong mền đện y mền qung mà ệ tống FSO có tể c tàn loạ là ệ tống FSO cuyển tếp đện và ệ tống FSO cuyển tếp qung. Các kỹ tuật cuyển tếp đện pổ bến được đề xuất bo gồm kuếc đạ và cuyển tếp (AF) [7] [73] [08] [0]; gả mã và cuyển tếp (DF) [5] [7] [0]; tác và cuyển tếp (DetF) [74]. Vớ các nút cuyển tếp đện tín ệu qung cần pả cuyển tàn

74 55 tín ệu đện trước k được xử lý (kuếc đạ/gả mã/tác) rồ su đó cuyển từ tín ệu đện sng tín ệu qung để truyền tớ nút tếp teo. H kỹ tuật cuyển tếp qung được đề xuất gần đây là kỹ tuật kuếc đạ-và-cuyển tếp và kỹ tuật tá tạo-và-cuyển tếp [4] [77] [] trong đó tín ệu được xử lý oàn toàn trong mền qung. Các nút cuyển tếp qung có ưu đểm về tốc độ xử lý co và kỹ tuật AF qung có tín tực tế ơn kỹ tuật tá tạo-và-cuyển tếp. 3. KHẢO SÁT HIỆU NĂNG HỆ THỐNG FSO CHUYỂN TIẾP ĐIỆN 4 Một số ngên cứu [] [38] [44] [5] [0] [08] [7] [34] đã tến àn kảo sát ệu năng củ ệ tống FSO cuyển tếp. Xác suất lỗ bt củ các ệ tống FSO đ cặng đã được Akell và các cộng sự pân tíc dự trên tỉ số tín ệu trên nễu []. Trong ngên cứu này các tác gả đã tập trung pân tíc ản ưởng củ các đều kện tờ tết kác nu lên suy o đường truyền mà kông xem xét đến ản ưởng củ nễu loạn kí quyển. Trong [0] tác gả M. Sfr và các cộng sự đã ngên cứu về truyền dẫn đ cặng trong đều kện nễu loạn yếu dự trên mô ìn kên log-cuẩn. Ngoà r kảo sát ệu năng ệ tống FSO đ cặng trong đều kện nễu loạn mạn bằng các sử dụng mô ìn kên Gmm-Gmm có tể được tìm tấy trong các tà lệu ngên cứu [38] [44] [5] [08] [7] [34]. Sự kông tẳng àng gữ máy pát và máy tu do sự rung lắc củ nơ đặt tết bị (sự lệc ướng) cũng là một yếu tố làm gảm ệu năng củ ệ tống FSO cuyển tếp [4]. Ản ưởng củ sự lệc ướng lên ệu năng củ các ệ tống FSO cuyển tếp đã được qun tâm xem xét trong các ngên cứu gần đây [44] [5] [08] [7]. Trong các ngên cứu này các tác gả đã kảo sát xác suất lỗ dung lượng và tỉ lệ lỗ bt củ ệ tống FSO sử dụng các cấu ìn cuyển tếp nố tếp và cuyển tếp song song ợp tác dướ các đều kện nễu loạn mạn và lệc ướng. Các kảo sát đã tực ện co các ệ tống sử dụng kỹ tuật tác-và-cuyển tếp mức bt và đều cế OOK có xét đến ản ưởng củ nễu Guss trắng cộng (AWGN). Trong tất cả các ngên cứu vừ đề cập ở trên các tác gả đều gả sử rằng 4 Nộ dung ngên cứu này đã được công bố trong các bà báo [J3] và [C5].

75 56 kíc tước búp sóng qung tạ máy tu là cố địn (cụ tể kíc tước búp sóng là 5 m tạ koảng các truyền dẫn km) [4] [44] [7]. Tuy nên kíc tước búp sóng qung kông pả là ằng số đặc bệt dướ ản ưởng củ nễu loạn kông kí. Teo mô ìn búp sóng Guss kết ợp một pần (về kông gn) kíc tước búp sóng qung tạ máy tu là một àm củ các tm số bo gồm cự ly truyền dẫn tm số cấu trúc cỉ số kúc xạ C n và tm số kết ợp nguồn S [6]. Trong đó S là một yếu tố qun trọng k tết kế ệ tống vì nó có tể được đều cỉn bằng các sử dụng bộ kuếc tán p đặt tạ máy pát để nận được kíc tước búp sóng mong muốn tạ máy tu. Búp sóng kết ợp một pần pù ợp co ệ tống FSO vì nó làm tăng kíc tước búp (gúp gảm ản ưởng củ lệc ướng). Do đó ản ưởng củ nễu loạn kông kí tông số kết ợp nguồn cũng nư cự ly truyền dẫn lên ệu năng củ ệ tống FSO cần được làm rõ nằm tố ưu ệu năng ệ tống. Trong pần này ngên cứu sn đề xuất một gả páp mớ để pân tíc ản ưởng củ nễu loạn kông kí và p đn lệc ướng lên ệu năng củ ệ tống FSO cuyển tếp nố tếp. Gả páp kảo sát ệu năng được đề xuất co pép đán gá một các toàn dện ơn so vớ nững pương páp sử dụng trong các ngên cứu củ các tác gả kác vì đã tín đến ản ưởng củ sự ty đổ kíc tước búp sóng do nễu loạn. Đặc bệt nờ đề xuất sử dụng mô ìn búp sóng qung Guss kết ợp một pần t có tể kảo sát được ệu năng k ty đổ kíc tước búp sóng tạ bộ tu [J3]. Trên cơ sở đề xuất nêu trên ngên cứu sn xây dựng công tức tín BER dạng tường mn co ệ tống FSO cuyển tếp nố tếp trên kên nễu loạn kí quyển Gmm-Gmm. Mức độ ản ưởng củ p-đn do lệc ướng tương ứng vớ các gá trị kác nu củ S cự ly truyền dẫn và C n sẽ được kảo sát và đán gá. Kông gống nư các ngên cứu trước đây tường sử dụng đều cế mức là đều cế OOK oặc PPM nị pân ngên cứu sn đề xuất sử dụng đều cế M- PPM để đạt được ệu năng tốt ơn. Tất cả các nút cuyển tếp đều sử dụng kỹ tácvà-cuyển tếp (DetF) ở mức ký ệu. Kỹ tuật này đơn gản ơn kỹ tuật DetF ở

76 57 mức bt và kỹ tuật gả mã-và-cuyển tếp. Kác vớ các ngên cứu kác kông kảo sát ản ưởng củ nễu lượng tử [] [38] [4] [44] [5] [08] [7] [34] ngên cứu sn sẽ xét ản ưởng củ nễu lượng tử pụ tuộc tín ệu đều mà co kết quả kảo sát cín xác ơn. Cuố cùng để co các kảo sát ệu năng đầy đủ ơn ơn ản ưởng củ tỉ số pân bệt (tỉ số được gây r bở trạng tá tắt lser) [9] cũng được đư vào trong các tín toán [C3] [J3]. 3.. Mô ìn ệ tống FSO cuyển tếp đện Mô ìn ệ tống FSO cuyển tếp nố tếp sử dụng đều cế M-PPM đề xuất nư trong Hìn 3. [J3]. Nút nguồn (S) pát tín ệu dữ lệu tớ nút đíc (D) tông qu K r nút trung gn đặt nố tếp gọ là các nút cuyển tếp (R). Tạ nút nguồn dữ lệu đầu vào trước tên được c tàn các kố b bt. Su đó mỗ kố được sắp xếp vào một trong M ký ệu (s 0 s s M- ) vớ M = b. Tạ bộ đều cế PPM koảng tờ gn ký ệu T w được c tàn M ke tờ gn và một xung qung vớ công suất trung bìn P t được gử đ ở một trong M ke tờ gn này trong k M ke tờ gn còn lạ để trống (kông có tín ệu pát đ). Tuy nên do dòng pân cực củ lser trong trạng tá tắt vẫn có tín ệu vớ công suất P n = r ex P t pát trong các ke tờ gn kông có tín ệu trong đó r ex là tỉ số pân bệt [9]. Mỗ ke tờ gn có koảng tờ gn là T s = b/mr b trong đó R b là tốc độ bt. Hìn 3.. Mô ìn ệ tống FSO cuyển tếp nố tếp sử dụng đều cế M-PPM [J3].

