Khảo sát hiệu năng của hệ thống thông tin quang WDM MMW/ROF sử dụng tiền khuếch đại quang và máy thu Coherence

120 Nguyễn Văn Tuấn, Nguyễn Văn Điền 
KHẢO SÁT HIỆU NĂNG CỦA HỆ THỐNG THÔNG TIN QUANG WDM 
MMW/ROF SỬ DỤNG TIỀN KHUẾCH ĐẠI QUANG VÀ MÁY THU COHERENCE 
INVESTIGATING PERFORMANCE OF WDM MMW/ROF SYSTEM USING OPTICAL 
PREAMPLIFIER AND COHERENCE RECEIVER 
Nguyễn Văn Tuấn, Nguyễn Văn Điền 
Trường Đại học Bách khoa - Đại học Đà Nẵng; nvtuan@dut.udn.vn, nguyenvandieniuh@gmail.com 
Tóm tắt - Bài báo đề xuất một mô hình tính toán hiệu năng (SNR, 
BER) của hệ thống truyền dẫn tín hiệu vô tuyến sóng milimét qua 
sợi quang ghép kênh theo bước sóng (WDM MMW/RoF) sử dụng 
bộ tiền khuếch đại quang EDFA và máy thu Coherence. Tiến hành 
khảo sát các loại nhiễu trội bao gồm nhiễu phát xạ tự phát (ASE) 
tạo ra từ EDFA, nhiễu trộn bốn bước sóng (FWM) do hệ thống 
ghép nhiều bước sóng quang và nhiễu từ máy thu Coherence để 
xác định tỉ số tín hiệu trên nhiễu (SNR), tỉ lệ lỗi bit (BER) của hệ 
thống. Tiếp đến, viết chương trình bằng Matlab, cho chạy chương 
trình và vẽ các đồ thị biểu diễn các đặc tính của hệ thống, chẳng 
hạn BER, SNR theo công suất máy phát, theo số kênh quang, theo 
độ khuếch đại G của EDFA, theo công suất dao động nội của máy 
thu Coherence, theo tốc độ bít từng kênh. Kết quả này có thể được 
sử dụng hiệu quả trong tính toán, thiết kế và khai thác hệ thống 
nhằm nâng cao dung lượng mà vẫn đảm bảo chất lượng tín hiệu 
truyền dẫn trong hệ thống. 
Abstract - In this paper, a calculating model of Milimeter-Wave 
(MMW) Radio-over-Fiber WDM Fiber Optic Communication 
System (WDM MMW/RoF) using EDFA preamplifier and 
Coherence receiver is proposed. We then investigate dominant 
noises including Amplified Spontaneous Emission (ASE) noise 
from EDFA, Four Wave Mixing (FWM) noise created by the WDM 
and receiver’s noise to determine the SNR, BER of this system. 
After that, we write MatLab-based program and make it run to draw 
graphs that show system performance, such as BER, SNR versus 
number of optical channels, transmitter’s power, EDFA’s Gain, 
oscillator power of Coherence receiver, bit rate of each channel. 
The results could be used effectively in calculating, designing and 
exploting the WDM MMW/RoF system to improve the capacity so 
that signal quality is still ensured in this system. 
Từ khóa - WDM; RoF; Coherence; ASE; FWM; SNR; BER Key words - WDM; RoF; Coherence; ASE; FWM; SNR; BER 
1. Đặt vấn đề 
Mạng di động 5G và 5G thế hệ tiếp theo đòi hỏi sự cải 
tiến đáng kể về hiệu suất, công suất, điện năng tiêu thụ, độ 
trễ, và số người dùng [1]. Hệ thống truyền dẫn tín hiệu vô 
tuyến qua sợi quang (RoF) kết hợp tính di động của thông 
tin di động và dung lượng cực lớn của thông tin sợi quang 
trở thành một trong những giải pháp tiềm năng đáp ứng với 
yêu cầu cao của mạng di động trong tương lai. Việc áp 
dụng các công nghệ quang điện hiện đại để tạo, truyền và 
chuyển đổi các tín hiệu vô tuyến tần số cao (ví dụ dải tần 
milimét) được coi là một trong những giải pháp đầy hứa 
hẹn vì nó giúp tăng công suất hệ thống và giảm chi phí, độ 
trễ, và độ phức tạp của các vị trí anten [2], [3]. RoF đã thu 
