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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
    #Kr\"o1]  
    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。 caK<;bmu-  
    `vkNp8|  
    在创建一个项目之前,需要使用OptiSystem定义全局参数 m -{t%[Y  
    图1. DPSK发射器全局参数
    s|/m}n  
    z0XH`H|~  
    创建一个项目 KK}?x6wV0,  
    H,/|pP.  
    设置全局参数后,我们可以开始添加组件来设计DPSK发射器。 "K.XoG4|  
    i&|fGX?-I  
    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。 tcovMn '  
    图2. DPSK Sequence Generator组件参数
    81O\BO.T  
    mPl2y3m%  
    组件和观察仪应根据图3进行连接。 f?-=&||f78  
        该布局相当于DPSK脉冲发生器。 请参阅OptiSystem项目文件: H(eGqVAq,  
    “DPSK Step 1 – Pulse Generator.osd” 5 IK -V)  
    图3. DPSK脉冲发生器
    KJ7[DN'(  
    ! OM P]  
    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。 cBgdBPDa  
    HwE1cOT  
    运行仿真 6]GEn=t  
    t>04nN_@,s  
    要运行模拟,请执行以下步骤。 o6H\JCne  
    =y5~7&9'  
    e ]@Ex  
    /F>\-    
    查看模拟结果 n?@3+wG  
    )gO=5_^u*o  
    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。 Z*/*P4\  
    9u3~s <  
    r_sZw@lqJ  
    S6.N)7y  
    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。 F TB@70  
    os\"(*dix  
        
    图4.8位DPSK调制星座图(每码元3比特)
    :z;}:+7n  
    Yl65|=n e  
    k+(UpO=/*  
    对于DPSK,有5个可能的值: 1[QH68  
     T?!&a0  
    h6!o,qw"  
    j Hd <*  
    对于I和Q信号(见图5) {gSR49!Q  
      
    图5.同相和正交相位多进制信号
    9Y9 pKTU  
    }v0IzGKs  
    使用DPSK Sequence Decoder {{FA "NW  
         RETq S  
    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。 QK+s}ny  
    myp}DI(  
    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。 !P Cw-&  
    图6. 测试DPSK序列编码与解码
    J- %YmUc)  
    yIS.'mK  
    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。 l:!4^>SC  
    图7. 经过DPSK编码/解码后的电信号
    4:!KtpR[O  
    ObDcNq/b!  
    使用多阈值检测器 ^k&T?uU  
    7e,EI9?.  
    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: QOG S` fh  
    R:*I>cRs  
    Ga4Ru  
    # ;,b4O7@  
    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。 (t.pM P4  
        由于我们知道这是一个8 DPSK,输出振幅应该是 #y~`nyg%|  
    "s']@Qv  
    st;.Po[h  
         %4Nq T  
    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 !_+LmBd G  
    nwd 02tu  
    I,{9vew  
    *+p9u 1B5  
    或等效数值: - 0.85,-0.353,0.353和0.85。 .Gq)@{o>  
        这些值将用于输入信号与阈值之间的比较: :#!m(s`  
    表2:基于阈值振幅的输入和输出 ~lx5RTkp  
    ]xf lfZ  
    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。 "%+C@>`(  
    图8. M-ary Threshold Detector参数
    v})0zz?,1  
    K5x&:z  
        
    "FC;k >m  
        
    图9. DPSK脉冲生成器和检测器
    =bUVGjr%96  
    s[:e '#^  
    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。 j)Z3m @Ii5  
    .tB[8Y=J  
    增加正交调制 whW"cFg  
    /*Z ,i&eC  
    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。 KZn\ iwj  
    图10. DPSK发射器 HYgq@47$[  
    ]R^?Pa1Te4  
    这是建立我们的DPSK发射器的最后一步,现在运行仿真并观察信号输出的频谱(图11)。
        图11.DPSK发射器输出 xz dqE  
    w{[OtGIi3  
    观察到信号的中心频率为调制频率为550 MHz,模拟带宽由全局参数采样率(1.944 GHz / 2 = 972 MHz)的半值定义。 这意味着如果要增加模拟带宽以适应更高的调制频率(> 900 MHz),则应在全局参数窗口中更改每比特采样数。 9C5w!_b@  
    kV7c\|N9  
    加正交解调 R1'bB"$  
    [`P+{ R  
    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。 a;AvY O  
    图12. DPSK发送与接收器 brN:Ypf-e  
    &?(r# T  
    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。 A{Giz&p  
    Qcu1&t\C  
    < J=9,tv<  
    >JVZ@ PV H  
        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 OD>mc#%Y  
    VsOn j~@  
        
    图13. 同相和正交相位多进制解调信号
    jGM~(;iw6i  
    e:IUO1#  
    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。 fZ6lnZ  
        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。 )*N]Q  
    [3++Q-rR=  
    使用调制器库以节省设计时间 #SQao;>  
    n~ \"W  
    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。 Y5fwmH,a-  
        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。 E1:{5F5/  
    图14. DPSK发射器(使用DPSK调制器)和接收器
    5nIm7vlQm  
    HK>!%t0S  
    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。 vX})6O  
    v\ggFrG]  
    绘制多进制信号眼图 U3MfEM!x  
    7g3vh%G.  
    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。 A P><l@  
    图15. PRBS生成器来生成多进制眼图的参数 JB(~O`  
    BY"<90kBL  
        
    图16. DPSK系统,包括生成眼图的组件 $trvNbco  
    xqv4gN6  
    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。 xn(lkQ6Fm  
    >=c<6#:s<9  
         $6 \v1  
    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。 tUl#sqN_{  
    图17. 8DPSK系统在接收器上的眼图
     
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