77 58 Gả sử rằng là ệ số kên suy o ngẫu nên củ kên truyền gữ nút (-) và nút. Tín ệu tu (dòng tác qung tạ đầu r củ các bộ tác sóng qung) tạ nút tứ được xác địn teo công tức (3.): s s I P t ns I n (3.) n I Pr t ex ns trong đó I s là tín ệu tu k có xung qung trong ke tờ gn có xung và I n là tín ệu tu k kông có xung qung trong các ke tờ gn còn lạ. là đáp ứng củ bộ tác sóng qung. n s s và n s n được địn ngĩ là các tàn pần nễu ở các ke tờ gn có tín ệu và kông có tín ệu. Xét ản ưởng củ suy o đường truyền ( l ) nễu loạn kí quyển ( ) và lỗ lệc ướng ( p ) tì ệ số kên ( ) được xác địn teo công tức (3.): (3.) l p Hệ số kên được xác địn teo công tức (.57b). Áp dụng bến đổ trong [45 công tức ( ) Pụ lục D] để đơn gản ó t được công tức dạng tường mn đố vớ trạng tá kên kết ợp f A 0 l G 30 3 l A0 f teo công tức (3.3) [J3]: (3.3) trong đó G là àm G Mejer (Pụ lục A) / là tỉ số gữ bán kín búp sóng qung tương đương tạ bộ tu tứ ( zeq s z eq ) và độ lệc cuẩn củ sự lệc ướng tạ máy tu tứ ( s ); đạ dện co số lượng ệu dụng củ các xoáy kíc tước lớn và xoáy kíc tước nỏ củ quá trìn tán xạ trong kên truyền cặng tứ. Tạ mỗ nút cuyển tếp oặc nút đíc các ký ệu PPM được tác tạ bộ gả đều cế PPM bằng các so sán dòng tác qung trên M ke tờ gn và vị trí ke tờ gn có dòng co nất được sẽ được quyết địn là có xung tín ệu được pát đ. Vị trí ke tờ gn có tín ệu được pát đ sẽ gúp xác địn ký ệu PPM được pát. Tạ các nút cuyển tếp ký ệu su k được tác sẽ được tá đều cế PPM trước k tếp tục được pát đến nút cuyển tếp tếp teo oặc đến nút đíc vớ

78 59 công suất trung bìn P t. Cuố cùng tạ nút đíc ký ệu đã được tác sẽ được cuyển đổ sng dữ lệu nị pân bở bộ cuyển đổ ký ệu - bt. 3.. Tỉ số tín ệu trên nễu SNR Tỉ số tín ệu trên nễu (SNR) trong mền đện tạ nút cuyển tếp tứ (oặc nút đíc) được xác địn teo công tức (3.4): SNR s s n n (3.4) trong đó s và n là các gá trị trung bìn củ I s và I n và được xác địn teo công tức (3.5): s s P t n Pr t ex (3.5) Trong công tức (3.4) và tương ứng là các pương s nễu củ các loạ n nễu n s s và n s n tạ máy tu. Trong các pân tíc ở mục này t cỉ tập trung vào ản ưởng củ nễu lượng tử pụ tuộc tín ệu được mô ìn ó là nễu Guss trắng cộng có trung bìn bằng 0 và pương s được xác địn teo công tức (3.6) [9]: s n ep t f epr t ex f trong đó e là đện tíc đện tử và f băng tần nễu ệu dụng. Vớ ệ tống sử dụng đều cế M-PPM f có lên ệ vớ tốc độ bt R b teo công tức: f = MR b /(log M) [9]. Ty công tức (3.5) và (3.6) vào công tức (3.4) SNR sẽ được tín bở công tức (3.7): 3..3 Tỉ lệ lỗ bt BER Pt SNR e f r ex r ex Đầu tên t tín xác suất lỗ ký ệu củ mỗ cặng. Dự trên xác suất lỗ ký ệu củ mỗ cặng t xác địn tổng xác suất lỗ bt củ tuyến FSO đ cặng su đó tín BER củ ệ tống FSO đ cặng. (3.6) (3.7)

79 60 Gọ P là xác suất lỗ ký ệu củ cặng tứ ( = K r ). T gả sử rằng dữ lệu pát đ đủ lớn để xác suất pát các ký ệu là nư nu. Để kông mất tín tổng quát t gả sử ký ệu s 0 được pát đ. Bằng các sử dụng kỹ tuật đường bo trên xác suất lỗ ký ệu tức tờ vớ ràng buộc trên được xác địn nư su [J3]: s s M u I I P P u r s n r u M u r I I P M s s I I P d SNR erfc f M (3.8) trong đó s là ký ệu pát I u là dòng đện ở ke tờ gn u và erfc(.) là àm lỗ bù. Tế công tức (3.3) vào công tức (3.8) và bểu dễn àm erfc(.) bằng àm Mejer G t có [J3]: l l A G A M P rx rx t d r f e r P G (3.9) Tếp teo dự trên bến đổ [45 công tức ( ) Pụ lục D] công tức dạng tường mn củ xác suất lỗ ký ệu được xác địn teo công tức (3.0) [J3]: rx l rx t r f e A r P G M P (3.0) Xét ệ tống FSO đ cặng có K r + cặng (K r nút cuyển tếp) được mô ìn ó là tập ợp củ K r + kên đố xứng M vớ xác suất lỗ P co cặng tứ nư mn ọ trong Hìn 3.3 trong đó xác suất lỗ P được gả tết là nư nu co tất cả các ký ệu PPM. Hìn 3.3. Mô ìn kên đ cặng tương đương và xác suất tác ký ệu tạ các cặng [J3].

80 6 Xác suất tác đúng ký ệu trong cặng tứ do đó có tể xác địn là ( - P ). Một ký ệu pát đ tạ nút nguồn (S) được xác địn là tác đúng tạ nút đíc (D) nếu ký ệu này được tác đúng tạ tất cả (K r + ) các cặng. Gả sử rằng xác suất lỗ tạ mỗ cặng độc lập vớ nu xác suất lỗ ký ệu từ nguồn tớ đíc (P e ) được xác địn bở [J3]: K r e P P (3.) K một ký ệu PPM được tác nó được gán vớ một cuỗ log (M) bt tông qu bộ cuyển đổ ký ệu-bt. Nếu một bt bị lỗ trong số log (M) bt có M/ kả năng lỗ ký ệu lỗ trong tổng số có M ký ệu lỗ. Do đó gả sử kả năng lỗ củ tất cả các ký ệu là nư nu BER tổng củ ệ tống được xác địn teo công tức (3.): M BER P (3.) M trong đó P e là xác suất lỗ ký ệu PPM Kết quả kảo sát ệu năng ệ tống FSO cuyển tếp đện Trong pần này ngên cứu sn kảo sát BER củ ệ tống FSO cuyển tếp nố tếp sử dụng đều cế M-PPM vớ tổng koảng các truyền dẫn L km. Gả sử rằng koảng các gữ các nút cuyển tếp lên tếp gữ nút nguồn và nút đíc là bằng nu. Để so sán công bằng vớ ệ tống FSO đơn cặng sử dụng đều cế OOK oặc PPM nị pân các pân tíc được xét dự trên công suất trung bìn trên bt được ký ệu là P s. P s qun ệ vớ công suất pát trung bìn củ xung qung P t (trong một ke tờ gn) teo công tức (3.3) [J3]: t e M log M P P (3.3) s K r trong đó K r + là số lượng cặng cuyển tếp. Ngoà r gả sử rằng độ lệc cuẩn ó jtter là àm tuyến tín teo cự ly truyền dẫn do đó s được xác địn từ độ lệc cuẩn ó jtter tạ cự ly km ( s ) và cự ly củ cặng tứ (d ) teo công tức s = s d.

81 6 Bảng 3.. Các tông số và ằng số ệ tống FSO cuyển tếp đện. Tên tông số Ký ệu Gá trị Đáp ứng PD 08 A/W Tỉ số extncton r ex 005 Pạm v nễu loạn lớn L 0 0 m Bước sóng công tác 550 nm Hệ số suy o () 0 km - Bán kín búp tạ d = cm Tốc độ bt R b 5 Gb/s Các tông số sử dụng trong quá trìn kảo sát ệu năng được trìn bày trong Bảng 3. trong đó gá trị củ đáp ứng bộ tác sóng qung và tỉ số pân bệt được cọn dự trên các tông số củ bộ tác sóng qung và nguồn lser đển ìn [9]. Hệ số suy o cố địn là 0 km - tương ứng vớ đều kện tờ tết tốt. Hệu năng củ ệ tống được kảo sát trong cế độ nễu loạn từ trung bìn đến mạn gá trị củ C n từ 0-5 đến 0-3. T sử dụng búp sóng trực cuẩn kết ợp vớ 0 = 5 cm và một bộ kuếc tán p để kểm soát gá trị củ S [6]. Ngoà r cả tốc độ bt và cự ly tông tn dùng trong các kảo sát ở pần này đều lớn ơn so vớ các ệ tống FSO đển ìn để tể ện rõ các ưu đểm củ vệc sử dụng nút cuyển tếp nố tếp và đều cế M-PPM. Trong Hìn 3.4 BER được kảo sát teo tm số kết ợp nguồn S tm số này tỷ lệ tuận vớ kíc tước búp sóng qung tạ máy tu k gá trị S càng co kíc tước búp sóng tạ máy tu càng lớn. Hệ tống FSO được kảo sát sử dụng đều cế BPPM vớ công suất pát trên bt là 0 dbm. Rõ ràng rằng đặc tín BER teo S được c tàn vùng và được pân bệt bở gá trị tố ưu tạ vị trí mà BER có gá trị tấp nất. Trong vùng tứ nất vùng mà gá trị củ S nỏ ơn gá trị tố ưu ản ưởng củ sự lệc ướng rất lớn. Kết quả là BER ty đổ mạn k độ lệc cuẩn jtter ty đổ. Trong vùng này vệc tăng S (oặc kíc tước búp sóng tu) là cần tết để để gảm ản ưởng củ sự lệc ướng. Trong vùng tứ nơ mà gá trị củ S lớn ơn gá trị tố ưu ản