hút sự chú ý của các nhà mạng cho các ứng dụng mạng truy 
cập thế hệ tiếp theo bao gồm việc truyền thông di động 5G 
đến truyền tải tín hiệu cáp truyền hình (CATV) hoặc tín 
hiệu vệ tinh [4]. Nhờ những đặc tính ưu việt của nó, RoF 
đã và đang sử dụng các tuyến quang có độ tuyến tính cao, 
góp phần làm giảm số trạm lặp trên đường truyền và phân 
phối tín hiệu vô tuyến từ trạm trung tâm (CS) tới các trạm 
gốc (BS) và ngược lại, như được biểu diễn trong Hình 1. 
Hình 1. Mô hình hệ thống RoF tiêu biểu 
Bài báo khảo sát sự kết hợp RoF với kỹ thuật ghép kênh 
quang phân chia theo bước sóng (WDM) để nâng cao hiệu 
quả sử dụng băng thông, tăng dung lượng, cung cấp số kênh 
truyền dẫn đa dạng với các bước sóng khác nhau được truyền 
trên một sợi quang. Khi hệ thống khảo sát có khoảng cách 
truyền dẫn dài (chẳng hạn hệ thống RoF truyền dẫn tín hiệu 
giữa đất liền và các đảo) thì suy hao trên đường truyền rất 
lớn. Trường hợp này, việc sử dụng máy thu quang 
Coherence kết hợp bộ khuếch đại EDFA là giải pháp thích 
hợp với ưu điểm vượt trội so với máy thu tách sóng trực tiếp 
(DD). Máy thu quang Coherence với bộ dao động nội đặt tại 
máy thu (cấu hình tiền khuếch đại quang) cho phép tăng 
công suất tín hiệu đến đầu vào máy thu, bù đắp những tổn 
hao trên đường truyền, cải thiện độ nhạy máy thu, tăng tốc 
độ thông tin, đặc biệt là sự linh hoạt trong việc lựa chọn kênh 
quang trong môi trường đa kênh dựa trên sự thay đổi tần số 
dao động nội nhằm khôi phục tín hiệu ban đầu [5]. 
Hệ thống WDM RoF sử dụng bộ khuếch đại EDFA 
cùng chủ điểm của bài báo đã được khảo sát trong những 
năm gần đây, chẳng hạn [10], tuy nhiên các tác giả mới chỉ 
khảo sát khoảng cách truyền dẫn đến 100 km và chưa đề 
cập máy thu Coherence trong hệ thống, đồng thời chỉ sử 
dụng phần mềm Optisystem mô phỏng chứ chưa xây dựng 
mô hình tính toán SNR và BER. Bài báo [11] khảo sát ảnh 
hưởng của một số loại khuếch đại quang như SOA, EDFA, 
Raman đến đặc tính của hệ thống WDM/SCM RoF và tìm 
độ khuếch đại phù hợp để nâng cao đặc tính của hệ thống. 
Tuy nhiên, các tác giả cũng chưa đề cập và chưa khảo sát 
máy thu Coherence để nâng cao khoảng cách truyền dẫn. 
Khác với các bài báo cùng chủ điểm, nội dung của bài 
báo này tập trung phân tích, đánh giá ảnh hưởng của các 
loại nhiễu đến hiệu năng SNR, BER của hệ thống WDM 
ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, SỐ 5(126).2018, Quyển 1 121 
MMW/RoF sử dụng EDFA và máy thu Coherence. 
2. Mô hình tính toán và tỉ số công suất tín hiệu trên 
nhiễu SNR, tỉ lệ lỗi bit BER 
Mô hình tính toán của hệ thống truyền dẫn tín hiệu vô 
tuyến qua sợi quang ghép kênh theo bước sóng (WDM 
MMW/RoF) sử dụng bộ tiền khuếch đại quang EDFA và 
máy thu Coherence được biểu diễn như Hình 2. 
Hình 2. Mô hình tính toán hệ thống WDM MMW/RoF 
Sóng vô tuyến tần số  được điều chế ASK bởi luồng 
tín hiệu số NRZ và được biểu diễn bởi biểu thức: 
tcosA)t(E)t(s
i
= (1) 
Trong đó, Ei(t) là bit 0 hoặc bit 1. Sóng s(t) này được 
đưa vào bộ điều chế quang để chuyển đổi thành tín hiệu 
quang và truyền qua sợi quang đến máy thu. 
Tín hiệu quang từ Laser phát quang được cho bởi: 
 
