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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
    >o #^r;  
    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。 envu}4wU=e  
    UEmNT9V  
    在创建一个项目之前,需要使用OptiSystem定义全局参数 pnin;;D*  
    图1. DPSK发射器全局参数
    _urv We  
    k]FP1\Y  
    创建一个项目 #iD5& klo\  
    ^luAX }*  
    设置全局参数后,我们可以开始添加组件来设计DPSK发射器。 sOA!Sl  
    v|acKux=t  
    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。 `[\*1GpAo  
    图2. DPSK Sequence Generator组件参数
    2b+cz  
    Ro :/J  
    组件和观察仪应根据图3进行连接。 Q: ?]:i/*  
        该布局相当于DPSK脉冲发生器。 请参阅OptiSystem项目文件: B6r~4=w_  
    “DPSK Step 1 – Pulse Generator.osd” <(x[Qp/5P  
    图3. DPSK脉冲发生器
    n,sl|hv2U  
    +P,hT  
    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。 h,B ]5Of  
    Z\8TpwD2  
    运行仿真 J1DX}h]  
    ($:s}_<>s  
    要运行模拟,请执行以下步骤。 m}w~ d /  
    J^[>F{8!n  
    C!xqp   
    hEAt4z0P  
    查看模拟结果 _ +Ww1 f  
    9?B}CCE<LR  
    运行计算后,我们可以分析观察仪的结果。 要显示观察仪的结果,请执行以下操作。 )M(;:#le  
    yiyyw,iy  
    NYtp&[s2-  
    @$'k1f(u>  
    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。 |T7 < !  
    =fa!"$J3  
        
    图4.8位DPSK调制星座图(每码元3比特)
    [/ uqH  
    @dE|UZ=(  
    (UWP=L1  
    对于DPSK,有5个可能的值: v3 4!rL  
    cE[B (e  
    @? 4-  
    oLVy?M%{P  
    对于I和Q信号(见图5) y BF3Lms  
      
    图5.同相和正交相位多进制信号
    W6f?/{Oo8  
    x,YC/J  
    使用DPSK Sequence Decoder ;taTdzR_  
         u '-4hU  
    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。 =*0<.Lo':  
    [ L% -lJ  
    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。 PY=(|2tb4  
    图6. 测试DPSK序列编码与解码
    -U;2 b_  
    D?~`L[}I!}  
    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。 BeZr5I"`}  
    图7. 经过DPSK编码/解码后的电信号
    <i34;`)b  
    (Qmpz  
    使用多阈值检测器 em`z=JGG  
    F VBuCi?W  
    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: UZsL0  
    .G#wXsJj  
    lN$#lyy  
    E5"%-fAJ  
    主要的挑战是在阈值检测器组件中设置阈值和输出幅度值。 (+}H ih  
        由于我们知道这是一个8 DPSK,输出振幅应该是 @,0W(  
    _r+2o-ZR  
    \C;cs&\Q  
         K#q1/2  
    检测器将要求阈值来评估输入信号以确定等效输出电平,假设输入值与输出值相同(图8),我们将根据信号输入设置阈值 <PL94  
    &r s+x<  
    6$-Ex  
    "<6X=|C  
    或等效数值: - 0.85,-0.353,0.353和0.85。 &P 'cf|KI  
        这些值将用于输入信号与阈值之间的比较: M:V'vme)+  
    表2:基于阈值振幅的输入和输出 e]-bB#-A  
    xgV. <^  
    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。 3>X]`Oj7y  
    图8. M-ary Threshold Detector参数
    !}7FC>Cx  
    @-y.Y}k#$~  
        
    KSsv~!3Yf  
        
    图9. DPSK脉冲生成器和检测器
    4DaLt&1  
    >jxo,xz  
    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。 }gw \w?/  
    V'TBt=!=]  
    增加正交调制 %5<uQc9  
    $g? ]9}p  
    我们已经知道如何对DPSK信号进行编码和解码; 现在我们可以使用正交调制来调制多进制信号。 fWo}gH~  
    图10. DPSK发射器 I6?n>  
    C-Y~T;53  
    这是建立我们的DPSK发射器的最后一步,现在运行仿真并观察信号输出的频谱(图11)。
        图11.DPSK发射器输出 e7X#C)  
    Zd$a}~4~  
    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。 82ay("ZY  
    ( )K,~  
    加正交解调 67Z@Hg  
    # +OEO  
    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。 ~)Z{ Yj9)S  
    图12. DPSK发送与接收器 &&Ruy(&]I  
    tQz=_;jy  
    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。 3ZRi@=kWz  
    }pk)\^/w/  
    8w-2Q  
    1.p2{  
        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。 ]o}g~Xn  
    :&*Y Io  
        
    图13. 同相和正交相位多进制解调信号
    yV`H_iC  
    ^5j+O.zgN  
    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。 -E, d)O`;$  
        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。 PvW {g5)S  
    ^e*Tg&  
    使用调制器库以节省设计时间 MR$R#  
    88%7  
    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。 45g:q  
        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。 7K"{}:  
    图14. DPSK发射器(使用DPSK调制器)和接收器
    @~t^zI1  
    VRe7Q0  
    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。 (9gL  
    qfJi[8".  
    绘制多进制信号眼图 bs_>!H1  
    1< gY  
    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。 ]B8`b  
    图15. PRBS生成器来生成多进制眼图的参数 3<Qe'd ^  
     AT@m_d  
        
    图16. DPSK系统,包括生成眼图的组件 $;GH -+  
    |qUi9#NUo  
    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。 wm1`<r^M.  
    IXjFK  
         0PfjD  
    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。 c*>8VW>  
    图17. 8DPSK系统在接收器上的眼图
     
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