Khảo sát hiệu năng (BER, SNR) của hệ thống truyền dẫn quang - Vô tuyến tương tự (arof) và số (drof)

 ISSN: 1859-2171 
e-ISSN: 2615-9562 
TNU Journal of Science and Technology 225(06): 411 - 418 
 Email: jst@tnu.edu.vn 411 
KHẢO SÁT HIỆU NĂNG (BER, SNR) CỦA HỆ THỐNG TRUYỀN DẪN 
QUANG-VÔ TUYẾN TƯƠNG TỰ (ARoF) VÀ SỐ (DRoF) 
Nguyễn Văn Tuấn 
Trường Đại học Bách khoa - ĐH Đà Nẵng 
TÓM TẮT 
Bài báo trình bày mô hình tiêu biểu của 2 hệ thống truyền dẫn tín hiệu vô tuyến qua sợi quang 
tương tự ARoF (Analog Radio-over-Fiber) và số DRoF (Digital Radio-over-Fiber) với khoảng 
cách truyền dẫn d ≤120 km; trình bày tỉ số công suất tín hiệu trên nhiễu (SNR) và tỉ lệ lỗi bít (BER) 
trong 2 hệ thống. Trên cơ sở đó, bài báo sử dụng Matlab để vẽ các đồ thị và so sánh hiệu năng của 
2 hệ thống theo các kiểu tách sóng trực tiếp và kết hợp sử dụng các phương pháp giải điều chế 
khác nhau như ASK, FSK, PSK bao gồm các kỹ thuật đổi tần đồng bộ, đổi tần không đồng bộ và 
đồng tần. Việc so sánh được tiến hành theo nhiều trường hợp khác nhau như thay đổi công suất 
nguồn phát quang (PTX), d và công suất quang của bộ dao động nội (PLO). Bài báo đã xác định 
được một cách định lượng mức độ cải thiện BER của hệ thống DRoF so với ARoF khi chúng có 
cùng giá trị của các thông số hệ thống. Tiêu biểu, với d = 90 km và PTX = 1 dBm, ARoF tách sóng 
trực tiếp có BER 10-10 thì DRoF có BER được cải thiện đáng kể (BER 10-23). Còn đối với cấu 
hình PSK đổi tần đồng bộ, tách sóng kết hợp với d = 100 km, PLO = 3 dBm thì hệ thống ARoF và 
DRoF có các giá trị lần lượt là BER 10-18 và BER 10-23. 
Từ khóa: ARoF; DRoF; BER; SNR; ASK; FSK; PSK 
Ngày nhận bài: 12/5/2020; Ngày hoàn thiện: 26/5/2020; Ngày đăng: 29/5/2020 
INVESTIGATING PERFORMANCE (BER, SNR) OF ANALOG RADIO-OVER-
FIBER (ARoF) AND DIGITAL RADIO-OVER-FIBER (DRoF) SYSTEMS 
Nguyen Van Tuan 
DNU - University of Science and Technology 
ABSTRACT 
In this paper, we present two typical models of Analog Radio-over-Fiber (ARoF) and Digital 
Radio-over-Fiber (DRoF) systems that transmission distance is shorter than 120 km. Signal-to-
noise ratio (SNR) and bit error rate (BER) in two systems are shown. Matlab-based programme 
then is written and run to draw graphs and compare the performance (BER, SNR) of two systems 
corresponding to direct detection and coherent detection for various demodulation methods such as 
ASK, FSK, PSK including synchronous, asynchronous heterodyne and homodyne techniques. The 
performance comparison of the two systems is conducted in many different cases such as changing 
optical power of transmitter (PTX), transmission distance (d), optical power of local oscillator 
(PLO). We quantitatively determine the BER improvement of DRoF system compared to ARoF 
when they have the same value of system parameters. Typically, with d = 90 km and PTX = 1 dBm, 
Direction-Detection ARoF system has BER value of 10-10, DRoF system has a greatly improved 
BER value (BER 10-23). As for Coherent-Detection synchronous heterodyne PSK configuration 
with d = 100 km, PLO = 3 dBm, ARoF and DRoF systems achieve BER value of 10-18 and of 10-
23 respectively. 