82 63 ưởng củ lỗ lệc ướng là kông đáng kể vì kíc tước búp sóng tương đố lớn so vớ dện tíc bộ tu và độ lệc cuẩn jtter. Do đó sự ty đổ độ lệc cuẩn jtter kông ản ưởng đến BER. Trong trường ợp này nếu S tăng (kíc tước búp sóng tu tăng) tỉ lệ công suất tu sẽ gảm và BER tăng do tổn o ìn ọc (do sự pân kỳ củ búp sóng qung) tăng. Tm số kết ợp nguồn Hìn 3.4. BER teo tm số kết ợp nguồn vớ ệ tống sử dụng đều cế OOK P s = 0 dbm L = 5 km K r = 3 = 0 cm C n = 0-4 [J3]. Tếp teo t kảo sát BER teo tm số kết ợp nguồn vớ các gá trị kác nu củ đường kín tấu kín tu (). Hìn 3.5 cỉ r rằng đường kín tấu kín tu tăng sẽ làm BER gảm đáng kể nờ gảm được tổn o do lệc ướng và tổn o do sự mở rộng ìn ọc củ búp sóng qung gảm. Tương tự vớ kết quả ở ìn trước có một gá trị S tố ưu tương ứng vớ mỗ gá trị củ đường kín tấu kín tu. Ngoà r từ ìn vẽ t cũng xác địn được dả gá trị củ S tỏ mãn một mức gá trị BER yêu cầu (ví dụ BER = 0-9 ). K đường kín tấu kín tu lớn dả gá trị củ S được mở rộng do đó rất dễ dàng để tết kế ệ tống.

83 64 Tm số kết ợp nguồn Hìn 3.5. BER teo tm số kết ợp nguồn vớ ệ tống sử dụng đều cế BPPM (OOK) P s = 0 dbm L = 5 km K r = 3 z = 0 cm C n = 50-5 [J3]. OOK FSO kông dùng cuyển tếp 4-PPM FSO kông dùng cuyển tếp 4-PPM FSO vớ một nút cuyển tếp 4-PPM FSO vớ nút cuyển tếp Tm số cấu trúc cỉ số kúc xạ Hìn 3.6. BER teo tm số cấu trúc cỉ số kúc xạ P s = 0 dbm L = km = 0 cm s = 30 cm s = 4000 [J3]. Nững ưu đểm củ vệc sử dụng M-PPM và cuyển tếp nố tếp để gảm tểu ản ưởng củ nễu loạn kông kí được cỉ r trong Hìn 3.6. Hệu năng củ ệ tống FSO đề xuất được so sán vớ ệ tống FSO kông có nút cuyển tếp

84 Cự ly truyền dẫn (km) vớ BER = và sử dụng đều cế OOK vớ cự ly tông tn đển ìn là km tốc độ bt 5 Gb/s. T tấy rõ ràng rằng sự cả tện ệu năng k sử dụng đều cế M-PPM (kông dùng cuyển tếp) là đáng kể k nễu loạn kông quá mạn (vùng nễu loạn trung bìn). Trong vùng nễu loạn mạn sử dụng cuyển tếp nố tếp sẽ cả tện đáng kể ệu năng củ ệ tống. Ví dụ trong đều kện nễu loạn mạn vớ C n bằng 0-3 ệ tống FSO 4-PPM sử dụng nút cuyển tếp cung cấp BER = 0-9 trong k ệ tống FSO OOK kông dùng cuyển tếp có BER = 0-4. K r = 3 K r = 4 K r = Vùng có tể ỗ trợ vớ nút cuyển tếp Tm số cấu trúc cỉ số kúc xạ Hìn 3.7. Cự ly truyền dẫn (tạ BER = 0-9 ) teo tm số cấu trúc cỉ số kúc xạ vớ ệ tống sử dụng OOK P s = 0 dbm = 0 cm s = 4000 [J3]. Hìn 3.7 co tấy cự ly truyền dẫn tố đ vớ BER = 0-9 củ ệ tống FSO BPPM được cả tện đáng kể nờ sử dụng cuyển tếp nố tếp. K số lượng các cặng (K r ) tăng từ đến 4 cự ly truyền dẫn tố đ tăng từ 7 km đến 9 km trong mô trường nễu loạn có C n = Vớ một cự ly truyền dẫn cụ tể sử dụng truyền dẫn cuyển tếp gúp cả tện kả năng củ các ệ tống FSO trong vệc cống lạ các ản ưởng củ nễu loạn kí quyển. Vớ cự ly truyền dẫn 7 km cường độ nễu loạn mà ệ tống FSO có kả năng cịu được tăng từ C n = 70-6 đến C n = 60-5 k K tăng từ đến 4. Số lượng nút cuyển tếp yêu cầu đố vớ một gá trị cường độ nễu loạn và cự ly truyền dẫn cụ tể cũng có tể được xác địn

85 66 bằng các sử dụng Hìn 3.7. Ví dụ vớ cự ly truyền dẫn là 5 km và C n = 0-4 cần ít nất 3 nút cuyển tếp để đạt được BER = KHẢO SÁT HIỆU NĂNG HỆ THỐNG FSO CHUYỂN TIẾP QUANG 5 Trong tập kỷ qu đã có nều ngên cứu về vệc tực ện ệ tống FSO cuyển tếp [] [38] [44] [5] [08] [0] [7] [34]. Tuy nên ầu ết các ngên cứu này đều tập trung vào kỹ tuật cuyển tếp đện trong đó quá trìn kuếc đạ (vớ kỹ tuật AF) gả mã (vớ kỹ tuật DF) y tác (vớ kỹ tuật DetF) đều tực ện trong mền đện. Vớ mục đíc có được truyền dẫn tốc độ co mà kông yêu cầu sự pức tạp trong quá trìn cuyển đổ qung - đện cũng nư xử lý tín ệu đện tạ các nút cuyển tếp S. Kzemlou và các cộng sự đề xuất kỹ tuật cuyển tếp toàn qung [77]. H kỹ tuật cuyển tếp toàn qung được đề xuất pát trển đó là kỹ tuật kuếc đạ và cuyển tếp qung (OAF) kỹ tuật tá tạo và cuyển tếp qung (ORF). Gần đây E. Byk và các cộng sự đề xuất sử dụng bộ kuếc đạ qung p tạp erbum (EDFA) tạ các nút cuyển tếp toàn qung [4]. Ngoà r ệu năng xác suất lỗ củ ệ tống FSO sử dụng OAF cặng được pân tíc bở M. A. Ksn và các cộng sự []. Trong các ngên cứu này do tín pức tạp trong quá trìn pân tíc ệu năng củ ệ tống FSO cặng cuyển tếp qung được ngên cứu vớ gả địn kông có nễu loạn kí quyển oặc nễu loạn yếu [4] []. Do đó các ản ưởng lớn củ nễu loạn kông kí mạn lên ệu năng củ ệ tống FSO cuyển tếp qung cư được xem xét. Trong pần này ngên cứu sn đề xuất gả páp cả tện ệu năng BER củ ệ tống FSO cuyển tếp qung cặng sử dụng kỹ tuật OAF trên kên nễu loạn kí quyển trung bìn đến mạn [C4] [J4]. Để mô ìn ó các đều kện nễu loạn mạn ngên cứu sn sử dụng mô ìn kên Gmm-Gmm. Ngoà r ngên cứu sn đề xuất sử dụng kỹ tuật đều cế vị trí xung (M-PPM) [C4] [J4] để đạt được ệu năng ệ tống tốt ơn so vớ các ệ tống sử dụng đều cế kó tắt - mở (OOK) [4] []. Quá trìn xây dựng công tức tín BER dạng đúng và 5 Nộ dung ngên cứu này đã được công bố trong các bà báo [J4] và [C4].

