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教程的目的是演示如何使用OptiSystem组件库设计8 DPSK脉冲发生器。 本教程包含了一些此处演示参考的项目文件。有关项目文件名称,请参阅本教程的末尾。 建议您使用OptiSystem组件库
手册阅以读此处介绍的各个组件的技术说明。
aJ8 8U69 v2G_p|+O 在创建一个项目之前,需要使用OptiSystem定义全局
参数。
s\1h=V)!H 图1. DPSK发射器全局参数
;hJTJMA6/6 1mgLH 创建一个项目 !>Db }H!c9Y 设置全局参数后,我们可以开始添加组件来设计DPSK发射器。
Yvs)H'n= m,,-rC 下一步是设置参数并连接组件。 在这个设计中,对于DPSK序列发生器组件,我们将使用图2中给出的参数。其他组件参数将使用其默认值。
dE^:-t 图2. DPSK Sequence Generator组件参数
D3$PvX[f ]C3{ _?= 组件和观察仪应根据图3进行连接。
HhhN8t 该布局相当于DPSK脉冲发生器。 请参阅OptiSystem项目文件:
m"<0sqD; “DPSK Step 1 – Pulse Generator.osd”
!fZ\GOx 图3. DPSK脉冲发生器
v{$X2z_$w aB0L]i 为了演示全局和DPSK参数如何影响
仿真结果,我们可以运行该仿真并分析观察仪的结果。
0=# :x()e $[T^S 运行仿真 gPh; sI7d?+ 要运行
模拟,请执行以下步骤。
c [sydl J:Ea|tXK^
.LhIB? BaZ$p O^ 查看模拟结果 ExeD3Zj ztTj2M" 运行计算后,我们可以分析观察仪的结果。 要显示观察仪的结果,请执行以下操作。
0_q8t!<xJw f6vhW66:?x
a\>+!Vq i'OFun+-, 您应该看到星座图分别显示了X轴和Y轴上的同相和正交相位。 图4给出了仿真结果。对于DPSK调制,这是一个众所周知的结果,每个符号使用3位,无相移-8 DPSK。但是我们只是模拟64位,这不是所有的8 DPSK的组合。
)'+" y~ 4l7TrCB 图4.8位DPSK调制星座图(每码元3比特)
U$v|c%6
rR]U Ff #V&98 F 对于DPSK,有5个可能的值:
n75)%-
a?jUm.
g xY6 M4 SQ8xfD* 对于I和Q信号(见图5)
vF@hg)A 图5.同相和正交相位多进制信号
:B{Wf 2<z OL]P(HRm]~ 使用DPSK Sequence Decoder
>RJjm&M Z,zkm{9* 我们已经有I和Q多进制信号,然而在使用正交调制器调制这些信号之前,我们可以测试这些信号是否可以被正确解码成原始的二进制
序列。这可以使用不同的布局或重组前一个布局。
Ha~F&H|"O 9<n2-l|) 为了比较编码/解码之前和之后的二进制信号,我们应该使用诸如电脉冲生成器,如RZ脉冲生成器来调制原始二进制序列和解码序列。
LNp{lC 图6. 测试DPSK序列编码与解码
ypU-/}Cf, $mxm?7ZVR 我们可以看到,两个示波器的电信号是相同的,因为我们编码,然后解码的是相同的二进制信号。如图7所示。
` _aX>fw 图7. 经过DPSK编码/解码后的电信号
`eZzYe(N Vu.VH([b]Q 使用多阈值检测器 @$}Ct F>Pr`T?> 下一步是使用多阈值检测器检测I和Q电信号。 通过使用阈值检测器,我们可以恢复原始的DPSK序列,然后将序列解码为原始的二进制信号。 您可以使用图3中的
系统和图6中的组件。但是,您将需要一个添加一个组件:
#($~e| H9;0$Y(e-
Q g~cYwX tGE=!qk 主要的挑战是在阈值检测器组件中设置阈值和输出幅度值。
e!W U 由于我们知道这是一个8 DPSK,输出振幅应该是
/!Ay12lKE} Emy=q5ryl
j,n\`7dD$ e,kxg^ 检测器将要求阈值来评估输入信号以确定等效输出电平,假设输入值与输出值相同(图8),我们将根据信号输入设置阈值
W4;/;[/L (E;+E\E
|kY}G3/ @An} 或等效数值: - 0.85,-0.353,0.353和0.85。
J>l?HK 这些值将用于输入信号与阈值之间的比较:
D@2L<!\ 表2:基于阈值振幅的输入和输出 l-Be5?|{_