Keywords: ARoF; DRoF; BER; SNR; ASK; FSK; PSK 
Received: 12/5/2020; Revised: 26/5/2020; Published: 29/5/2020 
Email: nvtuan@dut.udn.vn 
Nguyễn Văn Tuấn Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ ĐHTN 225(06): 411 - 418 
 Email: jst@tnu.edu.vn 412 
1. Giới thiệu 
Những năm gần đây và trong tương lai không 
xa, nhu cầu thông tin di động thế hệ mới đa 
dịch vụ băng thông rộng tăng lên nhanh 
chóng. Theo dự báo trong sách trắng của tập 
đoàn Cisco [1], lưu lượng dữ liệu di động 
toàn cầu sẽ tăng gấp 7 lần từ năm 2017 đến 
năm 2022, với tốc độ tăng trưởng là 46% đạt 
77,5 exabyte mỗi tháng vào năm 2022 (một 
exabyte bằng một tỉ gigabyte). Trong đó, lưu 
lượng truy cập từ thiết bị không dây và thiết 
bị di động sẽ chiếm 71% tổng lưu lượng IP 
vào năm 2022. Còn theo dự báo của tập đoàn 
Erisson [2], đến năm 2025, lưu lượng dữ liệu 
di động toàn cầu sẽ tăng nhanh chóng và đạt 
160 exabyte mỗi tháng, trong đó lưu lượng 
5G sẽ chiếm khoảng 45% tổng lưu lượng di 
động toàn cầu. Tuy nhiên, hệ thống thông tin 
di động 3G, 4G hiện nay sử dụng các sóng 
mang vô tuyến nằm ở dải băng tần thấp 
(khoảng vài GHz) nên chúng mang thông tin 
dữ liệu tốc độ thấp, băng thông hẹp. Trong 
bối cảnh đó, các hệ thống sợi quang truyền 
dẫn trực tiếp tín hiệu sóng vô tuyến tần số cỡ 
hàng chục GHz, được viết tắt là RoF (Radio 
over Fiber) trở thành giải pháp hứa hẹn và 
đầy tiềm năng, cho phép tăng dung lượng lên 
hàng chục lần so với hiện nay, đáp ứng với 
nhu cầu gia tăng nhanh chóng của các loại 
hình đa dịch vụ băng thông rộng 5G và sau 
5G trong tương lai. Với ưu điểm vượt trội về 
băng thông rất rộng của công nghệ quang tử 
và sợi quang trong việc xử lý và truyền tín 
hiệu, hệ thống RoF cho phép tăng đáng kể 
dung lượng, giảm trễ tín hiệu, giảm năng 
lượng tiêu thụ, chi phí và độ phức tạp của 
mạng thông tin di động. Ngoài ra, hệ thống 
còn khai thác các ưu điểm của công nghệ vô 
tuyến là vùng phủ sóng rộng, khả năng đa 
truy cập, tính linh động cao. Do đó công nghệ 
RoF là xu thế ứng dụng tất yếu cho hệ thống 
thông tin di động thế hệ mới (5G và sau 5G) 
[3]-[8]. 
Hệ thống RoF hiện nay được phân thành 2 
loại là RoF tương tự (ARoF) và RoF số 
(DRoF). Trong hệ thống ARoF, tín hiệu vô 
tuyến ở dạng tương tự điều chế nguồn quang 
còn trong hệ thống DRoF, tín hiệu vô tuyến 
được chuyển đổi thành tín hiệu số trước khi 
điều chế nguồn quang. Việc số hóa tín hiệu vô 
tuyến trong hệ thống DRoF như vậy sẽ đem 
đến hiệu quả tốt hơn, tuy nhiên nó làm cho hệ 
thống phức tạp và giá thành hệ thống tăng lên. 
Do đó, để có cơ sở lựa chọn công nghệ tương 
tự hay số cho hệ thống RoF, nhiều công trình 
khoa học đã được tiến hành nghiên cứu đặc 
tính và so sánh đánh giá hai hệ thống ARoF 
và DRoF, tiêu biểu [8]-[12]. 
Trong [8], các tác giả so sánh đặc tính của hệ 
thống ARoF với các phương pháp điều chế vô 
tuyến BPSK, QPSK và 16QAM, sau đó tiến 
hành so sánh 2 hệ thống ARoF và DRoF. Kết 
quả so sánh cho thấy đặc tuyến BER của hệ 
thống DRoF được cải thiện nhiều so với hệ 
thống ARoF với cùng các thông số hệ thống. 