86 67 dạng tường mn có tín đến các loạ nễu kác nu bo gồm nễu lượng tử nễu nền nễu bức xạ tự pát củ bộ kuếc đạ (ASE) và nễu nệt sẽ được trìn bày trong các pần tếp teo [J4] Hệ tống FSO cặng cuyển tếp qung sử dụng OAF Mô ìn ệ tống FSO cặng cuyển tếp qung sử dụng kỹ tuật OAF được tể ện trong Hìn 3.8. Koảng các gữ nút nguồn và nút cuyển tếp là d sr trong k koảng các từ nút cuyển tếp đến nút đíc là d rd. Do đó tổng koảng các truyền dẫn là L = d sr + d rd. Tạ nút nguồn dữ lệu đầu vào được đều cế tạ bộ đều cế PPM trong đó mỗ kố b bt được sắp xếp lên một trong M ký ệu có tể có (s 0 s... s M- ). Koảng tờ gn ký ệu T w được c tàn M ke tờ gn và một xung đện được pát đ ở một trong số M ke tờ gn M - ke tờ gn còn lạ để trống. Su đó xung này được cuyển đổ tàn xung qung có công suất P t bở nguồn lser. Hìn 3.8. Mô ìn ệ tống FSO cuyển tếp qung cặng sử dụng OAF [C4] [J4]. Tín ệu qung tạ đầu vào củ nút cuyển tếp bo gồm tín ệu dữ lệu và án sáng nền có công suất P b. Tạ nút cuyển tếp các tín ệu này được kuếc đạ bở bộ kuếc đạ qung có ệ số kuếc đạ G A su đó được pát tếp đến nút đíc cùng vớ nễu ASE được tạo r bở bộ kuếc đạ qung. Nễu ASE có tể được mô tả bằng mô ìn nễu Guss trắng cộng công suất qung được xác địn teo công tức (3.4) [9]: P A ~ f (3.4) G A n spb0 trong đó ~ là ằng số Plnck f là tần số n sp là tm số pát xạ tự pát củ bộ kuếc đạ B 0 là băng tần công tác.

87 68 Đện trường tổng tạ nút đíc E d (t) bo gồm tín ệu dữ lệu E s (t) bức xạ nền củ nút cuyển tếp E br (t) bức xạ nền củ nút đíc E bd (t) và đện trường ASE E ASE (t) được xác địn teo công tức (3.5): P t sr G rd cos E d t E t E t E t E t s b r b d ASE (3.5) t PG cos t P cos t P cos t s s b rd r vớ sr là tm số trạng tá kên củ đường truyền gữ nút nguồn và nút cuyển tếp rd là tm số trạng tá kên củ đường truyền gữ nút cuyển tếp và nút đíc u là tần số qung và u (u = {s r d }) là p củ đện trường. Tạ nút đíc đện trường tổng được cuyển đổ tàn dòng poton nờ bộ tác qung (PD). Su đó tíc pân dòng tác qung trên M ke tờ gn được so sán tạ bộ đều cế PPM để tìm vị trí củ ke vớ dòng co nất để xác địn ký ệu được pát đ. Cuố cùng ký ệu đã được tác được cuyển tàn số lệu nị pân Tỉ số tín ệu trên nễu SNR Nút đíc sử dụng bộ tác qung để cuyển đổ tín ệu tu tàn dòng đện vớ cường độ dòng đện được xác địn teo công tức (3.6): s t sr A r rd b d I P G (3.6) trong đó là đáp ứng củ bộ tác qung P t là công suất pát trung bìn củ xung qung. Các loạ nễu trong máy tu bo gồm nễu lượng tử và nễu nệt được co là nễu Guss trắng cộng có trung bìn bằng 0. Gả sử rằng B e là độ rộng băng tần trong mền đện củ bộ tác sóng qung pương s tổng củ nễu trong trường ợp ke có tín ệu ( s ) và ke kông có tín ệu ( n ) được xác địn teo công tức (3.7): d A rd 4kBTBe ep tsrgard Pb GA PA rd Pb Be s R L 4k n BTBe e P bga PA rd Pb Be R L (3.7)

88 69 trong đó e là đện tíc đện tử k B là ằng số Boltzmnn; T là nệt độ tuyệt đố; R L là gá trị đện trở tả. Do đó tỉ số tín ệu đện trên nễu tạ nút đíc sử dụng đều cế PPM được xác địn teo công tức (3.8): s I s SNR (3.8) n Tỉ lệ lỗ bt BER Địn ngĩ P e là xác suất lỗ ký ệu tỉ số lỗ bt BER củ ệ tống đều cế M-PPM được xác địn tương tự nư công tức (3.). Gả sử rằng dữ lệu pát đ đủ lớn để xác suất pát củ các ký ệu là nư nu. Kông mất tín tổng quát cũng gả sử rằng ký ệu s 0 được pát vớ cường độ dòng đện tu được là I s. Bằng các sử dụng kỹ tuật đường bo trên xác suất lỗ ký ệu tức tờ được xác địn teo công tức (3.9): P P I I n... M s s e r s n M P I I n... M M s s r 0 s 0 f n SNR f erfc d d sr rd 0 0 sr rd (3.9) trong đó s là ký ệu được pát I n là dòng đện tương ứng vớ ke kông có tín ệu erfc(.) là àm lỗ bù. Công tức dạng tường mn củ BER tín đến tất cả các loạ nễu rất pức tạp. Trong một số ngên cứu trước đây ví dụ nư [0] để đơn gản nễu được gả sử là nễu Guss trắng cộng (AWGN). Ở đây ngên cứu sn dự trên công tức (3.) để đán gá BER củ ệ tống. Ngên cứu sn cũng xây dựng công tức dạng tường mn co BER trong b trường ợp cụ tể trong đó cỉ xem xét ản ưởng củ một số loạ nễu xác địn. Công tức BER dạng tường mn ) Trường ợp

89 70 Trong trường ợp xét ản ưởng củ nễu lượng tử gây r bở tín ệu từ nút nguồn; bỏ qu các tàn pần nễu nền nễu ASE và nễu nệt trong công tức (3.7) SNR được xác địn teo công tức (3.0): SNR P G eb t sr A rd (3.0) e Ty công tức (3.0) vào công tức (3.9) bểu dễn tíc pân erfc(.) là àm G Mejer [58] và dự teo bến đổ [45 công tức ( ) Pụ lục D] công tức dạng tường mn co xác suất lỗ ký ệu được xác địn teo công tức (3.) [J4]: P M 0 e G sr G 0 l l PG t A 0 sr rd rd G sr rd dsr drd 0 4eB e 0 (3.) M PG t l l 4 A sr rd G eb e b) Trường ợp Trong trường ợp cỉ xét ản ưởng củ nễu nền và nễu ASE từ nút cuyển tếp. SNR được xác địn teo công tức (3.): SNR Pt srga rd 4 ep b G A P A B e (3.) Tương tự nư trường ợp ty công tức (3.) vào công tức (3.9) bểu dễn tíc pân erfc(.) là àm G Mejer [58] và dự teo bến đổ [45 công tức ( ) Pụ lục D] và [45 công tức ( ) Pụ lục D] công tức dạng tường mn co xác suất lỗ ký ệu được xác địn teo công tức (3.3) [J4]:

90 7 3/ 3 M P e A b e l rd l sr A t P P G eb PG G (3.3) c) Trường ợp 3 Trong trường ợp 3 cỉ xét nễu nền và nễu nệt tạ nút đíc. Bỏ qu các tàn pần nễu gây r bở nút nguồn và nút cuyển tếp SNR được xác địn teo công tức (3.4): e L B e b rd A sr t B R T k P B e G P SNR 8 4 (3.4) Ty công tức (3.4) vào công tức (3.9) bểu dễn tíc pân erfc(.) là àm G Mejer [58] và dự teo bến đổ [45 công tức ( ) Pụ lục D] công tức dạng tường mn co xác suất lỗ ký ệu được xác địn teo công tức (3.5) [J4]: 8 9 5/ 5 3 L e B b e l rd l sr A t e R TB k P B e PG G M P 0 (3.5) Kết quả kảo sát ệu năng ệ tống FSO cuyển tếp qung Trong mục này tến àn kảo sát BER củ ệ tống FSO/M-PPM cặng toàn qung sử dụng kỹ tuật OAF. Vẫn gả sử rằng koảng các gữ các cặng là nư nu.

