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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。
Z0*Lm+d9z 37GJ}%Qs 在创建一个项目之前,需要使用OptiSystem定义全局
参数。
8Q&.S)hrN 图1. DPSK发射器全局参数
?O(KmDH ;/+VHZP; 创建一个项目 R\k=
CoJJ 8:^`rw4a0 设置全局参数后,我们可以开始添加组件来设计DPSK发射器。
Ncr38~;w a)J3=Z- 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。
q>:>f+4 图2. DPSK Sequence Generator组件参数
EH))%LY1y k[lYdk 组件和观察仪应根据图3进行连接。
d~+8ui{-U 该布局相当于DPSK脉冲发生器。 请参阅OptiSystem项目文件:
%zj;~W;qPH “DPSK Step 1 – Pulse Generator.osd”
]-h$CJSY 图3. DPSK脉冲发生器
T \%{zz_( [DrG;k ? 为了演示全局和DPSK参数如何影响
仿真结果,我们可以运行该仿真并分析观察仪的结果。
sute%6yM _~!*|<A_ 运行仿真 3`sM/BoA vlYDhjZk# 要运行
模拟,请执行以下步骤。
|O0=Q,<m xbJ@ z{
{!5"Y(>X i*34/ 查看模拟结果 )zw}+z3st XrR@cDNx{ 运行计算后,我们可以分析观察仪的结果。 要显示观察仪的结果,请执行以下操作。
m NkS!(L6 mXZOkx{
5Pmmt/Z XE8~R5 您应该看到星座图分别显示了X轴和Y轴上的同相和正交相位。 图4给出了仿真结果。对于DPSK调制,这是一个众所周知的结果,每个符号使用3位,无相移-8 DPSK。但是我们只是模拟64位,这不是所有的8 DPSK的组合。
wI'8B{[ Cb}hE
ro 图4.8位DPSK调制星座图(每码元3比特)
vt{s"\f
j" wX7 H':dLR 对于DPSK,有5个可能的值:
VYw
vT0 J
}izTI
dhl[JC~ _ `P1jg$(eA 对于I和Q信号(见图5)
_r!''@B 图5.同相和正交相位多进制信号
zrfE'C8O WK7=z3mu 使用DPSK Sequence Decoder
LL,&!KW[S Jej P91 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。
@91Q=S fdr.'aMf% 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。
v~-z["=}! 图6. 测试DPSK序列编码与解码
m~s.al(G91 F@Bh>Vb 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。
TTjj.fq6 图7. 经过DPSK编码/解码后的电信号
J/(3:
a> 4ujw/`:/m 使用多阈值检测器 vUa~PN+Iy `q Sfo` 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:
|RT#ZMJek ;u;Y fOr
oQJK}9QR #;. tVo I 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。
TbyQ'MbUv 由于我们知道这是一个8 DPSK,输出振幅应该是
) *:<3g!
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dtJaQ` ?_9cFo59: 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
}N;c c_b^t09
#W<D~C[I _ Alh"G6 或等效数值: - 0.85,-0.353,0.353和0.85。
Ve>*KHDSt 这些值将用于输入信号与阈值之间的比较:
x9r5 ;5TI 表2:基于阈值振幅的输入和输出 k,0RpE
xM85^B' 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。
WE$Pi;q1 图8. M-ary Threshold Detector参数
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ma\_ oD_'8G} 图9. DPSK脉冲生成器和检测器
s]Z/0:` Y604peUF 运行仿真后,您将看到二进制源和解码器输出上的示波器的结果相同(与图7结果相似)。 如果您没有合适的全局序列长度值,例如512bits,则图形将不同。
NC::;e K1RTAFf / 增加正交调制 M@@"-dy kK!An!9C 我们已经知道如何对DPSK信号进行编码和解码; 现在我们可以使用正交调制来调制多进制信号。
Eugt~j3 图10. DPSK发射器 Ni IX^&N1
|x3(Tf 这是建立我们的DPSK发射器的最后一步,现在运行仿真并观察信号输出的频谱(图11)。
图11.DPSK发射器输出 Vf6lu)Zc1
drTX 观察到信号的中心频率为调制频率为550 MHz,模拟带宽由全局参数采样率(1.944 GHz / 2 = 972 MHz)的半值定义。 这意味着如果要增加模拟带宽以适应更高的调制频率(> 900 MHz),则应在全局参数窗口中更改每比特采样数。
R:YX{Tq _5#f9,m1 加正交解调 K'N`rx.7 EOhUr=5~ 我们已经知道如何编码,解码和调制DPSK信号; 现在我们可以使用正交解调来解调DPSK信号。
Q%~b(4E^7P 图12. DPSK发送与接收器 0}$",M!p
WQ4:='( 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。
04NI.Jv
Fc>W]1 l<)(iU Md'd=Y_0 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。
S*rgYe!E J!%Yy\G 图13. 同相和正交相位多进制解调信号
Lu}oC2 a
#?%I# 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。
t6_6Bl: 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。
Y~RPspHW H?ssV^k 使用调制器库以节省设计时间 69(z[opW 'wz*GMGWC 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。
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