Tuy nhiên, bài báo theo hướng khảo sát sợi 
quang đa mode (MMF) và chưa đi sâu vào 
việc khảo sát hiệu quả của DRoF so với 
ARoF khi thay đổi công suất nguồn phát 
(PTX), khoảng cách truyền dẫn (d). Trong [9], 
các tác giả có đề cập đến việc so sánh DRoF 
và ARoF khi thay đổi PTX và d nhưng mới chỉ 
thực hiện bằng phần mềm mô phỏng 
Optisystem chứ chưa so sánh dựa các biểu 
thức toán học của BER và SNR của 2 hệ 
thống. Ngoài ra, bài báo mới chỉ khảo sát các 
hệ thống có máy thu tách sóng trực tiếp (DD: 
Direct Detection) chứ chưa đề cập đến máy 
thu tách sóng kết hợp (CD: Coherent 
Detection) trong đó có sử dụng Laser dao 
động nội ở máy thu với công suất PLO để tăng 
độ nhạy cho hệ thống. Trong [10], các tác giả 
tiến hành các thực nghiệm so sánh hệ thống 
ARoF và SDRoF điều chế 16QAM với tốc độ 
từ 25 Mbaud đến 125Mbaud, tần số trung tâm 
1 GHz. Qua đó đã chứng tỏ tính hiệu quả của 
kỹ thuật điều chế SdoF so với ARoF. Tuy 
nhiên, bài báo theo hướng nghiên cứu thực 
nghiệm trên sợi quang đa mode OM4 với 
d=200 m, sử dụng bước sóng ánh sáng 850 
nm (có tổn hao công suất lớn) cho các hệ 
thống truyền dẫn ngắn. Trong [11], tuy các 
tác giả đã đề cập đến các hệ thống ARoF và 
DRoF với loại máy thu tách sóng trực tiếp và 
tách sóng kết hợp khác nhau nhưng chủ yếu 
tập trung nghiên cứu hệ thống đồng tần 
Nguyễn Văn Tuấn Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ ĐHTN 225(06): 411 - 418 
 Email: jst@tnu.edu.vn 413 
(Homodyne), kết quả so sánh các hệ thống 
được thể hiện dưới dạng bảng so sánh các đặc 
điểm chung về băng thông, độ nhạy, tính 
phức tạp giữa các hệ thống 
Bài báo tiến hành khảo sát và so sánh đánh 
giá đặc tính SNR, BER của các hệ thống 
ARoF và DRoF cho cả 2 phương pháp tách 
sóng trực tiếp và tách sóng kết hợp. Trong 
phương pháp tách sóng kết hợp, bài báo cũng 
tiến hành so sánh, đánh giá các kiểu điều chế 
và tách sóng khác nhau như ASK, FSK, PSK 
đổi tần đồng bộ, không đồng bộ và đồng tần 
với nhiều kịch bản thay đổi PTX, d và PLO. 
Phần 2 của bài báo khảo sát mô hình tính 
toán, SNR và BER. Phần 3 sử dụng công cụ để 
tính toán mô phỏng, từ đó tiến hành đánh giá 
và thảo luận. 
2. Mô hình tính toán và tỉ số công suất tín 
hiệu trên nhiễu (SNR) 
Sơ đồ khối của 2 hệ thống ARoF và DRoF được 
trình bày tương ứng trong hình 1a và 1b, trong 
đó hệ thống DRoF (1b), tín hiệu vô tuyến được 
số hóa trước khi tiến hành điều chế vào sóng 
ánh sáng để truyền trong sợi quang. 
1a. Hệ thống RoF tương tự (ARoF) 
1b. Hệ thống RoF số (DRoF) 
Hình 1. Hệ thống RoF tương tự (1a) và hệ thống 
RoF số (1b) [9] 
Trong mỗi hệ thống ARoF và DRoF còn được 
phân loại thành hệ thống tách sóng trực tiếp 
(DD-Direct Detection) và hệ thống tách sóng 
kết hợp (CD-Coherent Detection). 
Hình 2a trình bày nguyên lý tách sóng trực 
tiếp, trong đó sóng ánh sáng đến được tách 
sóng trực tiếp nhờ photodiode để chuyển đổi 
tín hiệu sang miền điện và đưa vào khối xử lý 
tín hiệu để khôi phục lại tín hiệu RoF ban 
đầu. Hình 2b biểu diễn nguyên lý tách sóng 
kết hợp, trong đó sóng ánh sáng đến phối hợp 
với sóng ánh sáng của Laser dao động nội của 
máy thu trước khi được photodiode tách sóng. 
Hình 2. Nguyên lý tách sóng trực tiếp (2a) và tách 
sóng kết hợp (2b) 
Hiệu năng của hệ thống ARoF và DRoF được 
thể hiện bằng tỉ số công suất tín hiệu trên 
công suất nhiễu (SNR) và tỉ lệ lỗi bít (BER) 
nhận được tại máy thu. 
Khác với hệ thống ARoF, hệ thống DRoF 
thực hiện quá trình chuyển đổi tín hiệu tương 
tự - số (ADC và DAC) làm phát sinh các loại 
nhiễu trội tác động vào tín hiệu [13], [14] bao 
gồm nhiễu do bộ lọc băng thông trước khi lấy 
mẫu, nhiễu do chồng phổ, nhiễu do lượng tử 
hóa của bộ ADC, nhiễu trượt (jitter) của bộ 
ADC và DAC và nhiễu trong bộ tách sóng. 