91 7 Để so sán công bằng vớ các ệ tống kác BER được xem xét nư là một àm củ công suất pát trên bt được xác địn bở P s = P t /(Mlog M). Hệu năng BER củ các ệ tống đề xuất được xem xét co 4 trường ợp bo gồm các trường ợp 3 và trường ợp tổng quát trong đó xét đến tất cả các tàn pần củ nễu. Các tông số và ằng số ệ tống được sử dụng trong quá trìn kảo sát được co ở Bảng 3.. Trong Hìn 3.9 BER được kảo sát teo công suất pát trên bt trong trường ợp 4-PPM. Hìn 3.9 cỉ r rằng BER lớn nất trong trường ợp 3 trường ợp xét đến nễu nền và nễu nệt tạ nút đíc. Đều đó có ngĩ rằng ản ưởng củ nễu nền và nễu nệt tạ nút đíc đóng v trò lớn so vớ các tàn pần nễu kác đến từ nút nguồn và nút cuyển tếp. Đều này cũng gả tíc lý do ệu năng củ ệ tống trong trường ợp tổng quát và trường ợp 3 xấp xỉ bằng nu. Bảng 3.. Các tông số và ằng số ệ tống FSO cuyển tếp qung. Tên tông số Ký ệu Gá trị Trở káng tả R L 50 Nệt độ máy tu T 300 K Đáp ứng PD 05 A/W Công suất nễu nền P b - 30 dbm Bước sóng công tác 550 nm Hệ số suy o () 0 km - Tm số cấu trúc cỉ số kúc xạ C n 0-4 m -/3 Đường kín máy tu 40 cm Độ rộng băng tần B 0 5 GHz Tm số ASE n sp 5 Ngoà r Hìn 3.9 cũng tể ện rõ ràng rằng ệ tống FSO đơn cặng yêu cầu công suất pát co ơn do nễu loạn và các tàn pần nễu. Nờ kỹ tuật OAF công suất pát yêu cầu gảm tương ứng vớ ệ số kuếc đạ. Vớ ệ số kuếc đạ 0 db và BER = 0-6 công suất pát yêu cầu gảm từ 5 dbm xuống 5 dbm k ệ tống FSO đơn cặng được ty tế bở ệ tống FSO cặng.

92 73 T/ợp : cặng cuyển tếp T/ợp : cặng cuyển tếp T/ợp 3: cặng cuyển tếp T/ợp tổng quát: đơn cặng Công suất pát trên bt P s (dbm) Hìn 3.9. BER teo P s vớ G A = 0 db R b = Gb/s và d sr = d rd = 5 km [J4]. T/ ợp tổng quát: L = 5 km T/ ợp tổng quát: L = 4 km T/ ợp tổng quát: L = 3 km T/ ợp tổng quát: L = km Hệ số kuếc đạ qung G A (db) Hìn 3.0. BER teo ệ số kuếc đạ qung vớ P s = 0 dbm R b = Gb/s và d sr = d rd [J4]. Hìn 3.0 đán gá BER trong trường ợp tổng quát là một àm củ ệ số kuếc đạ G A co các gá trị kác nu củ cự ly truyền dẫn. Hìn 3.0 cỉ r rằng ệu năng củ ệ tống FSO gảm k cự ly truyền dẫn lớn. Bằng các tăng gá trị củ G A ệu năng BER tăng tốt ơn. Kết quả cũng gúp xác địn độ kuếc đạ yêu

93 74 cầu tương ứng vớ gá trị cụ tể củ BER. Ví dụ ệ số kuếc đạ qung là 5 db để đạt được koảng các 3 km vớ BER = 0-6 và công suất pát là 0 dbm. Hìn 3. kảo sát BER teo công suất pát trên bt co trường ợp tổng quát vớ các pương páp đều cế kác nu. Hìn 3. cỉ r rằng sự suy gảm trong nễu loạn và các tàn pần nễu làm gảm nều ệu năng củ ệ tống cặng sử dụng đều cế OOK. Cụ tể ơn công suất pát yêu cầu là 3 dbm để gữ BER bằng 0-6. Tuy nên bằng các sử dụng đều cế PPM công suất yêu cầu gảm đáng kể. Ví dụ vớ ệ số kuếc đạ 0 db và BER = 0-6 công suất pát yêu cầu gảm từ 3 dbm k sử dụng đều cế OOK xuống 5 dbm k sử dụng đều cế 4-PPM và dbm k sử dụng đều cế 8-PPM. Do đó sử dụng đều cế M-PPM kết ợp vớ kỹ tuật cuyển tếp OAF là một gả páp đầy ứ ẹn để cống lạ các ản ưởng củ nễu loạn kí quyển trong ệ tống FSO cặng. T/ợp tổng quát: OOK T/ợp tổng quát: 4-PPM T/ợp tổng quát: 8-PPM Công suất pát trên bt P s (dbm) Hìn 3.. BER teo P s vớ G A = 0 db R b = Gb/s và d sr = d rd = 5 km [J4].

94 75 T/ợp tổng quát: C n = 0-4 T/ợp tổng quát: C n = 5 x0-4 T/ợp tổng quát: C n = 0-3 Hệ số kuếc đạ qung G A (db) Hìn 3.. BER teo G A vớ P s = 0 dbm R b = Gb/s và d sr = d rd = 5 km [J4]. Hìn 3. kảo sát BER trong trường ợp tổng quát vớ ệ số kuếc đạ qung G A co các trường ợp kác nu củ cường độ nễu loạn C n. Nư có tể tấy trong ìn vẽ ệu năng BER củ ệ tống FSO cặng nn cóng bị gảm k nễu loạn tăng. Để đố pó vớ kó kăn này ệ số kuếc đạ qung sẽ tăng tương ứng vớ sự tăng cường độ nễu loạn. Do đó cần yêu cầu ệ số kuếc đạ pù ợp vớ các gá trị cụ tể củ C n và BER. Vớ công suất pát 0 dbm và koảng các 3 km ệ số kuếc đạ yêu cầu co các ệ số C n = và 0-3 để đạt được BER = 0-6 tương ứng là 5 db 40 db và 50 db. 3.4 CẢI THIỆN HIỆU NĂNG HỆ THỐNG FSO ĐIỂM-ĐIỂM SỬ DỤNG GIẢI PHÁP KẾT HỢP 6 Nư pân tíc trong các mục 3. và 3.3 vệc sử dụng kỹ tuật cuyển tếp đã gúp cả tện đáng kể ệu năng củ các ệ tống FSO. Tuy nên trong đều kện nễu loạn mạn và lệc ướng đồng tờ k cần truyền dẫn tốc độ co vệc sử dụng kỹ tuật cuyển tếp kết ợp vớ các kỹ tuật cả tện ệu năng kác là cần 6 Nộ dung ngên cứu này đã được công bố trong bà báo [C5].

95 76 tết. Trong luận án này ngên cứu sn đề xuất sử dụng kết ợp kỹ tuật cuyển tếp vớ kỹ tuật pân tập kông gn và đều cế M-PPM [C5]. Nư đã pân tíc ở Cương M-PPM là pương tức đều cế đơn gản (đều cế cường độ) có ệu quả sử dụng năng lượng co (năng lượng được tập trung trong ke tờ gn M- PPM nên công suất đỉn co) do đó gúp gảm công suất pát yêu cầu. pù ợp vớ vệc đều cế nguồn lser kông yêu cầu tác sóng ngưỡng tố ưu nư trong OOK. Đồng tờ các ệ tống FSO sử dụng dả tần qung có băng tần rộng do đó có tể đáp ứng được yêu cầu củ M-PPM. Kỹ tuật pân tập kông gn sẽ gúp cả tện ệu năng và dung lượng củ ệ tống. Hạn cế củ kỹ tuật pân tập kông gn là yêu cầu đường truyền LOS. Tuy nên k kết ợp vớ kỹ tuật cuyển tếp ạn cế này sẽ được kắc pục. Đã có một số ngên cứu teo ướng sử dụng kết ợp các kỹ tuật cả tện ệu năng nằm cống lạ ản ưởng củ nễu loạn mạn và lệc ướng. Trong [43] các tác gả đề xuất sử dụng truyền dẫn MIMO và đều cế M-PPM. Vệc kết ợp truyền dẫn cuyển tếp và đều cế BPPM cũng đã được ngên cứu trong [0]. Tuy nên kông gống nư trong các ệ tống truyền dẫn sử dụng sóng RF sự kết ợp gữ truyền dẫn cuyển tếp và pân tập kông gn cư được ngên cứu nều. Vệc sử dụng kỹ tuật MIMO trong các ệ tống FSO có tín tực tế kông co do ệ tống có cấu trúc pức tạp và đò ỏ koảng các gữ các đầu pát pả đủ lớn để đảm bảo tín tương qun tấp gữ các tuyến truyền dẫn. Cín vì tế trong ngên cứu này ngên cứu sn đề xuất sử dụng kỹ tuật SIMO y còn gọ là kỹ tuật pân tập tu. Mỗ nút cuyển tếp sẽ được trng bị nều đầu tu để tăng lượng công suất tu được trong đều kện lệc ướng. Để kết ợp tín ệu từ nều đầu tu kỹ tuật kết ợp được đề xuất sử dụng là kết ợp độ lợ cân bằng (EGC) và kết ợp tỉ số cực đạ (MRC). Kết quả củ ngên cứu sẽ đư r công tức tín BER củ ệ tống đã đề xuất dướ ản ưởng củ nễu loạn mạn lệc ướng nễu nền và nễu nệt [C5].