ssoLaser
tcosE)t(E +=  (2) 
Trong đó, oE , s , s lần lượt là biên độ, tần số và 
pha của tín hiệu quang từ laser. Sau khi qua điều chế, tín 
hiệu quang được biểu diễn như sau: 
 
 
  )tcos(tcosmE
tcostcos
E
A)t(E
E
)tcos()t(sE)t(E
sso
ss
o
i
o
ssophat
++=
+ 
+=
=++=



1
1 (3) 
Với 
o
i
E
AtE
m
)(
= là hệ số điều chế. Phổ của tín hiệu 
quang sau khi điều chế được biểu diễn như Hình 3. Đây là 
kiểu điều chế AM hai biên (DSB) có tần số sóng mang là 
tần số ánh sáng của laser phát quang
s
 , 2 biên tần tương 
ứng với 2 tần số  +
s
 và  −
s
. 
Hình 3. Phổ của tín hiệu sau khi điều chế quang 
phat
E và phatP (công suất quang đưa vào sợi quang sau 
khi qua bộ ghép quang) được biểu diễn như sau: 
LASER
phat
phat
Z
E
KP
2
2
1
= (4) 
Trong đó,  LASERZ là trở kháng ra của laser, K1 là hệ 
số tổn hao trong bộ ghép quang. phatP sau khi qua bộ ghép 
quang sẽ được đưa vào sợi quang để truyền đến máy thu. 
Tại máy thu Coherence, tín hiệu quang đến máy thu và tín 
hiệu quang từ laser dao động nội cùng tác động lên 
photodiode trong mạch giải điều chế quang, chuyển đổi 
thành dòng điện tín hiệu, được biểu diễn như sau [5], [6]: 
)t(cos)]t(
t)cos[(PPR)t(I
LOSLOSP


+
−= 2 (5)
PS[W], PLO[W] lần lượt là công suất quang đến máy thu 
và công suất quang từ laser dao động nội. Thông thường, 
người ta chọn PLO >> PS. LO là tần số của tín hiệu quang 
của laser dao động nội. (t) là độ lệch pha giữa 2 sóng 
quang. R là hệ số chuyển đổi quang điện, cosθ(t) thể hiện 
độ lệch phân cực giữa hai sóng quang. 
Giả thiết (t)=0 nhờ sử dụng vòng khóa pha OPLL. Khi 
sử dụng phương pháp điều chế và giải điều chế ASK đổi 
tần, công suất tín hiệu điện tại đầu ra của photodiode được 
biểu diễn như sau [5]: 
)(cos
))(cos2(
4
1
4
1
22
22
tPPRR
tPPRRIRP
LOSL
LOSLpLsignal
=
==
 (6) 
RL [Ω] là điện trở tải của photodiode. 
Tổng công suất nhiễu tại máy thu bao gồm công suất 
nhiễu do EDFA và máy thu Coherence tạo ra (PEDFA-CO) và 
công suất nhiễu trộn bốn bước sóng (PFWM) sinh ra do hệ 
thống sử dụng kỹ thuật ghép kênh WDM. Trong đó các 
thành phần của PEDFA-CO gồm nhiễu bắn 
2
SH
 , nhiễu nhiệt 
122 Nguyễn Văn Tuấn, Nguyễn Văn Điền 
2
TH
 , nhiễu phách 2
ASE
 được biểu diễn như sau [6], [7]: 
oespLOephate
ASE_SHLO_SHS_SHSH
BB)G(nePB
hf
e
GPB
hf
e
1422 2
22
2222
−++=
++=