Các loại nhiễu này ảnh hưởng đến tỉ số công 
suất tín hiệu trên nhiễu tổng SNR của hệ 
thống như sau: 
+ SNR của hệ thống ARoF và DRoF sử dụng 
kỹ thuật tách sóng trực tiếp (DD) được biểu 
diễn theo các SNR thành phần [13], [14] 
 111 −−− += DDIMDD_ARoF SNRSNRSNR (1) 
111
1111
−−
−
−
−
−−−−
+++
++=
DDDACJADCJ
QAFDD_DRoF
SNRSNRSNR
SNRSNRSNRSNR
 (2) 
Trong đó, SNRIM, SNRDD lần lượt là SNR do 
ảnh hưởng của nhiễu xuyên điều chế và SNR 
của bộ tách sóng trực tiếp. SNRF, SNRA, 
SNRQ, SNRJ-ADC, SNRJ-DAC lần lượt là SNR do 
ảnh hưởng của bộ lọc băng thông, chồng phổ, 
Photodiode 
Tín hiệu 
quang đến 
Xử lý 
tín hiệu 
Photodiode 
Xử lý 
tín hiệu 
2a) Tách sóng trực tiếp 
2b) Tách sóng 
kết hợp 
Tín hiệu 
quang đến 
Laser dao 
động nội 
Nguyễn Văn Tuấn Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ ĐHTN 225(06): 411 - 418 
 Email: jst@tnu.edu.vn 414 
lượng tử hóa, do ảnh hưởng trượt của bộ 
chuyển đổi ADC và DAC. 
+ SNR của hệ thống ARoF và DRoF sử dụng 
kỹ thuật tách sóng kết hợp (CD) bao gồm các 
SNR thành phần và được trình bày theo biểu 
thức [13], [15]. 
 111 −−− += CDIMCD_ARoF SNRSNRSNR (3) 
111
1111
−
−
−−
−
−
−−−
+++
++=
DACJCDQ
ADCJAFCD_DRoF
SNRSNRSNR
SNRSNRSNRSNR
 (4) 
Trong đó, SNRCD là SNR của bộ tách sóng kết hợp. 
Các SNR thành phần được trình bày lần lượt 
như sau: 
+ SNR của bộ tách sóng trực tiếp (DD) được 
xác định như biểu thức [16], [17], [18]. 
eLDSDBeLSe
LS
THDQ
DD
DD
KTBR)II(qBRRPqB
RPR
NNN
S
SNR
422
22
+++
=
++
=
 (5) 
Với SDD, NQ, ND, NTH lần lượt là công suất tín 
hiệu điện trên điện trở tải RL, công suất nhiễu 
lượng tử, nhiễu dòng tối và nhiễu nhiệt. PS là 
công suất tín hiệu quang đến đầu vào máy 
thu; R, RL lần lượt là hệ số chuyển đổi quang -
điện và điện trở tải của photodiode; q, K, T 
lần lượt là điện tích electron, hằng số 
Boltzmann và nhiệt độ tuyệt đối; IDBvà IDS: là 
dòng tối khối và dòng tối bề mặt của 
photodiode; Be: băng thông điện của máy thu. 
+ SNR của bộ tách sóng kết hợp (CD) được 
biểu diễn theo biểu thức [16], [17], [18]. 
eLDSDBeLLOSe
LLOS
THDQ
CD
CD
KTBR)II(qBR)PP(RqB
RPPR
NNN
S
SNR
422
2
++++
=
++
==
(6) 
Với SCD là công suất tín hiệu điện trên điện 
trở tải RL, PLO là công suất quang của Laser 
dao động nội. Biểu thức (6) tương ứng với 
trường hợp đã sử dụng vòng khóa pha OPLL 
và vòng khóa phân cực để đồng bộ sóng 
quang đến bộ tách sóng và sóng quang của 
Laser dao động nội. 
+Trong hệ thống ARoF, các sóng mang vô 
tuyến của các kênh khác nhau tác động vào 
sóng mang vô tuyến của kênh đang khảo sát 
tạo ra nhiễu xuyên điều chế. SNR do ảnh 
hưởng của nhiễu xuyên điều chế được xác 
định theo biểu thức [13], [14]. 
inIM PIP)dB(SNR 22 −= (7) 
Trong đó, IP là điểm chặn (Intercept Point) 
Pin là công suất sóng mang vô tuyến. 
+ SNRF do ảnh hưởng của bộ lọc băng thông 
được trình bày như sau [13] 
BN
P
P
P
SNR
sig
Nth
sig
F
0
== (8) 
Với B, Psig lần lượt là băng thông bộ lọc và 
công suất tín hiệu vào bộ lọc, N0 là mật độ 
phổ công suất của nhiễu. 
+ Do tác động của nhiễu chồng phổ, SNRA tại 
bộ lấy mẫu được biểu diễn như sau 
BN)m(
P
P)m(
P
SNR
sig
Nth
sig
A
011 −
=
−
= (9)
Trong đó: 
B
Beff
m =
 với Beff là băng thông 
hiệu dụng của bộ lấy mẫu. 
+ SNRJ-ADC tại bộ ADC bị ảnh hưởng nhiễu do 
trượt (Jitter) trong quá trình chuyển đổi AD. 