96 Cuyển đổ ký ệu-bt Gả đều cế PPM Bộ xử lý Đều cế PPM Gả đều cế PPM Bộ xử lý Đều cế PPM Cuyển đổ bt-ký ệu Mô ìn ệ tống FSO cuyển tếp sử dụng M-PPM và SIMO Mô ìn ệ tống FSO cuyển tếp sử dụng M-PPM và SIMO được đề xuất nư trong Hìn 3.3 [C5]. Tạ nút nguồn số lệu nị pân được đều cế M-PPM và pát đến nút đíc tông qu K r nút cuyển tếp. Tất cả các nút cuyển tếp đều được trng bị N đầu tu (bộ tác sóng qung) và búp sóng qung tu được tết kế có độ rộng đủ lớn để bo pủ tất cả các đầu tu này. Dòng tác qung đầu r N bộ tác sóng qung được kết ợp tạ bộ xử lý xử dụng kỹ tuật EGC oặc MRC. Tín ệu đầu r bộ xử lý được đư vào bộ gả đều cế PPM để tác ký ệu (xác địn xem ký ệu PPM nào đã được pát). Ký ệu PPM này su đó được tá đều cế PPM trước k cuyển đổ tàn tín ệu qung và cuyển tếp tớ nút tếp teo vớ công suất pát trung bìn P t. Nút đíc cũng được trng bị N bộ tác sóng qung một bộ xử lý và một bộ gả đều cế PPM để tác ký ệu và su đó cuyển đổ ký ệu tàn bt nị pân. Số lệu vào Số lệu r Nút nguồn Cuyển tếp Nút đíc Hìn 3.3. Mô ìn ệ tống FSO cuyển tếp sử dụng M-PPM và SIMO [C5] Hệu năng ệ tống FSO cuyển tếp sử dụng M-PPM và SIMO Xác suất lỗ ký ệu trong trường ợp sử dụng bộ kết ợp EGC Trong trường ợp sử dụng bộ kết ợp EGC tạ bộ tu tín ệu đầu r tất cả các bộ tác qung được cộng lạ vớ nu. Để tín xác suất lỗ ký ệu tương tự nư các mô ìn pân tíc ệu năng trước cũng gả tết rằng số lệu được pát đ đủ lớn để xác suất pát đ mỗ ký ệu là nư nu. Sử dụng kỹ tuật đường bo trên xác suất lỗ ký ệu củ cặng tứ ký ệu là P EGC có tể bểu dễn teo công tức (3.6):

97 78 P EGC N Pt k M f k Q d k trong đó k... N 0 n k k (3.6) là véc-tơ ệ số kên co cặng (từ lser pát tớ N đầu tu) Q (.) là àm Q M là số vị trí xung trong đều cế M-PPM và f là àm mật độ xác suất củ kên truyền teo pân bố Gmm-Gmm nư công tức (3.3). Công suất pát trung bìn củ xung qung trong một ke tờ gn PPM có qun ệ vớ công suất pát trung bìn trong một bt teo công tức P t = P s M log M/N/(K r + ). Mố qun ệ này đảm bảo sự so sán công bằng gữ ệ tống FSO sử dụng M-PPM và SIMO vớ ệ tống FSO sử dụng BPPM (tương tự OOK) và SISO. Pương s nễu tổng tạ máy tu ( ) bo gồm nễu nền ( n b ) và nễu nệt ( ) được co bở [9]: t 4k n b t B epb Be Be (3.7) RL trong đó k B là ằng số Boltzmnn T là nệt độ tuyệt đố R L là gá trị đện trở tả e là đện tíc đện tử và B e là băng tông ệu dụng củ bộ tu. B e có qun ệ vớ tốc độ bt R b nư su B e = MR b /(log M). Vệc tín toán xác suất lỗ ký ệu co ệ tống SIMO teo công tức (3.6) kông đơn gản nư co ệ tống SISO. Do đó tến àn xấp xỉ ó àm Q teo Q x e x e 4 x 3 [35] vớ T. Các tác gả trong [35] đã cứng mn rằng kết quả tín toán xác suất lỗ sử dụng pương páp xấp xỉ ó àm Q(.) co gá trị có gá trị s số kông đáng kể so vớ kết quả tín toán gá trị cín xác nư mn ọ trong ìn tà lệu [35]. Cụ tể vớ xác suất lỗ bt nỏ ơn 0-3 đường xấp xỉ ó và đường cín xác gần nư oàn toàn trùng nu. Do đó vớ yêu cầu xác suất lỗ củ các ệ tống tông tn nỏ ơn 0-3 vệc sử dụng mô ìn xấp xỉ ó có tể

98 79 cấp nận được về mức độ cín xác. Teo đó công tức tín xác suất lỗ ký ệu trung bìn có tể được tín nư su [C5]: N k k n k t k EGC d P f M P k 0 exp N k k n k t k d P f k 0 3 exp 4 (3.8) Bằng các ty e -x bở àm G Mejer x G teo [8 công tức ()] và đơn gản ó công tức (3.8) sử dụng bến đổ trong [8 công tức ()] và [58 công tức (9.3.)] công tức dạng tường mn co P EGC vớ gả tết các kên Gmm- Gmm pân bố nư nu và độc lập được bểu dễn [C5]: N l k t EGC PA G M P l k t P A G (3.9) trong đó các tm số trong công tức (3.9) đã được địn ngĩ trong Cương ở các Mục.3 về mô ìn kên nễu loạn Gmm-Gmm và Mục.4 về mô ìn p-đn do lệc ướng Xác suất lỗ ký ệu trong trường ợp sử dụng bộ kết ợp MRC Trong trường ợp sử dụng bộ kết ợp tỷ số cực đạ gả tết rằng máy tu bết được tông tn về trạng tá kên (CSI). T ký ệu P MRC là xác suất lỗ ký ệu củ cặng tứ k máy tu sử dụng bộ kết ợp MRC. Cũng bằng các sử dụng kỹ tuật đường bo đường bo trên củ P MRC được bểu dễn teo công tức (3.30):

99 80 k n N k k t k MRC d P Q f M P k 0 (3.30) Tương tự nư trên (mục 3.4..) bằng các xấp xỉ ó àm Q teo [35] xác suất lỗ ký ệu có tể bểu dễn nư su [C5]: N k k n k t k MRC d N P f M P k 0 exp N k k n k t k d N P f k 0 3 exp 4 (3.3) Tếp teo bằng các bểu dễn e -x bở àm G Mejer x G teo [8 công tức ()] và đơn gản ó công tức (3.3) sử dụng bến đổ trong [8 công tức ()] và [58 công tức (9.3.)] công tức dạng tường mn co P MRC vớ gả tết các kên Gmm-Gmm pân bố nư nu và độc lập được vết nư su [C5]: l k t MRC N P A G M P l k t N P A G (3.3) Tỷ lệ lỗ bt BER Gả tết ệ tống FSO đ cặng đng pân tíc có (K r + ) cặng (K r nút cuyển tếp) vớ xác suất lỗ ký ệu tạ cặng tứ là P ( = K r + ) nư được tín toán bở công tức (3.9) và (3.3) xác suất lỗ ký ệu tổng củ toàn ệ tống từ nút nguồn đến nút đíc sẽ được tín teo công tức (3.33) [C5]:

100 8 K r ee P P (3.33) trong đó xác suất lỗ tạ mỗ cặng được gả tết là độc lập vớ nu. Từ xác suất lỗ ký ệu tổng xác suất lỗ bt được xác địn một các tương tự nư các ệ tống đã pân tíc ở trên t có công tức: BER P e e M M (3.34) Kết quả kảo sát ệu năng ệ tống FSO cuyển tếp M-PPM và SIMO Nộ dung pần này trìn bày kết quả kảo sát ệu năng BER củ ệ tống FSO cuyển tếp sử dụng M-PPM và SIMO vớ các tm số ệ tống kác nu. Gả tết rằng cự ly từ nút nguồn đến nút đíc là L (km) và các nút cuyển tếp được đặt các đều nu trên tuyến truyền dẫn. Các tm số ệ tống sử dụng trong pân tíc ệu năng được co trong Bảng 3.3. Bảng 3.3. Các ằng số và tm số ệ tống. Tên Ký ệu Gá trị Hằng số Boltzmnn k B W/K/Hz Đện tíc đện tử e C Gá trị đện trở tả R L 50 Đáp ứng PD 05 A/W Hệ số suy o () 043 db/km Đường kín bộ tu 0 cm Bán kín búp sóng tạ km z m Độ lệc cuẩn (lệc ướng) s 30 cm Công suất án sáng nền P b - 40 dbm Bước sóng công tác 550 nm Tm số cấu trúc cỉ số kúc xạ C 0-4 m -/3 n Hìn 3.4 bểu dễn BER củ ệ tống FSO đơn cặng teo công suất pát trên bt vớ cự ly truyền dẫn từ nguồn tớ đíc là L = 5 km. Trước tên tến àn so sán ệu năng ệ tống FSO sử dụng 4-PPM và ệ tống FSO sử dụng OOK (y