(7)
L
e
TH
R
KTB42 =
 (8)
oespespLO
espphat
ASE_ASELO_ASES_ASEASE
BB)]G(n[)e(B)G(nP
hf
)e(
B)G(GnP
hf
)e(
22
2
2
2222
1414
14
−+−+
−=
++=




 (9) 
LTHASESHLCOEDFA
R)(RP 2222  ++== − (10) 
Với Be [Hz] và Bo [Hz] lần lượt là băng thông nhiễu điện 
của máy thu và bộ lọc quang. Pphat [W] là công suất phát 
đưa vào sợi quang. nsp là hệ số nhiễu phát xạ tự phát của 
EDFA.  là hiệu suất lượng tử của photodiode, e là điện 
tích electron. hf là năng lượng photon của ánh sáng đến. 
α [1/lần] là tổn hao công suất do sợi gây ra trên toàn tuyến. 
G là độ khuếch đại của EDFA. K [J/K] là hằng số 
Boltzmann. T [°K] là nhiệt độ tại máy thu. 
Công suất nhiễu trộn 4 bước sóng (tổng nhiễu tích lũy) 
tại tần số fh được tính theo biểu thức [8]: 
 
−+=
=
hjik i jffff f f
hpqrhFWM
)f(P)f(P (11) 
Với fi, fj, fk là tần số của 3 kênh bất kỳ trong N kênh. Hệ 
thống khảo sát gồm 2 phân đoạn )()( LLL 1
2
1
11
+= và
)()( LLL 2
2
2
12
+= thì công nhiễu từng thành phần 
)f(P
hpqr
được biểu diễn như sau [8]: 
 
 
   
2
22
1
2221
111
11
1
111
11
2
1
11
3
2
2
2
1
1
2
1
112
3
2
224
0
6
1
1
1024
 −
 +−−
 +−
+
 −
 +−−
 ++−
 +++−=
 
 
 
 
 
 
 

i
L)i(exp
L)i(exp
.i
L).iexp(
.G
.i)LL(exp.G
)LLLL(exp.
A
P
.).d(
c..n
)f(P
)(
)(
)(
)()()(
)()()()(
eff
phat
hpqr
 (12) 
 1,2 [rad/m] là pha phối hợp của sợi 1 và 2 trên 1 phân 
đoạn. 
  
−+−− 
 −−= 



 