xi51,y+(5 此外,参数参考比特率应与多级信号比特率一致,这是二进制序列的原始比特率除以每个码元的比特数:全局比特率/ 3。图8为两个检测器的参数。
>.M>,m\ 图8. M-ary Threshold Detector参数
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3k3C\Cw Y-UXr8 图9. DPSK脉冲生成器和检测器
G9^xv h ;@c%Vm 运行仿真后,您将看到二进制源和解码器输出上的示波器的结果相同(与图7结果相似)。 如果您没有合适的全局序列长度值,例如512bits,则图形将不同。
@ ]40xKF v,C~5J3h) 增加正交调制 b'``0OB ) UX+vU@Co[ 我们已经知道如何对DPSK信号进行编码和解码; 现在我们可以使用正交调制来调制多进制信号。
]1FLG*sB 图10. DPSK发射器 |Fz ^(US
PB
*v45 这是建立我们的DPSK发射器的最后一步,现在运行仿真并观察信号输出的频谱(图11)。
图11.DPSK发射器输出 8>@JW]
eTFep^[ 观察到信号的中心频率为调制频率为550 MHz,模拟带宽由全局参数采样率(1.944 GHz / 2 = 972 MHz)的半值定义。 这意味着如果要增加模拟带宽以适应更高的调制频率(> 900 MHz),则应在全局参数窗口中更改每比特采样数。
;yajt\a G^N@r:RS 加正交解调 CuD}Uo+u %3O))Ug5 我们已经知道如何编码,解码和调制DPSK信号; 现在我们可以使用正交解调来解调DPSK信号。
c<, LE@V 图12. DPSK发送与接收器 cnS;9=,&
Fgi`g{N 对于正交解调器,频率参数因与发射器载波频率一样。为了正确地形成和缩放输出信号,阈值频率因此需要再次进行调整。
HCsd$M;Hbv
cF4,dnI O2\(:tvw pU9.#O 正交解调器的输出信号如图13所示,信号与图5中的信号基本相同,但是它们由正交解调器低通滤波器时会出现失真。 如果在发射器和接收机之间添加一个信道,信号可能会有附加的失真和噪声。
63 'X#S 5[g\.yi2_] 图13. 同相和正交相位多进制解调信号
}% f7O /!2`pv 下一步是比较发射机和接收机的二进制信号。 如果系统参数正确,则应该具有与图7中相同的结果。
4w~%MZA^ 图12所示的布局是一个完整的8 DPSK发射器和接收器项目。 您可以使用该项目作为其他类型调制的起点,如QAM和OQPSK。 有关
软件中可用的不同类型调制的说明,请参阅OptiSystem组件库文档。
;}iB9 Tl ^~I@]5Pq 使用调制器库以节省设计时间 $&&E[JY 'UUj(1
f 以前的发射机设计需要多个组件对信号进行编码,产生多进制脉冲,并最终调制信号。现在您可以使用包括编码器和脉冲发生器的脉冲发生器库中的组件,或者使用包括脉冲生成器和正交调制器的调制器库中的组件。
C+uW]]~I) 在先前的布局(图12)中,删除DPSK序列发生器,M元脉冲发生器和正交调制器以及连接到它们的观察仪。
;:j1FOj 图14. DPSK发射器(使用DPSK调制器)和接收器
z4:<?K qxb]UV,R 正如你所看到的,通过使用DPSK调制器代替多个组件,系统的设计比图12更快。另一方面,在设计数字调制发射器时,您无法访问所有的内部信号,这有助于您进行测试并理解设计过程中会遇到的挑战。
Jn^b}bk t ('SId@ 绘制多进制信号眼图 >xabn*Kq 6IG?t OptiSystem可以绘制和估计级两(二进制)信号的
光学系统的BER。 当使用多进制信号时,您无法直接估计BER值,但您仍然可以绘制眼图。
7M~sol[* 图15. PRBS生成器来生成多进制眼图的参数 UL-_z++G
>P:X\5Oj 图16. DPSK系统,包括生成眼图的组件 }1e4u{
k1q/L|') 在这个例子中,我们添加了眼图工具来绘制正交调制器输出上的多进制同相信号。
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+"3Ll -1,0hmn=+ I7oA7@zv 主要参数是PRBS的比特率。 它应该是二进制比特率除以每个码元的比特数,例如,M位比特率。 这与阈值检测器中使用的值相同。
/O}<e TR 图17. 8DPSK系统在接收器上的眼图