2222222 4
1
2   
=
 
=
fAf
P
SNR
sig
J
 (10) 
Với là độ trượt (jitter) của xung clock, A 
và f lần lượt là biên độ và tần số tín hiệu vào 
hình sine. 
+ SNRQ tại bộ ADC do tác động nhiễu lượng 
tử, được xác định như sau: 
−
+
+=
−
+
=
−
1
1
10026
32
33
1
20
50
M
M
lgQ.
M
M
lgSNR Q
.
Q
 [dB] (11) 
Trong đó, Q là số bit của từ mã hóa tín hiệu vô 
tuyến (RF), M là số trạng thái điều chế. 
+ SNRJ-DAC tại bộ DAC bị ảnh hưởng nhiễu 
do trượt trong quá trình chuyển đổi DAC. 
)f/f(sinf)(f/f(SNR SSSDACJ += −
222421 (12) 
Với fS là tần số lấy mẫu tín hiệu. 
Nguyễn Văn Tuấn Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ ĐHTN 225(06): 411 - 418 
 Email: jst@tnu.edu.vn 415 
Hệ thống ARoF và DRoF dùng kỹ thuật tách 
sóng trực tiếp chỉ sử dụng một phương pháp 
điều chế - giải điều chế ASK. Trong khi đó, hệ 
thống ARoF và DRoF tách sóng kết hợp thì sử 
dụng nhiều phương pháp điều chế - giải điều 
chế: ASK, FSK, PSK, trong đó có đổi tần đồng 
bộ, đổi tần không đồng bộ và đồng tần. Mối 
quan hệ giữa SNR tổng trong các biểu thức (1) 
đến (4) và BER của các hệ thống ARoF và 
DRoF theo các phương pháp giải điều chế được 
biểu diễn như sau [16], [17], [18]. 
Bảng 1. Các thông số của hệ thống khảo sát 
Các thông số của hệ thống 
R Hệ số chuyển đổi quang điện 0,8 A/W 
RL Điện trở tải của photodiode 50 Ω 
T Nhiệt độ tại máy thu 300oK 
IDB Dòng tối khối 100 x10-12 A 
IDS Dòng tối bề mặt [A] 100 x10-12 A 
B Băng thông bộ lọc ADC 1 x 10-9 Hz 
Be Băng thông của máy thu 0,75 x 109 Hz 
 Độ trượt của bộ ADC và DAC 0,3 x 10
-12 Hz 
f Tần số sóng vô tuyến RF 2 x 109 Hz 
Tần số lấy mẫu tín hiệu RF 
của bộ ADC 
2,5 x 109 Hz 
Suy hao trên 1km sợi quang 
(kể cả suy hao các mối hàn) 
0,25 dB/km 
𝜆 Bước sóng quang 1550 nm 
m m= Beff/B 2 
IP Điểm chặn (Intercept point) 12 - 20 
PTX 
Công suất của nguồn phát 
quang 
-5dBm-
+5dBm 
PLO 
Công suất quang của bộ 
dao động nội 
-5dBm-
+5dBm 
3. Kết quả và thảo luận 
3.1. So sánh BER của hai hệ thống ARoF và 
DRoF tách sóng trực tiếp (DD) theo công 
suất phát PTX 
Hình 3. Quan hệ BER và PTX của 2 hệ thống 
ARoF và DRoF tách sóng trực tiếp với d = 80 km 
và d=90 km 
Hình 3 biểu diễn mối quan hệ giữa BER và 
công suất nguồn phát quang PTX của hai hệ 
thống ARoF và DRoF sử dụng phương pháp 
tách sóng trực tiếp với khoảng cách truyền lần 
lượt là d = 80 km và d = 90 km. Để tiện việc 
phân tích, bài báo so sánh BER tương ứng với 
trường hợp d = 90 km trước. Từ đồ thị ta 
thấy, khi công suất của nguồn phát quang PTX 
còn nhỏ (PTX <-2 dBm) thì BER của 2 hệ 
thống ARoF và DRoF gần như trùng nhau, 
khả năng cải thiện BER của DRoF không 
đáng kể so với ARoF. Tuy nhiên, khi PTX tăng 
lên thì BER của DRoF giảm xuống rất nhanh 
trong khi BER của ARoF giảm xuống chậm 
hơn và đạt giá trị thấp nhất (BER 10-9) tương 
ứng với PTX 0,5 dBm. Sau đó khi PTX càng 
tăng thì BER của DRoF tiếp tục càng giảm 
nhưng BER của ARoF thì tăng lên lại (sau khi 
đạt cực tiểu) làm cho 2 đặc tuyến ngày càng 
cách xa nhau. Dáng điệu BER của ARoF giảm 
sau đó lại tăng lên được giải thích như sau: 
khi công suất phát quang PTX đưa vào sợi 
quang còn nhỏ (PTX < -2dBm), thì công suất 
nhiễu xuyên điều chế do các sóng mang vô 