d
)(dD
c
)ff()ff()(D
c
)ff)(ff(
k,k
kjkik,
k
kjki,
21
2
21
2
21
2
2
 (13) 
)1(
22
)1(
11
)1( LL  + = là pha phối hợp tích luỹ 
trong phân đoạn 1; 
21
LLL += là độ dài tuyến sợi quang. 
)()( LLL 1
2
1
11
+= và )()( LLL 2
2
2
12
+= tương ứng là 2 phân 
đoạn (ở 2 bên bộ khuếch đại EDFA), trong mỗi phân đoạn 
(chẳng hạn 
1
L ) sử dụng đoạn 
)(L 1
1
 là sợi quang đơn mode 
(SMF) và đoạn )(L 1
2
 là sợi quang tán sắc dịch chuyển 
(DSF) theo phương pháp bù tán sắc hoàn toàn: 
01
22
1
11
=+ )()( LDLD 
trong đó D1 và D2 tương ứng là hệ số tán sắc của sợi SMF 
và sợi DSF. c [m/s] là vận tốc ánh sáng. n0 là chiết suất của 
sợi;  [m] là bước sóng; d là hệ số suy giảm (d = 3 nếu 
i = j k, d = 6 nếu i j k);  [m3/W.s] là độ cảm ứng phi 
tuyến bậc 3; Aeff [m2] là diện tích hiệu dụng của lõi sợi. 1, 
 2 [1/m] lần lượt là suy hao của 2 loại sợi SMF và DSF. 
D1,2(k) [s/m2] là tán sắc của 2 loại sợi tại bước sóng k. 
dD1,2/d [s/m3] là độ biến thiên tán sắc của sợi. 
Khi EDFA đặt ở cuối tuyến (đầu vào máy thu) theo 
phương án tiền khuếch đại thì: 
02
2
2
12
=+= )()( LLL 
trong đó cả )(L 2
1
và )(L 2
2
đều bằng 0: 02
2
2
1
== )()( LL . Khi 
số kênh càng lớn, số tổ hợp các bước sóng mới tạo ra do 
hiệu ứng trộn 4 bước sóng càng nhiều, lúc đó việc tính tổng 
công suất nhiễu của tất cả số bước sóng mới trùng với bước 
sóng của kênh sẵn có được thể hiện qua biểu thức (11). 
Từ các biểu thức (6), (10) và (11), tỉ số công suất tín 
hiệu và công suất nhiễu (SNR) ở đầu ra của máy thu 
Coherence ở kênh h tương ứng với tần số fh trong N kênh 
được biểu diễn như sau: 
2 2
2
( )
( )
( ) ( )
cos ( )
( )
signal h
h
EDFA CO h FWM h
L S LO
L FWM h
P f
SNR f
P f P f
R R P P t
R P f


