I. Tổng quan về hệ thống FSO
Chương này trình bày mô hình, các phần tử và nguyên lý hoạt động của hệ thống FSO. Suy hao đường truyền phụ thuộc vào thời tiết, nhiễu loạn khí quyển và lỗi lệch tia. Các tham số đường truyền được mô hình hóa bởi mô hình trạng thái kênh. Mô hình pha-đinh do lệch tia giữa máy phát và máy thu trong điều kiện rung lắc của các tòa nhà cũng được đề cập. Các tham số hiệu năng như tỷ lệ lỗi ký tự trung bình và dung lượng kênh trung bình cho các cấu hình khác nhau của hệ thống được trình bày ở phần cuối của chương. Nội dung chính của chương sẽ tập trung khảo sát tham số cấu trúc chỉ số khúc xạ thể hiện mức độ nhiễu loạn của khí quyển, mô hình trạng thái kênh Log-Normal và Gamma-Gamma của hệ thống FSO, cùng với mô hình pha-đinh do lệch tia giữa máy phát và máy thu.
1.1 Mô hình một hệ thống FSO
Một hệ thống FSO gồm ba phần: máy phát, kênh truyền và máy thu. Máy phát có chức năng chính là điều chế dữ liệu băng gốc thành tín hiệu quang. Phương thức điều chế phổ biến là điều chế cường độ (IM). Tín hiệu quang sau khi điều chế được phát qua môi trường khí quyển tới máy thu. Nguồn quang có thể là LED hoặc LASER, tùy thuộc vào yêu cầu cụ thể của từng hệ thống. Hệ thống FSO thường hoạt động trong các cửa sổ truyền dẫn 780-850 nm và 1520-1600 nm. Cửa sổ 780-850 nm được sử dụng rộng rãi nhất do chi phí thấp, trong khi 1550 nm có ưu điểm về an toàn cho mắt và khả năng truyền dẫn tốt trong điều kiện sương mù.
1.2 Kênh truyền dẫn khí quyển
Kênh truyền dẫn của hệ thống FSO có thể là trong không gian vũ trụ, dưới nước hoặc trong khí quyển. Kênh truyền khí quyển chứa các phần tử khí, bụi và có các loại hình thời tiết như mưa, sương mù. Sự nhiễu loạn khí quyển gây ra tỷ lệ lỗi lớn do sự dao động của tín hiệu thu được. Các yếu tố như lỗi lệch tia, sự trôi búp, chùm tia bị phân kỳ và sự nhấp nháy đều ảnh hưởng đến hiệu năng của hệ thống FSO. Sự thay đổi về nhiệt độ, áp suất và tốc độ gió cũng góp phần vào sự nhiễu loạn này.
1.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu năng hệ thống FSO
Hiệu năng của hệ thống FSO bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố môi trường như sương mù, sự nhấp nháy, sự lệch tia và nhiễu trong hệ thống. Sương mù có thể làm giảm mật độ công suất của búp sóng, trong khi sự nhấp nháy gây ra biến đổi không gian của cường độ sáng. Sự lệch tia do gió và rung lắc của tòa nhà có thể làm giảm khả năng thu tín hiệu. Nhiễu trong hệ thống FSO chủ yếu đến từ nhiễu lượng tử và nhiễu nhiệt, ảnh hưởng đến khả năng tách sóng của bộ thu quang.