tuyến khác tác động vào sóng mang vô tuyến 
của kênh đang khảo sát còn bé nên SNRIM lớn, 
do đó theo biểu thức (1) thì SNRARoF_DD của hệ 
thống ARoF phụ thuộc chủ yếu vào SNRDD 
của bộ tách sóng. Mà theo biểu thức (5) 
SNRDD tăng lên khi PTX tăng (làm PS tăng), 
điều này làm BER của ARoF giảm và đạt 
được giá trị cực tiểu tại PTX 0,5 dBm. Tuy 
nhiên, khi PTX tăng lớn hơn 0,5 dBm thì công 
suất nhiễu xuyên điều chế tăng lên làm SNRIM 
giảm dẫn đến SNRARoF_DD giảm làm cho BER 
tăng lên. Trái lại, trong hệ thống DRoF vì tần 
số sóng vô tuyến mang thông tin đã được số 
hóa trước khi đưa vào điều chế ánh sáng nên 
hiện tượng nhiễu xuyên điều chế rất nhỏ, 
không gây ảnh hưởng nhiều đến SNRDRoF_DD 
của hệ thống, do đó khi PTX càng tăng lên thì 
SNRDRoF_DD càng tăng làm BER càng giảm và 
khoảng chênh lệch của BER giữa 2 hệ thống 
càng trở nên đáng kể. Cụ thể, khi PTX = 0 dBm, 
ARoF có BER 10-10 thì BER của DRoF giảm 
xuống thành BER 10-15. Khi PTX = 1 dBm thì 
BER của 2 hệ thống này càng chênh lệch nhau 
nhiều hơn, cụ thể: BER 10-10 đối với ARoF và 
BER 10-23 đối với DRoF. Điều này chứng tỏ 
Nguyễn Văn Tuấn Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ ĐHTN 225(06): 411 - 418 
 Email: jst@tnu.edu.vn 416 
khi tăng công suất quang PTX đưa vào sợi quang 
thì hệ thống DRoF có chất lượng ngày càng tốt 
hơn (BER càng thấp hơn) so với ARoF. 
Đồ thị hình 3 cũng cho thấy với cùng một giá 
trị PTX, khi tăng khoảng cách truyền dẫn d từ 
80 km thành 90 km thì đặc tuyến BER của cả 
2 hệ thống ARoF và DRoF đều trở nên xấu 
hơn (giá trị BER tương ứng lớn hơn). Điều 
này được giải thích là lúc đó công suất tín 
hiệu đến đầu vào máy thu (PS) bị suy giảm do 
tổn hao trên đường truyền tăng lên, trong khi 
đó công suất nhiễu nhiệt (chiếm phần quan 
trọng trong công suất nhiễu tổng) không thay 
đổi nên SNRDD của máy thu giảm (biểu thức 
(5)), làm cho BER tăng lên. 
3.2. So sánh BER của hai hệ thống ARoF và 
DRoF tách sóng trực tiếp (DD) theo khoảng 
cách (d) 
Hình 4. Quan hệ BER và d của 2 hệ thống ARoF 
và DRoF với PTX =-2 dBm và PTX =-1 dBm 
Hình 4 trình bày mối quan hệ giữa đặc tuyến 
BER theo khoảng cách d của hai hệ thống 
ARoF và DRoF dùng kỹ thuật tách sóng trực 
tiếp tương ứng với công suất phát PTX = -2 
dBm và PTX = -1 dBm. Từ đồ thị ta thấy rằng, 
với cùng một giá trị của d thì BER của DRoF 
nhỏ hơn (tốt hơn) BER của ARoF. Điều này là 
do việc số hóa tín hiệu sóng vô tuyến trước 
khi điều chế ánh sáng đưa vào sợi quang 
trong hệ thống DRoF làm SNRDRoF-DD (biểu 
thức (2)) không có thành phần SNRIM nên 
SNRDRoF-DD> SNRARoF-DD, nghĩa là BER của 
DRoF nhỏ hơn ARoF. 
Khi tăng công suất phát (từ PTX =-2dBm lên 
thành PTX =-1dBm) thì BER của cả 2 hệ 
thống ARoF và DRoF đều tốt hơn. Điều này 
được giải thích là do khi tăng công suất tại 
máy phát (PTX) thì công suất tại đầu vào máy 
thu Ps cũng tăng lên. Lúc đó, dựa vào biểu 
thức (5) tính SNRDD của máy thu DD ta thấy 
tử số của SNRDD tỉ lệ với bình phương Ps còn 
mẫu số chỉ tỉ lệ với Ps mà thôi. Do đó SNRDD 
tăng dẫn đến SNR tổng của 2 hệ thống tăng, 
làm đặc tuyến BER của chúng giảm xuống 
(chất lượng hệ thống tăng lên) khi ta tăng 
công suất phát PTX từ -2 dBm thành -1 dBm. 