101 8 BPPM) k kông sử dụng pân tập tu (SISO). Có tể tấy rằng ệ tống sử dụng 4-PPM có độ lợ về công suất 5 db so vớ ệ tống sử dụng BPPM. Công suất pát trên bt P s (dbm) Hìn 3.4. BER teo công suất pát trên bt củ ệ tống FSO đơn cặng vớ R b = Gbt/s và L = 5 km [C5]. FSO đơn cặng RX; FSO đơn cặng RX; FSO đ cặng K r = Công suất pát trên bt P s (dbm) Hìn 3.5. BER teo công suất pát trên bt củ ệ tống FSO đơn/đ cặng vớ R b = Gbt/s và L = 5 km [C5]. Hìn 3.4 cũng co tấy rằng vệc sử dụng pân tập tu cũng gúp gảm đáng kể BER. Vớ vệc sử dụng bốn bộ tác sóng qung tạ nút đíc ệ tống FSO có tể đạt được BER = 0-9 vớ gá trị công suất pát yêu cầu là 5 dbm gá trị này tấp

102 83 ơn nều so vớ gá trị công suất pát yêu cầu k sử dụng một bộ tác sóng qung. Ngoà r kết quả pân tíc ệu năng cũng co tấy bộ tu sử dụng pương páp kết ợp MRC co ệu năng tốt ơn đặc bệt là k nều bộ tác sóng qung được sử dụng. Ưu đểm củ truyền dẫn cuyển tếp đ cặng được tể ện trong Hìn 3.5. Kết quả pân tíc ệu năng co tấy vệc sử dụng truyền dẫn đ cặng vớ nút cuyển tếp đem lạ độ lợ koảng 7 db so vớ ệ tống đơn cặng trong đều kện ệ tống sử dụng bộ tác sóng qung. Kết quả trong Hìn 3.5 cũng co tấy rằng k sử dụng kết ợp 4-PPM vớ bộ tác sóng qung co pân tập tu và nút cuyển tếp co truyền dẫn đ cặng ệ tống FSO có tể đạt được lỗ bt 0-9 vớ công suất pát yêu cầu dướ 0 dbm. Hìn 3.6 bểu dễn BER củ ệ tống FSO sử dụng một nút cuyển tếp k ty đổ số bộ tu (N) từ đến 7 vớ công suất pát là 0 dbm. Kết quả này co pép xác địn số bộ tác sóng qung yêu cầu tạ các nút cuyển tếp và nút đíc nằm đạt được một BER xác địn. Hìn vẽ cũng cỉ r rằng k tăng cỉ số đều cế M số bộ tác sóng qung yêu cầu sẽ gảm gúp gảm độ pức tạp và c pí trển k ệ tống FSO cuyển tếp SIMO. Số bộ tu N Hìn 3.6. BER ệ tống FSO đ cặng teo công suất pát trên bt vớ P s = 0 dbm R b = Gbt/s L = 5 km và K r = [C5].

103 KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 Cương 3 đã trìn bày các đóng góp củ ngên cứu sn trong vệc xây dựng mô ìn gả tíc kảo sát ệu năng và đề xuất gả páp cả tện ệu năng ệ tống FSO cuyển tếp. Kết quả kảo sát ệu năng các ệ tống FSO cuyển tếp đện và cuyển tếp qung co tấy rằng kỹ tuật cuyển tếp gúp cả tện đáng kể ệu năng và cự ly truyền dẫn củ ệ tống. Vớ ệ tống FSO cuyển tếp đện ngoà các tm số tông tường tm số búp sóng qung có v trò rất qun trọng ản ưởng tớ ệu năng củ ệ tống và cần pả được lự cọn gá trị một các pù ợp. Kết quả kảo sát ệu năng ệ tống FSO cuyển tếp qung gúp xác địn ệ số kuếc đạ yêu cầu tạ nút cuyển tếp để đạt được cự ly truyền dẫn và BER xác địn. Cuố cùng vệc sử dụng kết ợp kỹ tuật cuyển tếp vớ pân tập tu và đều cế PPM là một gả páp đơn gản và ệu quả gúp cả tện ệu năng ệ tống FSO cuyển tếp trong đều kện nễu loạn mạn và lệc ướng.

104 85 CHƯƠNG 4: ĐỀ XUẤT MÔ HÌNH VÀ GIẢI PHÁP CẢI THIỆN HIỆU NĂNG HỆ THỐNG FSO ĐIỂM-ĐA ĐIỂM Tóm tắt 7 : Nộ dung củ cương trìn bày nững đóng góp củ ngên cứu sn trong vệc đề xuất mô ìn và gả páp cả tện ệu năng ệ tống FSO đểm-đ đểm dự trên kỹ tuật đ truy nập pân c teo mã (FSO/CDMA) ứng dụng trong mạng truy nập để ỗ trợ nều ngườ dùng. H gả páp cả tện ệu năng được đề xuất và trìn bày trong cương này bo gồm kỹ tuật đều cế vị trí xung đ bước sóng MWPPM [C7] và đề xuất sử dụng kỹ tuật cuyển tếp dự trên pương páp tác cp-và-cuyển tếp co ệ tống FSO/CDMA [J5] [C6]. 4. HỆ THỐNG FSO ĐIỂM-ĐA ĐIỂM Nư đã gớ tệu ở Cương công ngệ FSO có nều ưu đểm nư tốc độ truyền dẫn co sử dụng băng tần kông cần xn cấp pép tờ gn trển k nn và c pí ệu quả. Do đó các ệ tống FSO có tể trển k co nều các ứng dụng kác nu trong đó có kả năng ứng dụng trong mạng truy nập nằm cung cấp các kết nố FSO đến nều ngườ dùng. Kác vớ cấu ìn kết nố FSO đểmđểm vớ một nút nguồn (bộ pát) và một nút đíc (bộ tu) nư đã xét ở Cương 3 ệ tống FSO sử dụng trong mạng truy nập có nều nút nguồn truyền tín ệu đồng tờ tớ một nút đíc do đó cần sử dụng các kỹ tuật đ truy nập để pân bệt tín ệu từ các nút nguồn kác nu. Các kỹ tuật đ truy nập qung pổ bến được bết đến bo gồm: đ truy nập pân c teo tờ gn (TDMA) đ truy nập pân c teo bước sóng (WDMA) và đ truy nập pân c teo mã (CDMA). Trong số các kỹ tuật đ truy nập này kỹ tuật CDMA có nững ưu đểm đặc trưng nư kả năng truy nập kông đồng bộ sử dụng ệu quả tà nguyên kả năng mở rộng ln oạt và đặc bệt là kả năng n nn co ở lớp vật lý. Cín vì tế trong tờ gn gần đây một số các ngên cứu về ứng dụng kỹ tuật CDMA 7 Một pần nộ dung củ Cương 4 đã được công bố trên các tạp cí IET Optoelectroncs [J5] và báo cáo tạ các Hộ ngị quốc tế IEEE CSNDSP 04 [C6] IEEE APCC 0 [C7].

105 86 co các ệ tống FSO trong mô trường đ truy nập đã được g nận và được gọ tắt là ệ tống FSO/CDMA [68] [95] [03] [05] [0]. Bộ pát Bộ tu Mã Tấu kín Mã Bộ pát T/ CDMA Bộ c Bộ tu Mã Mã Bộ pát U Mã U Sợ qung Bộ tu U Mã U Ngườ dùng Kên FSO Trạm trung tâm Hìn 4.. Mô ìn tổng quát ệ tống FSO/CDMA. Mô ìn tổng quát củ một ệ tống FSO/CDMA được mn ọ nư trong Hìn 4. trong đó có U bộ pát đạ dện co U ngườ dùng được kết nố qu kên FSO tớ trạm trung tâm. Mỗ ngườ dùng được gán một mã duy nất và số lệu củ ngườ dùng sẽ được mã ó vớ cuỗ mã này trước k được pát qu kên FSO tớ trạm trung tâm. Tạ trạm trung tâm tín ệu từ tất cả các ngườ dùng được kết ợp lạ tạ tấu kín tu (tạo r tín ệu CDMA) trước k đư tớ U bộ tu nờ một bộ c qung. Mỗ bộ tu sẽ nận được tín ệu từ tất cả các bộ pát và tín ệu từ bộ pát tương ứng (có cùng mã vớ bộ tu) sẽ được gả mã và kô pục tàn số lệu nị pân. Tương tự nư các ệ tống FSO đểm-đểm ệu năng ệ tống FSO/CDMA đểm-đ đểm cũng cịu ản ưởng củ nễu loạn kí quyển và các yếu tố ản ưởng kác. Ngoà r trong mô trường đ ngườ dùng nễu đ truy nập (MAI) cũng là một yếu tố ản ưởng lên ệu năng ệ tống FSO/CDMA. Cuố cùng do tín ệu được pát đ dướ dạng các xung qung ẹp (dướ dạng cp qung) nên ản ưởng củ dãn xung cũng cần pả được kảo sát đán gá. Nộ dung tếp teo củ cương sẽ được bố cục tàn pần cín: () pân tíc ệu năng ệ tống FSO/CDMA sử dụng đều cế M-PPM dướ ản ưởng củ suy o nễu loạn dãn