−

=
+
=
+
 (14) 
Trong đó, )f(P
hsignal
, )f(P
hCO_EDFA
 và )f(P
hFW M
 lần lượt là 
các công suất tín hiệu, công suất nhiễu do EDFA và máy 
thu Coherence tạo ra và công suất nhiễu trộn bốn bước sóng 
tương ứng với tần số fh. Sau khi qua máy thu Coherence tín 
hiệu trở về dạng sóng vô tuyến điều chế ASK s(t) như biểu 
thức (1). Sau đó tín hiệu này được đưa vào mạch giải điều 
chế RF (Hình 1) để khôi phục lại tín hiệu số NRZ ban đầu. 
Quan hệ giữa BER và SNR theo phương pháp giải điều chế 
ASK được biểu diễn như biểu thức [5], [6]: 
)
22
1
(5,0
SNR
erfcBER = (15) 
3. Kết quả tính toán và thảo luận 
Bảng 1. Các giá trị của hệ thống RoF sử dụng tiền khuếch đại 
EDFA và máy thu Coherence 
Thông số Định nghĩa Giá trị và đơn vị 
RL Trở tải của photodiode 50 Ω 
Rb Tốc độ bit mỗi kênh 10 Gbit/s 
L Chiều dài của sợi quang 150 km 
)(L 1
1
 Sợi quang đơn mode (SMF) 10 km 
)(L 1
2
 Sợi quang tán sắc dịch 
chuyển (DSF) 
140 km 
ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, SỐ 5(126).2018, Quyển 1 123 
fRF Tần số RF 60 GHz 
G Độ khuếch đại EDFA 10 dB - 40 dB 
nsp Hệ số nhiễu phát xạ tự phát 
của EDFA 
1,26 
min-max Dải bước sóng quang 1.530 nm - 1.565 nm 
PLO 
Công suất quang của laser 
dao động nội –5 dBm - +5 dBm 
Pphat C. suất quang đưa vào sợi –5 dBm - +5 dBm 
no Chiết suất lõi sợi quang 1,5 
 Độ cảm ứng phi tuyến bậc 3 4.10-15 m3/W.s 
Aeff Diện tích hiệu dụng của lõi 
sợi 
50.10-12 m2 
D1 Hệ số tán sắc của sợi mode 
SMF 
18 ps/nm.km 
D2 Hệ số tán sắc của sợi tán sắc 
dịch chuyển DSF 
–1,29 ps/nm.km 
dD1,2() Độ biến thiên tán sắc của sợi 0,07 ps/nm.km 
3.1. Quan hệ của SNR theo công suất phát (Pphat) và số 
kênh N 
Hình 4. Quan hệ giữa SNR và công suất phát tương ứng với số 
kênh khác nhau với G = 30 dB, PLO=5 dBm, Rb = 10 Gbit/s, 
L = 150 km 
Hình 4 biểu diễn mối quan hệ giữa SNR theo sự biến 
thiên của công suất phát Pphat từ –5 dBm đến 5 dBm với số 
kênh khác nhau (N = 1, 16, 24, 32, 40, 48 và 56) tương ứng 
với G = 30 dB, PLO = 5 dBm, Rb = 10 Gbit/s, L = 150 km. 
Qua đó ta thấy trong trường hợp hệ thống chỉ truyền 1 kênh, 
khi công suất phát Pphat tăng lên thì SNR tăng tuyến tính. Đối 
với trường hợp đa kênh, khi tăng Pphat đến một ngưỡng nhất 
định thì ảnh hưởng của hiệu ứng trộn 4 bước sóng (FWM) 
của hệ thống tăng nhanh, dẫn đến tổng công suất nhiễu cao, 
SNR của hệ thống giảm. Điều này được giải thích là khi Pphat 
tăng thì công suất các kênh quang đưa vào sợi Pphat tăng lên, 
làm cho công suất nhiễu FWM )f(P
hpqr
 trong biểu thức (12) 
và công suất nhiễu FWM tổng )f(P
hFW M
 trong biểu thức 
(11) cũng tăng lên. Do đó, dựa vào biểu thức (14), SNR của 
hệ thống giảm. Hơn nữa số kênh truyền càng lớn, số bước 
sóng mới tạo ra càng nhiều, công suất nhiễu FWM càng tăng 
làm SNR càng giảm, điều này được thể hiện khi số kênh N 
càng tăng lên thì SNR của hệ thống càng giảm và khi N = 56 
thì SNR có giá trị thấp nhất. 
3.2. Quan hệ của BER theo G của EDFA và số kênh N 
Hình 5. Quan hệ giữa BER và G tương ứng với số kênh khác 
nhau tại Pphat = 5 dBm, PLO = 5 dBm, L = 150 km, Rb = 10 Gbit/s 
Hình 5 biểu diễn mối tương quan của BER biến thiên 
theo độ khuếch đại G từ 10 đến 40 dB với các số kênh khác 
nhau (N = 1, 16, 24, 32, 40, 48 và 56) tương ứng Pphat =5 
