ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

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

Chuyên ngành
Mã số

: KỸ THUẬT VIỄN THÔNG
: 9520208

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

Đà Nẵng, 2023


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

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

Chuyên ngành
Mã số

: KỸ THUẬT VIỄN THÔNG
: 9520208

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

Đà Nẵng, 2023


LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi. Các kết quả
nghiên cứu và các kết luận được trình bày trong luận án này là trung thực, và
không sao chép từ bất kỳ một nguồn nào và dưới bất kỳ hình thức nào. Việc
tham khảo các nguồn tài liệu đã được thực hiện trích dẫn và ghi nguồn tài liệu
tham khảo đúng quy định.
Đà Nẵng, ngày 01 tháng 12 năm 2023
Tác giả của luận án

Nguyễn Văn Điền


Lời cảm ơn
Tôi xin chân thành gởi lời cảm ơn sâu sắc đến các thầy hướng dẫn đáng
kính của tơi, thầy giáo PGS.TS Nguyễn Tấn Hưng và thầy giáo PGS.TS
Nguyễn Văn Tuấn. Các thầy đã rất tận tụy, hướng dẫn, chỉ ra các hướng
nghiên cứu, góp ý trong các nghiên cứu khoa học. Ngoài ra, các thầy đã hỗ trợ
và động viên tôi rất nhiều, giúp tôi vượt qua được các khó khăn trong suốt q
trình hồn thành luận án này.
Tôi xin cảm ơn TS. Lê Thái Sơn, hiện làm việc tại phịng thí nghiệm
Nokia Bell Labs, Holmdel, Hoa kỳ, người đã giúp đỡ tơi rất nhiều trong q
trình xây dựng và mô phỏng hệ thống thông tin sợi quang. Thêm vào đó, tơi
cảm ơn TS. Lê Thái Sơn đã tham gia hỗ trợ đóng góp ý kiến, và chỉ dẫn tôi
viết bài báo quốc tế một cách hiệu quả.
Tôi cũng xin chân thành cảm ơn TS. Phạm Tiến Đạt, hiện làm việc tại

Viện Quốc Gia về Truyền thông và Thông tin, Tokyo, Nhật Bản, người đã rất
tận tâm giúp đỡ tơi trong suốt q trình làm việc trong phịng thí nghiệm về
hệ thống thơng tin quang tốc độ cao tại Viện Quốc Gia về Truyền thông và
Thông tin, Tokyo, Nhật Bản. Các thảo luận, góp ý của TS. Phạm Tiến Đạt về
lý thuyết lẫn thực nghiệm đã giúp tôi được trải nghiệm về hệ thống thông tin
sợi quang và mạng truy cập quang hỗn hợp băng rộng.
Tôi cũng rất cảm ơn các bạn đồng nghiên cứu Nguyễn Đức Bình, Nguyễn
Hồng Kiểm, những người đã đồng hành với tôi trong các nghiên cứu. Ngồi ra,
tơi xin cảm ơn các bạn Hồ Đức Tâm Linh, Nguyễn Quang Duy, Vương Quang
Phước, người đã chia sẻ các vui buồn, giúp tơi có thêm động lực vượt qua những
khó khăn trong q trình học tập và hồn thành luận án.
Tơi xin cảm ơn quỹ học bổng đổi mới sáng tạo VINIF của tập đoàn
Vingroup đã giúp tơi có một phần kinh phí trong q trình học tập, nghiên
cứu. Tơi xin gởi lời cảm ơn đến các thầy cô trong Khoa Công Nghệ Điện Tử,
Trường Đại học Cơng Nghiệp Tp Hồ Chí Minh, các thầy cô trong Khoa Công
Nghệ Thông Tin, Trường Đại học FPT, Phân hiệu Đà Nẵng, các thầy cô trong
Khoa Điện tử - Viễn Thông, Trường Đại học Bách Khoa, Đại học Đà Nẵng đã
tạo mọi điều kiện thuận lợi trong suốt thời gian dài học tập, nghiên cứu.


Sau cùng, tôi xin gởi lời cảm ơn từ đáy lịng đến bố và mẹ tơi: Ơng
Nguyễn Văn Được và Bà Trần Thị Thanh Tâm, những người đã nỗ lực
không ngừng nghỉ cho tương lai tươi đẹp của các con. Đồng thời, tôi xin cảm
ơn các anh chị Nguyễn Thị Tâm Thanh, Nguyễn Trần Đoàn, Nguyễn Thị Tâm
Thủy và vợ tôi Ngô Thị Phương Thảo đã giúp đỡ và động viên tôi liên tục trong
suốt thời gian học tập và nghiên cứu.
Đà Nẵng, ngày 01 tháng 12 năm 2023
Tác giả

Nguyễn Văn Điền



Mục lục
Mục lục

iv

Danh mục hình vẽ

ix

Danh mục từ viết tắt

xi

Danh mục các ký hiệu

xv

Giới thiệu

1

Chương 1 Tổng quan về hệ thống thơng tin sợi quang và méo
tín hiệu trong hệ thống thông tin sợi quang băng rộng
1.1 Giới thiệu chương . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.2 Cấu trúc hệ thống thông tin viễn thông . . . . . . . . . . . . . . .
1.3 Các thành phần cơ bản trong hệ thống thông tin sợi quang . . . .
1.3.1 Nguồn phát quang laser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.3.2 Bộ điều chế quang . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1.3.3 Định dạng xung ở máy phát . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.3.3.1 Định dạng xung Nyquist với đáp ứng cosin nâng . .
1.3.3.2 Định dạng xung cho hệ thống truyền OFDM . . . . .
1.3.4 Điều chế biên độ cầu phương nhiều mức M và hiệu suất phổ
1.3.5 Hệ thống ghép kênh phân chia bước sóng . . . . . . . . . . .
1.3.6 Kênh truyền sợi quang . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.3.7 Bộ thu quang coherence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.4 Cơ sở truyền tín hiệu trong sợi quang . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.5 Méo tín hiệu trong hệ thống thông tin sợi quang băng rộng . . . .
1.5.1 Suy hao công suất trong sợi quang . . . . . . . . . . . . . . .
1.5.1.1 Bù suy hao công suất bằng bộ khuếch đại quang EDFA
1.5.1.2 Nhiễu phát xạ tự phát . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.5.2 Hiện tượng tán sắc trong sợi quang đơn mode . . . . . . . .
i

6
6
7
9
9
10
11
11
12
13
15
16
16
18
21

21
22
22
23


1.5.3 Hiện tượng phi tuyến Kerr . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.5.3.1 Tự điều chế pha . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.5.3.2 Điều chế pha chéo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.5.3.3 Trộn bốn bước sóng . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.5.4 Méo dạng tín hiệu do băng thơng giới hạn của bộ thu phát .
1.5.5 Méo dạng tín hiệu do giới hạn cắt của bộ khuếch đại công
suất lớn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.6 Các kỹ thuật bù méo tín hiệu thơng dụng trong hệ thống thơng tin
sợi quang . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.6.1 Kỹ thuật bù tán sắc dùng sợi DCF . . . . . . . . . . . . . . .
1.6.2 Kỹ thuật bù tán sắc ở miền điện . . . . . . . . . . . . . . . .
1.6.3 Kỹ thuật lan truyền ngược trong miền số . . . . . . . . . . .
1.6.4 Kỹ thuật sử dụng bộ liên hợp pha quang . . . . . . . . . . .
1.6.5 Kỹ thuật