106 87 xung các loạ nễu và từ đó đề xuất pương tức đều cế PPM đ bước sóng MWPPM nằm cả tện ệu năng ệ tống FSO/CDMA; () đề xuất mô ìn và gả páp cả tện ệu năng ệ tống FSO/CDMA dự trên kỹ tuật cuyển tếp su đó kảo sát ệu năng truyền dẫn củ ệ tống đã đề xuất. 4. CẢI THIỆN HIỆU NĂNG HỆ THỐNG FSO/CDMA SỬ DỤNG MWPPM Để gảm ản ưởng củ nễu loạn kí quyển lên ệu năng ệ tống FSO/CDMA pương tức đều cế M-PPM được đề xuất sử dụng trong các ngên cứu [68] [95] [03] [05] [0]. Trong đều kện tốc độ truyền dẫn kông co và kông tín đến ản ưởng củ dãn xung các ngên cứu trước đây đã co tấy sử dụng M-PPM là một gả páp ệu quả. Tuy nên vớ ệ tống FSO/CDMA băng tông yêu cầu sẽ rất lớn nếu sử dụng PPM nều mức do độ rộng cp rất ẹp ơn độ rộng bt. Vệc truyền tả tín ệu vớ băng tần quá rộng sẽ kến tín ệu bị méo do àm truyền đạt củ kên kông bằng pẳng và xung bị dãn rộng ơn. Để đán gá ản ưởng củ dãn xung lên ệu năng ệ tống FSO/CDMA trong nộ dung ngên cứu này ngên cứu sn sử dụng mô ìn ln truyền xung Guss một mô ìn có tín tực tế co [C7]. Ngoà r để trán ản ưởng củ dãn xung k sử dụng đều cế M-PPM mức co (M lớn và xung ẹp) ngên cứu sn đề xuất pương tức đều cế vị trí xung đ bước sóng MWPPM [C7]. MWPPM là sự kết ợp gữ kỹ tuật PPM và kỹ tuật đều cế kó dịc bước sóng WSK [64]. Do đó MWPPM được đặc trưng bở tm số là số bước sóng (W s ) và số vị trí xung (M). Trong W s -M-MWPPM một xung qung đạ dện co một trong số B (B=W s M) ký ệu xung này được truyền đ ở một trong số M ke tờ gn và tạ một trong số W s bước sóng nư được mn ọ trong Hìn 4.. Kết quả là nờ vào vệc sử dụng W s bước sóng số mức đều cế trong M-PPM có tể được tăng lên W s lần mà kông làm tăng tốc độ cp. MWPPM cũng gúp trán được nược đểm gặp pả trong WSK đó là sự tăng tuyến tín củ công suất pát trung bìn yêu cầu củ lser k tốc độ số lệu tăng. Ngoà r ngên cứu sn cũng đề xuất sử dụng potodode tác APD tạ pí tu để nâng co ơn nữ ệu năng củ ệ tống.

107 88 Số lệu nị pân Ký ệu Hìn 4.. Các kỹ tuật đều cế: 4-WSK 4-PPM và --MWPPM. 4.. Kỹ tuật đều cế MWPPM Đều cế W s -M-PPM là sự kết ợp củ W s -WSK và M-PPM trong đó W s là số bước sóng và M là số mức đều cế PPM. Trong W s -M-PPM mỗ kố b (b = log B) bt số lệu nị pân được án xạ vào một trong số B ký ệu (s 0 s s B- ). Trong mỗ kố b-bt log W s bt đầu tên được sử dụng co WSK và log M bt còn lạ được sử dụng co PPM nư mn ọ trong Hìn 4.3. Bước sóng Tờ gn Hìn 4.3. Nguyên lý đều cế 4-4-MWPPM. Koảng tờ gn củ một ký ệu T w được c tàn M ke tờ gn và xung qung vớ công suất trung bìn kông đổ được pát đ tạ một trong M ke

108 89 tờ gn này trong k M ke tờ gn còn lạ là ke tờ gn trống kông có ký ệu được pát đ. Hơn nữ mỗ xung qung có tể được pát tạ một trong số W s bước sóng. Do đó kíc tước kông gn tín ệu là W s M. Trong Hìn 4.3 vớ tổ ợp 4 bt nị pân 00 tương ứng vớ ký ệu s 5 kết quả đều cế 4-4- MWPPM sẽ co r một xung qung pát đ tạ ke tờ gn TS và xung này được pát đ trên bước sóng. 4.. Mô ìn ệ tống FSO/CDMA sử dụng MWPPM Hệ tống FSO/CDMA sử dụng W s -M-MWPPM được mn ọ trong Hìn 4.4 [C7]. Ở pí bộ pát dữ lệu đầu vào trước tên được đều cế bở một bộ đều cế MWPPM. Mỗ kố bt dữ lệu b = log B được án xạ tớ một trong số B ký ệu (s 0 s s B- ) trong đó B = W s M = b. Tếp teo xung qung đạ dện co một ký ệu MWPPM được mã ó bở một bộ mã ó OCDMA tạ đây nó được mã ó tàn một cuỗ cp 0 và. Cp được bểu dễn bở một xung qung trong k đó cp 0 tương đương vớ vệc kông có xung qung nào được pát đ. Số lượng các cp có trong một cuỗ mã bằng độ dà củ từ mã được tạo r bở bộ tạo mã. Xung qung đạ dện co một cp là xung Guss vớ mô ìn toán ọc được bểu dễn nư công tức (.46). Vớ tốc độ bt số lệu là R b koảng tờ gn ký ệu được tín nư su: T w = log B/R b và koảng tờ gn củ mỗ ke tờ gn là T s = T w /M. Vớ F cp được pát trong mỗ ke tờ gn koảng tờ gn cp được tể ện bở T c = T w /MF. Vớ T 0 = T c /(4ln) độ rộng nử xung Guss (T 0 ) có tể được bểu dễn teo công tức (4.) [48]: T 0 log B Rb (4.) MF4ln Tạ bộ tu các tín ệu từ tất cả các bộ pát được tập ợp và đư tớ một bộ gả mã OCDMA. Bộ gả mã này được đều kển bở bộ tạo mã. Các tín ệu tu được kông cỉ bo gồm tín ệu từ bộ pát mong muốn mà còn có các tín ệu từ các bộ pát gây nễu nễu này gọ là nễu đ truy nập MAI. Tếp teo bộ tác

109 90 sóng APD cuyển tín ệu qung tu được tàn dòng đện tác qung. Dòng tác qung tỷ lệ tuận vớ cường độ củ tín ệu tu được tạ bộ tu bở đáp ứng (A/W). Cuố cùng tạ bộ gả đều cế MWPPM tập ợp các dòng tác qung trên B đầu vào bộ gả đều cế tương ứng vớ B ký ệu được so sán vớ nu. Đầu vào vớ dòng đện co nất được lự cọn để quyết địn địn ký ệu pát và từ đó dữ lệu nị pân sẽ được kô pục. A(t) MAI MAI Ts λ W Tw D lệu vào Ar(t) Tw Bộ đều cế Bộ MWPPM OCDMA Bộ p t # Kên vô tuyến ó Bộ tạo Tw Tw Bộ gả OCDMA (t) Bộ gả đều cế MWPPM D lệu r Bộ tạo Bộ tu # (t) Bộ p t # K(t) MAI U Bộ p t #K Hìn 4.4. Hệ tống FSO/CDMA sử dụng MWPPM: () bộ đều cế --MWPPM và (b) bộ gả đều cế --MWPPM [C7] 4..3 Hệu năng ệ tống FSO/CDMA sử dụng MWPPM Tạ bộ tu su k gả mã OCDMA tín ệu được gả mã bo gồm các xung qung từ bộ pát mong muốn và tín ệu nễu (các xung MAI) từ các máy pát còn lạ trong ệ tống. Cụ tể là trong một koảng tờ gn Ts có w xung từ ngườ dùng mong muốn vớ w là trọng số củ mã. Mỗ ngườ dùng gây nễu sẽ tạo r nều nất xung MAI tương ứng vớ gá trị tương qun céo gữ từ mã.