3.3. So sánh BER của hai hệ thống ARoF và 
DRoF theo khoảng cách d (máy thu tách 
sóng kết hợp (CD)) 
Hình 5. Quan hệ BER và d dùng kỹ thuật ASK, 
FSK, PSK đổi tần đồng bộ, không đồng bộ và ASK 
đồng tần 
Hình 5 trình bày đặc tuyến BER theo khoảng 
cách d của hai hệ thống ARoF và DRoF tách 
sóng kết hợp (CD) dùng kỹ thuật giải điều chế 
ASK, FSK, PSK đổi tần đồng bộ, không đồng 
bộ và ASK đồng tần với công suất quang bộ 
dao động nội PLO = 3 dBm. Trong tất cả các 
kỹ thuật giải điều chế, cả hai hệ thống đều có 
BER<10-9) khi d<100 km. Khi d từ 105 km 
đến 115 km thì chỉ có kỹ thuật giải điều chế 
ASK đồng tần và PSK đổi tần đồng bộ của cả 
hai hệ thống là vẫn đáp ứng được yêu cầu 
BER<10-9. Trong từng phương pháp giải điều 
chế, hệ thống DRoF đều có đường đặc tuyến 
BER tốt hơn so với hệ thống ARoF, lý do cũng 
được giải thích là hệ thống DRoF truyền dẫn 
tín hiệu RF đã được số hóa nên không bị nhiễu 
xuyên điều chế như trong hệ thống ARoF. 
3.4. So sánh BER của hai hệ thống ARoF và 
DRoF theo công suất dao động nội PLO 
Nguyễn Văn Tuấn Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ ĐHTN 225(06): 411 - 418 
 Email: jst@tnu.edu.vn 417 
Hình 6. Quan hệ BER và PLO sử dụng kỹ thuật 
ASK, FSK đổi tần đồng bộ, PSK đổi tần đồng bộ 
và ASK, PSK đồng tần 
Hình 6 trình bày mối quan hệ giữa BER và 
công suất dao động nội PLO của hai hệ thống 
ARoF và DRoF sử dụng kỹ thuật ASK, FSK 
đổi tần đồng bộ, PSK đổi tần đồng bộ và 
ASK, PSK đồng tần tương ứng với PTX = 
1dBm và d =100 km. Từ đồ thị ta thấy, khi 
tăng PLO thì các đường đặc tuyến BER đều 
giảm làm chất lượng tín hiệu thu tăng lên. 
Điều này được giải thích dựa vào biểu thức 
(6) tính SNRCD. Khi tăng PLO từ -5 dBm đến 
+5 dBm thì công suất tín hiệu tăng nhanh hơn 
công suất nhiễu làm cho SNRCD tăng dẫn đến 
SNR tổng của 2 hệ thống là SNRARoF_CD và 
SNRDRoF_CD trong các biểu thức (3) và (4) 
tăng. Điều này làm BER của cả 2 hệ thống 
đều giảm. Các kết quả trong hình cũng cho 
thấy, trong cùng một phương pháp giải điều 
chế và cùng các thông số đầu vào, thì đặc 
tuyến BER hệ thống DRoF luôn nằm phía 
dưới (BER tốt hơn) so với hệ thống ARoF. Lý 
do cũng được giải thích là hệ thống DRoF 
truyền dẫn tín hiệu RF đã được số hóa nên 
không bị nhiễu tích lũy như hệ thống ARoF. 
4. Kết luận 
Bài báo đã trình bày mô hình tiêu biểu của 2 
hệ thống truyền dẫn tín hiệu vô tuyến qua sợi 
quang tương tự (ARoF) và số (DRoF) với 
khoảng cách truyền dẫn ≤120 km; trình bày tỉ 
số công suất tín hiệu trên nhiễu (SNR) tổng từ 
các SNR thành phần và tỉ lệ lỗi bít (BER) 
trong 2 hệ thống ARoF và DRoF. Từ đó, bài 
báo đã sử dụng Matlab để vẽ các đồ thị và so 
sánh hiệu năng của 2 hệ thống ARoF và 
DRoF tách sóng trực tiếp và kết hợp sử dụng 
các phương pháp giải điều chế khác nhau. 
Việc so sánh đã được tiến hành theo nhiều 
trường hợp khác nhau như thay đổi công suất 
nguồn phát quang, khoảng cách truyền dẫn, 
công suất Laser dao động nội. Kết quả so 
sánh cho thấy với cùng giá trị của các thông 
số hệ thống thì hiệu năng (BER) của DRoF tốt 
hơn so với ARoF. Khả năng cải thiện hiệu 
năng này càng tăng khi tăng PTX hoặc PLO. Từ 
các đồ thị biểu diễn hiệu năng của 2 hệ thống 
ARoF và DRoF, bài báo đã xác định được 
một cách định lượng mức độ cải thiện BER 
của hệ thống DRoF so với ARoF tương ứng 
với 2 kỹ thuật tách sóng khác nhau và với các 
phương pháp điều chế khác nhau theo các giá 
trị cụ thể của công suất nguồn phát quang, 
khoảng cách truyền dẫn cũng như công suất 
Laser dao động nội. 