dBm, PLO = 5 dBm, L = 150 km, Rb = 10 Gbit/s. Ta nhận 
thấy, khi G tăng lên và nằm trong khoảng từ 10 dB đến 25 
dB thì BER giảm xuống. BER trong khoảng này không phụ 
thuộc vào số kênh hệ thống, nghĩa là các đặc tuyến BER 
tương ứng với các kênh khác nhau nhưng gần như trùng 
nhau, do chúng ít phụ thuộc vào số kênh. Điều này được 
giải thích là khi G còn nhỏ (< 25 dB) thì nhiễu do EDFA 
và máy thu Coherence tạo ra là nhiễu trội so với nhiễu trộn 
4 bước sóng (FWM), mà loại nhiễu này không phụ thuộc 
vào số kênh N. Tuy nhiên khi G > 25 dB thì nhiễu FWM 
tăng nhanh, trở thành nhiễu trội trong hệ thống và làm cho 
BER tăng lên đáng kể. Ảnh hưởng của số kênh càng tăng 
cũng làm cho đặc tính BER càng xấu đi và các đặc tuyến 
BER ngày càng tách riêng ra, số kênh càng nhiều thì BER 
càng xấu, vì khi đó hiệu ứng trộn bốn bước sóng tạo ra càng 
nhiều bước sóng mới càng tăng, tác động vào các bước 
sóng của hệ thống làm chất lượng tín hiệu càng giảm. Cũng 
từ Hình 5, ta thấy khi số kênh truyền và độ khuếch đại G 
thay đổi, BER của hệ thống cũng thay đổi trong khoảng từ 
10-19 đến 10-4. Đặc biệt, với số kênh xác định (chẳng hạn 
như N = 56 kênh) thì G thay đổi từ 30 dB đến 31 dB sẽ cho 
giá trị BER tương ứng trong khoảng từ 10-12 đến 10-9. 
3.3. Quan hệ của SNR theo tốc độ bít và số kênh N 
Hình 6. Quan hệ giữa SNR và tốc độ bít tương ứng với các số kênh 
khác nhau với Pphat = 1 dBm, PLO = 5 dBm, L = 150 km, G = 30 dB 
124 Nguyễn Văn Tuấn, Nguyễn Văn Điền 
Hình 6 biểu diễn mối quan hệ giữa SNR và tốc độ bít 
Rb tương ứng với số kênh khác nhau (N = 1, 16, 24, 32, 40, 
48 và 56) ứng với trường hợp Pphat = 1 dBm, PLO = 5 dBm, 
L = 150 km, G = 30 dB. Qua đó, ta thấy khi tốc độ bít Rb 
tăng lên thì SNR giảm. Điều này được giải thích là vì khi 
Rb tăng thì băng thông bộ lọc quang Bo và băng thông nhiễu 
điện của máy thu Be đều tăng lên (Be = 0,75 Rb), làm cho 
các loại nhiễu nhiệt, nhiễu bắn và nhiễu liên quan với phát 
xạ tự phát (ASE) do EDFA tạo ra cũng tăng lên, như thể 
hiện trong các biểu thức nhiễu (7), (8) và (9). Do đó, nhiễu 
tổng 
COEDFA
P − tăng lên dẫn đến SNR giảm. Ngoài ra, hệ 
thống càng nhiều kênh, SNR càng giảm do ngoài tác dụng 
của các nhiễu kể trên còn có thêm ảnh hưởng của nhiễu 
trộn bốn bước sóng FWM, mà nhiễu FWM này tăng tỉ lệ 
với số kênh như thể hiện trong biểu thức (11), (12). Kết quả 
là khi số kênh càng tăng thì SNR càng giảm. Chẳng hạn 
với cùng một giá trị tốc độ bít Rb = 5 Gb/s, SNR của hệ 
thống lần lượt khoảng 29 dB, 28 dB, 27 dB, 25,5 dB và 
23,8 dB tương ứng với số kênh là 24, 32, 40, 48 và 56 kênh. 
3.4. Quan hệ của BER theo công suất dao động nội và số 
kênh N 
Hình 7. Quan hệ giữa BER và công suất dao động nội ứng với 
các số kênh khác nhau với Pphat = 3 dBm, L = 150 km, G =30 dB 
Hình 7 biểu diễn đặc tuyến của BER thay đổi theo công 
suất dao động nội (PLO) tương ứng với số kênh khác nhau (N 
= 1, 16, 24, 32, 40, 48 và 56) ứng với trường hợp Pphat = 3 
dBm, L = 150 km, G = 30 dB, Rb = 10 Gbit/s. Từ đồ thị này 
ta nhận thấy rằng, công suất dao động nội càng tăng lên thì 
giá trị BER càng giảm. Điều này được giải thích là khi PLO 
tăng lên thì công suất tín hiệu Psignal trong biểu thức (6) và 
(14) tăng lên, làm SNR tăng, dẫn đến BER giảm xuống. 
