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    [技术]OptiSystem应用:数字调制-DPSK [复制链接]

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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2023-02-01
    :6~Nq/hZB  
    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。 ej,j1iB  
    }5 ^2g!M  
    在创建一个项目之前,需要使用OptiSystem定义全局参数 :_V9Jwu  
    图1. DPSK发射器全局参数
    q{~59{Fha  
    R?Zv  
    创建一个项目 X)^eaw]Q0  
    S^(OjS  
    设置全局参数后,我们可以开始添加组件来设计DPSK发射器。 CC&opC  
    15dhr]8E  
    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。 W|h~&O  
    图2. DPSK Sequence Generator组件参数
    sh;DCd  
    2*;qr|h,  
    组件和观察仪应根据图3进行连接。 ~SUrbRaY>  
        该布局相当于DPSK脉冲发生器。 请参阅OptiSystem项目文件: nX%b@cOXj  
    “DPSK Step 1 – Pulse Generator.osd” "g27|e?y  
    图3. DPSK脉冲发生器
    n'*4zxAA  
    n Mm4fns  
    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。 P t< JF  
    Cge@A'2  
    运行仿真 Rr#Zcs!G  
    m#6RJbEz  
    要运行模拟,请执行以下步骤。 "i>?Tg^  
    S;@nPzhc  
    X.}i9a 6  
    ^f6p w!  
    查看模拟结果 1.Kun !w  
    E,IeW {6s  
    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。 `%S 35x9  
    I<E~=  
    NzS(, F  
    oP >+2.i  
    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。 (~S=DFsP  
    ? nx3# <  
        
    图4.8位DPSK调制星座图(每码元3比特)
    Gbj^oo  
    0b=1Ce+0q  
    (|O9L s7N  
    对于DPSK,有5个可能的值: ($QQuM=  
    |m{u]9  
    vq?Lej  
    [}>!$::Y  
    对于I和Q信号(见图5) phCItN;  
      
    图5.同相和正交相位多进制信号
    )?`G"( y  
    /=5:@  
    使用DPSK Sequence Decoder }ejZk bP  
         M'gGoH}B+q  
    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。 CghlyT  
    jD}G9=[$1  
    为了比较编码/解码之前和之后的二进制信号,我们应该使用诸如电脉冲生成器,如RZ脉冲生成器来调制原始二进制序列和解码序列。 &|9K~#LVS  
    图6. 测试DPSK序列编码与解码
    KC+jHk  
    xP{)+$n  
    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。 *jQ?(Tf  
    图7. 经过DPSK编码/解码后的电信号
    TXL!5, X_  
    `;j@v8n$*  
    使用多阈值检测器 ^cDHC^Wm  
    lcVZ 32MQ  
    下一步是使用多阈值检测器检测I和Q电信号。 通过使用阈值检测器,我们可以恢复原始的DPSK序列,然后将序列解码为原始的二进制信号。 您可以使用图3中的系统和图6中的组件。但是,您将需要一个添加一个组件: 9{*$[%d1  
    k~%j"%OB  
    k\76`!B  
    Cer&VMrQK  
    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。 C))x#P36  
        由于我们知道这是一个8 DPSK,输出振幅应该是 T W#s)iDi  
    =;Q:z^S  
    gpw,bV  
         Xb<>AzEM  
    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 /\. [@]  
    .Gt_~x  
    ;mT  
    !S~0T!afF  
    或等效数值: - 0.85,-0.353,0.353和0.85。 'MgYSP<  
        这些值将用于输入信号与阈值之间的比较: vSnGPLl  
    表2:基于阈值振幅的输入和输出 x^zw1e,y  
    Q Yg V[\&  
    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。 zJ6""38Pr  
    图8. M-ary Threshold Detector参数
    j:2TicHDC  
    fc&djd`FuX  
        
    6Ki!j<  
        
    图9. DPSK脉冲生成器和检测器
    (kTu6t*  
    5pT8 }?7  
    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。 ^c<8|lK L@  
    l*.u rG  
    增加正交调制 h+R26lI1x  
    )+Y"4?z~  
    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。 l6*MiX]q  
    图10. DPSK发射器 1}_4C0h\'  
    W{%X1::q$  
    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 'NMO>[.  
    ,!40\"A  
    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。 1xEFMHjy  
    p#%*z~ui  
    加正交解调 O dbXna  
    |}?H$d  
    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。 %M3L<2  
    图12. DPSK发送与接收器 &,P; 7R  
    .07"I7  
    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。 = GyABK  
    [D+,I1u2h  
    8_VGB0~3i  
    I7wR[&L885  
        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。 IH&0>a  
    PJ)l{c  
        
    图13. 同相和正交相位多进制解调信号
    ~N%+ZXh&E  
    q9wObOS$  
    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。 ;X^#$*=Q  
        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。 KL6B!B{;  
    m lxtey6H3  
    使用调制器库以节省设计时间 @j!(at4B  
    HSWki';G  
    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。 XzPOqZ`Nv  
        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。 ]>Ym   
    图14. DPSK发射器(使用DPSK调制器)和接收器
    -g."{|  
    #UE}JR3g  
    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。 {P_i5V?  
    jEE!H /  
    绘制多进制信号眼图 wz)s  
    U)xebU.!S  
    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。 ,]@K,|pC)  
    图15. PRBS生成器来生成多进制眼图的参数 E~#G_opQA  
    et/:vLl13  
        
    图16. DPSK系统,包括生成眼图的组件 q9dplEe5  
    2i0;b|-=  
    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。 n"`V| UTHP  
    gV-*z}`U  
         \vJ0Mhk1  
    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。 #IZ.px  
    图17. 8DPSK系统在接收器上的眼图
     
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