TÀI LIỆU THAM KHẢO/ REFERENCES 
[1]. Cisco System Inc., “Cisco Visual Networking 
Index: Forecast and Trends, 2017–2022,” 
White Paper, 26/11/2018. 
[2]. Ericsson, “Mobile data traffic outlook, 
Mobility report – Ericsson,” 2019. [Online]. 
Available: 
https://www.ericsson.com/en/mobility-
report/reports/november-2019/mobile-data-
traffic-outlook. [Accessed May 2, 2020]. 
[3]. D. Apostolopoulos, G. Giannoulis, N. Argyris, 
N. Iliadis, K. Kanta, and H. Avramopoulos, 
“Analog radio-over-fiber solutions in support 
of 5G,” 2018 International Conference on 
Optical Network Design and Modeling 
(ONDM), 2018, pp. 266-271, 
doi:10.23919/ondm.2018.8396143. 
[4]. G. K. Chang, and C. Liu, “1–100GHz 
microwave photonics link technologies for 
next-generation WiFi and 5G wireless 
communications,” 2013 IEEE International 
Topical Meeting on Microwave Photonics 
(MWP), Oct. 2013, pp. 28-31, INSPEC 
Accession Number: 14060789. 
[5]. T. S. Rappaport et al., "Millimeter Wave 
Mobile Communications for 5G Cellular: It 
Will Work," IEEE Access, vol. 1, pp. 335-
349, 2013. 
[6]. D. Novak et al., "Radio-Over-Fiber 
Technologies for Emerging Wireless 
Nguyễn Văn Tuấn Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ ĐHTN 225(06): 411 - 418 
 Email: jst@tnu.edu.vn 418 
Systems," IEEE Journal of Quantum 
Electronics, vol. 52, no. 1, pp. 1-11, Jan. 2016. 
[7]. P. Rost et al., “Mobile network architecture 
evolution toward 5G,” IEEE Communication 
Magazine, vol. 54, no. 5, pp. 84-91, 2016. 
[8]. B. R. Ballal, and S. Nema, “Performance 
Conparison of Analog and Digital Radio Over 
Fiber Link,” International Journal of 
Computer Science & Engineering Technology 
(IJCSET), vol. 3, no. 6, pp. 193-198, June 
2012. 
[9]. G. Aarthi, and N. Sangeetha, “Comparative 
Analysis of Analog and Digitized Radio-over-
Fiber Systems,” International Journal of 
Engineering Sciences & Research Technology 
(IJESRT), vol. 3, no. 2, pp. 862-866, 
February 2014. 
[10]. L. Breyne et al., “Comparison between 
Analog Radio-over-Fiber and Sigma Delta 
Modulated Radio-over-Fiber,” IEEE 
Photonics Technology Letters, vol. 29, no. 21, 
pp. 1808-1811, Nov. 2017. 
[11]. B. Schrenk, “The EML as Analogue Radio-
over-Fiber Transceiver - a Coherent 
Homodyne Approach,” IEEE Journal of 
Lightwave Technology, vol. 37, no. 12, pp. 
2866-2872, 2019. 
[12]. H. D. Jung et al., “Performance comparison 
analog and digitized rof system with nonlinear 
channel condition,” IEEE Photonics 
Technology Letters, vol. 28, no. 6, pp. 661-
664, Mar. 2016. 
[13]. Y. (Veronica) Yang, “Investigation on 
Digitized RF transport over Fiber,” Doctor of 
Philosophy Thesis, Department of Electrical 
and Electronic Engineering, University of 
Melbourne, Australia, March 2011. 
[14]. P. A. Gamage et al., “Design and Analysis of 
Digitized RF-Over-Fiber Links,” IEEE 
Journal of Lightwave Technology, vol. 27, 
no.12, pp. 2052-2061, June 15, 2009. 
[15]. G. P. Agrawal, Fiber-Optic Communication 
Systems. John Wiley & Sons, Inc., New York, 
fourth Edition, 2010. 
[16]. S. Shimada, Coherent Lightwave 
Communications Technology. Springer 
Netherlands, ISBN: 978-0-412-57940-0, 978-
94-011-1308-3, 1995. 
[17]. J. M. Senior, Optical fiber communications: 
principles and practice. Third Edition, 
Prentice Hall, Inc., 2009. 
[18]. R. E. Watson, “Receiver Dynamic Range: 
Part 1,” Watkins-Johnson Company, Tech-
Notes, vol. 14, no. 1, pp. 1-12, 
January/February 1987.