Ngoài ra, tương ứng cùng một PLO, khi số kênh truyền càng 
nhiều thì BER càng tăng lên (chất lượng tín hiệu càng giảm). 
Chẳng hạn, tương ứng với PLO = 5 dBm, hệ thống có số kênh 
N = 32, 40, 48 thì BER có giá trị tương ứng là khoảng 10-30, 
10-19 và 10-12. Điều này được giải thích là khi hệ thống càng 
nhiều kênh, công suất nhiễu trộn bốn bước sóng FWM càng 
tăng, như thể hiện trong biểu thức (11). Điều này làm SNR 
giảm và BER tăng lên vì chúng biến thiên theo chiều ngược 
nhau, thể hiện trong biểu thức (14). 
4. Kết luận 
Bài báo đã đề xuất được mô hình và xây dựng được các 
biểu thức tính toán hiệu năng của hệ thống WDM 
MMW/RoF sử dụng máy thu Coherence kết hợp bộ tiền 
khuếch đại EDFA. Trên cơ sở đó, bài báo đã tiến hành khảo 
sát, so sánh, đánh giá hệ thống khi sử dụng nhiều kênh 
truyền khác nhau và tốc độ bít khác nhau. Sự phụ thuộc của 
chất lượng tín hiệu vào số kênh, công suất phát, độ khuếch 
đại cũng như sự thay đổi tốc độ bít đã được phân tích, so 
sánh và đánh giá. Qua kết quả tính toán cho thấy, khi sử 
dụng hệ thống truyền dẫn đa kênh mặc dù chịu ảnh hưởng 
của các nhiễu không mong muốn nhưng có thể đảm bảo về 
SNR, BER trong khoảng số kênh truyền nhất định. 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
[1] P. Rost et al., “Mobile Network Architecture Evolution Toward 5G”, 
IEEE Communications Magazine, Vol. 54, No. 5, May 2016, pp. 84-91. 
[2] T. S. Rappaport et al., “Millimeter Wave Mobile Communications for 
5G Cellular: It Will Work!”, IEEE Access, Vol. 1, 2013, pp. 335-349. 
[3] P. T. Dat, A. Kanno, N. Yamamoto and T. Kawanishi, “5G Transport 
Networks: The Need for New Technologies and Standards”, IEEE 
Communications Magazine, Vol. 54, No. 9, September 2016, pp. 18-26. 
[4] D. Novak et al., “Radio-Over-Fiber Technologies for Emerging 
Wireless Systems”, IEEE Journal of Quantum Electronics, Vol. 52, 
No. 1, Jan. 2016, pp. 1-11. 
[5] K. Kikuchi, “Fundamentals of Coherent Optical Fiber 
Communications”, Journal of Lightwave Technology, Vol. 34, No. 
1, Jan.1, 1 2016, pp. 157-179. 
[6] Govind P. Agrawal, Fiber-Optic Communication Systems, John 
Wiley & Sons, Inc., NewYork, Third Edition, 2002. 
[7] G. Keiser, Optical Fiber Communications, 3rd ed., McGraw-Hill, 
Inc., 2000. 
[8] W. Zeiler, F. D. Pasquale, P. Bayel, J. Midwinter, “Modeling of 
Four-Wave Mixing and Gain Peaking in Amplified WDM Optical 
Communication Systems and Networks”, Journal of Lightwave 
Technology, Vol. 14, No. 9, September 1996, pp. 1933-1942. 
[9] A. Stohr et al., Coherent Radio-over-Fiber THz Communication 
Link for High Data-Rate 59 Gbit/s 64-QAM-OFDM and Real-Time 
HDTV Transmission, Optical Fiber Communication Conference, 
January 2017. 
[10] Mukesh Kumar, Sandeep Singh, Jay Singh, Rohini Saxena, 
“Performance Analysis of WDM/SCM System Using EDFA”, 
International Journal of Advanced Research in Computer Science 
and Software Engineering, Vol. 2, Issue 6, June 2012. 
[11] Sakshi Sharma, Kamaljeet Singh Bhatia, Harsimrat Kaur, “Effect of 
Optical Amplifiers on the Performance of SCM Radio over Fiber 
Systems”, Journal of Optical Communications, Vol. 36, 2015. 
(BBT nhận bài: 21/4/2018, hoàn tất thủ tục phản biện: 21/5/2018)